KR20190128087A - 소화 건강, 체중 조절, 면역 강화 및 건강 개선을 위한 다중섬유 프리바이오틱 제제 - Google Patents

소화 건강, 체중 조절, 면역 강화 및 건강 개선을 위한 다중섬유 프리바이오틱 제제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지버섯(Ganoderma lucidum) 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸(예를 들어, 불용성 건조 출아형 효모(Saccharomyces cerevisiae)), 가용성 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸, 불용성 건조 출아형 효모 발효물 및 프로바이오틱스 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)를 포함하는 조성물에 관한 것이다. 또 다른 구체적인 예에서, 제제는 하나 이상의 부형제를 포함한다. 일부 구체적인 예에서, 조성물은 식품, 식이 보충제, 식용 의료 식품, 제약 제품 또는 기능 식품의 형태를 취한다. 상기 조성물을 사용하여 소화 건강, 체중, 포도당 균형 및 면역력 개선 또는 유지하는 방법 또한 제공된다.

Description

소화 건강, 체중 조절, 면역 강화 및 건강 개선을 위한 다중섬유 프리바이오틱 제제
본 발명은 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, Ganoderma lucidum 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸, 가용성 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸 및 불용성 건조 출아형 효모(Saccharomyces cerevisiae)를 포함하는 제제로, 소화 건강, 체중 및 포도당 균형을 개선 또는 유지하고 면역력을 향상시키는 데 사용하기 위한 Bacillus coagulans 성분을 갖는 발효물에 관한 것이다.
스트레스, 식이요법, 생활습관 선택, 항생제 및 기타 약물의 규칙적인 사용은 신체가 건강한 소화를 유지하고, 질병과 싸우며, 몸이 필요로 하는 모든 영양소를 섭취하도록 하는 데 필요한 미생물군을 변화시키는 데 기여한다.
프리바이오틱스는 "숙주의 웰빙 및 건강에 이익을 주는 위장관 식물체의 구성 또는 활성 모두에서 특정한 변화를 허용하는 선택적으로 발효된 성분"으로 정의된다 (Roberfroid (2007) J. Nutr. 137 ( 3 Suppl. 2) : 830S-7S; Gibson & Roberfroid (1995) J. Nutr. 125 : 1401-12). 프리바이오틱스는 다양한 음식, 특히 특정 과일, 채소 및 곡물을 포함한 고섬유질 음식에서 자연적으로 발생한다. 프리 바이오틱스는 때때로 발효성 섬유로 알려져 있다. 이들은 주로 올리고당, 당분자 및 가용성 섬유질로 구성되어 있다.
모든 식이 탄수화물이 프리바이오틱인 것은 아니다. 프리바이오틱으로서의 분류 기준은 위산에 대한 내성, 포유 동물 효소에 의한 가수 분해 및 위장 흡수에 대한 내성; 장내 미생물에 의한 발효; 및 건강 및 웰빙에 기여하는 장내 박테리아의 성장 및/또는 활동의 선택적 자극을 포함한다(Gibson & Roberfroid (1995)).
식이섬유의 건강상의 이점은 현재 잘 확립되어 있다. 섬유질은 장내 건강에서 중요한 역할을 한다. 섬유질의 섭취량 증가는 체중 감소, 염증 감소 및 혈중 콜레스테롤 수치 감소와 같은 건강상의 이점과 관련이 있다. 식이섬유가 장내 미생물 군에 의해 대사될 때, 대식세포 및 수지상세포(DCs, dendritic cells)의 염증 경로를 저해하고, 조절 T(Treg)세포의 발달을 촉진하고 장내 완전성 및 건강을 유지할 수 있는 짧은 사슬 지방산(SCFA, short-chain fatty acids)이 생성된다. 생성된 SCFA는 배설물(fecal) 및 결장(colonic) pH를 감소시키고, 결장 세포에 에너지를 제공하며, 장내 미생물군을 조절한다.
상기 프리바이오틱 식이섬유의 유익한 효과에 더하여, 프로바이오틱은 또한 위장 건강을 증진시키는 것으로 나타났다(Pandey, et al. (2016) J. Food. Sci. Technol. 52 : 7577-7587; Li, et al. (2016) Biotechnol. Adv. 34 : 1210-1224). 결과적으로, 최근의 연구는 전반적인 건강에 대한 프리바이오틱스와 프로바이오틱스의 역할을 함께 연구하였다. SCFA의 생산과 섬유질 섭취 증가의 잠재된 직접적인 이점에 더하여, 장내 미생물 구성은 프리바이오틱스에 의해 조절되는 것으로 나타났다(Pandey, et al. (2016) J. Food. Sci. Technol. 52 : 7577- 7587; Li 등 (2016) Biotechnol. Adv. 34 : 1210-1224). 결장에 존재하는 2개의 대표적인 박테리아 그룹인 락토 바실러스 및 비피도 박테리아는 프로바이오틱스로 여겨져 인간 건강에 유익한 것으로 알려져 있다. 그러나 최근의 연구는 장대 미생물과 자폐증 및 다양한 기분 장애와 같은 신경계 질환 사이의 연관성을 포함하여 내장 및 소화 건강 이상의 역할을 암시하고 있다(Li, et al. (2016) Biotechnol. Adv. 34 : 1210-1224). ). 두번째로, 나이가 들어감에 따라 장내 비피도 박테리아 개체수가 감소하므로 보충할 필요가 있다. 전반적인 건강 증진을 위해 이러한 유익한 미생물의 수준을 충분한 수로 유지하는 것이 중요하다.
자일로 올리고당은 식물의 헤미셀룰로스로부터 유래된 자일란의 가용성 올리고머이다. 모의 결장 시스템을 사용한 연구에서, 프리바이오틱 자일로 올리고당의 존재 하에서 비피도 박테리아의 성장이 증가되었다(Makelainen, et al. (2010) Benefic. Microbes 1 (1) : 81-91). 자일로 올리고당을 인간 대상체에 공급하는 것은 장내 비피도 박테리아 집단을 증가시키는 것으로 밝혀졌다(Kobayashi, et al. (1991) Nippon Nogeikagaku Kaishi 65 : 1651-1653). 자일로 올리고당을 첨가한 경우 배설물 배양에서 유산균 및 비피도 박테리아 콜로니의 증가가 보고되었다 (Muralikrishna, et al. (2011) Eur. Food Res. Technol. 232 : 601-61). 이 연구는 자일로 올리고당이 장내 미생물군에 유익한 영향을 끼친다는 것을 보여준다.
아라비노갈락탄은 당근, 밀, 무 및 완두콩과 같은 광범위한 식물에 존재하는 천연 가용성 다당류이다. 아라비노갈락탄은 장내 미생물군에 의해 발효될 수 있고 프리바이오틱 식이섬유로 간주된다 (Robinson, et al. (2001) J. Am. Coll. Nutr. 20 : 279-285; Grieshop, et al. (2002) J. Nutr 132 : 478-482). 아라비노갈락탄은 면역 조절 활성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 인간 말초혈액 단핵세포(PMBC, human peripheral blood mononuclear cells)를 활성화시켜 자연 킬러 세포(Natural killer cell) 활성을 자극하는 감마 인터페론을 방출하고, 상부 호흡기 감염 발생률을 감소시키는 것으로 나타났다.
이눌린은 치커리, 부추, 우엉, 예루살렘 아티초크 및 양파와 같은 다수의 식물에 존재하는 천연 저장 탄수화물이다. 결장에서 이눌린은 상주 미생물에 의해 빠르게 발효되어 결장 건강에 유익한 SCFA를 형성한다. 이눌린은 유산균 및 비피도 박테리아의 성장을 자극하고 병원성 박테리아의 수를 감소시키기 위해 프리바이오 틱 활성을 갖는다. 당뇨병 쥐에 대한 연구는 경구 투여시 이눌린이 혈중 지질과 포도당을 감소시킬 수 있음을 보여주었다 (Byung-Sung, et al. (2011) J. Anim. Vet. Adv. 10 : 2501-2507). 이눌린은 또한 인간 연구에서 항 콜레스테롤 혈증 효과를 보이며 대장암의 위험을 줄이는 것과 관련이 있다. 이눌린이나 프로바이오틱과 같은 프리바이오틱스를 사용하여 비만에서 장내 미생물을 조절하는 것도 연구되었다 (Backhed, et al. (2011) Nat. Rev. Endocrinol. 7 : 639-646).
오트밀은 잘 알려진 식이섬유이다. 귀리로부터 추출한 베타 글루칸은 콜레스테롤 저하 능력에 대해 검증되었다 (Othman, et al. (2011) Nutr. Rev. 69 : 299-309). 오트밀은 당뇨병, 심혈관 질환 및 면역에 유익한 효과와 관련이 있다 (Cheickna & Zhang (2012) Compre. Rev. Food Sci. Food Safety 11 : 355-365).
베타 글루칸은 면역 증진, 특히 약용 버섯으로부터 유래된 면역을 증진시키는 역할에서 두드러지고있다. 베타 글루칸은 포도당 중합체이며 효모 및 버섯의 세포벽을 구성한다. 베타 글루칸은 대식세포를 활성화하여 면역력을 높이고 면역 자극 특성과 잠재적인 함암 효과에 대해 잘 연구되었다 (Huang & Ning (2010) Int. J. Biol. Macromol. 47 : 336-341; Thyagarajan, et al. 2006) Int. J. Mol. Med. 18 : 657-64; Yu, et al. (2007) J. Food Sci. 72 : S435-442). B. infantis, B. longum 및 B. adolescentis의 세 가지 비피도 박테리아 종은 베타 글루칸에서 자라고 SCFA를 생산할 수 있다고 보고되었다. 인간을 대상으로한 연구에서 아가리쿠스 버섯의 베타 글루칸은 궤양성 대장염 및 크론병 환자에서 염증성 사이토카인 수준을 감소시켰다.
베이커 효모(Saccharomyces cerevisiae) 전 세포는 많은 면역 지지 화합물 및 대사 산물을 함유한다. 이는 전체 음식이며, 다양한 인간 실험에서 이 효모는 면역 강화 특성을 가지고 있음을 보여주었다 (Moyad, et al. (2010) J. Alternat. Comple. Med. 16 : 213?218; Moyad, et al. (2009) Adv. Ther. 26 : 795?804; Jensen, et al. (2011) J. Medic. Food 14 : 1002-1010). 랫트 면역 모델에서, 효모 발효물의 투여는 염증을 예방하고 감소시켰다.
바실러스 코아굴란(Bacillus coagulans)은 주목받은 또 다른 프로바이오틱 유기체로 상업적으로 판매되는 제품에서 흔히 발견된다. B. coagulans의 투여는 클로 트리디움 디피실레 관련 질환(Clostridium difficile-associated disease)이 있는 환자에게 유익한 효과가 있는 것으로 나타났다.
도 1은 본 발명의 다중섬유 제제이 락토 바실러스 애시도필러스(Lactobacillus acidophilus) 및 비피도박테리움 롱굼(Bifidobacterium longum)의 생체외(in vitro) 성장에 미치는 영향을 나타낸 도이다.
도 2는 호기성 또는 혐기성 성장 조건 하에서 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)의 생체외(in vitro) 성장에 대한 본 발명의 다중 섬유 제제의 효과를 나타낸 도이다.
도 3의 a, b 및 c는 아세트산 (AA), 프로피온산 (PA), 부티르산 (BA) 및 총 SCFA (전체)의 절대 값 (상단 패널), 비례(중간 패널) 및 정규화(하단) 값을 나타낸다. 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)를 성분으로 첨가한 본 발명의 다중 섬유 제제로 처리된 상행결장 (도 3a), 횡 결장 (도 3b) 및 하행결장 (도 3c)에서 2 개의 대조군 및 3주간의 처리 동안 채취된 3개의 샘플의 결과를 나타낸 도이다.
도 4는 상행결장(AC; 상단), 횡 결장 (TC; 중간) 및 하행 결장 (DC; 하단)에서 아세트산염 생산에 대한 본 발명의 다중섬유 제제의 효과를 나타낸 도이다.
좌측 : 대조군 또는 처리 주 동안의 주간 평균 아세트산염 생산 (n = 3),
우측 : 대조군에 대한 평균 아세트산염 생산 (n = 6) 및 처리 기간 (n = 9)
(*는 통계적으로 유의미한 차이를 나타냄).
도 5는 상행결장(AC; 상단), 횡 결장 (TC; 중간) 및 하행 결장 (DC; 하단)에서 프로피온산염 생산에 대한 본 발명의 다중섬유 제제의 효과를 나타낸 도이다.
좌측 : 대조군 또는 처리 주 동안의 주간 평균 프로피온산염 생산 (n = 3),
우측 : 대조군에 대한 평균 프로피온산염 생산 (n = 6) 및 처리 기간 (n = 9)
(*는 통계적으로 유의미한 차이를 나타냄).
도 6은 상행결장(AC; 상단), 횡 결장 (TC; 중간) 및 하행 결장 (DC; 하단)에서 부티르산염 생산에 대한 본 발명의 다중섬유 제제의 효과를 나타낸 도이다.
좌측 : 대조군 또는 처리 주 동안의 주간 평균 부티르산염 생산 (n = 3),
우측 : 대조군에 대한 평균 부티르산염 생산 (n = 6) 및 처리 기간 (n = 9)
(*는 통계적으로 유의미한 차이를 나타냄).
도 7의 a, b 및 c는 아세트산 (AA), 프로피온산 (PA), 부티르산 (BA) 및 총 SCFA (전체)의 절대 값 (상단 패널), 비례(중간 패널) 및 정규화(하단) 값을 나타낸다. 바실러스 코아귤런스(Bacillus coagulans)를 성분으로 첨가하지 않은 본 발명의 다중 섬유 제제로 처리된 상행결장 (도 3a), 횡 결장 (도 3b) 및 하행결장 (도 3c)에서 2 개의 대조군 및 3주간의 처리 동안 채취된 3개의 샘플의 결과를 나타낸 도이다.
도 8은 상행결장(AC; 상단), 횡 결장 (TC; 중간) 및 하행 결장 (DC; 하단)에서 분지 짧은사슬 지방산(SCFA) 생산에 대한 본 발명의 다중섬유 제제의 효과를 나타낸 도이다.
좌측 : 대조군 또는 처리 주 동안의 주간 평균 분지 짧은사슬 지방산(SCFA) 생산 (n = 3),
우측 : 대조군에 대한 평균 분지 짧은사슬 지방산(SCFA) 생산 (n = 6) 및 처리 기간 (n = 9)
(*는 통계적으로 유의미한 차이를 나타냄).
도 9a, 9b 및 9c는 상행결장 (AC;도 9a), 횡 결장 (TC;도 9b) 및 하행 결장 (DC;도 9c)에서 7개의 미생물군에 대한 본 발명의 다중섬유 제제의 효과를 qPCR로 평가한 도이다. 각 막대는 대조군 및 처리 기간 동안의 평균 복사 수를 나타낸다.
도 10은 Caco-2 / THP1-Blue 공 배양(하단 패널)에 대한 상피 전기 저항 (TEER; transepithelial electrical resistance, 상부 패널) 및 루시퍼 옐로우 (LY; Lucifer yellow)의 세포 간 수송에 대한 SHIME- 수집된 샘플의 효과를 나타낸 도이다. 공 배양 전처리 후 24시간에 TEER을 측정하였고, 각각의 24시간 값을 상응하는 0시간 값으로 정규화하고 초기 값의 백분율로 나타내었다. 상단 점선은 100 % (초기 값)를 나타낸다. 공 배양 48시간 후 (24시간 전처리 + 24시간 LY) 루시퍼 옐로우의 수송을 측정하였다. 두 그래프에 도시된 하단 점선은 실험 대조군 완전한 배지(CM)에 상응한다.
(*)는 각 생성물 내에서 C와 T의 통계적 유의미한 차이를 나타낸다.
($)는 본 발명의 다중섬유 제제 간의 통계학적 유의미한 차이를 나타낸다.
C : SHIME 대조군 샘플; T : SHIME 처리 샘플.
도 11은 THP1-Blue 세포의 NF-κB 활성에 대한 SHIME- 수집된 샘플의 효과를 나타낸 도이다. SHIME- 수집된 샘플로 24시간 동안 먼저 전처리된 공 배양물에 6 시간의 LPS 처리 후 NF-κB 활성 수준을 측정하였다. 점선은 실험 대조군 LPS +에 해당한다.
(*)는 각 생성물 내에서 C와 T의 통계적 유의미한 차이를 나타낸다. 본 발명의 2개의 다중섬유 제제간에 통계적 유의미한 차이가 발견되지 않았다.
C : SHIME 대조군 샘플; T : SHIME 처리 샘플.
도 12는 IL-6 (상부 패널) 및 IL-10 (하부 패널) 수준에 대한 SHIME- 수집된 샘플의 효과를 나타낸 도이다. 사이토카인 수준은 SHIME- 수집된 샘플로 24시간 동안 먼저 전처리된 공 배양물의 6시간의 LPS 처리 후 측정되었다. 파선은 실험 대조군 LPS +에 해당한다.
(*)는 각 생성물 내에서 C와 T의 통계적 유의미한 차이를 나타낸다.
($)는 본 발명의 다중섬유 제제 간의 통계학적 유의미한 차이를 나타낸다.
C : SHIME 대조군 샘플; T : SHIME 처리 샘플.
도 13은 관측치 사이의 유사성과 변수 사이의 상관관계를 보여주는 공동 PCA / 상관 관계도를 나타낸 도이다. 관계도는 변수를 벡터로, 관측치를 기호로 표시한다. 관계도 1)에서 대조군 완전 배지 (CM) 및 LPS +는 1.0으로 축소되어 하나의 단일 지점 (“+”, Ctrls)으로 표시됨;
2) NaB ( "x");
3) 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)가 없는 다중섬유 제제의 처리 기간 (원);
4) 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)에 의한 다중섬유 제제의 처리 기간(삼각형);
5) 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)가 없는 다중섬유 제제의 처리 기간(정사각형); 및
6) 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)에 의한 다중 섬유 제제의 처리 기간(다이아몬드).
생활 양식 및 식습관의 변화로 인해 우려되는 소화기 건강 외에도, 발생하는 다른 인간 건강상 문제는 면역력 약화, 비만 및 높은 콜레스테롤 수준뿐만 아니라 다른 대사 장애를 포함한다. 식이 섬유소 섭취가 적으면 비만, 심혈관 질환 및 제 2형 당뇨병의 위험이 증가한다 (Cho, et al. (2013) Am. J. Clin. Nutr. 98:594-619; Liu, et al. (2003) Am. J. Clin. Nutr. 78:920?927; Trock, et al. (1990) J. Natl. Cancer Inst. 82:650-61; Ludwig, et al. (1999) JAMA 282:1539-1546). 장내 세균 불균형(dysbiosis) 또는 미생물(microbiome)의 불균형은 장내 박테리아에 의해 생성된 대사 산물을 변화시켜 선천성 및 적응성 면역 반응을 조절하지 못하게 하고 결국 염증 및/또는 감염에 대한 보호의 상실을 초래할 수 있는 것으로 여겨진다. 장내 세균은 암모니아, D- 락테이트, 내독소 (lipopolysaccharide) 및 외독소 (enterotoxin)와 같은 독소를 생성하여 장 병변을 더 악화시킬 수 있다. 배설물 샘플의 전체 게놈 시퀀싱은 식이의 영향을 보여주는 섬유소 소비와 함께 건강한 성인의 체내 생성 구조와 기능적 용량에 대한 식이 섬유의 영향을 보여주는 박테로이데테스 : 퍼미큐티스 (Bpacteroidetes : Firmicutes) 비율의 변화가 있음을 보여 주었다(Holscher, et al. (2015) Am. J. Clin. Nutr. 101 : 55-64).
일부 식이 섬유는 또한 결장에서 유익한 박테리아 (프로바이오틱 박테리아)의 성장을 자극하는 능력을 가지며, "프리바이오틱" 활성으로도 알려져 있다. 시중에서 판매되는 섬유는 주로 소화 건강을 위해 제조되며 BENEFIBER® (식이 섬유 보충제; Novartis AG), METAMUCIL® (식이 보충제; Proctor & Gamble Co.) 및 Glaxo Smith Kline의 식이 섬유인 CITRUCEL® (설사제; Merrell Dow Pharmaceuticals, Inc.)과 같은 제품을 포함한다. 그러나, 이러한 상업적으로 이용 가능한 제품은 단지 한 종류의 섬유로 구성된다. 본 발명에서, 다양한 건강 문제를 해결하고 또한 프리바이오틱으로서 작용함으로써 장내 미생물 균형을 회복시키는데 사용될 수 있는 다중 섬유 (가용성 및 불용성) 제품이 개발되었다.
경구 제형에서 프리바이오틱 및 프로바이오틱 성분의 혼합물은 소화 건강 개선 및 유지, 건강한 체중 유지, 포도당 조절 개선 및 면역 증진을 포함하는 유리한 건강 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 보다 구체적으로, 가용성 및 불용성 프리바이오틱스의 특정 조합은 인간 장에 고유하고 유익한 미생물의 성장을 향상시키고 (예를 들어, 락토 바실러스 및 비피도 박테리움 종) 건강을 개선시키는 긍정적인 효과를 제공하는데 사용되는 것으로 확인되었다. 인간 건강에서 장내 미생물군의 유익한 역할 및 자가 면역 질환, 결장암, 위궤양, 심혈관 질환, 만성 신장 질환, 기능성 장 질환 및 비만을 비롯한 질환에서 예방 가능성을 고려하면, 본 조성물은 소화 건강을 유지하는 데 적용되며, 체중 조절 및 포도당 균형. 또한, 가용성 및 불용성 프리바이오틱스의 조합은 프로 바이오틱 B. coagulans와 결합하여 인간 장에 고유 한 유익한 미생물의 성장을 촉진시킬 뿐만 아니라 (예를 들어, 락토 바실러스 및 비피도 박테리움 종), 또한 대상의 면역력을 높이기 위한 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지버섯 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1, 3/1, 6)-글루칸, 귀리 β (1, 3/1, 4)-글루칸, 불용성 건조 S. cerevisiae 발효물 및 바실러스 코아귤란스(B. coagulans)로 구성되거나 포함하고 있다.
본 발명의 조성물은 장내 pH를 균형을 맞추고 독성 폐기물을 제거하는 가용성 섬유, 및 지방산에 결합하고, 총 콜레스테롤을 낮추고 혈당을 조절하는 불용성 섬유를 모두 포함한다는 점에서, 본 발명의 조성물은 다양한 항암제, 항미생물, 저지질혈, 면역력 강화 및 포도당 조절 등 다양한 활성을 가진다. 또한,이러한 프리바이오틱 조성물은 미네랄 흡수 및 균형을 개선할 수 있고, 비피도 박테리움 및 락토 바실러스 패밀리에 속하는 박테리아의 성장을 자극 할 수 있다. 약동학적으로, 본 발명의 프리바이오틱 및 프로바이오틱 성분은 대부분 손상되지 않은 채 결장에 도달한다.
자일로 올리고당, 또는 XOS는 β (1,4) 글리코시드 결합과 결합된 2 내지 7 개의 자일로스 분자로 구성된 가용성 비소화성 당 중합체를 의미한다. 자일로 올리고당은 과일, 야채, 대나무, 꿀 및 우유에 존재하며 옥수숫대, 옥수수 겨, 쌀 겨, 밀기울 및 엔도실라나제(endoxylanase)를 함유한 금불초(psyllium)와 같은 자일란이 풍부한 식품성분의 효소적 가수분해에 의해 생성된다. 따라서, 본 발명의 자일로 올리고당은 보다 큰 탄수화물 분자의 효소분해에 의해 얻어진다. 자일로 올리고당은 또한 상업적 공급원 (예를 들어, 항저우, 중국)으로부터 얻을 수 있다.
자일로 올리고당은 상부 위장관에서의 소화에 저항하기 때문에, 대장에서 작용하여 비피도 박테리움 종의 성장을 증가시킬 수 있으며(JP 2003048901), 위 기능을 개선시킨다. 또한, 자일로 올리고당은 혈당 수준 및 지방 대사를 개선하고, 항생제, 화학요법 또는 방사선요법에 따라 정상적인 장내 식물군을 복원하고, 미네랄 흡수 및 비타민 B 생성을 증가시키며, 장내 고화(intestinal putrification)를 감소시킬 수있는 잠재력을 갖는다. 동물 모델에서, XOS는 또한 트리글리세리드를 감소시키는 것으로 나타났다 (Beylot (2005) Br. J. Nutr. 93 (suppl 1) S163-8). FOS와 함께, XOS는 1, 2- 디메틸 히드라진 처리된 수컷 스프라그-돌리 쥐 (Sprague-Dawley rat)의 결장에서 비정상적인 맥관 군집(ACF; aberrant crypt foci)을 감소시키는 것으로 나타났다 (Hsu, et al. (2004) J. Nutr. 134 : 1523-8) . 모의 결장 시스템을 사용한 연구에 따르면 XOS를 프리바이오틱으로 사용하여 비피더스 균의 성장을 증가시킬 수있는 것으로 나타났습니다 (Makelainen, et al. (2010) Beneficial Microbes 1 : 81-91). XOS를 인간 피험자에게 공급하는 것은 결장에서 비피도 박테리아 개체군을 증가시키는 것으로 보고되어 있다 (Okazaki, et al. (1990) Bifidobacteria Microflora 9 : 77-86). 일본인 남성에서도 비슷한 결과가 보고되었다 (Kobayashi, et al. (1991) Nippon Nogeikagaku Kaishi 65 : 1651-1653). XOS가 첨가된 분변 배양에서 증가된 수준의 유산균 및 비피도 박테리아가 관찰되었다 (Muralikrishna, et al. (2011) Eur. Food Res. Technol. 232 : 601-61). 함께 고려해 보면, 이러한 연구는 XOS 노출이 유익한 미생물의 성장에 긍정적인 영향을 미쳤음을 보여준 것이다. 인간에게 사용하기 위한 XOS의 안전성은 미국 식품의 약국 (FDA)에 의해 GRAS (Generally Regarded as Safe) 물질로 인정됨으로써 입증된다.
아라비노갈락탄은 1:6의 비율로 아라비노스 및 갈락토스로 구성된 수용성 β (3,6)-D-갈락탄이다. 이는 당근, 밀, 무 및 완두콩과 같은 다양한 식물에 존재한다. 아라비노갈락탄은 면역 조절제로서, 인간 말초 혈액 단핵 세포 (PMBC)를 활성화시켜 전 염증성 사이토카인을 방출하고 NK 세포 활성을 자극하는 것으로 나타났다 (Hauer & Anderer (1993) Cancer Immunol. Immunother. 36 : 237-44; Riede, et al. (2013) Curr. Med. Res. Opin. 29 : 251-8). 아라비노갈락탄은 면역계에 긍정적인 방식으로 면역계에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다 (Riede, et al. (2013) Curr. Med. Res. Opin. 29 : 251-258).
식이 소비를 위해, 아라비노갈락탄은 낙엽송 나무 (라릭스 종)의 목재로부터 분리되고, 미국 식품의약국 (FDA)에 의해 식이섬유로 사용하도록 승인을 받고 있다. 장내 세균에 의해 발효될 수 있는 낙엽송 아라비노갈락탄 (Robinson, et al. (2001) J. Am. Coll. Nutr. 20 : 279-85; Grieshop, et al. (2002) J. Nutr. 132 : 478-82) β는 β (1,3) 결합 및 갈락토스 β (1,6) 및 아라비 노스 β (1,6 및 1,3) 당 측쇄를 특징으로 하는 갈락탄 골격을 갖는 대략 98 % 아라비노갈락탄이다.
아라비노갈락탄은 통상적인 방법에 의해 분리 및 / 또는 정제될 수 있다. 예를 들어, 아라비노갈락탄은 각각 Larix occidentalis와 L. laricina라고 알려진 서양 및 동부 낙엽송 나무에서 발견되는 세포의 루멘(lumen)으로부터 수성 매질 (예를 들어, 순수한 물 또는 추출을 촉진하는 유기산 또는 표면 활성제와 같은 소량의 용해된 화합물을 갖는 물)로 추출될 수 있다. 예를 들어 US 3,509,126 참조할 수 있다. 아라비노갈락탄의 또 다른 출처는 Tinospora cordifolia인데, Tinospora cordifolia는 인도가 원산지인 활엽수성이고, 즙이 많은 등산 관목이다. 또는 , 아라비노갈락탄은 상업적 공급원 (예를 들어, MAYPRO INDUSTRIES, Purchase, NY)으로부터 얻을 수 있다.
이눌린은 말단 글루코오스 분자를 갖는 올리고 프럭토스로 구성된 수용성 식이섬유이다. 이는 예루살렘 아티초크 (Helianthus tuberosus), 치커리 뿌리 및 용설란에서 얻는다. 예루살렘 아티초크에서 이눌린 추출을 위한 몇 가지 방법이 개발되었다. 예를 들어, 예루살렘 아티초크 괴경은 10-15분 동안 끓는 물 추출을 포함하는 전처리 단계의 유무에 관계없이 뜨거운 물 (Yamazaki, et al. (1994) J. Sci. Food Agri. 64 : 461-5)과 혼합될 수 있다(미국 5,968,365). 이눌린은 또한 상업적 공급원, 예를 들어 MAYPRO INDUSTRIES (Purchase, NY)로부터 얻을 수 있으며, 이는 90 % 이상의 이눌린 및 7 % 미만의 과당, 3 % 미만의 포도당, 2 % 미만의 자당 및 1 % 미만의 다른 탄수화물로 구성된 유기 분말이다.
이눌린은 락토 박테리아와 비피도 박테리아의 성장을 지원하고 (Garcia-Peris, et al. (2012) Nutr. Hosp. 27 : 1908-15) 프리피오틱이며, 혈액 지질과 포도당을 감소시킨다 (Byung-Sung, et al. (2011)) J. Anim. Vet. Advance 10 : 2501-7). 이눌린은 또한 인간 연구에서 항 콜레스테롤성 효과를 보여 주었고 (Letexier, et al. (2003) Am. J. Clin. Nutr. 77 : 559-64) 대장암을 줄이는 역할을 나타냈다(Pool-Zobel, et al. (2005) Br. J. Nutr. 93 : s73-s90).
영지(Ganoderma lucidum) 베타 글루칸은 Ganoderma lucidum의 균사체로부터 유도된 수용성 탄수화물 중합체를 지칭하기 위해 본원발명에서 사용된다. 특히, 본 발명의 G. lucidum 베타 글루칸은 β (1, 3) 골격에서 나오는 짧은 β (1, 6) 가지이다. 특정 실시예에서, 베타 글루칸은 분자량이 35000 내지 2000000 Da의 범위이다. 연구에 따르면 이 버섯 베타 글루칸은 전면 면역 세포를 활성화하여 과자극없이 건강하고 강력한 면역 반응을 지원함으로써 면역계를 효과적으로 지원한다. 베타 글루칸은 대식세포를 활성화하여 과립구 (호중구, 호산구 및 호염기구), B-세포 및 T-세포, 자연 살해 (NK) 세포를 포함한 면역계의 다른 성분을 "트리거"하여 다른 잠재적 위협을 처리함으로써 면역 반응을 향상시킨다. 베타 글루칸은 공지된 방법에 따라 트레할로오스(trehalose) 및 만노스(mannose)에서 G. lucidum을 배양하고 (예를 들어, US 2009/0098619 참조),이어서 통상적인 방법, 예를 들어 비등수 추출 또는 에탄올 침전에 의해 베타 글루칸을 추출 및 정제함으로써 수득될 수 있다 (참조 : 예를 들어, US 2014/0031542). 대안적으로, 정제된 G. lucidum 베타 글루칸은 상업적 공급원으로부터 얻을 수 있다. 예시적인 G. lucidum 베타 글루칸은 Super Beta Glucan Inc. (Irvine, CA)로부터 입수 가능한 IMMUNLINK MBG (버섯 베타 글루칸을 함유하는 탄수화물 중합체)이다.
불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸은 본 명세서에서 β를 통해 연결된 주기적 β (1,3) 가지를 갖는 β (1,3)-연결된 포도당 분자로 주로 구성된 효모로부터의 불용성 베타 글루칸을 지칭하기 위해 사용된다. (1,6) 연결 및 보다 공식적으로 폴리-(1,6) -β-D- 글루코 피라노실-(1,3) -β-D- 글루코 피라노스로 알려져 있다.불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸의 공급원은 임의의 효모 균주의 효모 세포로부터 유래될 수 있으며, 예를 들어, 임의의 효모 균주는 Saccharomyces cerevisiae, S. delbrueckii, S. rosei, S. microellipsodes, S. carlsbergensis, S. bisporus, S. fermentati, S. rouxii, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces polysporus, Candida albicans, C. cloacae, C. tropicalis, C. utilis, Hansenula wingei, H. arni, H. henricii, H. americana, H. canadiensis, H. capsulata, H. polymorpha, Pichia kluyveri, P. pastoris, P. polymorpha, P. rhodanensis, P ohmeri, Torulopsis bovin, and T. glabrata이다. 효모 세포는 당 업계에 공지된 방법에 의해 배양될 수 있다. 대표적인 성장 배지는 예를 들어 글루코스, 펩톤 및 효모 추출물을 포함한다. 효모 세포는 액체 배지로부터 바이오 매스를 분리하기 위해 전형적으로 적용되는 방법에 의해 성장 배지로부터 수확되고 분리될 수 있다. 이러한 방법은 전형적으로 여과 또는 원심 분리와 같은 고액 분리 공정을 사용한다. 바람직하게는, 세포는 효모 세포에서 글리코겐 및 키틴의 양을 최소화하기 위해 중대에서 후기 대수 성장 단계로 수확된다. 이와 관련하여, 불용성 효모 β (1, 3/1, 6)-글루칸은 글루칸 함량이 50 % 초과의 글루칸을 갖는다. 특정 구체인 예에서, 나머지는 세포내 지질 및 / 또는 글리코겐으로 구성될 수 있다.
불용성 효모 베타 글루칸의 제조는 효모를 적당한 농도로 알칼리성 수용액으로 처리하여 효모의 일부를 용해시키고 주로 β (1,6) 및 β (1,3) 결합을 갖는 알칼리-수산화물 불용성 베타 글루칸 제제를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 알칼리는 알칼리 금속 수산화물, 예컨대 나트륨 또는 수산화 칼륨 또는 이와 동등한 알칼리-메탈 수산화물이다. 특정 실시예에서, 예를 들어 온화한 산 처리에 의해 세포로부터 실질적으로 모든 단백질 물질을 제거하는 것이 바람직하다. 이러한 제거는 단백질의 1 % 미만이 불용성 베타 글루칸으로 남아있는 정도로 수행된다. 불용성 베타 글루칸은 필요한 경우 또는 원하는 경우 단백질 및 오염물 수준을 감소시키기 위해 추가로 세척 및 추출될 수 있다. 처리 후 생성물 pH는 약 6.0 내지 약 7.8의 범위로 조정될 수 있다. 추출 방법론은 예를 들어 US 2006/0009419 및 US 5,849,720을 참조할 수 있다. 불용성 효모 베타 글루칸은 또한 상업적 공급원, 예를 들어 MAYPRO 베타 글루칸 (MAYPRO INDUSTRIES, Purchase, NY)으로부터 얻을 수있다. 일부 구체적인 예에서, 베타 글루칸은 산 (예를 들어, 아세트산)으로의 화학적 처리에 의해 변형되어 β (1, 6) 연결의 양을 감소시키고 따라서 글루칸의 수용액의 점도가 증가됨으로써 입증된 바와 같이 해당 글루칸의 유체역학적 특성을 변화시킨다.
가용성 귀리 β (1, 3/1, 4)-글루칸은 일반적으로 귀리로부터 수득되는 (1, 3)-결합된 셀로트리오실 및 셀로테트로오실 단위 (> 90 %)로 구성된 선형 다당류를 지칭한다(Avena sativa.). 귀리 β (1, 3/1, 4)-글루칸은 콜레스테롤 저하 활성을 가지고 있으며 (Othman, et al. (2011) Nutr. Rev. 69 (6) : 299-309), 당뇨병, 심혈관 질환 및 면역에 유익한 역할을 하는 것으로 나타났다 (Daou & Zhang (2012) Comp. Rev. Food Sci. Food Safety 11 : 355-365). 귀리 β(1,3/1,4)-글루칸을 얻기 위한 추출 방법은 온수 및 알칼리 용액에서 β-글루칸의 용해도, 등전 침전에 의한 용해된 단백질의 분리, 황산 암모늄, 2- 프로판올 또는 에탄올에 의한 β- 글루칸 침전에 기초한다(Wood, et al. (1978) Cereal Chem. 55:1038-49). 귀리 밀기울의 수율은 61 % 더 높았으며 분리된 분획은 84 %의 베타-글루칸을 함유하였다. 유사한 방법을 사용하여 귀리 베타-글루칸을 추출하고, 투석, 한외 여과 또는 알코올 침전에 의한 후속 정제를 수행 하였다(Beer, et al. (1996) Cereal Chem. 73:58-62). 상기 언급된 방법을 사용하여 베타-글루칸 함량이 60 % -65 % 인 제제를 제조할 수 있었다. 특정 실시예에서, 본 발명에 따라 사용되는 귀리 베타 글루칸은 20 % 내지 40 %의 베타-글루칸을 포함한다. 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸은 또한 상업적 공급원, 예를 들어, 21-23 % 베타 글루칸으로 구성된 OATWELL 22 귀리 베타 글루칸 (DSM Nutritional Products, Inc., Heerlen, Netherlands)으로부터 얻을 수 있다.
불용성 건조된 S. 세레비지에(S. cerevisiae) 발효물은 S. 세레비지에(S. cerevisiae)의 비활성 전체 효모 세포 및 효모 세포의 발효에 의해 생성되는 자연 발효 부산물을 지칭한다. 따라서, 건조 발효물은 단지 맥주 효모, 활성 효모 또는 분리된 베타-글루칸이 아니다. 건조 발효물은 물, 질소원, 탄소원 및 미량 영양소를 함유하는 배지에서 S. 세레비지에(S. cerevisiae)의 식품 등급 효모 균주가 필요한 전통적인 발효에 의해 얻을 수 있다. 규정된 발효 기간 후, 전체 습식 생성물 (즉, 배지 중의 효모 세포)을 건조기에 넣어 탈수시킨다. 탈수는 효모 세포를 사멸시키는 데 필요한 온도에서 수행된다. 이어서, 생성물을 밀링하여 본 조성물에 사용한다. 건조된 S. 세레비지에 발효물은 또한 상업적 공급원, 예를 들어 EPICOR 건조 된 S. 세레비지에 발효물 (Embria Health Sciences, Ankeny, IA)로부터 얻을 수 있다.
베타 글루칸은 다양한 베타 결합 (예를 들어, 1, 3; 1, 4; 1, 6)으로 구성되고 효모-유사 진균 효모 (예를 들어, S. cerevisiae)의 세포벽을 구성하는 글루코스 폴리머이다. (예를 들어, Aureobasidium pullulans) 및 버섯 (예를 들어, Lentinula edodes (Shiitake), G. lucidum (Reishi)). 그들은 보체 시스템을 활성화하고 대식세포와 자연 살해 세포를 강화하여 면역력을 향상시킨다. 3 가지 상이한 비피도 박테리움 종에 의한 버섯 및 보리로부터의 베타 글루칸의 발효가 평가되었으며 (Zhao & Cheung (2011) J. Agric. Food. Chem. 59 : 5986-5692) B infantis, B longum and B adolescentis가 이러한 베타 글루칸에서 자랄 수 있고, 짧은 지방산사슬(SCFA)을 생성할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 또한, 효모 유래 베타 글루칸은 인간과 관련된 연구에서 총 혈장 콜레스테롤을 감소시킬 수 있음이 입증되었다 (Nicolosi, et al. (1999) Am. J. Clin. Nutr. 70 : 208-212). 다른 인간 임상 시험은 알레르기성 비염 (Kirmaz, et al. (2005) Eur. Cyto. Network 16 : 128-134), 유방암 (Demir, et al. (2007) Int. Immunopharmacol. 7:113-116), 과체중 인간의 IL-10 수준 (Kohl, et al. (2009) Nutr. Res. 29 : 248-254)에 효모 베타 글루칸 섭취의 이로운 효과를 보여준다.
가용성 및 불용성 섬유 성분 이외에, 프리바이오틱의 조성물에는 프로바이오틱 유기체, B. 코아귤란스가 첨가되었다. 대부분의 프로바이오틱 박테리아는 락토 바실러스 및 비피도 박테리아 부류에 속한다. 이 박테리아는 온도에 민감하며 이러한 유기체를 함유한 제품 또는 보충제는 냉장 조건에서 보관해야 한다. 이 문제는 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)로 이름이 바뀐 포자 형성 락토 바실러스(Lactobacilli)를 사용하여 극복할 수 있다. 잘 연구되고 특성화되었으며 일반적으로 안전한 것으로 인정된 (GRAS) 상태를 유지하는 것으로 간주된다. 인간 연구에 따르면 B. 코아귤란스(B. coagulans)는 바이러스 감염을 감소시킬 수 있으며 (Baron, (2009) Posted. Med. 121 : 114-118), 과민성 대장 증후군 환자를 돕고 (Hun (2009) Postgrad. Med. 121 : 119-124), 염증을 감소시킨다 (Jenson, et al. (2010) BMC Immunol. 11:15). B. 코아귤란스(B. coagulans) 조성물은 10 억 내지 50 억 CFU / gm (미국 네브라스카 문화, 월넛 크릭, 캘리포니아)이었다.
본 발명의 조성물은 식품, 식이 보충제, 식용 의료 식품, 제약 제품 또는 기능 식품으로 제조될 수 있다. 본 발명의 목적을 위해, 식품은 건강 바, 건강 음료, 요구르트, 다히(dahi), 아이스크림, 냉동 요구르트 또는 다른 냉동 식품을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 특정 구체적 예에서, 프리바이오틱 조성물의 섬유는 미세화 또는 분말 형태로 제공된다. 상기 제품의 섭취는 장에 즉각적인 프리바이오틱스를 제공함으로써 인간 장에 고유한 유익한 미생물 (예를 들어, 락토 바실러스 및 비피도 박테리아 종)의 성장을 향상시킨다. 이와 관련하여, 제품의 반복 섭취는 건강한 장 미세 환경을 촉진시키는 것으로 알려진 대장 미생물의 국소화 및 군집화에 의해 장내 미생물 총에 대해 매우 유익한 효과를 가질 것이다.
프리바이오틱 및 프로바이오틱 이외에, 본 발명의 조성물은 다양한 부형제, 증량제, 결합제, 감미제, 향료 및 / 또는 첨가제를 추가로 함유할 수 있다. 본 조성물의 임의의 부형제에는 스테아르산 마그네슘 또는 스테아르산 또는 탈크와 같은 윤활제; 전분 또는 당과 같은 결합제; 지방, 항산화제, 아미노산, 단백질, 핵산, 전해질, 비타민, 이의 유도체 또는 이들의 조합. 일 실시 형태에서, 생성물의 첨가제는 캐러브(carob) 가루, 예를 들어 로커스트 콩 검이다. 다른 실시 형태에서, 첨가제는 아가리쿠스 비스포러스 (Agaricus bisporus)의 버섯 추출물이다. 특정 구체 예에서, 생성물은 스테아르산 마그네슘 및 / 또는 스테아르산과 같은 부형제를 함유한다.
또한, 본 발명의 조성물의 기호성을 증가시키기 위해, 향미제, 감미제, 결합제 또는 증량제를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 본 발명의 조성물에 임의로 첨가 될 수 있는 향미제는 당 업계에 널리 공지된 것들이다. 예는 합성 향유 및 / 또는 식물 잎, 꽃, 과일 등으로부터의 오일을 포함하지만 이로 제한되지 않으며, 이들의 조합이 유용하다. 향미 오일의 예는 스피어민트 오일, 페퍼민트 오일, 계피 오일 및 윈터그린 오일 (메틸 살리실레이트)을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 레몬, 오렌지, 포도, 라임, 자몽 등의 감귤 오일, 사과, 딸기, 체리, 파인애플 등의 과일 에센스와 같은 인공, 천연 또는 합성 과일 향이 유용하다. 감미제는 수용성 감미제, 수용성 인공 감미료, 및 이들의 염 및 이들의 혼합물을 포함하는 디 펩티드계 감미료와 같은 광범위한 물질로부터 제한없이 선택될 수 있다.
결합제는 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스 또는 다른 적합한 셀룰로오스 유도체, 아크릴 및 메타 크릴산 공중합체, 제약 유약, 검(예: Tragacanth), 우유 유도체(예: 유청), 전분(예: 옥수수 전분) 또는 젤라틴 및 당업자에게 공지된 다른 통상적인 결합체와 같은 광범위한 물질로부터 선택될 수 있다. 증량제의 예로는 설탕, 락토스, 젤라틴, 전분 및 이산화 규소를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다.
상기 언급 된 첨가제가 본 발명의 조성물에 포함되는 경우, 이들은 일반적으로 총 제품 조성물의 15 % 미만이다. 특정 구체 예에서, 이들은 총 조성물 중량의 5 내지 10 % 미만이다. 본 발명의 각 성분의 양은 본 조성물의 총 중량의 5 % 내지 35 %의 범위이다. 특정 실시 양태에서, 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, G. Lucidum 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1, 3/1, 6)-글루칸 및 불용성 건조 S. 세 레비지에 발효물은 각각 본 조성물의 총 중량의 5 % 내지 8 %의 범위로 존재하며, 이눌린 및 귀리 β (1, 3/1, 4)-글루칸은 각각 본 조성물의 총 중량의 25 % 내지 32 %의 범위에 존재한다. 본 조성물의 B. 코아귤란스 성분은 본 조성물의 총 중량의 2 내지 10 %의 10 내지 50 억 범위로 존재할 수 있다.
본 발명의 조성물은 정제, 캡슐, 향 주머니, 분말, 알약, 연질 젤, 젤캡, 액체 식품 또는 음료 제품, 바(예: 영양바 또는 시리얼 바)와 같은 고체 식품 제품, 분말 음료, 유제품, 아침 시리얼, 뮤 즐리, 사탕, 제과, 쿠키, 비스킷, 크래커, 초콜릿, 츄잉껌, 디저트 등; 청량 음료, 주스, 스포츠 음료, 우유 음료, 밀크 쉐이크, 요거트 음료 또는 수프와 같은 액체 식품, 애완용 간식, 애완용 사료 등과 같이 제형화될 수 있다.
본 발명의 조성물은 선택적으로 유화제, 안정제, 감미제, 향미제, 착색제, 보존제, 킬레이트제, 삼투제, 완충제 또는 pH 조절제, 증점제, 텍스쳐라이저 등의 통상적인 식품 첨가제를 포함할 수 있다. 일 구현 예에서 조성물은 오렌지 또는 감귤 향미제를 포함한다.
제품이 성인 인간, 어린이 또는 동물 (예를 들어, 반려 동물 또는 가축)에 의해 소비되는지에 따라 다양한 크기로 생산될 수 있으며, 의도된 수용자에게 적합한 다양한 성분으로 생산될 수 있다. 또한, 본 발명의 조성물은 일반적으로 안전하다고 인정되기 때문에 매일 1 회, 2 회 또는 3 회 이상 소비될 수 있다. 본 발명의 생성물의 반복 섭취는 건강한 장 미세 환경을 촉진시키는 것으로 알려진 대장 미생물에서의 국소화 및 군집화에 의해 장내 미생물 총에 대해 매우 유익한 효과를 가질 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 조성물의 1 일 용량은 1 일 1 회 또는 2 회이며, 각 용량은 2 내지 4 그램의 섬유를 함유한다. 특정 실시 양태에서, 조성물은 1 일 2 회 제공된 2g의 섬유를 함유하는 정제로서 제공된다. 다른 실시 형태에서, 조성물은 하루에 2 회 투여되는 분말 (용량 당 4g의 섬유)로서 제공된다.
본 발명의 조성물의 활성을 고려할 때, 본 발명은 또한 소화 건강, 체중 및 포도당 균형을 개선 또는 유지하는 방법과도 관련이 있다. 이 방법은 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지(Ganoderma lucidum) 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1, 3/1, 6)-글루칸, 귀리 β (1, 3/1, 4)-글루칸 및 불용성 건조된 S. 세레비지에 발효물로 구성된 본 발명의 조성물의 유효량을 투여하여 소화 건강을 개선 또는 유지하고, 체중을 유지 또는 감소 시키며, 포도당 수준을 바람직하게는 정상 범위로 유지 또는 감소시킨다. 예를 들어, 정상적이고 건강한 체중을 가진 대상은 18.5에서 24.9 범위의 체질량 지수 (BMI)를 갖는 반면, 과체중 대상은 25 내지 29.9 범위의 BMI를 가지며 비만 대상은 30 이상의 BMI를 갖는다. 또한, 정상 당 수준은 공복시 100 mg / dL 미만 및 식사 후 2 시간에 140 mg / dL 미만인 것으로 간주된다. 그러나 대부분의 건강한 사람들은 당 수치가 훨씬 낮다. 본 발명의 조성물의 투여는 정상 BMI를 유지하거나 BMI를 정상 범위로 감소시키거나 당 수준을 정상 범위로 유지 또는 감소시킬 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 조성물의 유효량은 임상 결과를 포함하여 유리한 또는 바람직한 결과를 달성하기에 충분한 양이다. 이와 같이, 본 발명의 조성물의 유효량은 자가면역 질환, 결장암, 위궤양, 심혈관 질환, 만성 신장 질환, 기능성 장 질환 및 장내 미생물에 의해 야기된 비만을 포함하는 질환의 하나 이상의 증상의 완화 또는 개선되는 결과를 초래하는 것이다. 본 발명의 조성물의 투여는 또한 건강한 장 기능을 지원함으로써, 질병의 상태를 안정화시키거나 (즉, 악화시키지 않음) 질병 진행을 지연 또는 느리게 하거나, 질병 상태의 완화 또는 완화를 도울 수있다. 개선은 또한 치료를 받지 않으면 예상 생존과 비교하여 생존 연장을 의미 할 수 있다. 특정 구체 예에서, 본 조성물은 비만 환자에게 투여된다. 함유하는 본 발명의 조성물은 암 요법을 받는 대상체에서 에너지 및 전반적인 건강 및 웰빙을 제공하는데 추가의 유용성을 가질 수 있음이 추가로 고려된다.
투여 될 본 발명의 조성물의 양 및 투여 요법은 투여 목적 (예를 들어, 예방, 완화 또는 치료), 연령, 성별, 개별 대상체의 체중 및 / 또는 대상체 증상의 중증도 및 신체를 포함하는 다양한 관련 인자에 비추어 결정된다. 이와 관련하여, 본 발명의 조성물은 의료 전문가의 감독하에 투여되거나 자가 투여 될 수 있다.
하기 비제한적인 실시예는 본 발명을 추가로 설명하기 위해 제공된다.
실시 예 1 : 다중 섬유 조성물 (KIBOW FORTIS®)을 이용한 향상된 미생물 성장
7 가지의 상이한 성분을 갖는 본 발명의 다중 섬유 제품(Product)을 L. acidophilus 및 B. longum에 대한 전체 성장 촉진 활성을 위해 시험하였다. KIBOW FORTIS®로 알려진 본 발명의 7 가지 성분 제품은 시험 관내 (in vitro)에서 유리한 두 종의 성장을 지지하였다 (도 1).
본 발명의 다중 섬유 제제가 또 다른 유리한 미생물인 B. coagulans의 성장을 지지할 수 있는지를 시험하기 위해, 시험관 내에서 B. coagulans 성장을 시험 관내에서 가용성 섬유의 존재하에 개별적으로 시험하는 실험을 수행하였다. B. coagulans의 균주를 호기성 및 혐기성 조건 하에서 평가하였다. 결과는 B. coagulans가 모든 개별 섬유의 존재 및 본 발명의 7 개의 다중 섬유 제품의 존재 하에서 산소의 존재 및 부재 하에서 잘 자랄 수 있음을 보여 주었다(도 2).
실시 예 2 : 7 가지 성분을 포함하는 다중 섬유 제품 (KIBOW FORTIS®)과 상용 제품의 비교
다중 섬유 제품인 KIBOW FORTIS®는 분말(샘플 1, 표 1 참조) 또는 정제 (샘플 2, 표 1 참조)로서 매일 1 회 또는 2 회 소비되는 것이 바람직하며, 여기서 각각의 투여 량은 2 내지 4 그램의 섬유를 함유한다 . 따라서 이 제품은 수용성 섬유와 불용성 섬유를 모두 함유하고 하루에 최소 4 그램의 섬유를 제공하므로 시판되는 섬유 보충제 (표 1)에 비해 상당한 이점을 제공한다.
상표이름 성분(s) 제공크기 섬유함량(gms) 하루복용량
METAMUCIL®
(건강보조식품)		 금불초(Psyllium) 1 티스푼 3 3
BENEFIBER®
(식이섬유보충제)		 밀덱스트린 2 티스푼 3 3
KONSYL 금불초(Psyllium) 1 티스푼 6 1 to 3
CITRUCEL®
(완하제)		 메틸셀룰로스 1 스쿠프 2 up to 3
FIBERCHOICE 이눌린 2 알 3 3
FIBERSURE 이눌린 1 티스푼 5 3
VITAFUSION FIBER WELL gummies 폴리덱스트로스 2 거미즈 5 1
샘플 1
분말		 멀티 이눌린, 아라비노갈락탄, 자일로올리고당, 귀리 베타 글루칸, 버섯 베타 글루칸, 효모 베타 글루칸, 효모 발효물 1 스쿠프 4 1 to 2
샘플 2
알약		 멀티 이눌린, 아라비노갈락탄, 자일로 올리고당, 귀리 베타 글루칸, 버섯 베타 글루칸, 효모 베타 글루칸, 효모 발효물 3 알 4 1 to 2
KIBOW FORTIS®의 프리바이오틱 활성은 다른 공지된 식이섬유 제품 (BENEFIBER® (식이 섬유 보충제; Novartis AG), 글락소 스미스 클라인 (Glaxo Smith Kline)으로부터 입수할 수 있는 CITRUCEL® (완하제; Merrell Dow Pharmaceuticals, Inc.) 및 METAMUCIL® (식이 보충제; Proctor & Gamble Co.) 식이섬유의 활성과 비교하였다. 일반적인 장 건강을 위한 제품인 BENEFIBER® (식이 섬유 보충제; Novartis AG)는 밀 덱스트린에서 유래된 올리고당으로 쉽게 가수분해된다. METAMUCIL® (식이 보충제; Proctor & Gamble Co.)은 금불초 껍질을 가지고 있으며 포만감을 제공하고 칼로리 섭취를 줄이며 일반 고객에게 호소하기 위해 설탕과 향료를 첨가하였다. Glaxo Smith Kline에서 구입할 수 있는 식이섬유인 CITRUCEL® (완하제; Merrell Dow Pharmaceuticals, Inc. )은 벌크 성형 섬유 완하제인 메틸 셀룰로오스를 함유하고 있기 때문에 KIBOW FORTIS는 BENEFIBER® (식이 섬유 보충제; Novartis AG), CITRUCEL® (설사 제; Merrell Dow Pharmaceuticals, Inc.)및 METAMUCIL1® (식이 보충제; Proctor & Gamble Co.)과 비교하였다. 프로바이오틱 박테리아 L. acidophilus 및 B. longum은 보통의 공급원인 설탕 대신 성장을 위한 유일한 "탄소"공급원으로서 이들 다중 섬유를 함유하는 고체 한천 배지에서 성장시켰다.
비피도 박테리아 수는 제품마다 유사하였으나, 군락(colony) 크기에서 볼 수 있는 바와 같이 풍부한 성장은 BENEFIBER® (식이 섬유 보충제; Novartis AG)가 비피더스 균의 성장을 최소로 지지함을 나타냈다. Glaxo Smith Kline의 METAMUCIL® (식이 보조제; Proctor & Gamble Co.) 및 CITRUCEL® (Laxative; Merrell Dow Pharmaceuticals, Inc.)식이 섬유는 제품에 첨가된 설탕에 의해 군락(colony)이 작았다. 설탕은 모든 박테리아에 의해 쉽게 동화 될 수 있으며, 병원성 유기체에 의해 더욱 그러하다. 그러나 섬유질은 유산균 및 비피도 박테리아와 같은 생균제 박테리아에 의해서만 발효되거나 대사된다. KIBOW FORTIS® 제품에서 가장 높은 성장이 관찰되었으며, KIBOW FORTIS® 제품은 본 발명의 조성물인 7가지 다섬유 성분을 가진 7가지 복합섬유 제품이다.
실시예 3 : 비만의 개선 및 잠재적 체중 감량 강화
비만은 현재 고칼로리 가공식품의 섭취 및 좌식 생활방식으로 인해 선진국에서 유행하고 있는 유행병이다. 이는 보편적인 문제이며 많은 단체들이 원인을 이해하고 이 유행병을 줄이기 위해 노력하고 있다. 소화 건강을 위해 다수의 프로바이오틱 제제가 시판되고 있다. 주로 락토 바실러스 및 비피도 박테리아인 프로바이오틱박테리아는 다량으로 소비되어야 효과적이다. 연구 결과 인간의 내장 미생물군을 박테로이드(Bacteroides), 프리보텔라(Prevotella) 또는 루미노코쿠스(Ruminococcus)로 세 개의 뚜렷한 집단/클러스터 또는 장형으로 분류했다 (Arumugam, et al. (2011) Nature 473:174-180). 제 1형은 향균제(Bactericides)에 풍부하고 탄수화물과 단백질을 통해 에너지를 얻는다. 장형 2형은 뮤신 분해제인 프레보텔라(Prevotella)에 풍부하고 장형 3은 주로 에너지로 뮤신 및 당을 분해하는 루미노코커스(Ruminococcus)이다. 생쥐 (ob / ob 생쥐)의 비만 모델은 Bacteroidetes가 50 % 적고 Firmicutes가 비례적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 장 미생물군의 특성이 비만에서 매우 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다 (Ley, et al. 2005) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 : 11070-5). 또한, 비만 및 과체중 아동의 경우 유익한 박테리아가 부족하고 Firmicute인 Staphylococcus aureus가 증가한 것으로 나타났다 (Kalliomaki, et al. (2008) Am. J. Clin. Nutr. 87 : 534?538 ). 또한 최근의 연구에 따르면 염증이 비만에 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌다. 데이터는 이 염증이 장내 세균에 의해 발생하고 이들 박테리아가 또한 비만의 발달에 영향을 미친다는 증거를 제공한다 (Cani & Delzenne (2009) Curr. Pharm. Des. 15 : 1546-58; Ley (2010) Curr. Opin. Gastroenterol. 26 : 5-11; Vrieze 등 (2010) Diabetologia 53 : 606-13).
프로바이오틱스는 생쥐 및 쥐의 비만에 대한 다양한 임상 시험에서 사용되어왔다. 쥐에서의 대부분의 연구는 최대 100 억 CFU / 일의 프로바이오틱 박테리아 단일 균주를 사용하여 수행되었으며 체중 및 지방 세포 크기의 감소가 관찰되었다. Sprague-Dawley 쥐는 L. plantarum을 먹었을 때 렙틴(leptin)의 감소를 보였다. 또한, S. boulardii 투여는 인터루킨 -1β, IL-6, IL-4 및 TNF-α와 같은 저급 전신 성 및 염증성 마커의 감소를 초래한다. 그러나, 프로바이오틱스가 효과적이기 위해서는 수조( trillion)에 해당하는 장내의 미생물과 경쟁하기 위해 대량(수십억)을 소비해야 한다.
대안적으로, 장 미생물군의 성장은 프리바이오틱을 사용하여 향상될 수 있다. 그러나 음식 섭취로 얻은 프리바이오틱스는 일반적으로 소화되지 않은 상태로 체외로 배출된다. 또한, 음식으로부터 유효량의 프리바이오틱을 얻기 위해서는 매일 많은 양의 음식을 섭취해야 한다(25-35 그램).
박테리아 성장 배지의 당을 순수한 섬유로 대체하면 수천억에 달하는 유산균 및 비피도 박테리아의 성장을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 이것은 이러한 순수한식이섬유를 소비자 제품 (예를 들어, 미세화 또는 분말 형태)으로 소비함으로써 장 미생물군이 회복될 수 있음을 나타낸다. 가용성 및 불용성인 선택된 프리바이오틱식이섬유는 면역 자극, 포만감, 콜레스테롤 감소, 및 유리한 유산균 및 비피도 박테리아의 훨씬 더 큰 성장을 촉진하는 능력을 포함하여 다른 유리한 특성을 갖는다. 데이터에 따르면 유산균과 비피도 박테리아의 수는 성장 배지에서 섬유 1 그램으로 각각 3 천억 이상 증가했다. 그 결과는 탄소원으로서 프리바이오틱스를 갖는 프로바이오틱 박테리아 종의 성장이 대수적으로 증가함을 나타냈다. 순수한 미세화 또는 분말 형태의 섬유의 4 내지 8g / 일의 인간 소비는 2.4 조 내지 4.8 조의 유익한 미생물을 제공 할 것으로 예상되므로, 비만과 관련된 장내 세균 불균형(dysbiosis)을 상쇄시킬 수 있는 잠재력이 있을 것으로 예상된다.
비만 치료에서 본 조성물의 효과를 분석하기 위해, 비만 경향이 있는 랫트(OP-CD)가 사용된다. Crl : CD(SD) 쥐(rats) 계열로부터 개발된 OP-CD 래트는 체중 증가가 가속화된 미래의 종축을 선택함으로써 얻어졌다. OP-CD(Obese Prone)와 OR-CD(Obese Resistant)라는 두 개의 라인들이 이 외래 집단으로부터 개발되었다. OP-CD는 고지방식이를 섭취 할 때 비반응자가 아닌 소집단을 제거할 때 비만이 된다. 다유전자성 비만은 완전히 기능하는 렙틴 수용체에도 불구하고 발생한다. 이에 비해 OR-CD 쥐는 고지방식이를 먹었을 때 비만이 되지 않습니다(무응답자).
래트 (n = 6)는 가용성 및 불용성 다중 섬유 프리바이오 틱스 (10 % w / w) 및 B. 코아귤란스 제형을 임의로 공급받는다. 대조군 래트 (n = 6)는 다중 섬유 / B. 코아 굴 란스 제형이 없는 정상 래트 사료를 공급 받는다. 체중, BMI, 혈압 및 혈액학 (CBC) 및 기본 대사 마커 (CRP, 콜레스테롤 및 트리글리세리드 프로파일)는 기준선, 4 주, 8 주 및 12 주 주기로 측정된다. 이차 종말점에는 생화학적 파라미터 (Leptin, Grelin, Fetuin), 소변 채취 및 분변 분석이 포함됩니다. NF-κB, TNF-α, IL-6과 같은 염증성 바이오 마커도 테스트된다.
실시예 4 : 건강 바(Health bar)
건강 바는 결합제, 첨가제, 향료, 착색제 등과 같은 다양한 부형제를 본 발명의 프리바이오틱 섬유 (즉, 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸, 가용성 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸, 및 불용성 건조 사카로마이세스 세레비지에 발효물)와 함께 다양한 부형제를 조합하고, 소성 물질 농도와 혼합함으로써 제조될 수 있다. 이어서, 덩어리를 압출 또는 성형하여 "캔디 바"형태를 형성한 후 건조시키거나 고화시켜 최종 생성물을 형성시킨다.
실시예 5 : 의료용 식품(Medical Food)
의료용 식품은 롤링된 귀리, 탈수 사과, 꿀, 캐롭 가루, 계피, 설탕, 바닐라 추출물 및 프리바이오틱 섬유(즉, 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸, 가용성 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸, 및 불용성 건조 사카로마이세스 세레비지에 발효물)을 조합하여 제조할 수 있다. 이러한 성분들은 적당한 비율로 혼합되어 길이 약 12.5~15cm, 폭 3~4cm, 높이 1cm의 직사각형 막대로 형성하고 원하는 정합성의 식용 식품 제품을 얻기 위해 멸균 진공 오븐에 12~24시간 동안 넣어 둔다.
실시예 6 : 쿼럼 감지 억제 (QSI)
많은 락토 바실러스는 Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Salmonella typhi, Shigella 등과 같은 장 병원체의 독성 또는 병원성을 방해할 수있는 항균성 화합물을 생성하는 것으로 밝혀졌다 (Servin (2004) FEMS Microbiol. Rev. 28:405-440; Varma, et al. (2010) J. Food Sci. 75:M546-M551). 따라서, 독성 약화에 대한 하나의 전략은 생균제 균주에 의해 생성된 특정 대사 산물의 생산에 기초한다. 예를 들어, 가용성 분자는 다약제 내성 녹농균 및 쿼럼 감지 (QS) 유전자 발현에 대한 억제 특성을 갖는 Lactobacillus paracasei subsp paracasei CMGB 18의 상등액에 축적되는 것으로 밝혀졌다 (Cotar, et al. (2010) Roum). Arch. Microbiol. Immunol. 69 : 213-223; Cotar 등 (2013) Curr. Organic Chem. 17 : 155-161). 이러한 화합물은 쿼럼 감지 억제제 (QSI)로 불린다.
황색 포도상 구균은 외독소를 생성하여 생리 관련 독성 쇼크 증후군을 유발한다. 배양에서, 인간 질에서 분리된 L. reuterii RC-14는 사이클릭 디펩타이드 사이클로 (L-Phe-L-Pro) 및 사이클로 (L-Tyr-L-Pro)를 생성하는데, 이는 독성 유전자의 주요 조절제이며, S. aureus MN8에서 독소의 발현을 억제하는 유전자인 포도상 구균 쿼럼-감지 시스템 agr을 방해하는 것으로 제안되었다(Li, et al. (2011) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108:3360-3365).
프리바이오틱은 프로바이오틱 락토 박테리아 및 비피도 박테리아의 성장을 촉진한다. 본 조성물이 프리바이오틱 특성을 갖는 것을 고려하면, 유익한 박테리아 및 천연 프로바이오틱 균주의 성장을 증가시키는 데 사용된다. 이 유익한 미생물의 성장이 수조 수준으로 증가하면 QSI로 작용할 수 있는 대사 산물이 생성되어 악성 병원성 박테리아의 성장을 막고 감염과 염증을 줄일 수 있다. 이러한 유익한 미생물의 증가된 성장은 또한 독성 대사 산물의 생성을 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 장 장내 세균 불균형(dysbiosis)이 교정되고 균형잡힌 장내 미생물군은 인간 개체에 건강을 회복시킨다.
실시예 7 : 시험 관내 B. 코아귤란스(B. coagulans)의 유무에 따른 다중 섬유 포 조성물의 효능
장기 관리 연구에서 인간 내성 미생물 생태계의 시뮬레이터라고 알려진 인간 위장의 연속 모델을 사용하여 두 개의 섬유 혼합물을 비교하는 실험을 수행했다.(SHIME®; Molly, et al. (1994) Microbial Ecol. Health Dis. 7:191-200; Ranganathan, et al. (2006) ASAIO J. 52:70-79). 이 모델은 상이한 장 영역의 대표적인 조건 하에서 장기간에 걸쳐 복합 장내 미생물군을 배양할 수 있다. 따라서 SHIME 모델은 프로바이오틱스 및/또는 프리바이오틱스 공식의 발효 프로필에 대한 자세한 정보를 수집할 수 있을 뿐만 아니라 치료의 영향을 받는 장내 발효 활동의 국산화 정보를 수집할 수 있다. 실험은 B.코아귤란스(KIBOW FORTIS®)를 첨가하거나 B.코아귤란스를 첨가하지 않고, 본 발명의 다중 섬유 프리바이오틱 제제의 활성을 나란히 비교하기 위해 수행되었다.
사용된 SHIME®의 각 단위는 상행, 횡단 및 하행 직장 영역으로 구성되었다. 간략하게, 2 주간 관리 기간 동안, 미생물 활성 (예를 들어, SCFA, 락테이트, 암모늄) 및 미생물 조성물에 대한 기준값이 확립되었다. 관리 기간이 끝난 후, 3 주간 처리 기간이 시작되었고,이 기간 동안 각각의 제품은 관리 식단에 보충되었다. SHIME®의 각 부분은 위장관의 다른 부분 (즉, 위와 소장; 상행 결장; 횡단 결장; 하행 결장)을 시뮬레이션하는 4 개의 반응기의 연속으로 구성된다. 콜로닉 반응기(colonic reactor) 구획은 일정한 부피 및 pH 제어를 갖는 연속적으로 교반된 반응기였다. 2 개의 용기를 사용하여 위 및 소장을 시뮬레이션하고, 5 개의 결장 혈관을 사용하여 2 가지의 다중 섬유 조성물의 효과를 평가하였다. 결장 혈관에서, 각 유닛은 상행 (pH 5.6-5.9; 부피 500 ml), 횡단 (pH 6.15-6.4; 부피 800 ml) 및 하행 (pH 6.6-6.9; 부피 600 ml) 결장 구획으로 구성되었다. 실험은 3 단계로 구성되었다 : 1) 안정화 기간; 2) 관리 기간; 및 3) 처리 기간. 안정화 기간 동안, 신선한 분변 샘플로 결장 반응기를 접종한 후, 2 주 안정화 기간은 미생물 군집이 국소 환경 조건에 따라 상이한 반응기에서 분화될 수 있게 한다. 이 기간 동안, 기본 영양 매트릭스는 대변 접종원에 원래 존재한 장내 미생물군의 최대 다양성을 지원하기 위해 제공되었다. 관리 기간 (2 주 기준 기간) 동안, 표준 SHIME 영양 매트릭스를 14 일 동안 모델에 추가로 투여하였다. 이 기간에 샘플을 분석함으로써, 상이한 반응기에서의 기준 미생물 군집 조성 및 활성을 측정할 수 있었으며, 이는 다중 섬유 처리의 결과와 비교하기 위한 참조로서 사용될 것이다. 처리 기간 (3 주) 동안, SHIME® 반응기는 공칭(nominal) 조건 하에서 작동되지만, 정상 조성물 위에 다중 섬유 프리바이오틱 제품이 보충된 식이요법으로 작동되었다.
안정화 기간 동안의 효과. 안정화 기간 동안 관찰된 활성에는 pH 감소 및 총 가스 생산 (발효 활성을 나타냄)을 포함하였다. SHIME® 실험의 관리 및 처리 기간 동안 관찰된 활성에는 종말점은 미생물 군집 활성(매주 2회), 미생물 군집 조성(매주 1회) 및 장 장벽 활성뿐만 아니라 산 / 염기 소비를 포함했다.
산 / 염기 소비의 경우, 직장 반응기에서 미생물 대사 산물의 생성은 pH를 변화시키는 것으로 알려져 있다. 지속적인 pH 제어가 없으면 (산 또는 염기의 첨가를 통해) pH는 고정 간격을 초과한다. 따라서 SHIME® 실험 중에 산 / 염기 소비를 지속적으로 모니터링한다. 미생물 군집 활동과 관련하여, 짧은사슬 지방산 (SCFA) 농도, 락테이트 수준, 및 암모늄 이온 및 분지형 SCFA의 수준을 모두 측정하였다. SCFA는 아세트산, 프로피온산 및 부티르산의 농도를 포함하였다. 락테이트와 관련하여, 인간 장은 락테이트 생성 박테리아 및 락테이트 이용 박테리아 둘 모두를 보유한다. 락테이트는 젖산 박테리아에 의해 생성되며 항균제로도 작용하여 환경의 pH를 감소시킨다. 또한 다른 미생물에 의해 아세트산염, 프로피온산염 및 부티르산염으로 빠르게 전환될 수 있다. 암모늄 및 분지형 SCFA (이소부티르산염, 이소발레르산염 및 이소카프로산염)는 단백질 가수 분해 발효의 마커이며 숙주 건강에 악영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 다중 섬유 조성물에 노출되기 전, 중 및 후에 발견된 미생물 군집의 조성과 관련하여, 다음 그룹은 qPCR을 통해 루멘에서 정량화되었다 : 1) 인간 장내의 2 개의 주요 미생물군 즉, Firmicutes 및 Bacteroidetes; 2) 2 개의 유익한 프로바이오틱 박테리아, 비피도 박테리아 및 락토 바실러스; 및 3) Akkermansia muciniphila, Blautia coccoides 및 Eubacterium retale 및 Faecalibacterium prausnitzii. 장벽 기능의 조절과 관련하여, 숙주에 대한 본 발명의 조성물의 효과는 장 장벽 활성 (TEER 및 LY 투과), 및 전염증성 및 항 염증성 사이토카인(즉, NF-kB, TNF-α, IL8, IL6 및 IL10)의 생산의 관점에서 평가되었다.
두 다중섬유 제품의 가스 압력이 대조군에 비해 크게 증가하여 두 조성물이 결장 미생물군에 의해 발효됨을 나타낸다. 두 프리바이오틱 혼합물은 인큐베이션 기간 (48 시간)이 끝날 때 비슷한 가스 생성을 나타냈다 (즉, B. 코아귤란스가 있는 조성물의 경우 89.7 kPa; B. 코아귤란스가 없는 조성물의 경우 90.4 kPa). 두 제품 모두 4 시간의 배양 후 상당한 가스 생성을 보였으며, 측정 결과 6 시간과 24 시간의 배양 사이에 가스 생성량이 비슷한 것으로 나타났다. 24시간 인큐베이션한 후에도 이렇다 할 가스 생산은 없었으며, 이는 제품 고갈때문인 것으로 보인다.
결장 배양 동안 pH의 관찰은 SCFA 및 암모늄 이온 (NH4 +)의 생성에 대한 제 1 표시를 제공하였다. 일반적으로, SCFA 및 락테이트의 형성으로 인해 인큐베이션의 처음 24 시간 동안 pH 강하가 관찰된다. 이 pH 감소는 종종 단백질 분해 발효로 인해 마지막 24 시간 동안 배양하여 pH가 증가하며, 그 결과 NH4 +가 생성된다. 큰 pH 강하가 대조군에 비해 두 생성물의 발효와 관련이 있었고 (최소 0.5 pH 단위만큼 감소됨), 두 개의 다중 섬유 조성물이 결장 미생물군에 의해 발효되었음을 나타냈다. pH 강하는 생성물 둘 다에서 유사하였고, 최초 24 시간 동안 배양하여 가장 두드러졌으며, 가스 생산 측정으로 얻은 결과를 확인하였다. 그러나, 배양 24 시간 동안 섬유의 고갈 및 박테리아 대사의 단백질 분해 발효로의 후속 전환으로 인해 pH가 약간 증가하였다. 이러한 데이터는 큰 pH 감소와 결합된 가스 생산의 상당한 증가를 나타내며, 두 제품 모두 인간 장내 미생물에 의해 쉽게 발효되어 SCFA 및 락테이트와 같은 여러 잠재적 건강 관련 대사 산물의 형성되는 결과를 나타낸다.
관리 기간 동안의 효과. 관리 기간 동안 SCFA 수준은 매우 안정적이었으며 (관리 기간의 연속 시점간에 평균 94.0 % 유사) 두 SHIME 단위 각각에서 재현 가능하다 (평균 91.5 % 유사). 이는 미생물 군집이 활성 및 구성면에서 안정적임을 나타냈다. 이러한 높은 안정성은 처리 기간 동안 관찰된 임의의 효과가 투여된 다중 섬유 조성물로부터 초래됨을 나타내며, 두 단위 사이의 높은 재현성이 조성물 간의 직접적인 비교를 가능하게 했기 때문에 데이터 해석 측면에서 중요하다.
산 및 염기의 소비는 SHIME® 실험 전반에 걸친 전체 미생물 활성을 반영한다. 최적의 환경 조건을 유지하기 위해 SHIME® 시스템의 pH는 상행 결장에서 5.6-5.9, 횡단 결장에서 6.15-6.4, 하행 결장에서 6.6-6.9 사이의 pH 컨트롤러에 의해 제어된다. 상이한 반응기에서 미생물 군집이 안정화되면 (접종 후 2 주부터 시작), 염기 산 소비는 일반적으로 낮다. 그러나 치료 중 박테리아는 많은 양의 SCFA를 생산할 수 있다. 결과적으로, 반응기 내의 환경은 산성화될 것이고, 이는 미리 설정된 pH 범위로 유지하기 위해 각각의 반응기에 염기의 투여를 요구한다. 결과적으로 산 / 염기 소비가 증가한다. 실험 내내 산 / 염기 소비를 측정함으로써, 다중 섬유 생성물의 잠재적 발효가 추정되었다.
두 개의 다중 섬유 제품은 처리 투여 직후에 염기 소비가 증가했기 때문에 잘 발효되었다. 두 조성물 모두 세 개의 콜론 구획 모두에서 유사한 수준의 산성화 (및 이에 따른 염기 소비 증가)를 초래하였고, 상행 결장에서 B.코아귤란스가 없는 제품의 경우 초기에 더 높은 증가율을 보였다. 관측된 산성화(염기 첨가에 의해 보정됨)는 혈관의 SCFA 및/또는 락테이트 수준이 증가했기 때문이다. 상행 직장과 횡단 결장에 비해, 하행 직장에서 두 제품의 기본 소비는 상대적으로 낮았다. 하행 결장에서 더 낮은 발효는 선행하는 상행 및 횡단 결장 혈관에서 섬유의 완전한 분해와 관련이 있는 것으로 여겨진다.
다중 섬유 조성물로 처리하는 동안의 효과. 다음으로, SHIME®에서 SCFA 생성에 대한 B. coagulans의 유무에 따른 다중 섬유 조성물의 효과를 조사하였다. SCFA 생산은 결장에서 탄수화물 대사에 대한 결과이며 다양한 건강 영향과 관련이 있다. 가장 풍부한 SCFA는 아세트산염, 프로피온산염 및 부티르산염이다. SCFA는 장 건강에 중요한 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있다. 아세트산염은 숙주를 위한 에너지원 및 체내 지질 합성을 위한 잠재적 기질로서 사용될 수 있다. 또한, 부티르산염의 합성에서 중요한 부산물이다. 그러나, SCFA의 건강 증진 효과는 주로 장 상피의 주요 에너지원으로 작용하고, 염증과 결장암에 대한 보호 효과를 나타내는 프로피온산염 및 부티르산염에 기인한다 (Cummings & Englyst (1987) Am. J. Clin. Nutr. 45 : 1243-1255).
프로피온산은 혈장에서 콜레스테롤 저하 효과가 있고 (Wright, et al. (1990) Exp. Biol. Med. 195:26-29; Demigne, et al. (1995) Br. J. Nutr. 74:209-219), 혈당 조절에 긍정적 인 영향을 미치는(Wong, et al. (2006) J. Clin. Gastroenerology 40:235-243) 간으로 운반되는 것으로 알려져 있다. 성분으로서 B. 코아귤란스를 갖는 다중 섬유 조성물로 결장에 처리한 실험 결과는 도 3a, 3b 및 3c 뿐만 아니라 도 4 내지 6에 나타내었다.
B. 코아귤란스를 함유한 다중 섬유 조성물로의 처리는 다음과 관련되어 있다.
1) 주로 시험된 3 개 결장 지역 모두에서 프로피온산염 생산 증가에 의한 전체 SCFA 생산량의 즉각적 증가;
2) 상행 결장 혈관에서 아세트산염 및 부티르산염 수준의 증가가 없고, 횡단 및 하행 결장 혈관에서 아세트산염 및 부티르산염 수준의 작은 증가;
3) 아세트산염-우세(dominant)에서 프로피온산염-우세(dominant) 프로파일로 SCFA 수준의 이동;
4) 상행 결장에서 전체 처리 기간 동안 절대 및 비례 SCFA 수준 모두에서 일정한 수준; 과
5) 횡단 및 하강 결장 혈관에 대한 첫 주의 마지막 샘플링 지점에서 절대 및 비례 SCFA 수준의 안정화.
상행 결장에서의 생성물 보충에 대한 즉각적인 반응을 고려하면, 다수의 다중 섬유 조성물이 상행 결장에서 전환되어 프로피온산염의 생성을 초래할 가능성이있다. 따라서, 소량의 다중 섬유 조성물만이 모든 공급주기마다 횡단 및 하행 결장에 도달할 가능성이 있다. 이들 먼 쪽의 영역(distal regions)에서, 상행 결장에 대한 프로피온산염(및 총 SCFA) 수준의 점진적인 증가는 상행 결장으로부터 이들 SCFA의 세척(wash-out)에 기인한 반면, 소량의 아세트산염, 프로피온산염 및 부티르산염이 추가로 생성되었다.
B. 코아귤란스가 없는 다중 섬유 조성물로 처리한 실험 결과는 도 7a, 7b 및 7c뿐만 아니라 도 4 내지 6에 나타내었다. B. coagulans를 첨가하지 않은 다중 섬유 조성물을 사용한 SHIME® 처리는 다음과 관련이 있다.
1) 주로 아세테이트 및 부티레이트의 생산 증가로 인해 전체 SCFA 생산량의 즉각적 증가, 그리고 시험된 3 개의 결장 지역 모두에서 프로피온산염의 양이 적음;
2) 아세트산염을 희생시키면서 부티르산염의 생산 (비례 생산 수준); 및
3) 상행 결장에서 전체 처리 기간 동안 횡 방향 및 하강 결장 혈관에서 일정한 절대 및 비례 SCFA 수준이 1 주차 마지막 샘플링 지점에서 안정화.
B. coagulans를 사용한 다중 섬유 조성물로 SHIME 처리로 관찰한 결과와 유사하게, 횡단 및 하행 결장에서 상행 결장에 비해 SCFA 수준의 점진적인 증가가 관찰되었는데, 이는 상승하는 결장에서 나오는 세척(wash-out) 효과 때문일 가능성이 가장 높다. 상행 결장에서의 제품 보충에 대한 즉각적인 반응을 고려하면, 다중 섬유 조성물의 많은 비율이 상행 결장에서 전환될 가능성이 높으며, 다시 낮은 투여 량이 횡단 결장에 도달하였다.
인간의 장은 락테이트-생성 박테리아 및 락테이트-이용 박테리아 둘 모두를 보유한다. 락테이트는 젖산균에 의해 생성되며 환경의 pH를 감소시킨다. 특히 낮은 pH 값에서 락테이트는 병원체에 대해 강력한 항균 효과를 발휘할 수 있다. 락테이트의 또 다른 유익한 효과는 Anaerostipes caccae, Anaerostipes hadrus 또는 Eubacterium hallii와 같은 특정 젖산 이용 부티르산염 생성 미생물에 의한 부티르산염의 전환에 기인한다. 상이한 미생물 종이 락테이트를 생성 및 전환함에 따라, 젖산 농도의 증가는 생성 증가 및 전환 감소로 나타날 수 있다.
관리 기간 동안, 락테이트 수준은 처리 기간 동안 달성된 수준과 비교하여 두 생성물에 대한 모든 결장 구획에서 더 높았다. 그러나, B. coagulans가 없는 다중 섬유 조성물로 처리한 결과를 모든 혈관에 걸친 관리 기간과 비교한 경우에만 차이가 통계적으로 유의하였다. 락테이트가 교차 공급을 통해 부티르산염으로 전환될 수 있고, B. coagulans없이 이 조성물로 처리시 부티르산염 수준이 증가하기 때문에, 락테이트 농도의 감소는 혼합물에 B. coagulans를 첨가함으로써 부티르산염으로의 보다 효율적인 전환에 기인 할 수 있다.
암모늄 (NH4 +) 및 분지형 SCFA(이소아세트산염, 이소발레르산염, 이소카프로산염의 합)의 생성은 전형적으로 장에서 단백질 분해로부터 발생하고, 장내 미생물군의 단백질 분해 활성을 반영한다. 이러한 증가된 활성은 직접적 및 간접적 건강에 해로운 영향 (즉, 대장암 발생)과 관련이 있는 반면, 암모늄 이온 및 SCFA 생성의 감소는 유익한 것으로 간주된다. 결과는 도 8에 도시되었다. 이는 1) SCFA 및 암모늄 생산은 모든 장 영역에서 B. coagulans를 사용한 다중 섬유 조성물로 처리하는 동안 현저하게 감소하였고, 처리 기간 내내 유지되었다; 2) B. coagulans가 없는 다중 섬유를 사용한 처리는 횡단 및 하행 결장 영역에서만 암모늄 이온 수준이 감소한 반면 SCFA 수준은 하행 결장 영역에서만 감소함을 나타낸다. B. coagulans를 사용한 생성물에 의한 모든 장 영역에서 암모늄 이온 및 분지형 SCFA 농도의 감소는 이 조성물이 단백질 분해 발효에 긍정적인 효과를 가짐을 나타낸다. 유사하게, B. coagulans가 없는 다중 섬유 조성물은 횡단 및 하행 결장 혈관에서 암모늄 이온 농도를 현저하게 감소시켰으며, 분지형 SCFA 생산은 하행 결장 혈관에서 현저하게 감소되었다. 함께 고려해 볼 때, 이들 결과는 두 프리바이오틱 조성물이 결장에서 단백질 가수 분해 발효를 감소시켰으며, 시험된 제품이 섬유에 대해 다른 사람들에 의해 보고된 효과와 일치하는 건강 증진 효과를 생성할 수 있음을 보여주었다.
미생물 군집 개체군에 대한 효과의 분석. 정량적 PCR (qPCR)은 증폭을 통한 특정 박테리아 서열 (16S rRNA 유전자)의 정량화를 기반으로 하는 분자 기술이다. 선택적 프라이머의 신중한 선택을 통해, qPCR은 미생물 생태계에서 분류학 관심이 있는 그룹의 직접적인 표적 정량화를 가능하게 한다. 본 발명의 다중 섬유 조성물이 상행, 횡단 및 하행 결장 혈관에서 7 개의 미생물 집단에 미치는 영향. 관리 기간의 DNA 카피 수와 처리 기간의 DNA 카피 수를 비교함으로써 효과를 평가하였다. 락토 바실러스의 수준을 모니터링하는 것과 관련하여, 이들 박테리아는 고농도의 락테이트를 생성할 수 있는 유리한 당 분해성 박테리아로 간주된다. 젖산염은 항균 특성으로 인해 인간 결장 환경에서 중요한 대사산물이지만 다른 박테리아와 일련의 영양 상호작용을 유발하여 다운스트림 대사산물의 생성을 유발한다. 결과는 시험 된 다중섬유 조성물 둘 다로 결장 영역의 처리가 락토 바실러스 종의 성장을 자극 하였음을 보여주었다. 세 개의 결장 지역에서 유산균과 마찬가지로 비피도 박테리아는 젖산염을 생산하지만 주요 아세트산염 생산 장소 중 하나이기도 하다. 이 박테리아 개체수에 대한 영향은 종종 아세트산염 생산 수준에 반영된다. 이들이 부티르산염 자체를 생산할 수는 없지만, 비피도 박테리아는 종종 교차 공급 상호 작용을 통해 부티르산염 생산을 자극할 수 있다. 이들 실험의 결과는 도 9a, 도 9b 및 도 9c에 도시되어 있다. 결과는 B. coagulans가 없는 다중섬유 조성물을 사용한 처리는 모든 장 영역에서 강력한 비피도제닉(bifidogenic) 효과를 보였고, B. coagulans를 사용한 조성물을 사용한 처리는 상행 결장에서만 성장을 자극함을 보여주었다. 이들 결과는 아세테이트 및 부티레이트 생산 데이터 (상기 논의됨)와 일치하였으며, 여기서 B. coagulans를 갖지 않는 다중섬유 조성물은 모든 장 영역에서 아세트산염 및 부티르산염 생산을 자극하는 반면, 응고제를 갖는 조성물은 단지 작은 효과를 나타냈다. phylum Bacteroidetes는 가장 풍부한 프로 피오 네이트 생산자를 함유하고 있다. 따라서, 어떤 경우에는 프로피오핀산 농도와 이들 유기체의 풍부함 사이의 관계가 발견될 수 있다. 결과는 B. coagulans를 가진 다중 섬유 조성물이 강력한 프로피오제닉(propiogenic) 효과를 가짐을 보여주었다. 그러나, B. coagulans 성분을 포함하는 조성물에서 효과가 더 크더라도, 두 조성물 모두 박테로이데네이트(bacteroidetes) 집단의 성장을 약하게 자극하였다. phylum Firmicutes는 중요한 부티르산염 생성 유기체를 포함하는 것으로 알려진 Clostridium cluster IV와 XIVa를 포함한다. Faecalibacterium prausnitzii는 클러스터 IV에 속하지만 Clostridium coccoides (Blautia coccoides로 최근 재 분류 됨)와 Eubacterium retale은 Clostridium cluster XIVa의 구성원이다. 다중 섬유 프리바이오틱 제품 둘 다는 Firmicutes의 성장을 자극하였으며, 이는 관찰된 부티르산염 생성의 증가와 관련이 있을 수 있다 (상기 논의됨). 두 조성물 모두 F. prausnitzii의 성장을 유사한 수준으로 자극하였으며, 이는 부티르산염 생성의 증가와 관련이 있을 수 있다. 또한, F. prausnitzii는 항염증 효과가 입증된 장 건강 (Miquel, et al. (2013) Curr. Opin. Microbiol. 16 : 255-61)의 지표이다. F. prausnitzii의 풍부도 감소는 장내 세균 불균형(dysbiosis)과 관련이 있다. 두 조성물 모두 상행 결장에서 A. muciniphila의 성장을 자극하였지만, 횡단 및 먼 쪽의 결장 혈관에서 카피 수의 약간의 감소를 초래하였다.
장벽 기능에 대한 효과. 수행된 일련의 시험 관내 연구는 장의 기능성에 대한 2 가지의 다중 섬유 조성물의 효과를 조사하는 것에 관한 것이었다. 박테리아가 장벽과 밀접하게 상호 작용하기 때문에, 다중 섬유 프리바이오틱스에 의한 미생물 활성 및 풍부의 조절은 장벽 기능에 영향을 줄 수 있다. 이것은 시험 관내 장 상피 투과성 및 특정 면역 마커를 평가함으로써 평가되었다. SHIME 실험으로부터 수집 된 샘플을 사용하여 장내 상피 장벽 기능 및 면역 마커에 대한 발효 제품의 효과를 시험 관내에서 평가하였다. 여기에는 두 시험 조성물 (B. coagulans를 포함하거나 포함하지 않는 다중 섬유 혼합물)에 대한 관리 및 처리 기간 종료시 수집된 상행, 횡단 및 하행 결장 혈관의 샘플이 포함되었다.
Caco-2 공동 배양 실험은 전술한 바와 같이 수행되었다 (Daguet, et al. (2016) J. Functional Foods 20 : 369-379). 간략하게, Caco-2 세포 (HTB-37; American Type Culture Collection)를 24- 웰 반투과성 삽입물 (0.4 μm 구멍 크기)에 1 x 105 / 삽입 밀도로 시딩하였다. 300 Ω / ㎠ 이상의 상피내 전기 저항 (TEER)을 갖는 기능성 세포 단층이 얻어질 때까지 Caco-2 세포 단층을 14 일 동안 주당 3 개의 배지 변화로 배양하였다. 세포를 25 mM 글루코스 및 4 mM 글루타민을 함유하는 둘베코 수정 이글 배지 (DMEM)에서 유지시키고, 10 mM HEPES 및 20 % (v / v) 열-불활성화된 (HI) 소태아혈청 (FBS)이 보충되었다. THP1- 블루 (InvivoGen) 세포를 11 mM 글루코스 및 2 mM 글루타민을 함유하는 로스웰 파크 메모리얼 인스티튜트 (RPMI) 1640 배지에서 유지하고 10 mM HEPES, 1 mM 피루브산 나트륨 및 10 % (v / v) HI-FBS가 보충되었다. THP1- 블루는 전사 인자 NF-κB에 의해 유도될 수 있는 프로모터의 제어하에 분비된 알칼리성 포스파타제 (SEAP) 유전자를 발현하는 리포터 작제물로 안정적으로 형질감염된 THP1 인간 단핵구이다. LPS (그람음성균에서 분리)와 같은 분자에 의한 TLR 활성화시 NF-κB가 활성화되어 SEAP의 발현과 분비를 유도한다. 그런 다음 QUANTI-Blue 시약 (InvivoGen)을 사용하여 상등액에서 측정한다. THP1-Blue 세포를 24- 웰 플레이트에 5 x 105 세포 / 웰의 밀도로 접종하고 100 ng / mL의 PMA로 48 시간 동안 처리하였다. PMA는 세포가 TLR 신호 전달을 위해 부착되고 프라이밍될 수 있는 대식세포 유사 세포로의 분화를 유도한다.
공배양 전에, Caco-2 단층의 TEER을 상피 Volt-Ohm 미터를 사용하여 측정하였다. 빈 인서트의 TEER을 인서트의 잔류 전기 저항을 설명하기 위해 모든 판독 값에서 빼냈다. 이어서, Caco-2-- 베어링 인서트를 이전에 기재된 바와 같이 추가 실험을 위해 PMA- 분화 된 THP1- 블루 세포 위에 놓았다 (Possemiers, et al. (2013) J. Agric. Food Chem. 61 : 9380-9390). ); 위의 Daguet). 정점 구획 (Caco-2 세포 함유)을 멸균 여과 된 (0.22 μm) 결장 SHIME 현탁액 (Caco-2 완전 배지에서 1 : 5 (v / v)로 희석)으로 채웠다. 세포를 또한 양성 대조군으로서 나트륨 부티레이트 (NaB; 12 mM)로 정점적으로(apically) 처리하였다. 기저측 구획 (THP1-Blue 세포 함유)을 Caco-2 완전 배지로 채웠다. 세포를 대조군으로서 두 챔버에서 Caco-2 완전 배지에 노출시켰다. 세포를 24 시간 동안 처리한 후, TEER을 측정하였다. 빈 인서트의 TEER을 차감한 후, 모든 24 시간 값은 (다른 인서트의 TEER의 차이를 설명하기 위해) 자체 값으로 정규화되고 초기 값의 백분율로 표시되었다. 이어서, 기저 측 상등액을 버리고 세포를 500 ng / mL의 초순수 LPS (Escherichia coli K12, InvivoGen)를 함유하는 Caco-2 완전 배지로 기저측으로 자극하였다. LPS 및 하이드로 코르티손 (HC; 1 μM) 및 대조군으로서 LPS (LPS-)가 없는 배지를 사용하여 세포를 기저측으로 자극하였다. 6 시간의 LPS 자극 후 기처즉의 상등액을 수집하여, 루미넥스 멀티플렉스 (Aminemetrix-eBioscience)에 의한 사이토카인 (인간의 IL-1β, IL-6, IL-8, IL-10, TNF-α, CXCL10 및 MCP-1) 및 제조사의 지시에 따라 NF-κB 활성을 평가하였다. 모든 처리를 3 회 수행하고, 공기 / CO2 (95 : 5, v / v)의 가습된 대기에서 37 ℃에서 배양하였다.
루시퍼 옐로우 (LY; MW 457)의 파라 셀룰러 (세포 간) 수송은 사이토카인 측정에 대해 상기 기재된 것과 동일한 조건 하에서 수행되었다; 두 실험의 차이는 24 시간의 전처리 후에 발생한다; 이어서, LPS 대신에, 세포는 정단 측에 LY를 제공 하였다. 간략히, SHIME® 현탁액 및 NaB (12 mM)로 24 시간 전처리 한 후에, 정단부 및 기저측 상등액을 버리고 세포를 운반 배지 (10 mM HEPES가 보충 된 Hanks 's Balanced Salt Solution (HBSS))에서 세척하고 평형화시켰다. 37 ℃에서 30 분 이어서, 정단 챔버를 운반 배지에 희석된 100 μM LY / 삽입물로 채웠다. 기저측 챔버는 운반 배지로만 채워졌다. Caco-2 세포의 단일층을 가로지르는 LY의 수송은 24 시간 후 기저측에서 측정되었다 (형광은 485 nm 여기 / 528 nm 방출에서 측정됨).
투과성 마커 (TEER 및 LY 파라 세포 수송)에 대한 대조군 (CM 및 NaB)에 대해 수득된 결과는 24 시간의 공배양 후, 완전 배지 (CM) 대조군은 Caco-2 세포에서 PMA- 활성화 THP1 세포에 의해 유발된 손상으로 인해 TEER에서 거의 50 % 감소를 보여주었다. 예상 한 바와 같이, 나트륨 부티레이트 (NaB; 양성 대조군)는 이 손상으로부터 Caco-2 세포를 보호할 수 있었다. 그러나, LY 수송 실험에서 이러한 처리 사이의 차이는 보이지 않았는데, 아마도 CM 대조군에서 관찰된 TEER 감소에도 불구하고, 소분자의 수송은 여전히 크게 영향을 받지 않았기 때문일 수 있다.
상이한 면역 마커에 대한 대조군에서 얻은 결과는 예상대로 LPS가 모든 면역 마커의 분비를 증가시킬 수 있음을 보여주었다. 대조적으로, 하이드로 코르티손 (HC)은 LPS- 유도 사이토카인 및 케모카인(chemokine) 수준을 약화시키고 또한 NF-κB의 LPS- 유도된 전사 활성을 억제함으로써 광범위한 면역 억제제로서 작용하였다. 대조적으로, NaB는 마커 의존적 효과를 가졌다. NaB는 NF-κB의 전사 활성을 증가시켰지만, IL-1β 및 TNF-α와 같은 일부 면역 매개체에 대한 선택적 전사 후 억제 활성을 가졌다. 따라서, 대조군 NaB는 LPS- 유도 IL-10 및 IL-6(면역 항상성에 관여)을 선택적으로 증가시키고 LPS- 유도 IL-1β 및 TNF-α(전염증성 사이토 카인) 및 CXCL10, MCP-1 및 IL-8(면역 세포의 동원에 관여하는 케모카인)을 선택적으로 억제하는 것으로 나타났다. 함께 고려된 이러한 대조군 결과는 본 발명의 다중 섬유 혼합물의 효과를 조사하는데 사용하기 위한 시험 시스템을 검증하였다.
모든 결장 혈관으로부터의 마지막 관리 및 처리로부터 수집된 샘플을 여과 후 Caco-2 완전 배지에 희석시키고 24 시간 동안 공배양물에 정점으로(apically) 투여하였다. 완전한 배지 (CM) 대조군 결과와 비교할 때 SHIME 제어를 포함한 모든 샘플은 TEER을 유지할 수 있다. 그러나, 다중 섬유 처리 샘플은 TEER을 100 %에 근접하거나 그보다 높은 수준으로 유지하면서보다 효과적인 것으로 나타났다 (도 10). 이 결과는 모든 결장 혈관에 대해 다중 섬유 조성물 둘 다에 대해 통계적으로 유의하였다. 두 조성물을 비교할 때, 상행 결장 샘플만이 B. coagulans를 포함하거나 포함하지 않는 조성물간에 유의하게 상이하였고, TEER은 B. coagulans를 함유 한 조성물 처리에서 더 높은 것으로 나타났다. LY의 수송과 관련하여, 결과는 소분자의 수동 수송이 두 처리에 의해 크게 영향을받지 않았다는 것을 나타내었다 (도 10). 그러나, 각각의 대조군과 비교할 때, 처리동안 수집된 상행 및 하행 결장 샘플 둘 모두는 LY의 수송을 약간 감소시키는 것으로 보이지만, 변화는 통계적으로 유의하지 않았다.
SHIME174® 샘플로 Caco-2 / THP1-Blue 공동 배양물을 24 시간 전처리 한 후, 기저측 상등액을 버리고 세포를 LPS로 자극하였다. 6 시간의 자극 후, 기저측 상등액을 수집하여 사이토카인 및 케모카인을 측정하고 NF-κB 활성 수준을 측정 하였다. LPS + 대조군과 비교할 때, 대조군을 포함한 모든 샘플은 LPS- 유도된 NF-κB 전사 활성을 증가시키거나 강화시켰다. 그러나, 모든 혈관 및 두 조성물 모두에서 관찰된 이러한 증가는 대조군 샘플과 비교할 때 처리된 SHIME® 샘플에서 유의하게 더 높았다 (도 11). 시험된 2 가지의 다중 섬유 조성물 사이에는 유의한 차이가 없었다.
NF-κB 활성에 대해 관찰된 결과는 IL-6 및 IL-10 수준에 대해 얻어진 결과에 반영되었다 (도 12). NF-κB 활성에 대해 얻어진 결과와 유사하게, 모든 SHIME®- 수집된 샘플 (대조군 및 처리군)은 LPS- 유도된 IL-6 및 IL-10 수준을 증가시키거나 강화시켰다. 그러나, 이러한 증가는 다중 섬유 조성물로 처리된 세포에 노출된 경우 더욱 두드러졌다. 각각의 대조군과 비교하여, SHIME®로부터 수집된 다중 섬유 처리된 샘플은 3 개의 결장 혈관 모두에서 관찰되는 효과인 IL-6 및 IL-10의 수준을 상당히 증가시켰다. 그러나, 2 가지의 다중 섬유 조성물 사이의 효과의 크기에는 차이가 있었다; 모든 결장 용기의 성분으로서 B. 코아귤란스를 함유하는 다중 섬유 혼합물로 처리된 결장 혈관에서 관찰된 사이토카인의 수준이 더 높았다. 대조군을 포함한 모든 SHIME® 샘플은 LPS- 유도 IL-1β를 증가시키거나 강화시키는 반면, LPS- 유도 TNF-α 수준은 억제되었다. 각각의 SHIME 대조군과 비교할 때, 다중 섬유 조성물 처리된 샘플은 IL-1β 수준의 작은 증가를 유도하고 TNF-α 수준을 더 크게 억제하는 것으로 나타났다. IL-1β에 대하여 B. coagulans가 없는 다중 섬유 조성물로 처리된 횡단 결장 샘플 및 TNF-α에 대해 B. coagulans 성분으로 처리 된 횡단 결장 샘플에서 더 큰 활성이 관찰되었다.
대조군을 포함한 모든 SHIME® 샘플은 LPS- 유도된 CXCL10을 억제하였으며,이 효과는 본 발명의 조성물로 처리된 샘플에서 보다 현저한 것으로 나타났다. IL-8 수준에 대해서는 효과가 약했다.
이러한 실험에서 시험한 측정 변수와 표본의 수가 비교적 많았기 때문에 복잡성을 줄이는 분석이 결과 해석에 유용할 수 있다. 따라서 공동 PCA/Correlation biplot이 만들어졌다(도 13).
이 데이터는 두 개의 구성요소로 축소되었을 때 처음 두 성분으로 대략 69 % 씩 설명되며, 여기서 첫 성분은 원래 9 개의 변수에서 거의 51 %의 분산을 차지한다. 첫 번째 구성요소에 주로 기여하는 변수는 TEER, NF-κB, IL-6, TNF-α 및 CXCL10이며, LY, IL-1β 및 IL-8은 대부분 두 번째 구성요소에 기여한다.
함께 고려하면, SHIME® 실험 데이터는 두 개의 다중 섬유 제품이 인간의 대장 환경에서 쉽게 발효되어 인간의 장 환경에 긍정적으로 영향을 미칠 것으로 예상되는 최종 제품의 형성을 초래한다는 것을 입증하였다. 또한, B. coagulans를 성분으로 함유하거나 함유하지 않은 다중 섬유 제품은 인간 건강에 유익한 효과와 일치하는 활성을 나타냈다.

Claims (6)

  1. 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지버섯(Ganoderma lucidum) 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸, 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸, 불용성 건조 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 발효물 및 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)를 포함하는 조성물.
  2. 제1항에있어서, 효모가 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)를 포함하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 부형제를 추가로 포함하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 식품, 식이 보충제, 식용 의료 식품, 제약 제품 또는 기능 식품을 포함하는, 조성물.
  5. 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지버섯(Ganoderma lucidum) 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸, 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸, 불용성 건조 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 발효물 및 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)으로 필수적으로 구성되는 조성물.
  6. 대상체의 소화 건강, 면역, 체중 및 포도당 균형이 개선 또는 유지되도록 치료를 필요로 하는 대상에게 자일로 올리고당, 아라비노갈락탄, 이눌린, 영지버섯(Ganoderma lucidum) 베타 글루칸, 불용성 효모 β (1,3 / 1,6)-글루칸, 가용성 귀리 β (1,3 / 1,4)-글루칸, 불용성 건조 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 발효물 및 바실러스 코아귤란스(Bacillus coagulans)를 포함하는 유효량의 조성물을 투여하는 단계를 포함하는 소화 건강, 면역, 체중 및 포도당 균형을 개선 또는 유지하는 방법.

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