CN105074457A - 作为用于预防重量增加的益生元功效的生物标记物的α-酮-异戊酸 - Google Patents

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Abstract

本发明一般涉及营养和健康领域。特别地，本发明涉及作为益生元用于预防膳食诱导的重量增加的功效的尿中生物标记物的α-酮-异戊酸。

Description

作为用于预防重量增加的益生元功效的生物标记物的α-酮-异戊酸
发明领域
本发明一般涉及营养和健康的领域。特别地，本发明涉及用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的方法、以及可用于此类方法的生物标记物。
发明背景
肥胖症是主要的公共健康问题，因为其增强罹患日益流行的数种慢性疾病的风险。肥胖症起因于能量摄取和消耗之间的不平衡，与慢性低级炎症相关。已知有助于发展2型糖尿病(T2DM)、非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)、癌症、骨关节炎和心血管疾病(CVD)的风险。肥胖症起因于遗传因素和环境因素如高热量膳食和缺少身体活动之间的复杂相互作用，最近的研究也已表明肠道微生物群可在发展肥胖症中起作用。失衡的富含脂肪和/或碳水化合物的膳食与脂肪组织、肌肉、肝脏和心脏中的三甘油酯贮存相关。异位脂肪沉积、特别是在中央分布中的异位脂肪沉积也被认为促成一系列代谢病症如高甘油三酯血症、高血压、高空腹葡萄糖和胰岛素抵抗(IR)。
肠道微生物被认为通过影响代谢和免疫宿主功能而有助于体重调控和相关病症。总的来说，肠道微生物群改善宿主提取和贮存来自膳食的能量、从而导致体重增加的能力，同时具体的共生微生物似乎对胆汁盐、脂蛋白和胆固醇代谢发挥有益效应。肠道微生物群和一些益生菌也调控免疫功能，保护宿主免受感染和慢性炎症。相比之下，生态失调和内毒素血症可以是炎症性因子，其是发展胰岛素抵抗和体重增加的原因。按照肠道微生物群、代谢和免疫之间的联系，使用膳食策略调控微生物群组成可能在控制代谢病症方面有效。尽管迄今为止仅一些临床前和临床试验已表明具体的肠道微生物和益生元对这些病症的生物学标记物的效应，但是这些发现指示这一领域的进展可能在针对肥胖症及其相关代谢病症的斗争中具有价值(Sanz等人2008)。
来自实验模型和人体研究的最近数据支持了具有益生元性质的特定食品对能量稳态、饱腹感调控和体重增加的有益效应。与肥胖动物和患者中的数据一起，这些研究支持以下假设：肠道微生物群组成(尤其是双歧杆菌属的数量)可有助于调控与X综合征、尤其是肥胖症和2型糖尿病相关的代谢过程。这些效应与微生物群-诱导的变化相关是有道理的，即使不是唯一的，并且得出它们的机制符合益生元效应的结论是可行的。然而，这些健康益处的此类变化的作用仍有待明确证实。作为在15年前益生元概念公布之后的研究活动的结果，已变得清楚的是，引起肠道微生物群的组成和/或活性的选择性变化、由此加强正常生态(normobiosis)的产品，可诱导结肠中以及也在肠外隔室中的有益生理效应，或有助于减少生态失调以及相关肠和系统性病理学的风险(Roberfroid等人,2010)。
因此，希望提供本领域一种允许其早期鉴定增加重量–理想地处于增加重量风险–的受试者的方法(例如如在启动重量减轻程序后)。特别地，希望提供一种用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的方法，尤其是在开始施用益生元后的早期阶段。
因此，本发明的目的是提供：根据它们是否可能对基于益生元的干预作出反应以预防高脂肪膳食诱导的或相关的重量增加，而允许对受试者早期分层的方法。
发明概述
因此，本发明提供一种用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的方法，其包括确定在获自已食用益生元的受试者的尿样品中的α-酮-异戊酸(α-keto-isovalerate)的水平，并将受试者的α-酮-异戊酸水平与预定参照值比较，其中与预定参照值比较，尿样品中的α-酮-异戊酸水平减少或α-酮-异戊酸水平没有变化，指示益生元的施用在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
在一个实施方案中，该膳食为高脂肪膳食。
在一个实施方案中，该方法还包括以下步骤：
a)确定尿样品中至少一种选自以下的其他生物标记物的水平：草酰乙酸(oxaloacetate)、肌酸酐、三甲胺和硫酸吲哚酚(indoxylsulfate)，以及
b)将受试者的至少一种其他生物标记物的水平与预定参照值比较，
其中：与预定参照值比较，
i)尿样品中草酰乙酸、肌酸酐和/或硫酸吲哚酚水平减少，或草酰乙酸、肌酸酐和/或硫酸吲哚酚水平没有变化；和/或
ii)尿样品中三甲胺水平增加，或三甲胺水平没有变化；
指示益生元的施用将在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
在一个实施方案中，尿样品中的生物标记物的水平通过1H-NMR和/或质谱法来确定。
在一个实施方案中，预定参照值是基于在食用高脂肪膳食的受试者的对照群体中的尿中平均α-酮-异戊酸水平。在另一个实施方案中，预定参照值是在食用益生元前受试者的尿中α-酮-异戊酸水平。
在一个实施方案中，在至少连续三天食用益生元后，确定获自受试者的尿样品中的α-酮-异戊酸和/或其他生物标记物的水平。优选受试者这段时间已经食用至少2g/天的量的益生元或更长时间。
在一个实施方案中，益生元选自下组：低聚糖，任选地含有果糖、半乳糖、甘露糖；膳食纤维，特别地可溶性纤维、大豆纤维；菊粉；或其混合物。优选益生元选自下组：低聚果糖(FOS)；低聚半乳糖(GOS)；低聚异麦芽糖；低聚木糖；牛乳低聚糖(bovinemilkoligosaccharides,BMOS)；糖基蔗糖(glycosylsucrose)，GS)；低聚乳果糖(lactosucrose，LS)；乳果糖(LA)；低聚帕拉金糖(palatinose-oligosaccharides，PAO)；低聚麦芽糖(MOS)；树胶和/或其水解物；果胶和/或其水解物；及其组合。
在一个优选实施方案中，益生元包含低聚半乳糖(GOS)。在另一个优选实施方案中，益生元包含牛乳低聚糖(BMOS)，更优选奶牛乳低聚糖(cow’smilkoligosaccharides)-半乳低聚糖(CMOS-GOS)。在另一个优选实施方案中，益生元包含菊粉和低聚果糖(FOS)。
在一些实施方案中，受试者为哺乳动物如人；非人物种，包括灵长类；家畜动物如绵羊、奶牛、猪、马、驴或山羊；实验室试验动物如小鼠、大鼠、兔、豚鼠或仓鼠；或陪伴动物如狗或猫。
在一个实施方案中，该方法用于设计用于一组受试者的分层膳食或用于该受试者的个性化膳食。
另一方面，本发明提供用于预防受试者中膳食诱导的重量增加的方法，其包括：
a)执行如上所述的方法；以及
b)如果尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于预定参照值减少或未改变，则向受试者施用益生元。
在一个实施方案中，向受试者施用益生元持续至少一个月。
在一个实施方案中，如果尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于预定参照样品增加，则不向受试者施用益生元。优选向受试者提供用于重量增加预防的替代治疗，所述治疗选自热量限制、膳食脂肪摄取减少、非益生元重量减轻产品或锻炼计划。
另一方面，本发明提供用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的尿中生物标记物，其中生物标记物为α-酮-异戊酸。
另一方面，本发明提供α-酮-异戊酸作为尿中生物标记物用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的用途。
附图简述
图1：描述动物的体重曲线。
图2：具有对益生元的具体响应且涉及重量增加的代谢物的依时性曲线。A：对照；B：高脂肪对照，C：高脂肪GOS；D：高脂肪GOSCMOS，E：高脂肪Prebio1，F：高脂肪糖。垂直轴对应于由峰面积积分获得的代谢物中的相对浓度，数据以曲线下面积(AUC)给出。
图3：具有对益生元的具体响应且涉及重量增加的代谢物的依时性曲线。TMA，三甲胺；TMAO，三甲胺-N-氧化物。A：对照；B：高脂肪对照，C：高脂肪GOS；D：高脂肪GOSCMOS，E：高脂肪Prebio1，F：高脂肪糖。垂直轴对应于由峰面积积分获得的代谢物中的相对浓度，数据以曲线下面积(AUC)给出。
发明详述
本发明人已使用代谢组学(metabonomics)方法来实现本发明的目的。代谢组学用于表征代谢表型，其包含各种因素如环境、药物、膳食、生活方式、遗传学和微生物组学因素的影响。与指示潜在生理变化的基因表达和蛋白质组数据不同，代谢物及其在细胞、组织和器官内的动态浓度变化表示生理调控过程的实际终点。
因此，研究与各种膳食干预和疾病发展相关的逐步代谢变化是适合的方法。近来，基于代谢物组学(metabolomics)和脂类组学的发现已加速我们对疾病过程的理解，将提供用于预防和营养管理与代谢综合征相关的亚临床病症的新途径。特别地，“组学”数据已突出能量代谢(Krebs循环)、脂质和氨基酸加工、以及炎症信号对肥胖症和IR发作的贡献。
使用随时间推移而收集的尿样品的质子核磁共振(1HNMR)光谱学和重量增加监测的组合，发明人已经在明确定义的C57BL/6小鼠膳食诱导的肥胖症模型中鉴定了指示用于重量增加预防的益生元干预的功效的新代谢生物标记物。本发明人使用等热量膳食已经表征了用含和不含益生元的高脂肪膳食(HFD)喂养的C57BL/6小鼠的逐步(例如每周，持续13周)代谢适应。发明人已经建立了与在不同营养条件下逐步肥胖症发展相关的具体代谢签名(metabolicsignature)，和在体重增加动力学内的表型变异性。
通过使用代谢组学方法，发明人已经显示线粒体代谢途径(脂肪酸β氧化、支链氨基酸分解代谢、丁酸酯代谢、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸途径和Krebs循环)通过高脂肪喂养被快速上调，可能反映线粒体的脂肪酸饱和以及能量代谢的损伤。此外，代谢组学分析显示肠道微生物代谢的显著性重塑，如通过甲基胺、膳食碳水化合物和蛋白质发酵的变化所观察到的。
发明人可显示，在接受基于益生元的干预的该组动物中的体重增加被阻止，并且与体重表型的差异相关的代谢签名与高脂肪诱导的肥胖症依赖性生物学过程、包括线粒体氧化途径(脂肪酸β氧化)和肠道细菌代谢(甲基胺、膳食碳水化合物和蛋白质发酵))的具体调节相关。
特别地，在本文所述的实验中，用HFD喂养的小鼠显示尿中α-酮-异戊酸随时间推移而增加。α-酮-异戊酸的增加与最终体重增加强关联。当用HFD和益生元(GOS，CMOS-GOS和菊粉/FOS)喂养时，α-酮-异戊酸的增加被显著地阻止或减弱，而α-酮-异戊酸仍与最终体重增加强关联。
这些结果强调了线粒体和肠道微生物群在肥胖症发展中的作用并且显示：有益地响应于益生元在预防膳食诱导的重量增加中的可能性，可使用本文所定义的一组特定的生物标记物由早期代谢签名确定。
发明人能够证实：在具有任何益生元的高脂肪喂养一周后(第7天)的尿代谢响应，使得能够预测每一个体的最终体重增加(第70天)。本方法因此可以预测和/或量化动物对启动益生元施用后在初期阶段的膳食干预的响应。
预测和/或量化受试者对益生元的响应
一方面，本发明涉及预测和/或量化受试者对益生元在预防受试者中膳食诱导的重量增加中的响应。
例如，在一个实施方案中，该方法可用于预测未来或进行中的益生元的施用是否可能在预防重量增加方面有效。该方法因此可用于例如提供是否继续用益生元治疗以预防重量增加，或是否将受试者切换至替代治疗方案的指示。
在替代实施方案中，该方法可用于确定或量化受试者先前食用益生元的效应。例如，该方法可用于提供益生元施用是否已预防重量增加的指示，特别地在这不能仅通过确定受试者的重量来确定时。例如，在规定的测试期内，可能不知道在缺少益生元施用的情况下、特别是如果受试者的膳食的热量值是可变的和/或未知的话，受试者是否已增加或损失重量。
受试者
本发明的方法可在任何重量的受试者中进行，以便预测益生元在预防膳食诱导的重量增加中的功效。因此受试者可以为重量不足的、正常的、过重的或肥胖的受试者。
特别地在重量不足的、过重的或肥胖的受试者中，本发明的方法可阐明受试者对重量增加的遗传和代谢倾向。基于此，和理想地在进一步考虑它们的一般健康状态和生活方式下，可开发可能有助于保持或恢复健康状态的个性化营养方案。
在一个实施方案中，特别是在缺少益生元治疗的情况下，待测试的受试者易受膳食诱导的重量增加的影响。例如，受试者可以为过重或肥胖的受试者，指示向其施用益生元以预防重量增加。在一些实施方案中，受试者可正在食用高脂肪膳食、或高热量膳食。
对于成人而言，“过重”被定义为具有25至30之间的BMI。“体重指数”或“BMI”意指重量(以kg计)除以身高(以米计)的平方的比值。“肥胖症”为这样的疾患，其中贮存于动物、特别地人和其他哺乳动物的脂肪组织中的自然能量储备增至其与某些健康状况或增加的死亡率相关的点。对于成人而言，“肥胖”被定义为具有大于30的BMI。对于成人而言，“正常重量”被定义为18.5至25的BMI，而“重量不足的”可被定义为小于18.5的BMI。
高脂肪膳食可被定义为受试者从脂肪得到超过其总热量20％的膳食。在一些实施方案中，高脂肪膳食可在脂肪中含有超过其总热量的约30％。在其他实施方案中，受试者可从脂肪得到超过其总热量的约40％。
因此，高脂肪膳食的实际脂肪含量可根据膳食的总热量值、以及例如受试者的性别、年龄、身体活动水平、体形、高度和重量而变。通常对于适度身体活动水平和2,700千卡的日热量摄取的70kg男性而言，高脂肪膳食可被认为是食用大于60g脂肪/天(约540千卡能量值)。可选地，此类受试者中的高脂肪膳食可被定义为90g脂肪/天(810千卡/天)或120g脂肪/天(1080千卡/天)的过量。
高热量膳食可被定义为受试者食用大于推荐的日热量摄取，例如基于受试者的性别、年龄、身体活动水平、体形、高度和重量。例如，典型的70kg男性的高热量膳食可被定义为食用大于2,700千卡/天、大于3,000千卡/天或大于3,500千卡/天。对于女性而言，高热量膳食可含有大于2,100千卡/天、大于2,500千卡/天、或大于3,000千卡/天。
本发明的方法中测试的受试者已食用益生元。通常，受试者已食用益生元作为指定的重量管理方案的部分。例如，确定剂量的益生元可作为膳食补充剂向受试者施用或供应，以便预防重量增加。
优选地，受试者已食用益生元达至少一天、两天、三天、一周、两周、一个月、两个月或三个月的时间，之后获得待测试的样品。在优选的实施方案中，在启动食用益生元后3天至14天之间，例如在开始益生元治疗后约7天获得样品。例如，在一些实施方案中，受试者已在上文定义的时间段内食用益生元至少1g/天、至少2g/天、至少5g/天或至少10g/天的量。
在一个实施方案中，受试者为人。然而，本发明的方法不限于人。其也可用于非人动物，例如用于伴侣动物如猫或狗。基于此，可设计将促成良好健康状态的陪伴动物的长寿命的营养方案。
在一些实施方案中，受试者是婴儿或幼儿。术语“婴儿”是指低于12月龄的儿童。表述“幼儿”是指年龄为1至3岁的儿童，也称为幼童。婴儿可以为足月或早产婴儿。“早产(preterm/premature)”婴儿是指没有在足月出生的婴儿。一般其是指在妊娠36周前出生的婴儿。在一些实施方案中，婴儿可通过剖腹出生，和/或小胎龄婴儿和/或低出生重量婴儿。“通过剖腹出生的婴儿”意指通过剖腹产出生的婴儿，即非阴道出生的婴儿。
益生元
益生元为非-可消化食物成分，其通过选择性刺激结肠中的一种细菌或有限数量的细菌的生长和/或活性来有益地影响宿主，且由此改善宿主健康。此类成分为非可消化的，在这个意义上说，它们在胃或小肠中不被降解和吸收，因此完整通过结肠，在结肠它们被有益细菌选择性发酵。
益生元的实例包括某些低聚糖，如低聚果糖(FOS)、半乳低聚糖(GOS)、低聚异麦芽糖、低聚木糖、BMO(牛乳低聚糖)、糖基蔗糖(GS)、低聚乳果糖(LS)、乳果糖(LA)、低聚帕拉金糖(PAO)、低聚麦芽糖(MOS)、树胶和/或其水解物、果胶和/或其水解物、及其任何混合物。BMO可选自以下列表：包含N-乙酰化低聚糖、唾液酸化低聚糖及其任何混合物。BMO可以为“CMOS-GOS”(奶牛乳低聚糖-半乳低聚糖)。
可使用益生元的组合，如90％GOS和10％短链低聚果糖，如以商标销售的产品，或90％GOS和10％菊粉，如以商标销售的产品。
特别优选的益生元为一种或多种低聚半乳糖、一种或多种N-乙酰化低聚糖和一种或多种唾液酸化低聚糖的混合物，其中一种或多种N-乙酰化低聚糖包含(表示)0.5至4.0％的低聚糖混合物，一种或多种低聚半乳糖包含(表示)92.0至98.5％的低聚糖混合物，且一种或多种唾液酸化低聚糖包含(表示)1.0至4.0％的低聚糖混合物。该混合物在下文被称为“CMOS-GOS”。优选地，根据本发明使用的组合物含有2.5至15.0wt％CMOS-GOS(以干物质计)，条件是组合物包含至少0.02wt％的N-乙酰化低聚糖、至少2.0wt％的低聚半乳糖和至少0.04wt％的唾液酸化低聚糖。WO2006087391和WO2012160080提供生产“CMOS-GOS”的一些实施例。
“N-乙酰化低聚糖”意指具有N-乙酰基残基的低聚糖。适合的N-乙酰化低聚糖包括GalNAcα1,3Galβ1,4Glc和Galβ1,6GalNAcα1,3Galβ1,4Glc。N-乙酰化低聚糖可通过氨基葡糖苷酶和/或氨基半乳糖苷酶(galactosaminidase)对N-乙酰基-葡萄糖和/或N-乙酰基半乳糖的作用来制备。同样地，N-乙酰基-半乳糖基转移酶和/或N-乙酰基-糖基转移酶可用于此目的。N-乙酰化低聚糖也可通过使用各自酶(重组或天然)的发酵技术和/或微生物发酵来生产。对于后者，微生物可表达它们的天然酶和底物或可被工程化以生产各自底物和酶。可以使用单个微生物培养物或混合培养物。N-乙酰化低聚糖形成可通过从任何聚合度(DP)(从DP＝1起)开始的受者底物来启动。另一选择是游离或结合于低聚糖(例如乳果糖)的酮-己糖(例如果糖)化学转化成含有低聚糖的N-乙酰基己糖胺或N-乙酰基己糖胺，如在Wrodnigg,T.M.；Stutz,A.E.(1999)Angew.Chem.Int.Ed.38:827-828中所述。
“低聚半乳糖”意指包含两个或更多个半乳糖分子且无电荷和无N-乙酰基残基的低聚糖。适合的低聚半乳糖包括Galβ1,6Gal、Galβ1,6Galβ1,4GlcGalβ1,6Galβ1,6Glc、Galβ1,3Galβ1,3Glc、Galβ1,3Galβ1,4Glc、Galβ1,6Galβ1,6Galβ1,4Glc、Galβ1,6Galβ1,3Galβ1,4GlcGalβ1,3Galβ1,6Galβ1,4Glc、Galβ1,3Galβ1,3Galβ1,4Glc、Galβ1,4Galβ1,4Glc和Galβ1,4Galβ1,4Galβ1,4Glc。合成的低聚半乳糖如Galβ1,6Galβ1,4GlcGalβ1,6Galβ1,6Glc、Galβ1,3Galβ1,4Glc、Galβ1,6Galβ1,6Galβ1,4Glc、Galβ1,6Galβ1,3Galβ1,4Glc和Galβ1,3Galβ1,6Galβ1,4Glc、Galβ1,4Galβ1,4Glc和Galβ1,4Galβ1,4Galβ1,4Glc及其混合物以和商购可得。低聚糖的其他供应商为Dextra实验室、Sigma-AldrichChemieGmbH和KyowaHakkoKogyoCo.,Ltd。可选地，特异性糖基转移酶如半乳糖基转移酶可用于生产中性低聚糖。
“唾液酸化低聚糖”意指具有携带相关电荷的唾液酸残基的低聚糖。适合的唾液酸化低聚糖包括NeuAcα2,3Galβ1,4Glc和NeuAcα2,6Galβ1,4Glc。这些唾液酸化低聚糖可通过色谱或过滤技术从天然来源如动物乳分离。可选地，它们也可通过使用特异性唾液酸基转移酶的生物技术、通过基于酶的发酵技术(重组或天然酶)或通过微生物发酵技术来生产。对于后者，微生物可表达它们的天然酶和底物或可被工程化以生产各自底物和酶。可以使用单个微生物培养物或混合培养物。唾液酸基-低聚糖形成可通过从任何聚合度(DP)(从DP＝1起)开始的受者底物来启动。
在特别优选的实施方案中，益生元包含低聚半乳糖(GOS)。在另一个特别优选的实施方案中，益生元包含牛乳低聚糖(BMOS)，更优选地奶牛乳低聚糖-半乳低聚糖(CMOS-GOS)。在另一个优选实施方案中，益生元包含菊粉和低聚果糖(FOS)。
样品
本发明方法包括确定获自受试者的尿样品中α-酮-异戊酸的水平的步骤。
因此，本发明方法通常在人或动物体外实施，即对先前获自待测试的受试者的体液(尿)样品实施。使用尿作为待测试的体液具有这样的优势，即其可使用完全确立的程序常规且非侵入性地获得。也可在没有医疗人员支持的情况下获得样品。
确定样品中α-酮-异戊酸的水平
样品中α-酮-异戊酸的水平可通过本领域中已知的任何方式检测且定量。例如，可以使用1H-NMR、质谱法例如UPLC-ESI-MS/MS。也可使用其他方法如其他光谱方法、色谱方法、标记技术、或定量化学方法。优选样品中的α-酮-异戊酸水平和参照值通过相同方法确定。
比较α-酮-异戊酸水平与参照值
本发明方法还包括比较受试者的α-酮-异戊酸水平与预定参照值的步骤。
预定参照值可基于所测试的对照群体例如未食用益生元的群体的体液中的平均α-酮-异戊酸水平。对照群体可以为至少3个、优选至少10个、更优选至少50个具有类似遗传背景、年龄和健康状态的一组人。优选对照群体为一组已食用与待测试受试者类似的膳食(除了就益生元之外)的受试者。通常对照群体中的受试者已食用高脂肪膳食，但未食用益生元或已食用低于待测试受试者的益生元的水平。
在另一个实施方案中，预定参照值为在食用益生元前待测试受试者的尿中的α-酮-异戊酸水平。因此该方法可以包括监测响应于食用益生元的受试者尿中的α-酮-异戊酸水平的变化。例如，在一个实施方案中，尿样品可获自受试者以提供α-酮-异戊酸水平的参照值，之后启动益生元治疗。随后另一(测试)尿样品可在益生元食用的指定时间段后获得，如上所论述。然后，将测试样品中的α-酮-异戊酸水平与参照样品比较，以确定该受试者的α-酮-异戊酸水平是否已响应于益生元治疗而增加或减少。
基于α-酮-异戊酸水平的比较确定益生元功效
在本方法中，与预定参照值比较，尿样品中的α-酮-异戊酸水平减少、或α-酮-异戊酸水平没有变化，指示益生元的施用在预防膳食诱导的重量增加中有效。例如，测试样品和参照样品中的相对α-酮-异戊酸水平可指示益生元的先前食用是否已在预防膳食诱导的重量增加中有效，和/或益生元的进一步施用是否将在预防膳食诱导的重量增加中有效。
在一些实施方案中，尿样品中的α-酮-异戊酸水平相较于预定参照值的减少指示益生元功效。特别地，在参照值是基于食用高脂肪膳食的受试者对照群体中的尿中平均α-酮-异戊酸水平的实施方案中，测试样品中的α-酮-异戊酸水平优选相较于参照值减少。同样，在参照值是基于食用益生元之前的受试者中的尿α-酮-异戊酸水平的实施方案中，测试样品中的α-酮-异戊酸水平优选相较于参照值减少。
优选地，尿样品中的α-酮-异戊酸水平相较于预定参照值减少至少1％、5％、至少10％、至少20％、至少30％或至少50％。
在其他实施方案中，尿样品中的α-酮-异戊酸水平相较于预定参照值没有变化可指示益生元功效。例如，在参照值是基于食用正常膳食的受试者的一般群体或对照群体中的尿中平均α-酮-异戊酸水平的一些实施方案中，测试样品中的α-酮-异戊酸水平相较于参照值未增加，可指示益生元在预防重量增加中有效。
此外，在一些实施方案中，受试者的膳食的脂肪含量和/或热量值可以是变化的。例如，受试者的膳食的脂肪含量和/或热量值可在采集对照样品以确定参照值的时间和采集测试样品的稍后时间之间增加。在此类实施方案中，测试尿样品中α-酮-异戊酸水平相较于预定参照值没有变化，也可指示益生元功效。
优选“α-酮-异戊酸水平没有变化”意指尿样品中的α-酮-异戊酸水平与预定参照值之间的差异小于10％、小于5％、小于4％、小于3％、小于2％或小于1％。
因为在本发明的实施方案中，尿样品中的α-酮-异戊酸水平相较于预定参照值未增加，指示益生元的施用在预防膳食诱导的重量增加中有效，尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于预定参照值增加，可指示益生元的施用不太可能在预防高脂肪膳食诱导的重量增加中有效。例如，尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于参照值增加，可指示益生元的先前食用在预防膳食诱导的重量增加中无效，和/或益生元的进一步施用将在预防膳食诱导的重量增加中无效。
其他生物标记物
在本方法中，其他生物标记物也可用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应。
就此，发明人已鉴定：草酰乙酸、肌酸酐和/或硫酸吲哚酚水平的未增加的尿浓度，允许诊断抵抗高脂肪膳食诱导的重量增加的增加的可能性。此外，发明人已显示，尿中的增加的三甲胺尿浓度指示益生元在预防膳食诱导的重量增加中的功效。
因此，本发明的方法还可包括以下步骤：确定尿样品中至少一种选自草酰乙酸、硫酸吲哚酚、肌酸酐和三甲胺的其他生物标记物的水平，以及将受试者的至少一种其他生物标记物的水平与预定参照值比较，其中与预定参照值比较，(i)尿样品中的草酰乙酸、硫酸吲哚酚和/或肌酸酐水平减少、或草酰乙酸、硫酸吲哚酚和/或肌酸酐水平无变化，或(ii)尿样品中三甲胺水平增加或三甲胺水平没有变化，指示益生元的施用在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
其他生物标记物也可通过1H-NMR或质谱法例如UPLC-ESI-MS/MS检测且定量。也可使用其他方法如其他光谱方法、色谱方法、标记技术、或定量化学方法。
优选所有待确定的生物标记物通过相同技术评估。在一些实施方案中，同时评估所有测试的生物标记物。
本发明的方法可以包括评估至少2个、至少3个、至少4个、或至少5个上文提及的生物标记物。
例如，α-酮-异戊酸可与草酰乙酸一起评估。
α-酮-异戊酸也可与三甲胺一起评估。
α-酮-异戊酸也可与肌酸酐一起评估。
α-酮-异戊酸也可与硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸和三甲胺一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸和肌酸酐一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸和硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与三甲胺和肌酸酐一起评估。
α-酮-异戊酸也可与三甲胺和硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与肌酸酐和硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸、三甲胺和肌酸酐一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸、三甲胺和硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸、肌酸酐和硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与肌酸酐、三甲胺和硫酸吲哚酚一起评估。
α-酮-异戊酸也可与草酰乙酸、三甲胺、肌酸酐和硫酸吲哚酚一起评估。
评估一个以上生物标记物的优势是，评价的生物标记物越多，诊断可变得越可靠。例如，如果超过1、2、3、4或5个生物标记物在尿样品与相应的预定参照值之间的水平增加或减少，则这可更强烈地指示益生元是否可能在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
α-酮-异戊酸和任选地其他生物标记物的参照值优选使用用于表征获自测试受试者的α-酮-异戊酸和任选地其他生物标记物的水平的相同单位来测量。因此，如果α-酮-异戊酸和任选地其他生物标记物的水平是绝对值(例如α-酮-异戊酸的单位以μmol/l(μM)测量)，则参照值也优选以相同单位测量(例如在选定受试者对照群体或在施用益生元前的受试者的个体中的μmol/l(μM)α-酮-异戊酸)。
参照值可以为单个截止值，如中值或平均值。在获得的尿样品中α-酮-异戊酸和任选地其他生物标记物的参照值，如平均水平、中值水平或“截止”水平可在一些实施方案中通过测定一般群体或选定群体中的个体(例如食用高脂肪膳食的个体)的大样品建立。统计学模型如预测值方法可用于选择定义最佳特异性(最高真阴性率)和敏感性(最高真阳性率)的受者工作特征曲线或阳性标准，如在Knapp,R.G.和Miller,M.C.(1992).ClinicalEpidemiologyandBiostatistics,WilliamandWilkins,HarualPublishingCo.Malvern,Pa.(其以引用方式并入本文)中所述。与具体受试者和生物标记物相关的用于比较的参照值可根据例如受试者的性别、种族、遗传基因、健康状态或年龄来选择。
预防膳食诱导的重量增加
一方面，本发明提供用于预防受试者中膳食诱导的重量增加的方法。该方法可以包括执行如上所述的方法以确定受试者中的益生元功效，随后施用益生元或不取决于该方法是否指示益生元可能是有效的。这样，益生元治疗可以针对最有可能受益的受试者，而可针对益生元不太可能有效的受试者开发替代重量增加预防方案。
特别地，本发明方法允许对受试者早期分层，例如在用益生元短期营养干预之后。例如该方法可在益生元治疗1周或不到1周后执行，在受试者已增加重量、可能导致健康危险之前，评估长期体重增加预防的干预的功效。通过确定受试者是否易感于基于益生元的干预以预防膳食诱导的重量增加，可在干预过程的初期相应地调节受试者的生活方式和/或膳食。因此，可使用该方法来开发个性化营养方案和/或锻炼方案，从而为受试者提供健康体魄。
因此，在本发明方法的实施方案中，如果尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于预定参照值减少或未变化，则向受试者施用益生元。因为受试者在测试步骤前通常已食用益生元作为干预过程的部分，所以这可意指持续向受试者施用益生元。任选地，在确定是否继续施用益生元中也可以考虑上文所述的其他生物标记物的水平。
受试者可以以任意量持续食用益生元，例如食用的益生元的量可在测试步骤后增加、减少或保持相同。然而，在获得益生元功效的阳性指示后，优选向受试者施用益生元的量为至少等于在采集测试样品前食用的量，例如至少2g/天的量。向受试者施用益生元可在确定益生元功效后持续至少另外一周、至少2周、至少1个月、至少3个月、至少6个月、至少1年或无限期。
通常，如果获得益生元功效的阴性测定(如通过例如增加的α-酮-异戊酸水平和任选地减少的三甲胺水平和/或一种或多种上文定义的其他生物标记物的水平增加所指示)，则不向受试者施用益生元。这可意指中断益生元向受试者的施用、或至少不进一步向受试者开处方作为管理营养方案的部分。通常如果指示缺少益生元功效，受试者食用的益生元相较于在采集测试样品前食用的益生元减少至少50％、至少75％或至少90％。例如，在一些实施方案中，在发现益生元无效后，受试者可食用的益生元的量可小于2g/天、小于1g/天或小于0.5g/天。
在优选的实施方案中，如果该方法指示益生元可能无效，那么对于受试者可采用替代重量管理策略。例如，对于此类受试者，聚焦于完全确立的重量增加预防方法如膳食热量限制、膳食脂肪摄取减少或增加锻炼可能更有益。在其他实施方案中，可向受试者施用替代(非益生元)重量减轻产品。
预防肥胖症-相关病症
在一些实施方案中，响应于益生元在预防膳食诱导的重量增加中的可能性增加，可指示发展与肥胖症和/或过重相关的病症的风险减少。与过重和/或肥胖症相关的病症可以为心血管疾患如动脉粥样硬化、中风和心脏疾病和/或代谢失调，包括糖尿病。特别地，对益生元起反应且继续长期食用益生元例如作为管理营养方案的部分的受试者中，发展此类重量相关疾患的风险可能减少。相反地，显示对益生元在预防重量增加中无响应性的受试者可能处于发展这些疾患的特定风险，并且需要进一步或替代营养干预或基于生活方式的干预。
其他方面
另一方面，本发明提供作为益生元在预防膳食诱导的重量增加中的功效的尿中新生物标记物的α-酮-异戊酸。本发明也提供α-酮-异戊酸作为尿中生物标记物用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的用途。
本申请中提出的研究提供了对涉及HF(高脂肪)诱导的肥胖症发展的生理学机制的了解，并且特别是强调了与肥胖表型变异性相关的具体代谢适应。该研究也使用等热量和碳水化合物匹配的内容物调查了膳食可溶性纤维对膳食诱导的重量增加的作用。
高脂肪摄取诱发快速且一贯的线粒体代谢途径的上调，导致更多的能量生成和增加的线粒体脂肪酸饱和。与体重表型的差异相关的代谢签名与高脂肪诱导的肥胖症依赖性生物学过程(包括线粒体氧化途径(脂肪酸β氧化)和肠道细菌代谢(甲基胺、膳食碳水化合物和蛋白质发酵))的具体调节相关。
在接受任何基于益生元的干预的动物组中体重增加被阻止，其中代谢签名的具体调节归因于膳食诱导的重量增加。经调控的代谢签名使得能够准确最终体重增加，因此评估益生元预防重量增加的功效。
本发明人证实，在仅干预一周后观察到的代谢签名使得能够预测在长期干预(70天)结束时的最终体重增加。这些结果强调线粒体和肠道微生物群在肥胖症发展中的作用，并且指示对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应性可使用本文所述的生物标记物、由早期代谢签名确定。代谢签名囊括来自宿主能量代谢和肠道微生物群代谢特征二者的贡献。因此，对解释高脂肪喂养的异源适应的这种代谢综合分析，为重量管理方案和个性化营养方案提供了新的有希望的前景。
现在仅关于下列具体实施方案将举例描述本发明。
实施例：
动物处理程序和样品制备：
实验根据适当的国家指南在雀巢研究中心(NRC,Switzerland)进行。使小鼠在12h-12h光暗方案下保持于单独笼子中且在整个实验期间随意喂养。在对低脂肪膳食(ResearchDiets,USA)适应三周的时间后，将动物切换至下列治疗之一，而一个对照组将维持低脂肪膳食。共计90只C57BL/6小鼠首先接受标准食物膳食(standardchowdiet)，持续三周。基于空腹血液葡萄糖和体重增加将动物随机化。在第0天，然后将小鼠分入6组，每组15只动物，一组接受标准食物膳食，而其他组接受补充有益生元或糖的高脂肪膳食。
低脂肪和高脂肪膳食获自ResearchDiets,USA的标准低脂肪和高脂肪膳食，并且为等热量的(4057千卡/Kg)：
膳食D09072901i为具有60千卡％脂肪的啮齿类动物膳食
膳食D09072902i为具有60千卡％脂肪和211g纤维混合物A的啮齿类动物膳食
膳食D09072903i为具有60千卡％脂肪和140g纤维混合物B的啮齿类动物膳食
膳食D09072904i为具有60千卡％脂肪和100g纤维混合物C的啮齿类动物膳食
膳食D09072905i为具有60千卡％脂肪和35.1g葡萄糖、32.3g乳糖和1.45g半乳糖的啮齿类动物膳食
膳食的制备如下文描述：
对于混合物A：GOS益生元
向膳食加入211g糖浆或158.2g干粉，共计531千卡。
在干物质中，90g为纤维(258千卡)，且68.2gm为糖(272.8千卡)，
为了保持在不同组中的不同膳食之间的等热量平衡，除去来自麦芽糊精的258千卡，以及来自蔗糖的272.8千卡。
对于混合物B：GOS-CMOs益生元
向膳食加入140g粉末，共计350千卡。
在干物质中，35.7g为纤维(71.4千卡)，且剩余278.6千卡来自糖。
为了保持在不同组中的不同膳食之间的等热量平衡，除去来自麦芽糊精的75千卡，以及来自蔗糖的275千卡。
对于混合物C：菊粉和低聚果糖(FOS)–Prebio1
对于100g产物，向70gm菊粉加入30g产物FOS。
向膳食加入100g混合物C。
在干物质中，90g为纤维(116千卡)，且10g为糖(40千卡)。
为了保持在不同组中的不同膳食之间的等热量平衡，除去来自麦芽糊精的116千卡，以及来自蔗糖的40千卡。
对于混合物D：
混合物D由以下组成：51％葡萄糖、47％乳糖和2％半乳糖。
向膳食加入68.75g混合物D，即275千卡。(35gm葡萄糖、32.3gm乳糖、1.45gm半乳糖)
为了保持在不同组中的不同膳食之间的等热量平衡，除去来自蔗糖的275千卡。
在实验研究期间，对动物监测它们的体重和组合物、食物和水食用。重量增加的差异通过非参数检验(Wilcoxon-Mann-WhitneyU检验)评估。
随着时间推移，接受高脂肪膳食与益生元的组合的动物的重量增加，相较于喂养FI高脂肪膳食的动物，存在显著性减少。
每周收集尿样品，即在膳食切换前三周(D-21至D0)和在营养干预期间10周(D0至D70)。在-80C快速冷冻所有样品直至分析。
1 HNMR光谱学
将体积40μl的尿稀释于含有叠氮化钠(3mM)和TSP(0.5mM)的20μl缓冲溶液(NaHPO4,0.6MpH＝7)。在离心后，使用注射器将样品转移到1.7mm直径NMR管。然后通过执行具有64K数据点的标准序列的64次扫描将1HNMR光谱记录于600.13MHz光谱仪。将NMR实验的温度保持在300K。通过使用软件TOPSPIN2.0(BrukerBiospin,Rheinstetten,Germany)进行尿光谱的处理。对于每个光谱，使FID乘以对应于1Hz线增宽的指数函数，之后通过傅里叶变换器变换为光谱。然后手动校正光谱的相和基线。通过使用δ0.0的TSP信号对化学位移校准。通过使用STOCSY(统计学总相关光谱学)、光谱数据库和公布的归属值来实现光谱归属。
数据处理和多变量数据分析：
最终将光谱数据(从δ0.2至δ9.5)输入到Matlab软件(版本，themathworksInc,NatwickMA)中且变换到22K数据点。从每个光谱除去水峰的共振(δ4.7-5.05)以便消除与水共振预饱和相关的变异性。然后将1HNMR光谱对总面积标准化，并通过使用“单位方差”体系来应用不同多变量统计(PCA、OPLS和OPLS-DA)。
对可在尿1HNMR光谱上归属的来自宿主肠道微生物共代谢、以及来自宿主β氧化、BCAAs氧化、Krebs’s循环和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸途径的中间体代谢物积分，以评估每组的每只个别动物的这些代谢物随着时间推移的尿排泄。也使用与单变量分析组合的多变量分析来分析数据以选择与重量增加和组特异性相关的模式。
主要发现和亮点：
在喂养含或不含益生元的HFD的C57BL/6J小鼠中的体重增加变异性
关于体重(BW)和BW增加的结果是非常一致的。在第7天，大多数益生元组中的BW和BW增加已经显著低于高脂肪组，并且差异增加直至第70天(图1)。尽管如此，在研究结束时，所有组也显著高于用低脂肪膳食喂养的对照组。这种差异最终变得显著性的时间在益生元组之间不同。Prebio1(菊粉+FOS益生元)组在这些参数上在第21天(BWG)或第35天(BW)已经高于对照组，并且在第70天非常不同(BW2.81[1.19；4.43]p＝0.0023；BWG2.46[1.12；3.81]p＝0.0013)。
尿代谢谱图分析指出与高脂肪诱导的肥胖症相关的持续的代谢签名
为了研究与膳食诱导的肥胖症发展相关的具体代谢签名，我们在13周的时间内获得随着时间推移的尿代谢谱图(图1)。然后将来自用低脂肪、高脂肪和含有益生元的高脂肪膳食喂养的小鼠的尿代谢谱图用体重和体重增加进行积分。基于使用完整代谢谱图的这种分析，代谢签名可归因于重量增加。
将最具影响力的代谢物的代表性信号积分，并且使用第0天、第7天和第70天的数据进行使用多变量数据分析的其他分析，以鉴定重量增加的最佳早期预测因子。每个模型通过使用一种预测分量和数种正交分量来计算。正交分量的最佳数量通过R2Y和Q2Y拟合优度统计确定(图2)。第一模型使用35种代谢物产生，然后第二模型使用前12种代谢物产生(如通过VariableImportancePlot和相关系数值所定义，图2和3)。对于每个模型，混淆矩阵对于动物组分层显示非常好的模型容量。
鉴定了具有最高相关系数的代谢物，指示尿代谢变化囊括对宿主和肠道微生物代谢二者的调控。特别地，肉碱、酰基肉碱、三羧酸代谢物、以及支链氨基酸氧化的中间体的水平与重量增加显著相关。相反地，由微生物胆碱代谢产生的甲基胺衍生物(三甲胺(TMA)和三甲胺(TMAO))以及牛磺酸的水平显示与重量增加负相关。此外，肠道细菌所致的芳族氨基酸降解的终产物(苯乙酰甘氨酸、硫酸吲哚酚)也显示与重量增加正相关。
代谢物排泄随着时间推移的尿代谢模式突出了与膳食诱导的重量增加 相关的具体代谢适应以及使用益生元的预防
用于组内数据建模的类似数据分析的应用已揭示：在宿主和肠道微生物代谢适应方面的组特异性，其可与体重增加的有益减少相关。
特别地，肠道微生物共代谢物、包括TMA、TMAO、苯乙酰甘氨酸、硫酸吲哚酚的尿水平的变异度表明，肠道微生物群所致的膳食组分代谢加工的时间依赖性和营养依赖性转变。高脂肪膳食使TMA和TMAO尿水平显著减少，但是益生元补充趋于预防肠道微生物群所致的TMA生成减少以及进一步肝脏对TMAO的加工。相反，硫酸吲哚酚和苯乙酰甘氨酸尿浓度趋于被高脂肪膳食略微减少，但是用益生元补充观察到更大幅减少。这些观察与体重增加的强相关合在一起，趋于阐明肠道微生物群的益生元调控的功效对于介导重量增加预防益处是关键的。
因此，HFD治疗可意味着肠道微生物群活性的显著变化，其被益生元阻止(TMA/TMAO)或被其他微生物过程如蛋白水解发酵(苯乙酰甘氨酸、硫酸吲哚酚)补偿。
平行地，这些肠道微生物变化与宿主中央能量代谢的显著性调控相关。
与LFD喂养组比较，HFD喂养组中异戊酰基甘氨酸和α-酮异戊酸盐的排泄显著地且一致地随着时间推移而增加，于是它们构成DIO的定性且稳定的候选生物标记物。益生元补充阻止这些变化，如α-酮异戊酸盐的尿水平维持或略微减少、以及异戊酰基甘氨酸的延时增加所表示。在用和不用益生元的组中，在第70天观察到的后者变化和类似的浓度表明：在第70天的过重表型诱导能量代谢的显著性变化。然而，其对膳食切换的代谢适应期间中的延迟看似与益生元在重量增加预防中的功效有关。此外，观察到类似的对肌酸酐—一种普遍接受的瘦质量和肌肉代谢的标记物—的尿排泄的短暂效应。
此外，可通过三羧酸代谢中间体草酰乙酸和相关酒石酸(tartrate)的具体变化观察到益生元的有益效应，表明能量生成的调控与差异使用营养素以给身体能量相关。
最终，观察到与肉碱和酰基肉碱代谢相关的一些特异性，推断对脂肪酸氧化和线粒体代谢有效应，在接受GOS-CMOS益生元的动物中对相关生理学过程具有特异性刺激。
此外，为了评价代谢物的尿排泄中早期代谢变化和重量增加之间的关系，我们计算了在膳食切换后的第一周内的代谢物变化倍数，并将与重量增加的相关强度与相对代谢物浓度及其与肌酸酐浓度的比率进行比较(表1)。该分析显示：在重量增加与代谢物(包括α-酮-异戊酸、硫酸吲哚酚、三甲基胺、苯乙酰甘氨酸、草酰乙酸和肌酸酐)的变化倍数和相对浓度之间存在一些强且一致的相关性。此外，对于每个组和对于体重增加，报告了在含和不含益生元的高脂肪膳食一周后和70天后的变化倍数(表2)。
关于具体代谢物与重量增加的关联、它们受益生元的具体调节、它们作为对益生元干预的响应的早期代谢指标的鉴定、本文所述的生物标记物的以上观察，允许诊断阳性响应于用于预防膳食诱导的重量增加的基于益生元的营养干预的可能性。
先前使用代谢组学方法研究了HFD喂养小鼠中线粒体代谢的调控。与LF喂养小鼠比较，HF喂养小鼠的尿中β氧化中间体：己酰基甘氨酸、肉碱和酰基肉碱的尿排泄一致增加，这表明线粒体中的脂肪酸溢流增加以及β氧化的活化。在本发明研究中，益生元趋于促进这些代谢过程的进一步增加，表明更有效的脂肪酸氧化，这随着时间推移而保持。
在HF喂养小鼠中的亮氨酸、缬氨酸、异亮氨酸以及BCAA分解代谢的中间体(异戊酰基甘氨酸、α-酮-β-甲基戊酸盐和α-酮异戊酸盐)显著地且一致地增加，支持了HFD相关的BCAA分解代谢上调的假设。在本研究中，益生元趋于预防异亮氨酸分解代谢的具体增加，如维持α-酮-异戊酸的正常水平所示。
HF喂养小鼠中缬氨酸和异亮氨酸分解代谢可被上调，诱导琥珀酰基-CoA的形成以及下列Krebs’s循环中间体的生成。令人惊讶地是，LF喂养小鼠与HF喂养小鼠之间的其他Krebs’s循环中间体(柠檬酸盐、顺式-顺乌头酸酶(aconitase)、α-酮戊二酸盐)无显著不同，表明亮氨酸分解代谢和生成乙酰基-CoA的β氧化和Krebs’s循环之间的切断。具体代谢调控可转移乙酰基-CoA流向其他代谢途径。这些结果确认，HFD诱导线粒体氧化途径和Krebs’s循环的上调，其可能导致能量生成的增加。在本发明研究中，益生元趋于诱导Krebs’s循环中间体的深度调控，表明线粒体氧化途径的差异代谢。
最后，当前发现显示，肠道微生物活性的益生元调控以及随后宿主对所得产物的进一步代谢可能在介导重量增加的益处中是关键的。此外，膳食变化的早期代谢适应似乎与最终获得的动物代谢和人体测量表型相关，使得肠道微生物相关的代谢物成为关键标记物用于未来个性化重量管理营养方案。
另外的实施方案
在其他方面，本发明提供如以下编号的段落中描述的实施方案。
1.用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的方法，包括
a)确定获自已食用益生元的受试者的尿样品中的三甲胺的水平，以及
b)将所述受试者的三甲胺水平与预定参照值比较，
其中与预定参照值比较，尿样品中的三甲胺水平增加、或三甲胺水平没有变化，指示益生元的施用在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
2.用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的方法，包括
a)确定获自已食用益生元的受试者的尿样品中的硫酸吲哚酚的水平，以及
b)将所述受试者的硫酸吲哚酚水平与预定参照值比较，
其中与预定参照值比较，尿样品中的硫酸吲哚酚水平减少、或硫酸吲哚酚水平没有变化，指示益生元的施用在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
3.段落1或段落2的方法，其中所述膳食为高脂肪膳食。
4.任何前述段落的方法，还包括以下步骤：
a)确定尿样品中至少一种选自以下的其他生物标记物的水平：三甲胺、草酰乙酸、肌酸酐、硫酸吲哚酚和α-酮-异戊酸，以及
b)将受试者的至少一种其他生物标记物的水平与预定参照值比较，
其中：
(i)与预定参照值比较，尿样品中的草酰乙酸、肌酸酐、硫酸吲哚酚和/或α-酮-异戊酸水平减少、或草酰乙酸、肌酸酐、硫酸吲哚酚和/或α-酮-异戊酸水平没有变化；和/或
(ii)与预定参照值比较，尿样品中三甲胺水平增加、或三甲胺水平没有变化；
指示益生元的施用将在预防受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
5.根据任何前述段落的方法，其中尿样品中生物标记物的水平通过1H-NMR和/或质谱法来确定。
6.根据任何前述段落的方法，其中预定参照值是基于食用高脂肪膳食受试者的对照群体的尿中平均三甲胺水平和/或硫酸吲哚酚。
7.根据段落1至5中任一段的方法，其中预定参照值为食用益生元前受试者尿中的三甲胺水平和/或硫酸吲哚酚水平。
8.根据任何前述段落的方法，其中确定得自至少连续三天食用益生元后的受试者的尿样品中三甲胺、硫酸吲哚酚和/或其他生物标记物的水平。
9.根据任何前述段落的方法，其中益生元选自低聚糖，任选地含有果糖、半乳糖、甘露糖；膳食纤维，特别地可溶性纤维、大豆纤维；菊粉；或其混合物。
10.根据段落9的方法，其中益生元选自下组：低聚果糖(FOS)；低聚半乳糖(GOS)；低聚异麦芽糖；低聚木糖；牛乳低聚糖(BMOS)；糖基蔗糖(GS)；低聚乳果糖(LS)；乳果糖(LA)；低聚帕拉金糖(PAO)；低聚麦芽糖(MOS)；树胶和/或其水解物；果胶和/或其水解物；及其组合。
11.段落10的方法，其中益生元包含(a)半乳低聚糖(GOS)(b)牛乳低聚糖(BMOS)或(c)菊粉和低聚果糖(FOS)。
12.段落11的方法，其中牛乳低聚糖(BMOS)包含奶牛乳低聚糖-半乳低聚糖(CMOS-GOS)。
13.根据任何前述段落的方法，其中受试者已食用至少2g/天的量的益生元。
14.根据任何前述段落的方法，其中受试者为哺乳动物如人；非人物种，包括灵长类动物；家畜动物如绵羊、奶牛、猪、马、驴、或山羊；实验室试验动物如小鼠、大鼠、兔、豚鼠、或仓鼠；或陪伴动物如狗或描。
15.根据任何前述段落的方法，其中所述方法用于设计一组受试者的分层膳食或受试者的个性化膳食。
16.用于预防受试者中膳食诱导的重量增加的方法，包括：
a)执行段落1至15中任一段所述的方法；以及
b)如果相较于预定参照值(i)尿样品中三甲胺的水平增加或未变化和/或(ii)尿样品中硫酸吲哚酚的水平减少或未变化，则向受试者施用益生元。
17.根据段落16的方法，其中益生元向受试者的施用持续至少一个月。
18.根据段落16的方法，其中如果相较于预定参照样品(i)尿样品中三甲胺的水平减少或未变化和/或(ii)尿样品中硫酸吲哚酚的水平增加或未变化，则不向受试者施用益生元。
19.根据段落18的方法，其中向受试者提供用于重量增加预防的替代治疗，所述治疗选自热量限制、膳食脂肪摄取减少、非益生元重量减轻产品、或锻炼方案。
20.用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的尿中生物标记物，其中生物标记物为三甲胺。
21.用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的尿中生物标记物，其中生物标记物为硫酸吲哚酚。
22.三甲胺作为尿中生物标记物用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的用途。
23.硫酸吲哚酚作为尿中生物标记物用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的用途。
尽管已通过举例描述本发明，但是应理解可在不偏离如权利要求中所定义的本发明范围下进行变化和修饰。此外，在具体特征存在已知等同物时，并入此类等同物，如同明确在本说明书中提及。本发明的其他优势和特征由附图和非限制性实例是显而易见的。
本领域技术人员将理解，它们可自由地组合本文公开的本发明的所有特征。特别地，可以组合对于本发明的不同实施方案描述的特征。
如在本说明书中使用，词语“包含”、“包括”和类似词语不应以排他或穷举的含义解释。换句话说，它们旨在意指“包括但不限于”。
在本说明书中任何提及的现有技术文件不视为承认此类现有技术广泛地已知或形成本领域中公知常识的一部分。
表1：在高脂肪诱导的重量增加中代谢物与重量增加之间的关系的总结
表2：随着时间推移在用含和不含益生元的高脂肪膳食喂养的动物中的选定代谢物的变化倍数的总结

Claims (20)

1.用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的方法，包括
a)确定获自已食用益生元的受试者的尿样品中α-酮-异戊酸的水平，以及
b)将所述受试者的α-酮-异戊酸水平与预定参照值比较，
其中与预定参照值比较，所述尿样品中的α-酮-异戊酸水平减少、或α-酮-异戊酸水平没有变化，指示所述益生元的施用在预防所述受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
2.权利要求1的方法，其中所述膳食为高脂肪膳食。
3.权利要求1或权利要求2的方法，还包括以下步骤：
a)确定所述尿样品中至少一种选自以下的其他生物标记物的水平：草酰乙酸、肌酸酐、三甲胺和硫酸吲哚酚，以及
b)将所述受试者的至少一种其他生物标记物的水平与预定参照值比较，
其中与预定参照值比较，
(i)所述尿样品中草酰乙酸、肌酸酐和/或硫酸吲哚酚水平减少、或草酰乙酸、肌酸酐和/或硫酸吲哚酚水平没有变化；和/或
(ii)所述尿样品中三甲胺水平增加、或三甲胺水平没有变化；
指示所述益生元的施用将在预防所述受试者中膳食诱导的重量增加中有效。
4.根据任何前述权利要求的方法，其中所述尿样品中生物标记物的水平通过1H-NMR和/或质谱法来确定。
5.根据任何前述权利要求的方法，其中所述预定参照值是基于食用高脂肪膳食的受试者对照群体中的尿中平均α-酮-异戊酸水平。
6.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中所述预定参照值为在食用所述益生元前所述受试者的尿中α-酮-异戊酸水平。
7.根据任何前述权利要求的方法，其中确定获自至少连续三天食用益生元后的所述受试者的尿样品中α-酮-异戊酸和/或其他生物标记物的水平。
8.根据任何前述权利要求的方法，其中所述益生元选自低聚糖，任选地含有果糖、半乳糖、甘露糖；膳食纤维，特别地可溶性纤维、大豆纤维；菊粉；或其混合物。
9.根据权利要求8的方法，其中所述益生元选自下组：低聚果糖(FOS)；低聚半乳糖(GOS)；低聚异麦芽糖；低聚木糖；牛乳低聚糖(BMOS)；糖基蔗糖(GS)；低聚乳果糖(LS)；乳果糖(LA)；低聚帕拉金糖(PAO)；低聚麦芽糖(MOS)；树胶和/或其水解物；果胶和/或其水解物；及其组合。
10.权利要求9的方法，其中所述益生元包含(a)半乳低聚糖(GOS)(b)牛乳低聚糖(BMOS)或(c)菊粉和低聚果糖(FOS)。
11.权利要求10的方法，其中所述牛乳低聚糖(BMOS)包含奶牛乳低聚糖-半乳低聚糖(CMOS-GOS)。
12.根据任何前述权利要求的方法，其中所述受试者已食用至少2g/天的量的益生元。
13.根据任何前述权利要求的方法，其中受试者为哺乳动物如人；非人物种，包括灵长类动物；家畜动物如绵羊、奶牛、猪、马、驴、或山羊；实验室试验动物如小鼠、大鼠、兔、豚鼠、或仓鼠；或陪伴动物如狗或描。
14.根据任何前述权利要求的方法，其中所述方法用于设计一组受试者的分层膳食或受试者的个性化膳食。
15.用于预防受试者中膳食诱导的重量增加的方法，包括：
a)执行权利要求1至14中任一项的方法；以及
b)如果所述尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于所述预定参照值减少或未变化，则向所述受试者施用益生元。
16.权利要求15的方法，其中益生元向所述受试者的施用持续至少一个月。
17.根据权利要求15的方法，其中如果所述尿样品中α-酮-异戊酸的水平相较于所述预定参照样品增加，则不向所述受试者施用益生元。
18.根据权利要求17的方法，其中向所述受试者提供用于重量增加预防的替代治疗，所述治疗选自热量限制、膳食脂肪摄取减少、非益生元重量减轻产品、或锻炼方案。
19.用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的尿中生物标记物，其中所述生物标记物为α-酮-异戊酸。
20.α-酮-异戊酸作为尿中生物标记物用于预测和/或量化受试者对益生元在预防膳食诱导的重量增加中的响应的用途。
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