JP7138391B1 - Propionic acid-releasing agents, acetic acid-releasing agents, and antiflatulent agents - Google Patents
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Abstract
(1)重量平均分子量1万以上のPHB粉末を含むプロピオン酸遊離剤、(2)重量平均分子量1万以上のPHB粉末を含む酢酸遊離剤、(3)豚の腸内細菌にプロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のPHB粉末を含む豚成長促進剤などを提供する。(1) Propionic acid liberating agent containing PHB powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more, (2) Acetic acid liberating agent containing PHB powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more, (3) Propionic acid or acetic acid for porcine intestinal bacteria To provide a swine growth promoter containing PHB powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more, which liberates
Description
本発明は、豚や牛の成長促進及び整腸に寄与する、飼料への添加剤に関する。また、犬や猫の整腸及び慢性腎臓病(CKD)抑制に関与するペットフードに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a feed additive that contributes to growth promotion and intestinal regulation of pigs and cows. It also relates to a pet food that is involved in intestinal regulation and chronic kidney disease (CKD) control in dogs and cats.
地球環境問題への世界的関心の高まりとともに、自然界で完全に分解する生分解性プラスチックスへの関心が高まっている。生分解性プラスチックスとして用いられるポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸(以下、「PHB」という)がバクテリアに大量にPHB顆粒として蓄積され、これをPHB粉末として精製する方法が確立された。さらに、PHB粉末は種々の生理作用を誘導することが明らかになり、ペットでサプリメントとしての実用化が待たれる(特許文献1-2を参照)。
Along with growing worldwide interest in global environmental problems, there is growing interest in biodegradable plastics that are completely decomposed in the natural world. A large amount of poly(R)-3-hydroxybutyric acid (hereinafter referred to as "PHB") used as biodegradable plastic accumulates in bacteria as PHB granules, and a method of refining this as PHB powder has been established. Furthermore, it has been revealed that PHB powder induces various physiological actions, and its practical use as a pet supplement is awaited (see
PHB粉末は、魚やエビに対して種々の生理機能がある。PHB粉末は、1)腸内細菌叢を健全化させる、2)感染症に対して耐性を与える、3)成長促進などの作用が顕著であり。「抗菌性成長促進剤(抗生物質)」に代わる飼料添加物として期待されている(非特許文献1-3)。
PHB powder has different physiological functions for fish and shrimp. PHB powder has remarkable effects such as 1) restoring healthy intestinal flora, 2) imparting resistance to infectious diseases, and 3) promoting growth. It is expected as a feed additive to replace "antibacterial growth promoters (antibiotics)" (Non-Patent
PHB粉末は、ラットなどの小型哺乳類においては成長促進作用が有意であった。一方、PHB粉末は、豚などの大型哺乳類においては、悪臭の低減作用や軟便の抑制作用は有意ではあったが、成長促進作用は有意ではなかった(特許文献1)。また、猫や犬の泌尿器系の慢性炎症に起因する整腸作用やCKD抑制作用は明らかではなかった。 PHB powder had a significant growth-promoting effect in small mammals such as rats. On the other hand, in large mammals such as pigs, PHB powder was significantly effective in reducing foul odors and suppressing loose stools, but was not significantly effective in promoting growth (Patent Document 1). Moreover, the intestinal regulation effect and CKD inhibitory effect caused by chronic inflammation of the urinary system of cats and dogs were not clear.
そこで、プロピオン酸または酢酸遊離剤としてのPHB粉末の開発が求められている。具体的には、豚においてPHB粉末が成長促進作用を発現する技術を確立し、PHB粉末を有効成分とする豚及び牛の成長促進剤及び整腸剤、または犬及び猫の整腸剤及びCKD抑制剤の開発が求められている。PHB粉末は、豚のような大型哺乳類の消化器系において、種々の生理作用を発現する。従来技術では、前期肥育期間(生後90日齢まで)の豚の1カ月間PHB供与(5%)において有意な成長促進が認められなかった(特許文献1)。ラットのような小型哺乳類において成長促進作用は有意であったものの、豚や牛のような大型哺乳類では成長促進作用が有意ではなかった(特許文献1)。先行技術では純度(30%以下)が低すぎ、重量平均分子量(80万以上)が高すぎ、PHBの加水分解が十分に進んでいない可能性が高い。 Therefore, development of PHB powder as a propionic acid or acetic acid liberating agent is desired. Specifically, we have established a technology that allows PHB powder to exhibit a growth-promoting effect in pigs, and have developed growth promoters and intestinal regulators for pigs and cattle, or intestinal regulators and CKD inhibitors for dogs and cats, using PHB powder as an active ingredient. is required. PHB powder exhibits various physiological effects in the digestive system of large mammals such as pigs. In the prior art, no significant growth promotion was observed in pigs fed with PHB (5%) for one month during the early fattening period (up to 90 days after birth) (Patent Document 1). Although the growth-promoting action was significant in small mammals such as rats, the growth-promoting action was not significant in large mammals such as pigs and cattle (Patent Document 1). In the prior art, the purity (30% or less) is too low, the weight-average molecular weight (800,000 or more) is too high, and the hydrolysis of PHB is likely to be insufficient.
本発明の発明者は、純度(70%以上)で重量平均分子量(70万以下)のPHB粉末が豚整腸剤として機能することを見出した。そして、本発明は、一例として、PHB粉末を有効成分とする豚整腸剤を養豚家に提供することを目的とする(表1)。他の例として、高齢(10歳以上)の猫において30%が罹患するとされるCKDの抑制剤を提供することを目的とする。 The inventor of the present invention found that a PHB powder having a purity (70% or more) and a weight-average molecular weight (700,000 or less) functions as a swine intestinal regulating agent. An object of the present invention is, as an example, to provide pig farmers with a swine intestinal regulator containing PHB powder as an active ingredient (Table 1). Another object is to provide an inhibitor of CKD, which is said to affect 30% of elderly cats (10 years old or older).
本発明は、以下のとおりである。
(1)重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末(PHB粉末)を含むプロピオン酸遊離剤
(2)重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む酢酸遊離剤
(3)豚の腸内細菌にプロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む豚成長促進剤
(4)豚の腸内細菌にプロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む豚整腸剤
(5)牛の腸内細菌にプロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む牛整腸剤
(6)牛の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む牛第1胃環境改善剤
(7)猫の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む猫整腸剤
(8)犬の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む犬整腸剤
(9)猫の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む猫慢性腎臓病(CKD)抑制剤
(10)犬の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む犬CKD抑制剤
(11)犬の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む犬CKD抑制剤
(12)犬の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む犬潰瘍性大腸炎抑制剤
(13)猫の腸内細菌プロピオン酸または酢酸を遊離させる、重量平均分子量1万以上のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末を含む猫潰瘍性大腸炎抑制剤The present invention is as follows.
(1) Propionic acid release agent containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder (PHB powder) having a weight average molecular weight of 10,000 or more (2) Poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more (3) a swine growth promoter containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder with a weight average molecular weight of 10,000 or more that releases propionic acid or acetic acid to swine intestinal bacteria (4) of swine A porcine intestinal regulating agent containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more, which releases propionic acid or acetic acid in intestinal bacteria (5) Releases propionic acid or acetic acid in intestinal bacteria of cattle, Bovine intestinal regulating agent containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder with a weight average molecular weight of 10,000 or more (6) Poly(R)-3 with a weight average molecular weight of 10,000 or more that liberates propionic acid or acetic acid in bovine intestinal bacteria - Cattle ruminal environment improving agent containing hydroxybutyric acid powder (7) Feline intestinal regulating agent containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more, which releases cat intestinal bacteria propionic acid or acetic acid (8) Canine intestinal regulating agent containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder with a weight average molecular weight of 10,000 or more that releases canine intestinal bacteria propionic acid or acetic acid (9) Cat intestinal bacteria propionic acid or acetic acid Feline Chronic Kidney Disease (CKD) suppressant (10) containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder with a weight average molecular weight of 10,000 or more to liberate propionic acid or acetic acid from the intestinal tract of dogs, weight average molecular weight Canine CKD inhibitor containing 10,000 or more poly(R)-3-hydroxybutyric acid powders (11) Poly(R)-3- with a weight average molecular weight of 10,000 or more, which liberates canine intestinal bacteria propionic acid or acetic acid Canine CKD inhibitor containing hydroxybutyric acid powder (12) Suppression of canine ulcerative colitis containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder with a weight average molecular weight of 10,000 or more that releases canine intestinal bacteria propionic acid or acetic acid Agent (13) A feline ulcerative colitis inhibitor containing poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more, which releases feline intestinal bacteria propionic acid or acetic acid
本発明に係るPHB粉末により、動物の大腸に生息する腸内細菌によるプロピオン酸及び酢酸の遊離を促進することができる。これにより、例えば、豚または牛において、PHB粉末を有効成分とする豚成長促進剤または整腸剤を開発し、養豚業などの畜産おいて大幅なコストの低下をもたらし、日本の養豚業の健全な発展に貢献することが可能になる。 The PHB powder according to the present invention can promote liberation of propionic acid and acetic acid by intestinal bacteria living in the large intestine of animals. As a result, for example, in pigs or cattle, the development of a pig growth promoter or intestinal regulator containing PHB powder as an active ingredient has brought about a significant cost reduction in livestock such as pig farming, and the sound development of the Japanese pig farming industry. be able to contribute to
また、PHB2%(飼料におけるPHB粉末の重量%)をブタに供与すると、酢酸、プロピオン酸及び酪酸が有意に増加し、乳酸が有意には増加しなかった。したがって、本発明に係るPHBにおいてはプロピオン酸と酢酸の増加を介して弱酸性の腸内環境を誘導して整腸剤として機能し、牛の第1胃環境改良剤としても機能する(図1)。また、本発明のPHB粉末を有効成分として、犬または猫において整腸剤、CKD抑制剤または潰瘍性大腸炎抑制剤を開発し、ペットの健康維持に貢献することもできる。 Also, feeding 2% PHB (wt% of PHB powder in feed) to pigs resulted in significant increases in acetic acid, propionic acid and butyric acid, but not in lactic acid. Therefore, the PHB according to the present invention induces a weakly acidic intestinal environment through an increase in propionic acid and acetic acid, and functions as an intestinal regulator and also as an agent for improving the rumen environment of cattle (Fig. 1). In addition, the PHB powder of the present invention can be used as an active ingredient to develop an intestinal regulator, CKD inhibitor, or ulcerative colitis inhibitor for dogs or cats, thereby contributing to maintaining the health of pets.
以下、本発明のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末の構成及び効果について説明する。本発明のポリ(R)-3-ヒドロキシ酪酸粉末は、重量平均分子量1万以上であることを特徴としている。この特徴により、以下の効果が生じる。 The composition and effects of the poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder of the present invention are described below. The poly(R)-3-hydroxybutyric acid powder of the present invention is characterized by having a weight average molecular weight of 10,000 or more. This feature produces the following effects.
前期肥育期間に効果がある:豚は約生後21日齢までは、母乳で育てられるが、生後21日齢以降は順次固形飼料で育てられる。この生後21日齢から生後60日齢までの間に腸内細菌叢の変化が起こり、その後安定する。通常、生後180日ほどで豚は市場に出され、生後90日齢までを前期肥育期間、生後90日齢以降を後期肥育期間と呼ぶ。生後21日齢から生後60日齢までの間に成長促進剤を与えると、豚の成育にプラスの効果をもたらすと考えられる。羅漢果抽出物及びバチラス・パデイウス(バクテリアの一種)では豚の有意な成長促進を示した(特願2008―253190とWO01/028551)。しかしながら、旧PHB粉末(純度30%以下で重量平均分子量80万以上)では有意な成長促進が見られなかった(特許文献1)。 Effective during the pre-fattening period: pigs are breast-fed until about 21 days of age, after which they are fed progressively with chow. During this period from 21 days after birth to 60 days after birth, changes in the intestinal microflora occur and then stabilize. Generally, pigs are put on the market at about 180 days after birth, and the period up to 90 days after birth is called the early fattening period, and the period after 90 days after birth is called the late fattening period. Giving growth promoters between 21 and 60 days of age is believed to have a positive effect on the growth of pigs. Monk fruit extract and Bacillus padeius (a kind of bacteria) showed significant growth promotion in pigs (Japanese Patent Application No. 2008-253190 and WO01/028551). However, the old PHB powder (purity of 30% or less and weight average molecular weight of 800,000 or more) did not show significant growth promotion (Patent Document 1).
後期肥育期間に効果がある:本発明は腸内細菌叢が安定した生後90日齢(後期肥育期間)から開始してもなお、短鎖脂肪酸を増加させる作用があった。この事実は重要である。なぜならば、豚の後期肥育期間においてもなお成長促進効果が期待できるのである。また腸内細菌叢の安定化した後でも顕著な短鎖脂肪酸の増加が顕著であったということは、腸内細菌叢の安定化を向かう21日齢から60日齢に与えれば、さらに顕著な短鎖脂肪酸の増加が期待でき、これを起点とした成長促進作用も有意であると考えられる。すなわち、新PHB粉末(純度70%以上で重量平均分子量70万以下)を有効成分とする豚の成長促進剤は前期肥育期間(生後90日齢以前)に対しても、後期肥育期間(生後90日齢以降)に対しても、有意な成長促進作用があると考えられる。 Effective during the late fattening period: The present invention had the effect of increasing short-chain fatty acids even when started at 90 days after birth (late fattening period) when the intestinal flora was stable. This fact is important. This is because the effect of promoting growth can be expected even in the later fattening period of pigs. In addition, the remarkable increase in short-chain fatty acids even after the intestinal flora was stabilized is even more pronounced when given from 21 days to 60 days of age, when the intestinal flora is stabilized. An increase in short-chain fatty acids can be expected, and the growth-promoting action starting from this is also considered significant. That is, the growth promoter for pigs containing new PHB powder (purity of 70% or more and weight average molecular weight of 700,000 or less) as an active ingredient is effective for the early fattening period (up to 90 days after birth) as well as the late fattening period (90 days after birth). It is thought that there is also a significant growth-promoting effect on the growth after day-old).
中性脂肪を下げる:PHB粉末の成長促進作用の特異性は、「肥満」とは明らかに異なる生理学的な特徴があることである。それは血中の中性脂肪が減少することである。肥満の生理学的な特徴として、1)皮下脂肪の増加、2)内臓脂肪の増加、3)血中の中性脂肪の増加などがある。新PHBは血中のケトン体濃度を持続的に増加させるために、これら肥満の指標を減らす方向に働く。ケトン体の受容体のひとつであるGPR43という膜上のタンパク質と結合して、中性脂肪や内臓脂肪を減らすからである(Miyamoto J, et al. Ketone body receptor GPR43 regulates lipid metabolism under ketogenic conditions. Proc Natl Acad Sci USA. 2019 Nov 19;116(47):23813-23821)。 Lower triglycerides: The peculiarity of the growth-promoting action of PHB powder is that it has physiological characteristics that are clearly different from "obesity". It is a decrease in neutral fat in the blood. Physiological characteristics of obesity include 1) increased subcutaneous fat, 2) increased visceral fat, and 3) increased triglyceride in the blood. New PHB works to reduce these indicators of obesity in order to sustainably increase blood ketone body levels. This is because it binds to a membrane protein called GPR43, one of the receptors for ketone bodies, and reduces neutral fat and visceral fat (Miyamoto J, et al. Ketone body receptor GPR43 regulates lipid metabolism under ketogenic conditions. Proc Natl Acad Sci USA. 2019 Nov 19;116(47):23813-23821).
これは「抗菌性成長促進剤(抗生物質)」とは明らかに異なる生理学的な特徴である(大坪及び北澤 ブタ腸管マイクロバイオーム研究から考えるブタの抗菌性成長促進剤代替法の開発 東北畜産会報68巻第1号)。「抗菌性成長促進剤」は飼料効率を増加させ、豚でも有意な成長促進を誘導するが、血中の中性脂肪を増加させるから、健全な成長促進を誘導しているとは言い難い。PHBは成長促進を誘導するとともに、血中の中性脂肪を下げるから、健全な成長促進を誘導していることがわかる。 This is a physiological feature that is clearly different from "antibacterial growth promoters (antibiotics)" (Otsubo and Kitazawa, Development of Alternative Antibacterial Growth Promoting Agents for Pigs Based on Porcine Intestinal Microbiome Research, Tohoku Livestock Society Bulletin 68 Volume No. 1). "Antibacterial growth promoters" increase feed efficiency and induce significant growth promotion in pigs, but since they increase triglycerides in the blood, they cannot be said to induce healthy growth promotion. Since PHB induces growth promotion and lowers neutral fat in the blood, it can be seen that PHB induces healthy growth promotion.
図2全体の説明:本発明のPHB粉末は腸内細菌内で加水分解され、腸内細菌内でケトン体を生成し、代謝を活性化する(A)。この腸内細菌の活性化(A)により、PHB粉末はケトン体を介する経路(B)、酢酸とプロピオン酸を介する経路(C)及び酪酸を介する経路(D)を誘導する。さらに、本発明のPHB粉末は、これら短鎖脂肪酸群の増加を介する経路群(B)、(C)及び(D)の活性化を介して豚成長促進剤として機能する。PHBが腸内細菌の活性化が起点となって起こる、PHB粉末による(A)、(B)、(C)及び(D)の経路の全体を、「ケトバイオティクス」を呼ぶ。 Overall description of FIG. 2: The PHB powder of the present invention is hydrolyzed in intestinal bacteria to produce ketone bodies in the intestinal bacteria and activate metabolism (A). Due to this activation of intestinal bacteria (A), PHB powder induces pathways via ketone bodies (B), acetate and propionate (C), and butyrate (D). Furthermore, the PHB powder of the present invention functions as a porcine growth promoter through activation of pathway groups (B), (C) and (D) via an increase in these short chain fatty acid groups. The entirety of pathways (A), (B), (C) and (D) by PHB powder, which originate from the activation of intestinal bacteria by PHB, is called “ketobiotics”.
本発明の「ケトバイオティクス」は、先行技術の「ケトジェニック」とは全く異なる。なぜなら「ケトジェニック」は哺乳類(真核生物)の肝臓で生産されるケトン体を起点としているが、「ケトバイオティクス」は腸内細菌の中で生産されるケトン体を起点としているからである。 The "ketobiotics" of the present invention are quite different from the prior art "ketogenics". This is because "ketogenic" originates from ketone bodies produced in the liver of mammals (eukaryotes), while "ketobiotics" originates from ketone bodies produced in intestinal bacteria. .
以下、各経路の概要を説明する。
(B)の経路:PHB粉末は、血液中のケトン体濃度を増加させることでミトコンドリアを活性化し、組織のエネルギー代謝を活性化し、豚の成長を促進する。
(C)の経路:PHB粉末は、酢酸及びプロピオン酸の産生を増加させ、弱酸性の腸内環境を保持し、消化吸収機能を亢進して豚の成長を促進する。
(D)の経路:PHB粉末は大腸内の酪酸(化学的に厳密に述べるとn-酪酸)濃度を増加させ、パイエル板においてマクロファージを活性化し、調節性T細胞を活性化し、腸管の慢性炎症を抑制し、豚の成長を促進する。他の有機酸や低級脂肪酸として、コハク酸、乳酸、ギ酸、iso-酪酸、iso-吉草酸、n-吉草酸がある。An outline of each route will be described below.
Route (B): PHB powder activates mitochondria by increasing the concentration of ketone bodies in the blood, activates tissue energy metabolism, and promotes pig growth.
Route (C): PHB powder increases the production of acetic acid and propionic acid, maintains a weakly acidic intestinal environment, enhances digestive and absorptive functions, and promotes pig growth.
Pathway (D): PHB powder increases colonic butyrate (chemically strictly n-butyrate) concentration, activates macrophages in Peyer's patches, activates regulatory T cells, and chronic inflammation of the gut. control and promote pig growth. Other organic acids and lower fatty acids include succinic acid, lactic acid, formic acid, iso-butyric acid, iso-valeric acid and n-valeric acid.
図2(A)の経路(図3に詳述):化学的には、PHB粉末はケトン体のポリエステルである。このエステル結合が腸内細菌のリパーゼで加水分解されれば腸内細菌内でケトン体が放出され、腸内細菌を活性化することができる。このケトン体は最初に腸内細菌のエネルギー基質になる。すなわち腸内細菌の代謝が活性化され、腸内細菌が短鎖脂肪酸を大量に放出するようになる。PHB粉末は、これらの短鎖脂肪酸の増加を介する経路(B)、(C)及び(D)を促進することにより経路(A)は豚成長促進に関与する。 Route of FIG. 2(A) (detailed in FIG. 3): Chemically, PHB powder is a ketonic polyester. If this ester bond is hydrolyzed by the lipase of intestinal bacteria, ketone bodies are released in the intestinal bacteria, and the intestinal bacteria can be activated. These ketone bodies primarily become energy substrates for intestinal bacteria. In other words, the metabolism of intestinal bacteria is activated, and the intestinal bacteria come to release a large amount of short-chain fatty acids. Pathway (A) is involved in porcine growth promotion by promoting pathways (B), (C) and (D) through the increase of these short chain fatty acids.
図2(B)の経路:PHB粉末は、大腸の腸内細菌のリパーゼでケトン体に分解され大腸管腔に放出され、大腸上皮から吸収されて、血中のケトン体濃度の上昇を誘導する。PHB粉末が大腸の腸内細菌により分解されてケトン体が生成される過程はゆっくりと進行するから、血中のケトン体濃度が高い状態に持続的に維持される。ケトン体は膜上の受容体(GPR43やHCAR2)を活性化して、エネルギー代謝を活性化する(Boccella S, et al. Ketones and pain: unexplored role of hydroxyl carboxylic acid receptor type 2 in the pathophysiology of neuropathic pain. FASEB J. 2019 Jan;33(1):1062-1073)。またケトン体は直接エネルギー基質として機能する。すなわちケトン体は、細胞質では代謝されず直接ミトコンドリアの酸化的リン酸化で消費され、ブドウ糖よりも少なくとも数十%程度のATP生産効率があるとされている。
Route shown in Fig. 2(B): PHB powder is decomposed into ketone bodies by the lipase of intestinal bacteria in the large intestine, released into the colon lumen, absorbed from the colon epithelium, and induces an increase in blood ketone body concentration. . Since the process in which PHB powder is degraded by intestinal bacteria in the large intestine to produce ketone bodies progresses slowly, the blood ketone body concentration is maintained at a high level. Ketone bodies activate membrane receptors (GPR43 and HCAR2) to activate energy metabolism (Boccella S, et al. Ketones and pain: unexplored role of hydroxyl carboxylic
一般に、細胞質の解糖系でのATP産生よりもミトコンドリアの酸化的リン酸化のほうがはるかにエネルギー効率は高い。したがって、ケトン体が持続的に供給されれば、細胞は必然的にミトコンドリアを用いて、効率よくATPを生産できるようになる。これにより血中のケトン体濃度の増加は、組織にエネルギー基質であるATPの産生を促すことになる(Williamson DH. Ketone body metabolism during development. Fed Proc. 1985 Apr;44(7):2342-6)。その結果、組織におけるエネルギー産生は高い状態に維持され、豚の成長が促進されることになる。 In general, mitochondrial oxidative phosphorylation is much more energy efficient than cytosolic glycolysis for ATP production. Therefore, if ketone bodies are continuously supplied, cells will inevitably use mitochondria to efficiently produce ATP. As a result, an increase in blood ketone body concentration promotes the production of ATP, which is an energy substrate in tissues (Williamson DH. Ketone body metabolism during development. Fed Proc. 1985 Apr;44(7):2342-6). ). As a result, tissue energy production is maintained at a high level, promoting pig growth.
(C)の経路(整腸作用)(図1及び図4に詳述):大腸で産生される短鎖脂肪酸は、主に難消化性の炭水化物を原料に腸内細菌で産生され、そのうち7割から9割を占める酢酸とプロピオン酸が占めるとされる(坂田及び市川 短鎖脂肪酸の生理活性 日本油化学会誌46巻第10号)。PHB粉末は腸内細菌を活性化し、腸内細菌に酢酸とプロピオン酸を放出させ、弱酸性の腸内環境を誘導する。弱酸性の腸内環境は、段落0032から段落0038において後述するような作用を誘導して、PHB粉末が豚成長促進剤又は整腸剤として機能することを可能にする。 Pathway (C) (intestinal regulation) (detailed in Figures 1 and 4): Short-chain fatty acids produced in the large intestine are mainly produced by intestinal bacteria from indigestible carbohydrates. It is said that acetic acid and propionic acid occupy 90% to 90% (Sakata and Ichikawa, Physiological activities of short-chain fatty acids, Journal of the Japan Oil Chemistry Society, Vol. 46, No. 10). PHB powder activates intestinal bacteria and causes them to release acetic acid and propionic acid, inducing a weakly acidic intestinal environment. The weakly acidic intestinal environment induces the effects as described below in paragraphs 0032-0038, allowing the PHB powder to function as a porcine growth promoter or flatulence agent.
このような腸内環境を整える作用のある化合物は、牛第1胃環境改善剤(Baaske L, Gabel G, Dengler F. Ruminal epithelium: a checkpoint for cattle health. J Dairy Res. 2020 Aug;87(3):322-329)として、犬猫において潰瘍性大腸炎抑制剤(Valcheva R, Koleva P, Martinez I, Walter J, Ganzle MG, Dieleman LA. Inulin-type fructans improve active ulcerative colitis associated with microbiota changes and increased short-chain fatty acids levels. Gut Microbes. 2019;10(3):334-357)として機能しうる。哺乳類においては相互に腸内細菌叢が似ている((Ericsson AC. The use of non-rodent model species in microbiota studies. Lab Anim. 2019 Jun;53(3):259-270.))ことが示されているため、PHB粉末は犬猫においても整腸剤として機能しうるのである。 Compounds that have the effect of adjusting the intestinal environment are bovine ruminal environment improving agents (Baaske L, Gabel G, Dengler F. Ruminal epithelium: a checkpoint for cattle health. J Dairy Res. 2020 Aug;87(3 ):322-329) as an ulcerative colitis inhibitor in dogs and cats (Valcheva R, Koleva P, Martinez I, Walter J, Ganzle MG, Dieleman LA. short-chain fatty acids levels. Gut Microbes. 2019;10(3):334-357). It has been shown that the intestinal flora of mammals resemble each other ((Ericsson AC. The use of non-rodent model species in microbiota studies. Lab Anim. 2019 Jun;53(3):259-270.)). Therefore, PHB powder can function as an intestinal regulator in dogs and cats as well.
プロピオン酸はケトン体の受容体であるHCAR2の活性化剤でもあるため、ケトン体の持つ抗ガン作用や抗炎症作用も発揮しうる(Sivaprakasam S, Prasad PD, Singh N. Benefits of short-chain fatty acids and their receptors in inflammation and carcinogenesis. Pharmacol Ther. 2016 Aug;164:144-51.)。プロピオン酸は腸管内でTregを活性化し、抗CKD作用や抗炎症作用や抗アレルギー作用や抗潰瘍性大腸炎作用を発現しうる(Arpaia N, Campbell C, Fan X, Dikiy S, van der Veeken J, deRoos P, Liu H, Cross JR, Pfeffer K, Coffer PJ, Rudensky AY. Metabolites produced by commensal bacteria promote peripheral regulatory T-cell generation. Nature. 2013 Dec 19;504(7480):451-5.)ことも報告されている。 Since propionic acid is also an activator of HCAR2, a ketone body receptor, it may exert anticancer and anti-inflammatory effects of ketone bodies (Sivaprakasam S, Prasad PD, Singh N. Benefits of short-chain fatty acid acids and their receptors in inflammation and carcinogenesis. Pharmacol Ther. 2016 Aug;164:144-51.). Propionic acid activates Tregs in the intestinal tract and can exert anti-CKD, anti-inflammatory, anti-allergic and anti-ulcerative colitis effects (Arpaia N, Campbell C, Fan X, Dikiy S, van der Veeken J , deRoos P, Liu H, Cross JR, Pfeffer K, Coffer PJ, Rudensky AY. Metabolites produced by commensal bacteria promote peripheral regulatory T-cell generation. Nature. 2013 Dec 19;504(7480):451-5.) It has been reported.
(C)の経路(CKD抑制作用への寄与)(図1):ある種の食物繊維(レジスタントスターチなど)及びある種の糖は、小腸ではあまり分解されず、腸内細菌に到達することが報告されている(Zaman SA, Sarbini SR. The potential of resistant starch as a prebiotic. Crit Rev Biotechnol. 2016;36(3):578-84. )。このような食材は腸内細菌を活性化することが知られている。またある種の食物繊維などの食材は、腸内細菌の活性化を介して、酪酸などの短鎖脂肪酸(SCFA)を遊離する(Huang W, Zhou L, Guo H, Xu Y, Xu Y. The role of short-chain fatty acids in kidney injury induced by gut-derived inflammatory response. Metabolism. 2017 Mar;68:20-30.)。 Pathway (C) (contribution to CKD inhibitory action) (Fig. 1): Certain dietary fibers (such as resistant starch) and certain sugars are not degraded in the small intestine and reach intestinal bacteria. has been reported (Zaman SA, Sarbini SR. The potential of resistant starch as a prebiotic. Crit Rev Biotechnol. 2016;36(3):578-84.). Such ingredients are known to activate intestinal bacteria. In addition, foods such as certain types of dietary fiber release short-chain fatty acids (SCFA) such as butyric acid through the activation of intestinal bacteria (Huang W, Zhou L, Guo H, Xu Y, Xu Y. The role of short-chain fatty acids in kidney injury induced by gut-derived inflammatory response. Metabolism. 2017 Mar;68:20-30.).
SCFAが増加すると、CKDや潰瘍性大腸炎などの慢性の炎症疾患が抑制されることが知られている。このような経路は基本的にレジスタントスターチなどの食物繊維では複数の報告がある。またSCFAの中で特にプロピオン酸の増加がCKDや潰瘍性大腸などの慢性炎症の抑制に必須であることが示唆されている(Al-Asmakh M, Sohail MU, Al-Jamal O, Shoair BM, Al-Baniali AY, Bouabidi S, Nasr S, Bawadi H. The Effects of Gum Acacia on the Composition of the Gut Microbiome and Plasma Levels of Short-Chain Fatty Acids in a Rat Model of Chronic Kidney Disease. Front Pharmacol. 2020 Dec 22;11:569402.)。 Increased SCFA is known to suppress chronic inflammatory diseases such as CKD and ulcerative colitis. There are several reports on such pathways for dietary fibers such as resistant starch. In addition, among SCFAs, it has been suggested that an increase in propionic acid, in particular, is essential for the suppression of chronic inflammation such as CKD and ulcerative colon (Al-Asmakh M, Sohail MU, Al-Jamal O, Shoair BM, Al -Baniali AY, Bouabidi S, Nasr S, Bawadi H. The Effects of Gum Acacia on the Composition of the Gut Microbiome and Plasma Levels of Short-Chain Fatty Acids in a Rat Model of Chronic Kidney Disease. Front Pharmacol. 2020 Dec 22; 11:569402.).
先行技術では、2%PHB(食物中のPHB粉末が2%)をラットに供与すると血中のケトン体濃度は増加し、酪酸菌が増加することは言及されているが、酪酸濃度については言及がない(PCT/JP/2020/023042)。これに対して、本発明に係るPHBは、腎繊維症、急性腎障害、CKDなどの慢性腎疾患、糖尿病性腎症、糖尿病性腎硬化症などに効果が期待される。 In the prior art, it is mentioned that when 2% PHB (PHB powder in food is 2%) is given to rats, the concentration of ketone bodies in the blood increases and the number of butyric acid bacteria increases, but the concentration of butyric acid is mentioned. (PCT/JP/2020/023042). On the other hand, the PHB according to the present invention is expected to be effective for renal fibrosis, acute kidney injury, chronic renal diseases such as CKD, diabetic nephropathy, diabetic nephrosclerosis, and the like.
また、図8に試験結果を示すように、ある種の食物繊維とは別に、図1で示すPHB粉末によりプロピオン酸や酢酸が遊離することも確認できた。これは、プロピオン酸遊離手段を拡張するものである。 Moreover, as shown in the test results in FIG. 8, it was also confirmed that the PHB powder shown in FIG. 1 liberates propionic acid and acetic acid apart from certain types of dietary fiber. This is an extension of the propionic acid release means.
ミネラルの吸収促進(図4に詳述):腸内環境がカルシウム、カリウム又は鉄などの酸性側に傾くとイオン化が促進され、溶液への溶解性が大きく増加する。その結果、弱酸性の腸内環境では、骨などの成長に大きく影響するミネラルの吸収が促進され、骨形成が促進される。これにより豚の成長を促進することになる(Ramakrishna BS. Role of the gut microbiota in human nutrition and metabolism. J Gastroenterol Hepatol. 2013 Dec;28 Suppl 4:9-17)。 Enhancement of absorption of minerals (detailed in FIG. 4): When the intestinal environment is inclined to the acidic side of calcium, potassium, iron, etc., ionization is promoted, and the solubility in solutions is greatly increased. As a result, the weakly acidic intestinal environment promotes the absorption of minerals that greatly affect bone growth and bone formation. This will promote pig growth (Ramakrishna BS. Role of the gut microbiota in human nutrition and metabolism. J Gastroenterol Hepatol. 2013 Dec;28 Suppl 4:9-17).
消化管の運動促進(図5に詳述):消化管の運動は消化管上皮の直下にある消化管平滑筋の運動により行われる。平滑筋はコリン作動性のニューロンの支配を受けているが、このニューロンの発火はプロトンの濃度が増加するとことで刺激されることがわかっている。弱酸性の腸内環境では、コリン作動性のニューロンが刺激され、アセチルコリンの放出が促進され、平滑筋の運動が亢進する。従って、弱酸性の腸内環境は消化・吸収能力を高め、豚の成長を促進することになる(Greenwood-Van Meerveld B, et al. Gastrointestinal Physiology and Function. Handb Exp Pharmacol. 2017;239:1-16)。 Gastrointestinal motility promotion (detailed in FIG. 5): Gastrointestinal motility is mediated by the movement of gastrointestinal smooth muscle immediately below the gastrointestinal epithelium. Smooth muscle is innervated by cholinergic neurons, whose firing has been found to be stimulated by increased proton concentrations. A mildly acidic intestinal environment stimulates cholinergic neurons, promotes the release of acetylcholine, and enhances smooth muscle motility. Therefore, a weakly acidic intestinal environment enhances digestive and absorptive capacity and promotes pig growth (Greenwood-Van Meerveld B, et al. Gastrointestinal Physiology and Function. Handb Exp Pharmacol. 2017;239:1- 16).
消化液(粘液)の分泌促進(図5に詳述):消化液(粘液)の分泌は消化管上皮細胞により行われる。分泌はコリン作動性の刺激により支配されている。このニューロンの発火はプロトンの濃度が増加することで増強されることがわかっている。弱酸性の腸内環境では、コリン作動性のニューロンが刺激され、消化液(粘液)の分泌が亢進する。従って弱酸性の腸内環境は消化能力を高め、豚の成長を促進することになる(Greenwood-Van Meerveld B, et al. Gastrointestinal Physiology and Function. Handb Exp Pharmacol. 2017;239:1-16)。 Promotion of secretion of digestive juice (mucus) (detailed in FIG. 5): Secretion of digestive juice (mucus) is carried out by gastrointestinal epithelial cells. Secretion is governed by cholinergic stimuli. It has been found that this neuronal firing is enhanced by increasing the concentration of protons. A weakly acidic intestinal environment stimulates cholinergic neurons and increases the secretion of digestive juices (mucus). Therefore, a slightly acidic intestinal environment enhances digestive capacity and promotes pig growth (Greenwood-Van Meerveld B, et al. Gastrointestinal Physiology and Function. Handb Exp Pharmacol. 2017;239:1-16).
善玉菌の増殖促進:ユーバクテリウム属(Eubacterium)、ロゼブリア属(Roseburia)、コプロコッカス属(Coprococcus)、フィーカリバクテリウム属(Faecalibacterium)、ルミノコッカス属(Ruminococcus)、ラクノスピラ属(Lachnospira)、クロストリジウム属(Clostridium)などの クロストリジウムクラスターの第IV、第XIVa及び第XVIIIに属する細菌群が短鎖脂肪酸を産生する。 Promoting the growth of beneficial bacteria: Eubacterium, Roseburia, Coprococcus, Faecalibacterium, Ruminococcus, Lachnospira, Clostridium Bacterial groups belonging to groups IV, XIVa and XVIII of the Clostridium cluster, such as the genus Clostridium, produce short chain fatty acids.
大腸管腔内に放出能力のある一群の細菌(酪酸菌)、及び、ラクトバシラス属(Lactobacillus)、エンテロコッカス属(Enterococcus)、ラクトコッカス属(Lactococcus)、ペディオコッカス属(Pediococcus)、ロイコノストック属(Leuconostoc)、ストレプトコッカス属(レンサ球菌属)などの一群の細菌(乳酸菌)は弱酸性で成長が早い。また悪玉菌などは中性で成長が早い。従って弱酸性の腸内環境では、これら善玉菌の増殖が促進され、悪玉菌の増殖が抑制されることになる。これにより腸内細菌叢は酪酸菌優位な環境になり、さらに酢酸、プロピオン酸や酪酸の分泌が亢進されて図1のCの経路がさらに活性化され、豚の成長促進が起こることになる(坂田及び市川 短鎖脂肪酸の生理活性 日本油化学会誌46巻第10号)。さらに増殖した腸内細菌は、トリプトファンの水酸化を促進し、健全な脳腸相関を誘導することになる。 A group of bacteria capable of releasing into the colonic lumen (butyric acid bacteria) and Lactobacillus, Enterococcus, Lactococcus, Pediococcus, Leuconostoc (Leuconostoc), a group of bacteria (lactic acid bacteria) such as Streptococcus (genus Streptococcus) are weakly acidic and grow quickly. Bad bacteria are neutral and grow quickly. Therefore, in a weakly acidic intestinal environment, the proliferation of these beneficial bacteria is promoted and the proliferation of bad bacteria is suppressed. As a result, the intestinal flora becomes an environment dominated by butyric acid bacteria, and the secretion of acetic acid, propionic acid, and butyric acid is further enhanced, further activating the pathway of C in Fig. 1, and promoting the growth of pigs. Sakata and Ichikawa, Physiological activities of short-chain fatty acids, Journal of the Japan Oil Chemistry Society, Vol. 46, No. 10). Intestinal bacteria that proliferate further promote tryptophan hydroxylation and induce a healthy brain-gut relationship.
脳腸相関の健全化(図6に詳述):大型哺乳類のような高等動物では、ストレス環境下では情緒が不安定になり、成長の促進は望めない。セロトニンは、ヒトでは「幸福ホルモン」と呼ばれ、情緒の安定には不可欠な神経伝達物質である。また、セロトニンは、ストレスの少ない健全な成長には必ず必要なホルモンでもある。また腸管においては、セロトニンが腸管運動や消化液(粘液)の分泌を調節している。これはコリン作動性ニューロンのような、平滑筋などの効果器への直接作用ではなく、コリン作動性ニューロンを介した間接作用によって、腸管運動の活性を調節する。 Healthy brain-gut relationship (detailed in FIG. 6): Higher animals such as large mammals become emotionally unstable under a stressful environment, and promotion of growth cannot be expected. Serotonin is called "happiness hormone" in humans and is a neurotransmitter essential for emotional stability. Serotonin is also a hormone absolutely necessary for healthy growth with little stress. In the intestinal tract, serotonin regulates intestinal motility and secretion of digestive juice (mucus). It regulates the activity of gut motility through indirect action via cholinergic neurons, rather than direct action on effector organs such as smooth muscle, as cholinergic neurons do.
セロトニンはアミノ酸の1種であるトリプトファンの水酸化されて5-ヒドロキシトリプトファンが生成することを起点として、脳や腸管合成されることがわかっているが、この水酸化の多くが腸内細菌に依存している。例えば酪酸菌優位な腸内細菌を、うつ病モデルのマウスに移植すると、うつの症状を有意に軽減させることが報告されている。これは移植された腸内細菌がトリプトファンの水酸化を促進し、脳内でセロトニンが機能することを可能にしたためであるとされる。これらの研究の意義は、腸管や脳の健全な機能が腸内細菌に大きく依存していることであり、さらに腸内細菌を改善すれば、脳の機能を正常化できることを示している。これを「脳腸相関」と呼ぶことになった。PHB粉末により腸内細菌叢が健全になれば、脳や腸管の機能が健全に保たれる可能性は大きくなる(Wang HX and Wang YP. Gut Microbiota-brain Axis. Chin Med J (Engl). 2016 Oct 5;129(19):2373-80)。 It is known that serotonin is synthesized in the brain and intestinal tract, starting from the hydroxylation of tryptophan, an amino acid, to produce 5-hydroxytryptophan, but much of this hydroxylation depends on intestinal bacteria. is doing. For example, it has been reported that transplantation of butyric acid-dominant intestinal bacteria into depression model mice significantly alleviates symptoms of depression. This is believed to be because the transplanted intestinal bacteria promoted the hydroxylation of tryptophan, allowing serotonin to function in the brain. The significance of these studies is that the healthy functions of the intestinal tract and brain are highly dependent on intestinal bacteria, and that improving intestinal bacteria can normalize brain function. This became known as the “brain-gut connection”. If the intestinal flora is healthy with PHB powder, the possibility of maintaining healthy brain and intestinal function is increased (Wang HX and Wang YP. Gut Microbiota-brain Axis. Chin Med J (Engl). 2016 Oct 5;129(19):2373-80).
豚において、弱酸性の腸内環境により、腸内環境が起こることは難消化性のスターチを用いた実験において示されている。難溶性のスターチをブタに与えると、腸内細菌叢が変化し、酢酸とプロピオン酸が産生され、弱酸性の腸内環境が誘導される。この腸内環境が消化・吸収を促進することによって成長促進が誘導されることが示されている(Regassa A, Nyachoti CM. Application of resistant starch in swine and poultry diets with particular reference to gut health and function. Anim Nutr. 2018 Sep;4(3):305-310.)。 It has been shown in experiments using indigestible starch that the intestinal environment is caused by a weakly acidic intestinal environment in pigs. When poorly soluble starch is fed to pigs, the intestinal microbiota is altered to produce acetic acid and propionic acid, inducing a weakly acidic intestinal environment. It has been shown that this intestinal environment promotes digestion and absorption, thereby inducing growth promotion (Regassa A, Nyachoti CM. Application of resistant starch in swine and poultry diets with particular reference to gut health and function. 2018 Sep;4(3):305-310.).
(D)の経路:PHB粉末により腸内細菌叢が改善される。すなわちEubacterium属、Roseburia属、Coprococcus属、Faecalibacterium属、Ruminococcus属、Lachnospira属、Clostridium属などの クロストリジウムクラスターの第IV、第XIVa及び第XVIIIに属する、酪酸を産生する能力のある細菌群を増加させ、大腸において酪酸の産生を増加させる(Narushima S, et al. Characterization of the 17 strains of regulatory T cell-inducing human-derived Clostridia. Gut Microbes. 2014 May-Jun;5(3):333-9)。 Route (D): PHB powder improves intestinal flora. That is, increasing a group of bacteria capable of producing butyric acid belonging to Clostridium clusters IV, XIVa and XVIII of the Clostridium cluster such as Eubacterium, Roseburia, Coprococcus, Faecalibacterium, Ruminococcus, Lachnospira, and Clostridium, Increases production of butyrate in the large intestine (Narushima S, et al. Characterization of the 17 strains of regulatory T cell-inducing human-derived Clostridia. Gut Microbes. 2014 May-Jun;5(3):333-9).
これら酪酸を産生する能力の高い腸内細菌群が増殖することによって酪酸濃度の増加を誘導することができる。大腸内細菌叢の腸内細菌により生成された酪酸は、大腸内にあるパイエル板に常在するマクロファージを活性化する。活性化したマクロファージは、ナイーブT細胞を活性化して調節性T(Treg)細胞に分化させる。Tregは、豚に多い下痢や軟便などを症状とする消化器系の炎症性の疾患を予防する効果が高い。豚において、消化管における健全な消化吸収機能の維持が健全な成長の大前提となることから、酪酸の経路(D)は、豚の成長促進に寄与する。 An increase in butyric acid concentration can be induced by the proliferation of these intestinal bacteria groups with a high ability to produce butyric acid. Butyric acid produced by enteric bacteria of the colonic flora activates macrophages residing in Peyer's patches in the large intestine. Activated macrophages activate naive T cells to differentiate into regulatory T (Treg) cells. Tregs are highly effective in preventing inflammatory diseases of the digestive system with symptoms such as diarrhea and loose stools, which are common in pigs. In pigs, the maintenance of healthy digestive and absorptive functions in the gastrointestinal tract is a prerequisite for healthy growth, so the butyric acid pathway (D) contributes to the growth promotion of pigs.
また、PHBはTreg細胞の活性化を誘導することから、家畜における代表的な疾患である口蹄疫、炭疽、ブルセラ病、結核病、ヨーネ病、牛海綿状脳症(BSE)、ブルータング、アカバネ病、チュウザン病、牛ウイルス性下痢・粘膜病(BVD・MD)、牛伝染性鼻気管炎(IBR)、牛白血病、アイノウイルス感染症、イバラキ病、牛流行熱、気腫疽、サルモネラ症、牛アデノウイルス病、牛コロナウイルス病、牛RSウイルス病、牛ロタウイルス病、牛パスツレラ病、牛ピロプラズマ病、牛肺虫症、コクシジウム病、乳頭糞線虫症、クリプトスポリジウム症、ネオスポラ症、硝酸塩中毒、大脳皮質壊死症、豚コレラ、オーエンスキー病、豚繁殖・呼吸障害症候群(PRRS)、豚流行性下痢(PED)、伝染性胃腸 (TGE)、豚丹毒、トキソプラズマ病、豚胸膜肺炎、豚大腸菌症、滲出性表皮炎(スス病)、馬伝染性貧血、馬インフルエンザ、馬鼻肺炎、馬伝染性子宮炎、馬パラチフス、馬糸状虫症、ニューカッスル病、低病原性ニューカッスル病、高病原性鳥インフルエンザ(HPAI)、低病原性鳥インフルエンザ(LPAI)、鳥インフルエンザ、家きんサルモネラ感染症、鶏マイコプラズマ病、腐蛆病、アカリンダニ症などに抑制効果を発揮する可能性がある。 In addition, since PHB induces the activation of Treg cells, it has been shown to be effective in treating typical domestic animal diseases such as foot-and-mouth disease, anthrax, brucellosis, tuberculosis, Johne's disease, bovine spongiform encephalopathy (BSE), bluetongue, akabane disease, and chuzan. disease, bovine viral diarrhea/mucosal disease (BVD/MD), infectious bovine rhinotracheitis (IBR), bovine leukemia, ainovirus infection, Ibaraki disease, bovine epidemic fever, emphysema, salmonellosis, bovine adenovirus disease, bovine coronavirus disease, bovine respiratory syncytial virus disease, bovine rotavirus disease, bovine pasteurella disease, bovine piroplasmosis, bovine lungworm disease, coccidiosis, papillary strongyloidiasis, cryptosporidiosis, neosporosis, nitrate poisoning, Cerebral necrosis, swine fever, Owensky's disease, porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS), porcine epidemic diarrhea (PED), infectious gastrointestinal (TGE), porcine erysipelas, toxoplasmosis, porcine pleurisy, porcine colibacillosis , exudative epidermatitis (soot disease), equine infectious anemia, equine influenza, equine rhinopneumonia, equine infectious metritis, equine paratyphoid, equine heartworm, Newcastle disease, low pathogenic Newcastle disease, highly pathogenic avian influenza (HPAI), low pathogenic avian influenza (LPAI), avian influenza, poultry salmonella infection, avian mycoplasmosis, foul rot, and red tick disease.
ケトン供与体(図7に詳述):消化管内でケトン体を放出する分子を「ケトン供与体」と呼ぶ(図6)。小腸内でケトン体を放出するケトン供与体1型と大腸内でケトン体を放出するケトン供与体II型がある。ケトン給与体I型の特徴は摂取後数分以内に血中のケトン体がスパイク上に増加し、数時間以内に元のレベルに低下する物質であり、ケトン体やケトンエステルがある。ケトン供与体I型では、腸内細菌の活性化(A)が起こらないので、(A)が起点となっておこる(B)、(C)及び(D)を誘導する効果はない(図1)。これに対してケトン供与体II型は腸内細菌の活性化(A)と起点として、(B)、(C)及び(D)を誘導する(図1)。ケトン供与体II型(PHB粉末)の特長は摂取後数時間以上の時間をかけてゆるやかに血中のケトン体濃度が増加し、10時間以上持続的にケトン体濃度が増加する物質である。豚成長促進にはケトン体濃度の持続的な増加が必要であり、ケトン供与体II型であるPHB粉末を用いるべきなのである。
Ketone donors (detailed in Figure 7): Molecules that release ketone bodies in the gastrointestinal tract are called "ketone donors" (Figure 6). There are
豚成長促進剤の形態:PHB粉末の有効量として、豚一頭1人当たり10~2000mg/kg体重(好ましくは100~1000mg/kg体重)の範囲で1日1回又は数回の投与単位に分割して投与することができる。なお、これらの投与量又は摂取量は、豚の体重を60kgと仮定して、体重60kgの豚一頭1日あたりのPHBの摂取量もしくは投与量として、必要により計算することによって表すことができる。 Form of swine growth promoter: The effective amount of PHB powder is in the range of 10 to 2000 mg/kg body weight (preferably 100 to 1000 mg/kg body weight) per pig, divided into dosage units once or several times a day. can be administered as These doses or intakes can be expressed by calculation, if necessary, as PHB intakes or doses per day for a pig with a body weight of 60 kg, assuming that the body weight of the pig is 60 kg.
PHB粉末の製造:ケトン供与体のうち、ケトン体とケトンエステルは血中のケトン体濃度を急激に上昇させることができるのに対して、PHB粉末は血中のケトン体濃度を増加させるのに5時間程度必要である。一方、PHB粉末は、血中のケトン体濃度を持続的に上昇させることができることから、持続的に使用すること(豚成長促進剤)に適している。PHBは粉末は、無味無臭であるので、豚成長促進剤などに使用しやすい。 Production of PHB powder: Among ketone donors, ketone bodies and ketone esters can rapidly increase blood ketone body levels, while PHB powder can increase blood ketone body levels. It takes about 5 hours. On the other hand, PHB powder is suitable for continuous use (pig growth promoter) because it can continuously increase blood ketone body concentration. Since PHB powder is tasteless and odorless, it can be easily used as a growth promoter for pigs.
PHB粉末の重量平均分子量が1万未満であると、血中のケトン体濃度を持続的に増加させることができない。一方、PHB粉末の重量平均分子量が70万を超えると、腸内細菌による加水分解に時間を要するため、血中ケトン体濃度が上昇するまでに時間がかかりすぎると考えられる。このため、PHB粉末の重量平均分子量は、例えば、1万以上70万以下とすることが好ましい。PHB粉末の純度や重量平均分子量は、血中ケトン濃度が上昇するまでに要する時間に影響すると考えられている。PHB粉末の純度は、例えば、50%以上である。純度50%以上のPHB粉末は、比較的量産しやすく、且つ、血中のケトン体濃度の持続的な増加をもたらすことができる。PHB粉末の血中ケトン体濃度の上昇効果を増強するために、PHB粉末の純度を70%以上としてもよい。PHB粉末の血中ケトン体濃度の上昇効果をさらに増強させるため、PHB粉末の純度を90%以上としてもよい。好ましくは、純度(70%以上)で重量平均分子量(60万以下)のPHB粉末である。 If the weight average molecular weight of the PHB powder is less than 10,000, the blood ketone body concentration cannot be increased sustainably. On the other hand, when the weight-average molecular weight of the PHB powder exceeds 700,000, hydrolysis by intestinal bacteria takes time, so it is thought that it takes too long to increase the blood ketone body concentration. Therefore, it is preferable that the weight average molecular weight of the PHB powder is, for example, 10,000 or more and 700,000 or less. The purity and weight average molecular weight of the PHB powder are believed to affect the time required for blood ketone levels to rise. The purity of PHB powder is, for example, 50% or higher. PHB powder with a purity of 50% or more is relatively easy to mass-produce, and can bring about a sustained increase in blood ketone body concentration. In order to enhance the blood ketone body concentration-raising effect of the PHB powder, the PHB powder may have a purity of 70% or more. In order to further enhance the effect of the PHB powder on increasing the blood ketone body concentration, the PHB powder may have a purity of 90% or more. PHB powder having a purity (70% or more) and a weight average molecular weight (600,000 or less) is preferable.
PHB粉末の製造:PHBは(R)-3-ヒドロキシ酪酸(ケトン体)のエステル結合による重合体である。PHB粉末は、発酵法又は化学合成法によって合成することができる。化学合成法を用いる場合、高価な(R)-3-ヒドロキシ酪酸を原料とするため、合成コストが高い。これに対して微生物を用いる発酵法では、糖質を含む安価な原料を用いて効率的に生合成するので、容易に大量に調整することができる。PHB粉末は、例えば、バクテリアを用いて合成する。不斉触媒を用いてケトン体の重合度を上昇させることにより、PHB粉末を化学合成することも可能であるが、分子量1万を超えるPHB粉末を合成することはできない。このため、重量平均分子量1万以上のPHB粉末を合成するには、バクテリアを用いる必要がある。 Production of PHB powder: PHB is a polymer of (R)-3-hydroxybutyric acid (ketone form) with an ester bond. PHB powder can be synthesized by a fermentation method or a chemical synthesis method. When chemical synthesis is used, expensive (R)-3-hydroxybutyric acid is used as a starting material, resulting in high synthesis costs. On the other hand, in the fermentation method using microorganisms, inexpensive raw materials containing carbohydrates are used for efficient biosynthesis, so large amounts can be easily prepared. PHB powder is synthesized, for example, using bacteria. Although it is possible to chemically synthesize PHB powder by increasing the degree of polymerization of ketone bodies using an asymmetric catalyst, it is impossible to synthesize PHB powder having a molecular weight exceeding 10,000. Therefore, it is necessary to use bacteria to synthesize PHB powder having a weight average molecular weight of 10,000 or more.
PHB粉末の製造:バクテリアを用いて発酵させることにより、PHB顆粒をハロモナス菌体内において製造する。続いて、菌体を含む培養液に界面活性剤を添加した後に数回のオートクレーブにかける。このとき、ハロモナス属由来のPHBを使用し、1%未満の界面活性剤を添加して数回のオートクレーブにかければ、重量平均分子量70万程度のPHB粉末を得ることができる。また、ハロモナス属由来のPHBを使用し、1%~2%の界面活性剤を添加して数回のオートクレーブにかければ、重量平均分子量59万程度のPHB粉末を得ることができる。この工程においてPHB以外の菌体成分は水溶液に可溶化され、PHB粉末は不溶成分として沈殿する。このように界面活性剤の濃度で重量平均分子量を変えられる。 Production of PHB powder: PHB granules are produced in Halomonas by fermentation using bacteria. Subsequently, after adding a surfactant to the culture medium containing the cells, the mixture is autoclaved several times. At this time, PHB powder having a weight average molecular weight of about 700,000 can be obtained by using PHB derived from the genus Halomonas, adding less than 1% of a surfactant, and subjecting the mixture to autoclaving several times. In addition, PHB powder having a weight average molecular weight of about 590,000 can be obtained by using PHB derived from the genus Halomonas, adding 1% to 2% of a surfactant, and autoclaving several times. In this step, the bacterial cell components other than PHB are solubilized in the aqueous solution, and the PHB powder precipitates as an insoluble component. Thus, the weight average molecular weight can be changed by the concentration of the surfactant.
PHB粉末の製造:次に、PHBを含む不溶成分を10000rpmで10分間遠心分離によりPHB顆粒を沈殿させ、上澄み液を除去することによりPHB顆粒を含む不溶成分の沈殿を取り出す。また、遠心分離によりPHB顆粒の沈殿を取り出す代わりに、溶液を加熱し、加熱後に溶液を収容する容器内を減圧することにより溶液の体積を減少させて菌体を濃縮する真空レオニーダ法を行ってもよい。真空レオニーダ法を行った後に加圧装置により加圧した溶液を濾過するフィルタープレス法を用いてPHB顆粒を含む不溶成分を取り出してもよい。 Preparation of PHB powder: Next, PHB granules are sedimented by centrifuging the insoluble components containing PHB at 10000 rpm for 10 minutes. In addition, instead of centrifuging to remove precipitates of PHB granules, a vacuum Leonida method is performed in which the solution is heated, and after heating, the pressure in the container containing the solution is reduced to reduce the volume of the solution and concentrate the cells. good too. Insoluble components including PHB granules may be removed using a filter press method in which the pressurized solution is filtered by a pressurizing device after performing the vacuum Leonida method.
PHB粉末の製造:沈殿として取り出したPHB顆粒を水で洗浄する。この洗浄により、PHB顆粒以外の菌体成分を水に溶解させて除くことが可能である。水での洗浄を繰り返すことによりPHB粉末の純度を90%以上にすることができる。回収した残渣を乾燥させ、乾燥した残渣をブレンダで砕いてPHB粉末を合成する。オートクレーブや熱乾燥処理にかけることにより、菌体の細胞膜が破壊されるとともに、弱い分子間力や水素結合で高次構造を形成していた菌体内のPHB顆粒(数平均重合度1万以上)を、平均重合度数千程度のPHB粉末にすることができる。PHB粉末は、PHB直鎖が弱い分子間力や水素結合により会合して高次構造を取る菌体内のPHB顆粒とは異なり、PHB直鎖が会合せず存在する状態のものである。
必要な結合度は、上記の熱処理を繰り返すことにより実現できるので、これを使用しても良い。Preparation of PHB powder: PHB granules taken out as sediment are washed with water. By this washing, it is possible to remove bacterial components other than the PHB granules by dissolving them in water. By repeating washing with water, the purity of the PHB powder can be increased to 90% or higher. The collected residue is dried, and the dried residue is ground in a blender to synthesize PHB powder. By autoclaving or heat drying, the cell membrane of the bacterium was destroyed, and PHB granules in the bacterium formed a higher-order structure due to weak intermolecular forces and hydrogen bonds (number average degree of polymerization of 10,000 or more). can be made into PHB powder with an average degree of polymerization of several thousand. PHB powder is in a state in which linear chains of PHB are present without association, unlike PHB granules in cells in which linear chains of PHB are associated by weak intermolecular forces or hydrogen bonds to form a higher-order structure.
The required degree of bonding can be achieved by repeating the above heat treatments, which may be used.
<試験例1>
高純度の新PHB粉末のマイクロミニピッグの血液中の血球数への効果を確認した。1日1回、餌100g当たり2g(重量の2%相当)のPHB粉末(純度98%)を40日間連続でマイクロミニピッグに経口投与し、投与期間中は、10日に1回の割で経時的に体重測定、採血および採糞を行った。試験開始0日目、10日目、20日目、30日目及び40日目に体重及び一般血液検査における異常値を認めなかった(表1)。この試験に用いられたPHBの純度は98%(PHB粉末の重量比)であり、数平均分子量は2500、重量平均分子量は650,000であった。
The effect of the high-purity new PHB powder on the blood cell count in the microminipig blood was confirmed. Once a day, 2g (equivalent to 2% of weight) of PHB powder (purity 98%) per 100g of feed was orally administered to the microminipigs for 40 consecutive days. Body weight measurement, blood collection and stool collection were performed over time. On the 0th, 10th, 20th, 30th and 40th days from the start of the test, no abnormal values were observed in body weight and general blood test (Table 1). The PHB used in this test had a purity of 98% (by weight of PHB powder), a number average molecular weight of 2500 and a weight average molecular weight of 650,000.
<試験例2(図8)(図9)>
[方法]
飼料中のPHB粉末(PHB純度94%)は重量比2%であった。具体的には、この試験に用いられたPHB粉末のPHBの純度は94%であり、数平均分子量は2200、重量平均分子量は580,000であった。供与してから0日目、20日目、40日において豚から採取した糞便を用いて高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて短鎖脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸及び乳酸)を定量した。HPLCによる分析に使用したのは以下のものである。
HPLC: Prominence; Shimadzu, Kyoto, Japan
検出器:CDD-10A; Shimadzu
2重カラム (Shim-pack SCR-102H, 300 × 8 mm ID; Shimadzu)及びガードカラム n(Shim-pack SCR-102H, 50 × 6 mm ID; Shimadzu)<Test Example 2 (Fig. 8) (Fig. 9)>
[Method]
PHB powder (PHB purity 94%) in the feed was 2% by weight. Specifically, the PHB powder used in this test had a PHB purity of 94%, a number average molecular weight of 2200, and a weight average molecular weight of 580,000. Short-chain fatty acids (acetic acid, propionic acid, butyric acid and lactic acid) were quantified using high performance liquid chromatography (HPLC) using feces collected from pigs on
HPLC: Prominence; Shimadzu, Kyoto, Japan
Detector: CDD-10A; Shimadzu
Duplex column (Shim-pack SCR-102H, 300 × 8 mm ID; Shimadzu) and guard column n (Shim-pack SCR-102H, 50 × 6 mm ID; Shimadzu)
サンプルはMilli-Qに懸濁し、80°Cで15分加熱した。ジルコニアビーズを添加してボルテックスを行い、14,200gで10分間遠心分離して、上清を口径0.45ミクロンのメンブレンフィルターでろ過し、p-トルエンスルホン酸5mM、100マイクロモルEDTA,20mMBis-Tris溶液で反応させた。フロー率は0.8ml/分でフローは45°Cで行った。 Samples were suspended in Milli-Q and heated at 80°C for 15 minutes. Add zirconia beads, vortex, centrifuge at 14,200 g for 10 minutes, filter the supernatant through a 0.45 micron aperture membrane filter, and add 5 mM p-toluenesulfonic acid, 100 micromol EDTA, 20 mM Bis-Tris solution. reacted. The flow rate was 0.8 ml/min and the flow was performed at 45°C.
[結果]
豚においては生後21日齢程度で離乳し、生後60日齢までは増加するが、60日齢以降は一定になるとされている。従って90日齢のマイクロミニブタを用いてPHB粉末(純度94%)の短鎖脂肪酸に対する影響を観察した。糞便中の短鎖脂肪酸酢酸、プロピオン酸、酪酸及び乳酸の濃度を上記の方向で測定した。90日齢を0日目とし、これをコントロールとして20日目、40日目において糞便中の短鎖脂肪酸の濃度を測定し、コントロールからの変化率をグラフに示してある。[result]
Pigs are weaned at about 21 days of age and increase until 60 days of age, but are said to be constant after 60 days of age. Therefore, 90-day-old microminipigs were used to observe the effect of PHB powder (94% purity) on short-chain fatty acids. Concentrations of short-chain fatty acids acetic acid, propionic acid, butyric acid and lactic acid in feces were measured in the above directions. Taking 90 days of age as
90日齢のマイクロミニブタにおいて40日間にわたってPHB粉末(純度94%)混餌投与したときの糞便中の短鎖脂肪酸の濃度の変化:酢酸及びプロピオン酸の増加は顕著であり、3-5倍程度に増加した。また酪酸の増加も有意であったが、乳酸の有意な増加は観察されなかった(図8)。 Changes in the concentration of short-chain fatty acids in the feces of 90-day-old microminipigs fed with PHB powder (purity 94%) for 40 days: Acetic acid and propionic acid increased significantly, about 3-5 times. Increased. There was also a significant increase in butyric acid, but no significant increase in lactic acid was observed (Fig. 8).
以上の結果より、従来食物繊維が腸内細菌により分解されプロピオン酸等を遊離する旨の説があったが、それとは異なりPHBが腸内細菌により分解され、プロピオン酸等を遊離することも、試験により明確となった。また、PHBの投与により、糞便中のpHは有意に減少した(8.2から7.5)(図9)。弱酸性の腸内環境が誘導されたと評価できる。 Based on the above results, there was a theory that dietary fiber is degraded by intestinal bacteria and releases propionic acid, etc., but unlike this theory, PHB is decomposed by intestinal bacteria and releases propionic acid, etc. Tests made it clear. In addition, administration of PHB significantly decreased fecal pH (from 8.2 to 7.5) (Fig. 9). It can be evaluated that a weakly acidic intestinal environment was induced.
<試験例3(図10)>
[方法]
10歳以上の猫10匹から採血し、尿素窒素(BUN)及びクレアチニン(CRE)を測定し、ステージ2以上に進んだCKDである猫2匹(猫1と猫2)を選択した。これらの2匹の猫にPHB2%(飼料に対するPHB粉末の重量比2%)を供与し、毎週採血し、BUN及びクレアチニンを3週間にわたって測定した。この試験に用いられたPHB粉末におけるPHBの純度は90%であり、数平均分子量は2000、重量平均分子量は550,000であった。<Test Example 3 (Fig. 10)>
[Method]
Blood was collected from 10 cats aged 10 years or older, urea nitrogen (BUN) and creatinine (CRE) were measured, and 2 cats with CKD advanced to stage 2 or higher (
[結果]猫1及び猫2ともに3週間後にBUNが低下した。従ってPHB2%(飼料に対するPHB粉末の重量比2%)供与すると猫CKDは抑制されることが明らかになった。
[Results] BUN decreased in both
「抗菌性成長促進剤」に依存しない養豚業:現場の養豚家が最も必要とする飼料添加剤は、豚の成長促進剤である。成長促進剤とは、市場に出していい体重にできるだけ早く到達させる製剤である。現在最も広く用いられている成長促進剤は「抗菌性成長促進剤」と呼ばれるものである。これらの殆どは医学の分野で用いられる「抗生物質」であり、家畜での抗生物質の大量使用が耐性菌の発生・拡散の温床ともなっているといわれ、「抗菌性成長促進剤」に依存しない養豚業の確立が求められている。また抗生物質による成長促進は最小の飼料で大きく太らせる、いわば「肥満の豚」を生み出している可能性が高い。 Pig farming industry not dependent on 'antimicrobial growth promoters': The feed additives most needed by pig farmers in the field are growth promoters for pigs. A growth promoter is a formulation that allows a marketable weight to be reached as quickly as possible. The most widely used growth promoters today are those called "antimicrobial growth promoters". Most of these are "antibiotics" used in the medical field, and the large-scale use of antibiotics in livestock is said to be a hotbed for the emergence and spread of resistant bacteria, and does not depend on "antibacterial growth promoters". Establishment of pig farming industry is required. It is also highly likely that growth promotion by antibiotics is producing "obese pigs," so-called "obese pigs," which fatten greatly on minimal feed.
「短鎖脂肪酸」と「腸内細菌」:「抗菌剤非依存性畜産のガイドライン」(平成15年、財団法人畜産生物科学安全研究所)では、抗生物質にかわる成長促進剤として、種々の「有機酸」(短鎖脂肪酸)とバクテリアを直接飼料に添加する「プロバイオティクス」を可能性として取り上げ、鶏と豚で検査を野外及び実験舎において検査を行った。鶏においては「有機酸」と「プロバイオティクス」どちらも有意な成長促進効果があったものの、豚においては「有機酸」または「プロバイオティクス」の単独使用及び「有機酸とプロバイオティクスの併用」においても有意な成長促進はなかった。豚において有意な成長促進がおこらなかった理由は、有機酸(短鎖脂肪酸)が1種類(フマル酸やギ酸)しか用いられていなかったことにある可能性がある。 "Short-chain fatty acids" and "intestinal bacteria": In the "Guidelines for Antibacterial Agent-Independent Livestock Farming" (2003, Institute of Livestock Science and Safety), various " Taking up the possibility of "probiotics", which are direct additions of "organic acids" (short-chain fatty acids) and bacteria to the feed, tests were conducted in chickens and pigs in the field and in laboratory buildings. Both “organic acids” and “probiotics” had significant growth-promoting effects in chickens, but in pigs, the use of “organic acids” or “probiotics” alone and the “combination of organic acids and probiotics” were significant. There was also no significant growth promotion in "combination". A possible reason for the lack of significant growth enhancement in pigs is that only one type of organic acid (short-chain fatty acid) (fumaric acid or formic acid) was used.
新たな「豚成長促進剤」:大腸内に常在する酢酸、プロピオン酸及び酪酸の全体を押し上げて、腸内環境を弱酸性に変えてしまうPHB粉末を用いれば、成長促進を豚でも誘導できる可能性が高い。すなわち腸内細菌を活性化して酢酸やプロピオン酸などの有機酸(短鎖脂肪酸)を増加させるPHB粉末は、豚用の新たな「豚成長促進剤」となる可能性がある。そこで、PHB粉末を有効成分とする豚成長促進剤を開発することで、養豚業において大幅なコストの低下をもたらし、日本の養豚業の健全な発展に貢献することができる。さらに日本のみならず、全世界の養豚業に大きな貢献をできる可能性は高い。 A new “pig growth promoter”: PHB powder, which boosts up all of the acetic acid, propionic acid, and butyric acid normally present in the large intestine and makes the intestinal environment weakly acidic, can induce growth promotion in pigs as well. Probability is high. That is, PHB powder, which activates intestinal bacteria and increases organic acids (short-chain fatty acids) such as acetic acid and propionic acid, has the potential to become a new "pig growth promoter" for pigs. Therefore, by developing a pig growth promoter containing PHB powder as an active ingredient, it is possible to bring about a significant cost reduction in the pig farming industry and contribute to the sound development of the Japanese pig farming industry. Furthermore, there is a high possibility that they can make a great contribution not only to Japan but also to the pig farming industry all over the world.
新たな「整腸剤」:大腸内に常在する酢酸、プロピオン酸及び酪酸の全体を押し上げて、腸内環境を弱酸性に変えてしまうPHB粉末は、下痢や軟便が多い豚において腸内環境を正常に戻し、整腸剤として期待できる。 A new "flat regulator": PHB powder pushes up all of the acetic acid, propionic acid, and butyric acid that normally exist in the large intestine, making the intestinal environment weakly acidic. and can be expected as an antiflatulent agent.
新たな「CKD抑制剤」:大腸内に常在する酢酸、プロピオン酸及び酪酸の全体を押し上げて、腸内環境を弱酸性に変えてしまうPHB粉末は、CKDが頻発する猫において免疫応答を正常に戻し、CKD抑制剤として期待できる。 A new "CKD inhibitor": PHB powder, which boosts up all of the acetic acid, propionic acid, and butyric acid normally present in the large intestine and changes the intestinal environment to a weak acidity, normalizes the immune response in cats with frequent CKD. and can be expected as a CKD inhibitor.
哺乳類は共通の腸内細菌が多く、ヒトや豚で有意な酪酸菌などは、ラット、犬や猫でも共通にみられる(Ericsson AC. The use of non-rodent model species in microbiota studies. Lab Anim. 2019 Jun;53(3):259-270.)。特に犬と猫の間では同じ食肉目であるため共通点が多い(Grzeskowiak L, Endo A, Beasley S, Salminen S. Microbiota and probiotics in canine and feline welfare. Anaerobe. 2015 Aug;34:14-23.)これらのことから、PHBの豚での整腸作用は猫や犬でも起こるはずのものである。 Mammals have many common intestinal bacteria, such as butyric acid bacteria, which are significant in humans and pigs, and are commonly found in rats, dogs, and cats (Ericsson AC. The use of non-rodent model species in microbiota studies. Lab Anim. 2019 Jun;53(3):259-270.). In particular, dogs and cats have much in common because they are both carnivorous (Grzeskowiak L, Endo A, Beasley S, Salminen S. Microbiota and probiotics in canine and feline welfare. Anaerobe. 2015 Aug;34:14-23. ) From these facts, the intestinal regulation action of PHB in pigs should also occur in cats and dogs.
同様に、PHBによるネコでのCKD抑制作用は犬でも起こるはずのものである(Zhang J, Rodriguez F, Navas MJ, Costa-Hurtado M, Almagro V, Bosch-Camos L, Lopez E, Cuadrado R, Accensi F, Pina-Pedrero S, Martinez J, Correa-Fiz F. Fecal microbiota transplantation from warthog to pig confirms the influence of the gut microbiota on African swine fever susceptibility. Sci Rep. 2020 Oct 19;10(1):17605.)。 Similarly, PHB inhibition of CKD in cats should also occur in dogs (Zhang J, Rodriguez F, Navas MJ, Costa-Hurtado M, Almagro V, Bosch-Camos L, Lopez E, Cuadrado R, Accensi F, Pina-Pedrero S, Martinez J, Correa-Fiz F. Fecal microbiota transplantation from warthog to pig confirms the influence of the gut microbiota on African swine fever susceptibility. Sci Rep. 2020 Oct 19;10(1):17605.) .
[製剤の形態]
本発明の「遊離剤」、「改善剤」「整腸剤」、「抑制剤」は「経口剤」の形態をとる。本実施形態に係る経口剤は、有効成分であるPHB粉末を、生理学的に許容されうる担体、賦形剤、結合剤、希釈剤等と混合することにより製造することができる。経口剤は、経口摂取することができる形態で製造される(WO2020/25098017、PCT/JP2020/023042)経口剤としては、例えば、食品、頼粒剤、散剤、錠剤(糖衣錠を含む)、丸剤、カプセル剤、シロップ剤、乳剤、又は懸濁剤等が挙げられる。[Form of formulation]
The "releasing agent", "improving agent", "antiflatulent agent" and "inhibitor" of the present invention take the form of "oral preparation". The oral preparation according to this embodiment can be produced by mixing PHB powder as an active ingredient with physiologically acceptable carriers, excipients, binders, diluents and the like. Oral preparations are manufactured in a form that can be taken orally (WO2020/25098017, PCT/JP2020/023042). , capsules, syrups, emulsions or suspensions.
経口剤は、薬学的に許容される添加剤とともに製剤化することができる。薬学的に許容される添加剤としては、例えば、賦形剤、担体、崩壊剤、結合剤、滑沢剤、緩衝剤、コーティング剤、増粘剤、着色剤、安定剤、乳化剤、分散剤、懸濁化剤、防腐剤、香料等が挙げられる。賦形剤としては、例えば、乳糖、白糖、デンプン、マン二卜ール等が挙げられる。担体としては、例えば、炭酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム、タルク、砂糖、ラク卜ース、ペクチン、デキス卜リン、澱粉、ゼラチン、卜ラガン卜、メチルセルロース、ナトリウムカルポキシメチルセルロース、低融点ワックス、カカオバター等が挙げられる。崩壊剤としては、炭酸カルシウム、力ルポキシメチルセルロースカルシウム等が挙げられる。結合剤としては、例えば、α化デンプン、アラビアゴム、力ルポキシメチルセルロース、ポリビニールピ口リドン、ヒド口キシプ口ピルセルロース等が挙げられる。滑沢剤としては、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ポリエチレングリコール6000等が挙げられる。緩衝剤としては、リン酸塩、クエン酸塩等が挙げられる。コーティング剤は、例えば、昧をマスキングすることを目的として、あるいは、腸溶性又は持続性を確保することを目的として添加される。コーディング剤としては、例えば、エチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ポリオキシエチレングリコール、セルロースアセテー卜フタレート、ヒド口キシプ口ピルメチルセルロースフタレートおよびオイドラギッ卜(メタアクリル酸-アクリル酸共重合物)等が挙げられる。 Oral formulations can be formulated with pharmaceutically acceptable excipients. Examples of pharmaceutically acceptable additives include excipients, carriers, disintegrants, binders, lubricants, buffers, coating agents, thickeners, colorants, stabilizers, emulsifiers, dispersants, Suspending agents, preservatives, perfumes and the like are included. Excipients include, for example, lactose, sucrose, starch, mannitol and the like. Examples of carriers include magnesium carbonate, magnesium stearate, talc, sugar, lactose, pectin, dextrin, starch, gelatin, tolaganth, methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, low-melting wax, cocoa butter, and the like. is mentioned. Examples of disintegrants include calcium carbonate, hydroxymethylcellulose calcium, and the like. Binders include, for example, pregelatinized starch, gum arabic, hydroxymethyl cellulose, polyvinyl picolidone, hydroxipyl cellulose and the like. Lubricants include talc, magnesium stearate, polyethylene glycol 6000 and the like. Buffers include phosphates, citrates and the like. Coating agents are added, for example, for the purpose of masking mucus, or for the purpose of ensuring enteric or long-lasting properties. Coating agents include, for example, ethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, polyoxyethylene glycol, cellulose acetate phthalate, hydroxipyl methyl cellulose phthalate and Eudragit (methacrylic acid-acrylic acid copolymer).
経口剤を製造するためには、まず、PHB粉末に対し、例えば賦形剤、崩壊剤、結合剤又は滑沢剤(タルク、ステアリン酸マグネシウム、ポリエチレングリコール600等)を添加して圧縮成形する。続いて、必要により、圧縮成形したPHB粉末をコーティング剤でコーティングする。
In order to produce an oral preparation, first, for example, excipients, disintegrants, binders or lubricants (talc, magnesium stearate,
[経口剤の調整]
PHB粉末を含む経口剤は、ヒ卜や動物向けの健康食品又はペット療法食(WO2020/25098018、PCT/JP2020/023042)に配合することができる。各種タンパク質、糖類、脂肪、微量元素、ビタミン類等をPHB粉末とともに健康食品等に配合してもよい。健康食品等は、液状、半液体状もしくは固体状にしたもの、又は、ペース卜状にしたものであってもよい。健康食品等は、通常の食品の形状であっても、サプリメン卜のような栄養補助食品の形状であってもよい。[Adjustment of oral preparations]
Oral preparations containing PHB powder can be blended into health foods for humans and animals or therapeutic diets for pets (WO2020/25098018, PCT/JP2020/023042). Various proteins, saccharides, fats, trace elements, vitamins, etc. may be added to health foods and the like together with the PHB powder. Health foods and the like may be liquid, semi-liquid, solid, or pasty. Health foods and the like may be in the form of ordinary foods or nutritional supplements such as supplements.
健康食品等の包装には、ケトン体の濃度を増加させることにより治療、予防又は改善しうる疾患又は状態の治療、予防又は改善する機能が表示されていてもよく、抗酸化能、解毒能、又は、抗炎症能が表示されていてもよい。健康食品等は、飲料であってもよく、通常の飲料の製造に用いられている糖類、香料、果汁、食品添加剤等を適宜添加することができる。本発明による食品は様々な形態をとることができ、公知の医薬品の製造技術に準じて本発明による食品を製造してもよい。その場合には、上述した添加剤を用いて製造することができる。 The packaging of health foods, etc. may indicate the function of treating, preventing, or improving diseases or conditions that can be treated, prevented, or improved by increasing the concentration of ketone bodies. Alternatively, it may be labeled with anti-inflammatory ability. Health foods and the like may be beverages, and sugars, flavors, fruit juices, food additives, and the like that are used in the production of ordinary beverages can be added as appropriate. The food according to the present invention can take various forms, and the food according to the present invention may be manufactured according to known pharmaceutical manufacturing techniques. In that case, it can be produced using the additives described above.
PHB粉末を含む経口剤や食品等を投与又は摂取する場合、PHB粉末の投与量又は摂取量は、治療対象の年齢および体重、症状、投与時間、剤形、投与方法、薬剤の組み合わせ等に依存して決定できる。例えば、本発明によるPHB粉末を健康食品として投与する場合、PHB粉末の有効量として、成人1人当たり10-2000mg/kg体重(好ましくは100-100Omg/kg体重)の範囲で1日1回又は数回の投与単位に分割して投与することができる。なお、これらの投与量又は摂取量は、成人の体重を60kgと仮定して、体重60kgの成人1人1日あたりのPHBの摂取量もしくは投与量として、必要により計算することによって表すことができる。 When administering or ingesting an oral drug or food containing PHB powder, the dosage or intake of PHB powder depends on the age and weight of the treatment subject, symptoms, administration time, dosage form, administration method, combination of drugs, etc. can be determined by For example, when the PHB powder according to the present invention is administered as a health food, the effective amount of the PHB powder is in the range of 10-2000 mg/kg body weight (preferably 100-100 mg/kg body weight) per adult once a day or several times. It can be administered in divided doses into single dosage units. These dosages or intakes can be expressed by calculating, if necessary, as the intake or dosage of PHB per day for an adult with a body weight of 60 kg, assuming that an adult weighs 60 kg. .
プロピオン酸または酢酸遊離剤としてのPHB粉末は、以下の疾患に対して効果が期待できる。多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、急性出血性白質脳脊髄炎、ハースト病、脳脊髄炎、視神経炎、脊髄病変、急性壊死性脊髄炎、横断性脊髄炎、慢性進行性ミエロパシー、進行性多巣性白質脳症、放射線ミエロパシー、HTLV-1関連ミエロパシー、単層性独立性脱髄、橋中心髄鞘崩壊症、白質ジストロフィー、炎症性脱髄性多発性ニューロパシー、急性ギラン-バレー症候群、多発神経炎、重症筋無力症、イートン-ランバート症候群、脳脊髄炎、炎症性腸疾患、クローン病、ループス、全身性エリテマトーデス、喘息、レーバー病、デビック病、フリードライヒ運動失調症、ミトコンドリア中枢神経系疾患、強皮症、ブドウ膜炎、抗リン脂質抗体症候群、多発性関節炎、多関節型若年性特発性関節炎、鎌状赤血球病、強直性脊椎炎、筋炎、アテローム性動脈硬化症、糖尿病性末梢ニューロパシー、頭部損傷、脳卒中、HIV-認知症、心筋梗塞、狭心症、心不全、乾癬、乾癬性関節炎、シェーグレン症候群、糖尿病、水疱形成性皮膚疾患、サルコイドーシス、変形性関節症、潰瘍性大腸炎、脈管炎、肺線維症、特発性肺線維症、肝線維症、腎線維症、急性腎障害、慢性腎疾患、糖尿病性腎硬化症、移植片対宿主反応、橋本甲状腺炎、グレーブス病、悪性貧血、肝炎、神経皮膚炎,網膜色素変性症、ミトコンドリア脳筋症、梅毒性骨軟骨炎(ヴェグナー病)、大理石様皮膚(リベド血管炎)、ベーチェット病、汎動脈炎、変形性関節症、痛風、動脈硬化症、ライター病、肺肉芽腫症、脳炎、エンドトキシンショック(肺血性毒素ショック)、敗血症、肺炎、拒食症、レンネルトT-リンパ腫症、メサンギウム腎炎、血管形成後の再狭窄、再灌流症候群、サイトメガロウイルス網膜症、アデノウイルス性疾患、AIDS、ヘルペス後神経痛、帯状疱疹後神経痛、多発性単ニューロパシー、嚢胞性線維症、ベヒテレフ病、バレット食道、エプスタイン-バーウイルス感染、心臓リモデリング、間質性膀胱炎、ヒト腫瘍放射線増感、化学療法剤に対する悪性細胞の多耐性、環状肉芽腫、癌、慢性閉塞性肺疾患、気管支平滑筋細胞のPDGF誘発性チミジン取込み、気管支平滑筋細胞増殖、副腎白質ジストロフィー、アルコール依存症、アルパース病、毛細血管拡張性運動失調症、バッテン病、牛海綿状脳症、脳性麻痺、コケーン症候群、皮質基底核変性症、クロイツフェルト-ヤコブ病、家族性致死性不眠症、前頭側頭葉変性症、ケネディ病、レヴィー小体認知症、神経ボレリア症、マシャド-ジョセフ病(脊髄小脳失調症3型)、多系統萎縮症、ナルコレプシー、ニーマン-ピック病、ピック病、原発性側索硬化症、プリオン病、進行性核上性麻痺、レフサム病、サンドホフ病、シルダー病、悪性貧血に続発する脊髄の亜急性連合変性症、脊髄小脳失調症、脊髄性筋萎縮症、スティール-リチャードソン-オルゼウスキー病、脊髄癆、中毒性脳症、MELAS(ミトコンドリア脳筋症;乳酸アシドーシス;脳卒中)、MERRF(ミオクローヌス癲癇赤色ぼろ線維)、PEO(進行性外眼筋麻痺)、リー症候群、MNGIE(ミオパシーおよび外眼筋麻痺;ニューロパシー;胃腸;脳障害)、カーンズ-セイヤー症候群、NARP、遺伝性痙性対麻痺、ミトコンドリア性ミエロパシー,視神経炎、進行性多巣性白質脳症、壊疽性膿皮症、頭皮のびらん性膿疱性皮膚症、スイート症候群、腸関連皮膚症-関節炎症候群、膿疱性乾癬、急性汎発性発疹性膿疱症、膿漏性角皮症、スネドン-ウィルキンソン病、皮膚襞の無菌性膿疱症、乳児肢端膿疱症、一過性新生児膿疱症、好中球性エクリン汗腺炎、リウマチ好中球性皮膚炎、好中球性じんましん、スティル病、有縁性紅斑、未分類間欠熱症候群/自己炎症性症候群、水疱性全身性エリテマトーデス、手の甲の好中球性皮膚病(膿疱性脈管炎)、過敏症、アレルギー性鼻炎、アレルギー性喘息、肺癌、喘息の重度の窒息のエピソード、急性肺傷害、急性呼吸窮迫症候群、虚血再灌流障害、多臓器機能不全を伴う敗血症、分類不能大腸炎、鎌状赤血球クリーゼ、急性胸部症候群、強皮症性肺疾患、慢性喘息、放射線誘発性線維症サルコイドーシス、肺高血圧症、気管支肺異形成症(BPD)、肺移植による拒絶反応、肺GVHD合併症、移植レシピエントにおける間質性肺炎症候群(IPS)、COPD、珪肺症、石綿肺症、原発性硬化性胆管炎(PSC)、アルコール誘発性肝線維症、自己免疫性肝炎、慢性ウイルス性肝炎(HepB、C)、原発性胆汁性肝硬変(PBC)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝移植による拒絶反応、GVHDの肝合併症、移植レシピエントにおける静脈閉塞症、巣状分節性糸球体硬化症(FSGS)、糖尿病性腎症、IgA腎症、GVHDの腎合併症(AKI臓器移植後臓器機能障害)、CABG後の急性腎破壊(CABG後のAKI)、ループス腎炎、高血圧症誘発性腎線維症、HIV-関連腎症、腹膜透析誘発性腹膜線維症、後腹膜線維症、特発性糸球体硬化症、腎移植による拒絶反応、アルポート症候群、再狭窄、くも膜下出血(SAH)、心臓移植による拒絶反応、美容整形、慢性創傷、火傷、手術癒着、ケロイド、ドナー移植片再上皮化、骨髄線維症、角膜移植、LASIX、トラベクレクトミー、全身性硬化症、放射線誘発性線維症、膝蓋周囲線維症、デュピュイトラン拘縮、ジキンリンパ腫、非ホジキンリンパ腫、リンパ肉腫、リンパ芽球腫白血病、急性リンパ性白血病、急性骨髄球性白血病、慢性骨髄球性白血病、慢性リンパ性白血病、血管腫、血管内皮腫、血管外皮細胞腫、血管肉腫、カポジ肉腫、骨肉腫、線維肉腫、食道扁平上皮癌、膵臓癌、胃腸腫瘍、結腸癌、直腸癌、胃癌、リンパ管腫、脳腫瘍、神経芽細胞腫、シュワン鞘腫、クロム親和細胞腫、肺癌、頭部および頚部扁平上皮癌、メラノーマ、非メラノーマ皮膚癌、平滑筋腫、平滑筋肉腫、乳癌、卵巣癌、子宮内膜癌、膀胱癌、頚管癌、腎臓癌、前立腺癌である。 PHB powder as a propionic acid or acetic acid liberating agent can be expected to be effective for the following diseases. Multiple sclerosis, amyotrophic lateral sclerosis, Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, acute hemorrhagic leukoencephalomyelitis, Hurst's disease, encephalomyelitis, optic neuritis, spinal cord lesions, acute necrotizing myelitis, cross section myelitis, chronic progressive myelopathy, progressive multifocal leukoencephalopathy, radiation myelopathy, HTLV-1-associated myelopathy, monolayer independent demyelination, central pontine myelination, leukodystrophy, inflammatory demyelinating multiple lesions neuropathy, acute Guillain-Barré syndrome, polyneuritis, myasthenia gravis, Eaton-Lambert syndrome, encephalomyelitis, inflammatory bowel disease, Crohn's disease, lupus, systemic lupus erythematosus, asthma, Leber's disease, Devick's disease, Fried Reich's ataxia, mitochondrial central nervous system disease, scleroderma, uveitis, antiphospholipid antibody syndrome, polyarthritis, polyarticular juvenile idiopathic arthritis, sickle cell disease, ankylosing spondylitis, myositis, Atherosclerosis, diabetic peripheral neuropathy, head injury, stroke, HIV-dementia, myocardial infarction, angina pectoris, heart failure, psoriasis, psoriatic arthritis, Sjögren's syndrome, diabetes, blistering skin disease, sarcoidosis, Osteoarthritis, ulcerative colitis, vasculitis, pulmonary fibrosis, idiopathic pulmonary fibrosis, liver fibrosis, renal fibrosis, acute kidney injury, chronic kidney disease, diabetic nephrosclerosis, graft versus host reaction, Hashimoto's thyroiditis, Graves' disease, pernicious anemia, hepatitis, neurodermatitis, retinitis pigmentosa, mitochondrial encephalomyopathy, osteochondritis syphilis (Wegener's disease), marbled skin (Libedo's vasculitis), Behcet's disease, Panarteritis, osteoarthritis, gout, arteriosclerosis, Reiter's disease, pulmonary granulomatosis, encephalitis, endotoxin shock, sepsis, pneumonia, anorexia, Rennert's T-lymphomatosis, mesangial nephritis, Postangioplasty restenosis, reperfusion syndrome, cytomegalovirus retinopathy, adenoviral disease, AIDS, postherpetic neuralgia, postherpetic neuralgia, polyneuropathy, cystic fibrosis, Bechtereff's disease, Barrett's esophagus, Epstein - Barr virus infection, cardiac remodeling, interstitial cystitis, human tumor radiosensitization, multi-resistance of malignant cells to chemotherapeutic agents, granuloma annulare, cancer, chronic obstructive pulmonary disease, PDGF induction of bronchial smooth muscle cells thymidine uptake, bronchial smooth muscle cell proliferation, adrenoleukodystrophy, alcoholism, Alpers disease, ataxia-telangiectasia, Batten's disease, bovine spongiform encephalopathy, cerebral palsy, Cockayne's syndrome, corticobasal degeneration, Creutzf Veert-Jakob disease, familial fatal insomnia, frontotemporal lobar degeneration, Kennedy disease, Lewy body dementia, neuroborreliosis, Machado-Joseph disease (spinocerebellar ataxia type 3), multiple system atrophy, Narcolepsy, Niemann-Pick disease, Pick disease, primary lateral sclerosis, prion disease, progressive supranuclear palsy, Refsum disease, Sandhoff disease, Schilder disease, subacute combined degeneration of the spinal cord secondary to pernicious anemia, spinal cord Cerebellar ataxia, spinal muscular atrophy, Steele-Richardson-Olsewski disease, myeloplasia, toxic encephalopathy, MELAS (mitochondrial encephalomyopathy; lactic acidosis; stroke), MERRF (myoclonic epileptic red ragged fibers), PEO (progressive) Leigh syndrome, MNGIE (myopathy and external ophthalmoplegia; neuropathy; gastrointestinal; encephalopathy), Kearns-Thayer syndrome, NARP, hereditary spastic paraplegia, mitochondrial myelopathy, optic neuritis, progressive polyps Focal leukoencephalopathy, pyoderma gangrenosum, erosive pustular dermatosis of the scalp, Sweet syndrome, bowel-related dermatopathy-arthritic syndrome, pustular psoriasis, acute generalized exanthematous pustulosis, pyorrheic keratoderma , Sneddon-Wilkinson disease, sterile pustulosis of skin folds, acropustulosis of the infantile, transient neonatal pustulosis, neutrophilic eccrinhidritis, rheumatoid neutrophilic dermatitis, neutrophilic urticaria, Stille disease, erythema vulgaris, unclassified intermittent fever syndrome/autoinflammatory syndrome, bullous systemic lupus erythematosus, neutrophilic dermatosis on the back of the hand (pustular vasculitis), hypersensitivity, allergic rhinitis, allergic asthma , lung cancer, severe asphyxia episodes of asthma, acute lung injury, acute respiratory distress syndrome, ischemia-reperfusion injury, sepsis with multiple organ dysfunction, unclassifiable colitis, sickle cell crisis, acute chest syndrome, scleroderma pulmonary disease, chronic asthma, radiation-induced fibrotic sarcoidosis, pulmonary hypertension, bronchopulmonary dysplasia (BPD), lung transplant rejection, pulmonary GVHD complications, interstitial pneumonitis syndrome (IPS) in transplant recipients ), COPD, silicosis, asbestosis, primary sclerosing cholangitis (PSC), alcohol-induced liver fibrosis, autoimmune hepatitis, chronic viral hepatitis (HepB, C), primary biliary cirrhosis (PBC) ), nonalcoholic steatohepatitis (NASH), liver transplant rejection, hepatic complications of GVHD, venous occlusion in transplant recipients, focal segmental glomerulosclerosis (FSGS), diabetic nephropathy, IgA Nephropathy, renal complications of GVHD (organ dysfunction after AKI organ transplantation), after CABG acute kidney injury (AKI after CABG), lupus nephritis, hypertension-induced renal fibrosis, HIV-associated nephropathy, peritoneal dialysis-induced peritoneal fibrosis, retroperitoneal fibrosis, idiopathic glomerulosclerosis, renal transplantation Alport syndrome, restenosis, subarachnoid hemorrhage (SAH), heart transplant rejection, cosmetic surgery, chronic wounds, burns, surgical adhesions, keloids, donor graft re-epithelialization, myelofibrosis, corneal transplantation, LASIX, trabeculectomy, systemic sclerosis, radiation-induced fibrosis, peripatellar fibrosis, Dupuytren's contracture, Dykin's lymphoma, non-Hodgkin's lymphoma, lymphosarcoma, lymphoblastic leukemia, acute lymphoblastic leukemia, Acute myelocytic leukemia, chronic myelocytic leukemia, chronic lymphocytic leukemia, hemangioma, hemangioendothelioma, hemangiopericytoma, angiosarcoma, Kaposi's sarcoma, osteosarcoma, fibrosarcoma, esophageal squamous cell carcinoma, pancreatic cancer, gastrointestinal tumor, colon cancer, rectal cancer, gastric cancer, lymphangioma, brain tumor, neuroblastoma, Schwannoma, chromocytoma, lung cancer, head and neck squamous cell carcinoma, melanoma, non-melanoma skin cancer, leiomyoma, Leiomyosarcoma, breast cancer, ovarian cancer, endometrial cancer, bladder cancer, cervical cancer, renal cancer, and prostate cancer.
以上、実施の形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。
Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist thereof. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed and integrated in arbitrary units. In addition, new embodiments resulting from arbitrary combinations of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment caused by the combination has the effect of the original embodiment.
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