TW201333193A - 用於發育腸神經系統之洛德乳桿菌(Lactobacillus reuteri)DSM 17938 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於用於促進哺乳動物之腸神經系統之健康發育及/或修復之洛德乳桿菌(Lactobacillus reuteri)DSM 17938,及包括洛德乳桿菌DSM 17938之組合物。人類或動物及特定而言胎兒、早產或足月嬰兒、幼童或兒童可自本發明受益。本發明尤其有益於彼等經歷過IUGR或具有低或極低出生體重及/或在子宮內或在出生期間或在出生之後罹患腸神經系統生長延遲之嬰兒。投與洛德乳桿菌DSM 17938會促進正常及健康之神經元及神經膠質發育。其亦確保週邊神經系統中之健康神經元分化。
Description
本發明概言之係關於神經元健康、神經元保護及神經元發育之領域。具體而言,本發明係關於投與能夠促進嬰兒、尤其早產及低出生體重嬰兒中之腸神經元發育之益生菌。
神經系統係由神經元及神經膠質細胞構成之高度複雜網絡。其存在於所有哺乳動物物種中且係由中樞神經系統(腦及脊髓)及週邊神經系統(軀體、自律及腸神經系統)構成。
中樞神經系統驅動認知功能(記憶、注意力、知覺、動作等)。其與週邊神經系統一起在行為控制中具有基礎作用。軀體神經系統負責協調身體運動(在意識控制下)。自律神經系統在並無意識控制下維持身體活動(心率等)中之穩態。最後且作為後一系統之一部分,腸神經系統直接控制胃腸道功能。該等功能包含胃腸道障壁及免疫功能、移動性、吸收、消化及外分泌/內分泌,其有助於保護腸免受任一類型之傷害且有助於消化舒適性[Neunlist,M.等人(2008);Neuro-glial crosstalk in inflammatory bowel disease,J Intern.Med,263:577-583]、[Burns,A.J.等人(2009);Development of the enteric nervous system and its role in intestinal motility during fetal and early postnatal stages,Semin.Pediatr.Surg.,18:196-205]、[Tapper,E.J.
(1983);Local modulation of intestinal ion transport by enteric neurons,Am J Physiol.,244:G457-68]。
神經系統在懷孕期間進行發育且然後在產後階段精修為成熟功能網絡。
神經系統之不成熟或延緩成熟會延緩其所調控之重要生物功能之建立及適當之功能化。特定而言,其造成出生後之腸功能障礙,包含減小之消化/吸收能力、胃腸道逆流,較慢腸傳輸/較硬糞便(其可造成便秘)、缺損之腸定殖、弱腸障壁功能(其會增加感染及過敏風險,在大部分嚴重情形下其皆造成食物耐受不良(由此需要非經腸營養支持)及壞死性小腸結腸炎)及胃腸道不適。
此可在諸如以下嬰兒中觀察到:-早產嬰兒、低出生體重(<2500 g)及極低出生體重嬰兒(<1500 g);New J.Gastrointestinal development and meeting the nutritional needs of premature infants Am J Clin Nutr 2007;85(2):629S-634S。
-經歷子宮內生長延遲(IUGR)之早產或足月嬰兒,該子宮內生長延遲係在懷孕期間在任一不良事件(母親吸煙、母親服藥、低胎盤品質、異常胎盤定位、母親及胎兒營養不良、母親壓力/焦慮過大等)後發生;-[Shanklin D.R.及Cooke R.J.(1993);Effects of intrauterine growth on intestinal length in the human foetus,Biol Neonate,64:76-81]、[Neu,J.(2007);Gastrointestinal development and meeting the nutritional needs of premature infants,Am.J.
Clin.Nutr.,85(2):629S-634S]、[Brandãoa,M.C.S.等人,(2003);Effects of pre-and postnatal protein energy deprivation on the myenteric plexus of the small intestine:a morphometric study in weanling rats,Nutr.Res.,23:215-223]。
-在(例如)出生時缺氧-缺血或任一其他不良事件後展示神經系統生長延遲之任一新生兒及嬰幼兒[Taylor,C.T.及Colgan S.P.(2007);Hypoxia and gastrointestinal disease,J.Mol.Med.(Berl.),85:1295-300]、[Barrett R.D.等人(2007);Destruction and reconstruction:hypoxia and the developing brain,Birth Defects Res C Embryo Today,81:163-76]。
-展示胃腸道功能障礙(消化病症、移動病症、胃腸道逆流、緩慢胃腸道傳輸、口服餵養耐受不良)、赫希施普龍氏病(Hirschsprung's disease)及影響胃腸道之發炎(例如壞死性小腸結腸炎)及阻塞病況之任一新生兒及嬰兒[Burns A.J.等人(2009);Development of the enteric nervous system and its role in intestinal motility during fetal and early postnatal stages,Semin.Pediatr Surg.,18(4):196-205]。
已知在人類中,神經脊細胞(自其衍生出腸神經系統)係在懷孕後之極早期(自發育7.5週開始)在子宮內在胎兒中進行發育[Burns,A.J.及Thapar,N.(2006);Advances in ontogeny of the enteric nervous system,Neurogastroenterol.
Motil.,18,876-887]。已展示腸神經系統在出生之後直至6歲之年齡時為止發生重大變化,且繼續發生較微小變化直至10歲之年齡為止[Wester,T.等人(1999);Notable postnatal alterations in the myenteric plexus of normal human bowel,Gut,44:666-674]。因此,若胎兒、新生兒或嬰兒已經歷中樞神經系統生長延遲,則期望此延遲迅速逆轉,從而中樞神經系統之發育「追上」正常程度。期望對腸神經系統造成之任一損害盡可能快地修復,從而生長中之胎兒或嬰兒經歷盡可能少之任何胃腸道功能障礙或其他與不成熟或經損害腸神經系統有關之病況。
因此,胎兒、新生兒及成長中兒童中腸神經系統之健康發育幫助控制腸障壁功能之準確建立及維持,由此預防與腸功能障礙有關之發炎性病理學狀態且降低感染及過敏之風險(Neulist等人2008)。
因此,圍產期及/或產後干預對應於確保腸神經系統之健康發育之有前景方式。懷孕/哺乳期間之干預與兒童導向性干預相比可具有關於便利性及順從性之大量優點。
在神經系統快速成熟時,需要在懷孕期間之最早可能階段以及在新生生命之早期階段期間促進及支持腸神經系統之健康發育及/或修復。因神經系統在兒童之早些年期間(直至年齡大約為10歲)繼續發育,故在此整個時段內需要繼續支持。
科學文獻報導使用益生菌來正性影響新生兒及嬰兒之健康,特定而言係關於減小發炎、抵抗感染及對腸排便習慣
及胃腸蠕動之正性影響。對於最新概述而言,參見[Dobrogosz,W.J.,Peacock,T.J.及Hassan,H.M.(2010);Evolution of the probiotic Concept:From Conception to Validation and acceptance in Medical Science,Advances in Applied microbiology,72:1-41]。
人類源洛德乳桿菌(Lactobacillus reuteri)可視為人類胃腸道之內源性有機體,且存在於胃體及竇、十二指腸及回腸上[Reuter,G.(2001);The Lactobacillus and Bifidobacterium microflora of the human intestine:composition and succession,Curr.Issues Intest.Microbiol,2:43-53]及[Valeur,N.等人(2004);Colonization and immunomodulation by Lactobacillus reuteri ATCC 55730 in the human gastrointestinal tract,Appl.Environ.Microbiol.,70:1176-1181]。存在關於將洛德乳桿菌作為用於許多不同病狀之有前景療法之報導,該等病狀包含腹瀉病[Saavedra,J.(2000);Am.J.Gastroenterol,95:S16-S18]、嬰兒腹痛[Savino,F.等人(2007);Lactobacillus reuteri(American Type Culture Collection Strain 55730)versus simethicone in the treatment of infantile colic:a prospective randomized study,Pediatrics,119:e124-e130]、濕疹[Abrahamsson,T.R.等人(2007);Probiotics in prevention of IgE-associated eczema:a double-blind,randomized,placebo-controlled trial,J.Allergy Clin.Immunol.,119:1174-1180]及幽門螺旋桿菌(H.pylori)感染[Imase,K.等人(2007);Lactobacillus
reuteri tablets suppress Helicobacter pylori infection-a double-blind randomised placebo-controlled cross-over clinical study,Kansenshogaku Zasshi,81:387-393]。關於4種洛德乳桿菌菌株DSM17938、ATCC PTA4659、ATCC PTA 5289及ATCC PTA 6475之最新研究顯示,該等菌株以不同方式調節新生大鼠之小腸上皮細胞及回腸中之脂多糖誘導之發炎。
在30名早產新生兒中實施之雙盲隨機化研究中(報導於2008[Indrio,F.等人,(2008);The effects of probiotics on feeding tolerance,bowel habits,and gastrointestinal motility in preterm newborns,J.Pediatr.,152(6):801-6]中),接受洛德乳桿菌ATCC 55730之新生兒展示與彼等給予安慰劑者相比反胃及平均日哭泣時間顯著減少且糞便次數較多。
迄今為止,尚無關於益生菌對於新生兒中之神經元發育之效應之報導。
因此,鑒於該等所引用之先前技術文件,需要進一步發展益生菌投與領域以作為改良新生幼兒、嬰幼兒、幼童及兒童之健康之方式。
特定而言,需要支持新生兒、嬰兒及幼小兒童中之腸神經系統之健康發育,從而使其對胃腸道攻擊(例如飲食變化、化學(例如服藥)或物理(腐蝕)傷害、感染、發炎性/免疫反應等)作出最佳準備且增強其腸神經系統在隨後生命期間之進一步成熟。
本發明適用於所有哺乳動物,包含動物及人類。
本發明係關於用於促進新生兒中腸神經系統之健康發育及/或修復之洛德乳桿菌DSM 17938。人類或動物及特定而言胎兒、早產或足月嬰兒、幼童或兒童可自本發明受益。本發明可尤其有益於彼等經歷IUGR或具有低或極低出生體重及/或在子宮內或在出生期間或在出生之後罹患腸神經系統生長延遲之嬰兒。
投與洛德乳桿菌DSM 17938會促進正常及健康之神經元及神經膠質發育。其亦確保週邊神經系統中之健康神經元分化。
洛德乳桿菌DSM 17938可以下列形式直接投與嬰兒或幼童:純物質形式或稀釋於水或母乳中、於食物補充劑或乳強化劑中或在營養性餵養期間使用之任一乳支援、於嬰兒配方中或於乳製飲料中。以1×103 cfu(cfu=菌落形成單位)至1×1012 cfu,較佳地1×107 cfu至1×1011 cfu之日劑量將洛德乳桿菌DSM 17938投與嬰兒、幼童或兒童。
本發明係關於用於促進新生兒中腸神經系統之健康發育及/或修復之包括洛德乳桿菌DSM 17938之組合物。
在本說明書中,下列術語具有下列含義:「益生菌」意指對於宿主之健康或身體狀況具有有益效應之微生物細胞製劑或微生物細胞組份。[Salminen,S.等
人(1999);Probiotics:how should they be defined,Trends Food Sci.Technol.,10 107-10]。益生菌之定義已普遍承認且與WHO定義一致。益生菌可包括唯一微生物菌株、不同菌株之混合物及/或不同細菌物種及屬之混合物。在混合物之情形下,單數術語「益生菌」仍可用於指示益生菌混合物或製劑。出於本發明目的,乳桿菌(Lactobacillus)屬微生物可視為益生菌。
「益生菌」通常意指不可消化之食物成份,其藉由選擇性刺激存在於宿主腸中之微生物之生長及/或活性來有益地影響宿主且由此試圖改良宿主健康。
「早產嬰兒」意指在懷孕37週之前出生之嬰兒。
「足月嬰兒」意指在懷孕37週之後出生之嬰兒。
「幼童」意指自可行走時至3歲之兒童。
「幼小兒童」意指自年齡為三歲至十歲之兒童。
洛德乳桿菌(Lactobaccilus reuteri)DSM 17938(在正文通篇中稱為洛德乳桿菌(L.reuteri))係Biogaia AB,瑞典(Sweden)所擁有之洛德乳桿菌菌株,其科學菌株名稱為DSM 17938(先前稱為洛德乳桿菌ATCC 55730)。DSM識別涉及DSMZ德國微生物及細胞保存中心(Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen GmbH),德國伯倫瑞克(Braunschweig,Germany)Inhoffenstr.7b,D-38124.DSM 17938.德國微生物及細胞保存中心,德國伯倫瑞克Inhoffenstr.7b D-38124。
本發明提供益生菌洛德乳桿菌DSM 17938,其藉由投與
用於促進哺乳動物腸神經系統之健康發育。
可經由母親將益生菌投與胎兒。其亦可直接或經由母乳投與早產或足月嬰兒。亦可投與最大年齡通常為10歲之幼小兒童或等效年齡之動物。
向幼小哺乳動物(其可為人類(胎兒、嬰兒、幼童或幼小兒童)或動物)投與洛德乳桿菌對於其腸神經系統之發育具有正性效應,從而使得該系統成熟並正常發育。此效應尤其有益於彼等經歷(例如)可在懷孕期間在任一不良事件(例如,母親主動或被動吸煙、母親服藥、低胎盤品質、異常胎盤定位、母親及胎兒營養不良等)後發生之子宮內生長延遲(IUGR)。
本發明者已發現,本發明之洛德乳桿菌及/或含有洛德乳桿菌之組合物可用於促進神經元細胞發育、功能性、存活、可塑性及分化,及防止神經元細胞退化,其係藉由促進與該等生物活性有關之蛋白質之表現所顯示。該等退化可能在(例如)任何應激情形(例如彼等影響胎兒(子宮內)(例如上述IUGR)或新生兒(出生時缺氧-缺血、氧療法及高氧症、發炎、需要非經腸式營養支持等)者)或任一造成氧化應激之病因之後發生。已發現洛德乳桿菌可促進神經元存活及/或限制或防止腸神經元細胞之神經元死亡,及促進神經元生長(此點在(例如)發育過程中很重要)。
在嬰兒中,本發明之洛德乳桿菌及/或含有洛德乳桿菌之組合物可用於保護腸神經系統免受任何應激影響(例如,發生於神經元發育時段期間),且因此用於限制及/或
防止應激誘導性神經元生長延遲及相關之腸功能障礙。
因此,在本發明背景中,可在已觀察到腸神經系統之發育延遲時投與洛德乳桿菌,或在尚未觀察到延遲時預防性投與洛德乳桿菌。
藉由投與本發明之洛德乳桿菌,有利地影響幼小哺乳動物之腸菌群,且所治療個體之腸神經系統得以健康發育。如此治療之嬰兒或幼童或幼小兒童在出生之後罹患病理學相關性腸功能障礙之風險即可減小。該等病況包括消化/吸收能力降低、胃腸道逆流、腸蠕動減慢/糞便較硬及便秘、腸菌落定殖缺損及腸障壁功能減弱。後面之該等狀態增加了感染及過敏之風險,由此造成食物耐受不良(因此需要非經腸式營養支持)。其他出生後與腸功能障礙有關之病況係壞死性小腸結腸炎及胃腸道不適。洛德乳桿菌對於哺乳動物腸神經系統之健康發育之有益效應詳述於下文段落中。
益生菌可作為日劑量且以組合物形式投與。投與孕婦或母乳餵養之母親之洛德乳桿菌之日劑量為1×106 cfu(cfu=菌落形成單位)至1×1012 cfu,較佳地1×108 cfu至1×1011 cfu。適用於新生幼兒之日劑量在1×103 cfu至1×1012 cfu之範圍內,較佳地1×107 cfu至1×1011 cfu。
因此,洛德乳桿菌可以寬範圍百分比存在於組合物中,前提係其實現所闡述有益效應。然而,較佳地,洛德乳桿菌以等效於介於1×103 cfu/g與1×1012 cfu/g之乾燥組合物之
間之量存在於組合物中。較佳地,對於投與孕婦或哺乳母親而言,益生菌以等效於介於1×104 cfu/g至1×1011 cfu/g之乾燥組合物之間之量存在。每克用於投與新生兒、幼童及兒童之乾燥組合物中所存在益生菌之量可較低(較佳係1×106至1×109),且當然應遵守上述日劑量。
上述劑量包含細菌可能係活的、不活化或死亡狀態,或甚至以諸如DNA或細胞壁材料等片段形式存在。換言之,配方所含之細菌量係以假定所有細菌皆係活細菌時該細菌量之菌落形成能力形式表示,不論該等細菌實際上係活的、不活化抑或死亡狀態、片段化狀態或任一或所有該等狀態之混合物。
可藉由不同方式將組合物投與孕婦,只要其誘導該組合物與女性之胃腸道之間之接觸。較佳地,將組合物作為孕婦之食物、飲料或飲食補充劑之一部分經口投與。亦可以醫藥組合物形式投與組合物。較佳地,投與係口服。然而,在病理學病狀下或在以其他方式使用腸道餵養時,可將組合物投與添加至腸道餵養中。
亦可將洛德乳桿菌直接單獨經口投與子代(例如,純形式或稀釋於水或母乳中),以補充劑(例如,人類乳強化劑補充劑)形式投與,或以醫藥或營養製品組合物形式投與,或以存於嬰兒乳液配方中之成份形式投與。此一配方
可為嬰兒「早產配方」(若子代在足月之前出生或具有低出生體重)、「初生嬰兒配方(starter formula)」或「較大嬰兒配方(follow-on formula)」。配方亦可為低變應原性(HA)配方,其中牛乳蛋白質發生水解。該初生嬰兒配方之實例在實例2中給出。
亦可以下列形式將洛德乳桿菌經口投與幼童及幼小兒童:醫藥或營養製品組合物、成長乳、乳製飲料、食物補充劑、乳製酸乳酪、甜點及布丁、餅乾及穀物棒、穀物及水果之飲料。
亦可單獨或以水溶液形式或以食物補充劑、醫藥或營養製品組合物或乳液或寵物食物之形式將洛德乳桿菌經口投與動物。
可單獨(例如,純形式或稀釋於水或乳液(包含母乳)中)或以與其他化合物(例如飲食補充劑、營養補充劑、醫藥、載劑、矯味劑、可消化或不可消化之成份)之混合物形式投與洛德乳桿菌。維他命及礦物質係典型飲食補充劑之實例。在一較佳實施例中,以組合物(例如,嬰兒配方)形式將洛德乳桿菌與其他增強對於幼小哺乳動物之所闡述有益效應之化合物一起投與。該等協同化合物可為促進將洛德乳桿菌遞送至腸道之載劑或基質,或其可以其他方式增強組合物對於子代之腸神經系統之效應。該等化合物可
為其他協同或單獨影響嬰兒中腸神經系統之發育及/或增進益生菌效應之活性化合物。該等協同化合物之一實例係麥芽糊精。麥芽糊精之一個效應係提供用於益生菌之載劑,從而增強其效應且防止聚集。
可包含於本發明組合物、尤其嬰兒配方中之協同化合物之其他實例係益菌素化合物。益菌素係不可消化之食物成份,其藉由選擇性刺激結腸中之一種或有限數量細菌之生長及/或活性來有益地影響宿主,且由此改良宿主健康。該等成份不可消化意指其並不在胃或小腸中分解及吸收且由此完整地傳送至結腸,在此其由有益細菌選擇性發酵。益菌素之實例包含某些寡糖,例如果寡糖(FOS)、牛乳寡糖(CMOS)及半乳寡糖(GOS)。可使用益菌素之組合,例如具有10%短鏈果寡糖(例如以商標Raftilose®出售之產品)或10%菊糖(例如以商標Raftiline®出售之產品)之90% GOS。可用於本發明背景中之其他益菌素實例包含自乳液或其他來源獲得之寡糖群,其視情況含有海藻酸、果糖、海藻糖、半乳糖或甘露糖。較佳益菌素係唾液寡糖(SOS)、果寡糖(FOS)、半乳寡糖(GOS)、異麥芽寡糖(IMO)、木糖寡糖(XOS)、阿拉伯-木糖寡糖(AXOS)、甘露寡糖(MOS)、大豆寡糖、糖基蔗糖(GS)、乳果寡糖(LS)、唾液乳糖(SL)、岩藻糖基乳糖(FL)、乳糖-N-新四糖(LNNT)、乳果糖(LA)、異麥芽酮糖寡糖(PAO)、麥芽寡糖、樹膠及/或其水解產物、果膠、澱粉及/或其水解產物。本發明嬰兒配方較佳地進一步以佔乾燥組合物總重量之0.3%至10%之量含
有至少一種益菌素。
碳水化合物及所有其他與洛德乳桿菌一起投與之化合物之日劑量應總是符合公開之安全導則及規章要求。此對於投與新生幼兒、尤其彼等以低出生體重或極低出生體重出生者而言尤其重要。
含有洛德乳桿菌之組合物(例如嬰兒配方)可以不超過4.0 g/100kcal、3.0 g/100kcal或2.0 g/100kcal,較佳地1.8 g/100kcal至2.0 g/100kcal之量含有蛋白質源。並不認為蛋白質類型對於本發明至關重要,前提係滿足關於必需胺基酸含量之最小要求且確保滿意生長,但較佳地大於50重量%之蛋白質源係乳清。在一實施例中,蛋白質含量介於30%乳清蛋白與80%乳清蛋白之間。因此,可使用基於乳清、酪蛋白及其混合物之蛋白質源以及基於大豆之蛋白質源。就乳清蛋白而言,蛋白質源可基於酸乳清或甜乳清或其混合物且可以所期望之任何比例包含α-乳白蛋白及β-乳白蛋白。
蛋白質可為完整蛋白或水解蛋白或完整蛋白與水解蛋白之混合物。可能期望向(例如)據信處於產生牛乳過敏之風險下之嬰兒供應部分水解之蛋白質(水解度介於2%與20%之間)。若需要水解蛋白,則可視需要並如業內已知實施水解過程。舉例而言,乳清蛋白水解產物可藉由在一或多個步驟中酶促水解乳清部分來製備。若用作起始材料之乳清部分實質上不含乳糖,則發現蛋白質在水解過程期間經過極少離胺酸封阻。此可使離胺酸封阻程度自約15重量%
總離胺酸降至小於約10重量%離胺酸(例如約7重量%離胺酸),從而極大地改良蛋白質源之營養品質。
組合物亦可包括碳水化合物源及/或脂肪源。嬰兒配方可含有脂質源。該脂質源可為適用於嬰兒配方之任一脂質或脂肪。較佳脂肪源包含棕櫚油、高油酸向日葵油及高油酸紅花油。亦可向必需脂肪酸亞麻油酸及α-次亞麻油酸中添加少量含有高數量之預形成花生四烯酸及二十二碳六烯酸之油,例如魚油或微生物油。脂肪含量總計較佳(例如)使得貢獻配方總能量之30%至55%。脂肪源之n-6與n-3脂肪酸之比率較佳為約5:1至約15:1;例如約8:1至約10:1。
可向營養組合物中添加其他碳水化合物源。其較佳提供營養組合物之能量之約40%至約80%。可使用任一適宜碳水化合物,例如蔗糖、乳糖、葡萄糖、果糖、玉米糖漿固體、麥芽糊精或其混合物。
若期望,則亦可添加其他飲食纖維。若添加,則較佳地包括營養組合物之能量之至多約5%。飲食纖維可來自任一適宜來源,包含(例如)大豆、豌豆、燕麥、果膠、瓜爾膠、阿拉伯膠、果寡糖或其混合物。可以滿足適當導則之量在營養組合物中包含適宜維他命及礦物質。
嬰兒配方中視情況存在之礦物質、維他命及其他營養素之實例包含維他命A、維他命B1、維他命B2、維他命B6、維他命B12、維他命E、維他命K、維他命C、維他命D、葉酸、肌醇、菸酸、生物素、泛酸、膽鹼、鈣、磷、碘、鐵、鎂、銅、鋅、錳、氯化物、鉀、鈉、硒、鉻、鉬、牛
磺酸及L-肉鹼。通常以鹽形式添加礦物質。特定礦物質及其他維他命之存在及量將端視預期嬰兒群體而有所變化。
嬰兒配方可視情況含有可具有有益效應之其他物質,例如纖維、乳鐵蛋白、核苷酸、核苷及諸如此類。
可在組合物中包含一或多種必需長鏈脂肪酸(LC-PUFA)。可添加之LC-PUFA之實例係二十二碳六烯酸(DHA)及花生四烯酸(AA)。可以使得構成組合物中所存在脂肪酸之大於0.01%之濃度添加LC-PUFA。
若期望,則可在營養組合物中包含一或多種食品級乳化劑;例如單-及二甘油酯之二乙醯基酒石酸酯、卵磷脂及單-或二甘油酯或其混合物。類似地,可包含適宜鹽及/或穩定劑。可向組合物中添加矯味劑。
投與之持續時間可有所變化。儘管預計使用相對較短投與持續時間(例如,對於新生兒而言在一至兩週期間進行日投與)會獲得正性效應,但據信較長持續時間可提供增強效應或至少在年長嬰兒(例如,持續時間為3、5、8或12個月)或幼小兒童(例如,持續時間直至年齡為4或6或甚至10歲)中維持效應。對於投與動物而言,相應持續時間同樣適應。
孕婦可在其知曉其懷孕後立即開始服用洛德乳桿菌。然而,投與時段亦可始於懷孕開始之前,例如在女性打算懷孕時。投與可始於懷孕開始之後之任一時間。其可在懷孕後相對較晚時,較佳地在懷孕後第3、4、5、6、7或8個月
時開始(在人類懷孕之情形下),或對於其他哺乳動物而言在相應時段,或直至預產期之前兩週時。
投與時段可連續(例如,直至且包含哺乳至斷乳)或不連續。連續投與對於較持續效應而言較佳。然而,據推測,不連續模式(例如,每月在一個週內進行日投與,或隔週進行)可對於子代誘導正性效應。
投與可涵蓋至少一部分懷孕時段及至少一部分哺乳期或新生兒並不餵養母乳之等效時段。較佳地,孕婦之投與時段涵蓋實質上懷孕時段之全部,但此時段可較短。類似地,用於哺乳母親之投與時段較佳涵蓋實質上整個哺乳期,但同樣此時段可較短。
較佳地,藉由每日攝入(擬每天服用一次或兩次)或每週攝入(擬每週服用一次或兩次)來投與母親。
可將洛德乳桿菌直接投與嬰兒。此情形尤其適用於母親並不進行母乳餵養或在其停止母乳餵養之後。然而,母乳餵養之嬰兒亦可藉由直接投與接受洛德乳桿菌。
較佳地,藉由日攝入投與嬰兒。舉例而言,若以嬰兒配方形式投與洛德乳桿菌,則與每一進食一起進行投與,亦即對於小於一歲之嬰兒而言每天投與約4至約6次,進食之數量隨著年齡增長而減少。對於大於一歲之嬰兒而言,投與次數可較少,即每天一次或兩次。對於幼童及幼小兒童而言,投與可為日或週投與(擬每週服用一次或兩次)。
投與嬰兒(經由母乳餵養或藉由直接投與或使用此兩種方法)可持續至6個月或甚至一歲或更大之年齡。因此,可
在哺乳期間(若發生哺乳)或在部分或完全斷乳之後投與洛德乳桿菌。投與可持續至嬰兒之整個幼童階段及甚至持續至10歲之年齡。已知腸神經系統在兒童中繼續發育直至此年齡為止[Wester,T.等人(1999);Notable postnatal alterations in the myenteric plexus of normal human bowel,Gut,44:666-674]。因此,本發明者推測,投與洛德乳桿菌可繼續具有正性效應直至此年齡為止。
投與新生兒之洛德乳桿菌會促進腸神經系統之健康發育。在實例1中所詳述之大鼠模型實驗中,評估洛德乳桿菌投與對於神經元發育之效應。
在此實驗中,在出生2天之後使用水(對照;亦即CTRL-w及PR-w)或洛德乳桿菌(PR-L洛德乳桿菌)補充經歷母體飲食誘導性子宮內生長延遲之幼仔(PR組)及並未經歷IUGR之幼仔(CTRL)。
在出生2週之後,在處死時使用以下兩種方法評估神經元發育:(i)空腸中之目標基因表現描述方式,及(ii)藉由量測空腸及結腸對於電場刺激(EFS)之離體收縮反應。後一方法量測藉由腸神經系統誘導之收縮反應,且由此量測腸神經系統之成熟及功能程度。
亦評估空腸及結腸對於乙醯膽鹼之離體收縮反應,此量測本身之腸肌肉收縮反應,其由此反映腸肌肉之成熟及功能程度。實施後一實驗作為對照來使得發明者區分控制所量測收縮反應之因素(亦即神經系統及肌肉)。
為評估蛋白質限制模型及後續洛德乳桿菌補充中之神經元成熟,量測空腸及結腸對於EFS之收縮反應,其量測神經元網絡刺激肌肉收縮性之蘊涵/能力。藉由量測空腸及結腸對於乙醯膽鹼之收縮反應來評估由蛋白質限制或後續洛德乳桿菌補充所致之任一腸肌肉成熟之可能蘊涵。
與CTRL-w相比,在10 Hz之頻率下,在PR-w中空腸對於EFS之收縮反應有所減小(P=0.055)(圖1A)。與CTRL-w相比,在PR-w中空腸對於乙醯膽鹼之收縮反應略有減小,但並不顯著(P=0.30)(圖2A)。總而言之,此反映了蛋白質限制幼仔之空腸中缺損之神經-肌肉相互作用及特定而言缺損之神經元成熟。
補充洛德乳桿菌將空腸在10 Hz下之收縮反應能力顯著增加(P=0.017)至在統計學上類似於對照之程度(圖1A)。此表明洛德乳桿菌對於空腸中之神經元刺激能力具有促進效應,其反映了對於新生兒時段中之神經元發育及功能之促進。在洛德乳桿菌補充後,空腸肌肉室之成熟實際上並未顯著改質(P=1.00),此乃因空腸對於乙醯膽鹼之收縮反應能力與PR-w相比保持不變(圖2A)。
與CTRL-w相比,在5 Hz下,在PR-w中對於EFS之結腸收縮反應顯著減小(圖1B)。與CTRL-w相比,在PR-w中對於乙醯膽鹼之結腸收縮反應顯著減小(P=0.04)(圖2B)。總而言之,此反映了蛋白質限制幼仔之結腸中缺損之神經-肌肉相互作用,其中神經元及肌肉成熟皆有缺損。
補充洛德乳桿菌增加了5 Hz頻率下之結腸收縮反應能力(P=0.008)(圖1B),此同樣表明洛德乳桿菌對於結腸中之神經元發育及功能具有刺激效應。在洛德乳桿菌補充後,結腸肌肉室之成熟實際上並未顯著改質(P=0.43),此乃因結腸對於乙醯膽鹼之收縮反應能力與PR-w相比保持不變(圖2B)。
總而言之,該等數據明確展示,洛德乳桿菌對於促進在產後時段期間之神經元發育及功能具有有益效應。基於該等數據,洛德乳桿菌構成促進及/或加速在新生兒時段期間之腸神經元發育之新營養解決方案。
在實例1之大鼠模型實驗中,使用基因表現型態分析方式研究空腸中蛋白質限制以及蛋白質限制及隨後洛德乳桿菌補充對於神經元發育生物路徑中所涉及主要基因之表現之效應。所研究基因列示於表2中且數據呈現於表3中。
在11種程度表現顯著之基因中,處理組(蛋白質限制)與洛德乳桿菌補充組之間之表現程度觀察到有顯著差異,而3種出現差異傾向的基因則不具統計學顯著性。其表現具有顯著差異之基因係彼等主要涉及神經元及神經膠質細胞之成熟或分化者,或係神經元生長及可塑性之標記物。
本發明者過去曾指示(Cettour及Faure,文稿正準備中),在蛋白質限制幼仔(PR)中發生補償機制以幫助促進小腸中之細胞及神經元發育。本發明數據證實了該等發現。具體而言,與CTRL-w相比,神經營養因子及其受體(例如Gfral
(GDNF家族受體α1)、Ntf4(神經滋養蛋白4)、S100B(S100鈣結合蛋白B)及GAP43(生長相關蛋白43))之基因表現(其係神經元發育之標記物)在PR-w組中顯著上調。此點很可能反映了動物中之不平衡及「應激」情形,但其仍然不足以促進神經元成熟,如藉由EFS刺激後之結果所指示。
補充洛德乳桿菌可使某些該等重要基因之表現程度顯著恢復至類似於CTRL-w之程度(參見表3)。受影響基因闡述於下文中。
GAP43係在發育期間高度表現於神經元生長錐中之神經元生長及可塑性標記物且由此係用於神經元發育之標記物[Benowitz,L.I.及Routtenberg,A.(1997);GAP-43:an intrinsic determinant of neuronal development and plasticity,Trends Neurosci.,20(2):84-91]。[Capone G.T.等人(1991);Developmental expression of the gene encoding growth-associated protein 43(Gap43)in the brains of normal and aneuploid mice,J.Neurosci.Res.,29(4):449-60]。
Ntrk3(亦稱為TrkC)係調介若干神經營養因子之多種效應(例如神經元分化及存活)且特定而言結合神經滋養蛋白-3(其在新生兒腸神經系統發育期間尤為重要)之受體[Maisonpierre P.C.等人(1990);Neurotrophin-3:a neurotrophic factor related to NGF and BDNF,Science,23;247(4949 Pt 1):1446-51]。
S100存在於發育中兒童之神經元及許旺細胞(Schwann
cell)中且促進活體內之運動神經元存活。[Bhattacharyya,A.等人(1992);S100B,a potent neurotrophic factor,is also a biomarker for glial cell development,J Neurobiol.,23(4):451-66]。
將後面之該等基因之基因表現程度恢復至對照動物程度表明,洛德乳桿菌補充幫助恢復幼仔中之正常及健康神經元及神經膠質發育活性。因此,該模型顯示,投與洛德乳桿菌可幫助罹患IUGR之動物恢復至關於神經元細胞發育、功能性、存活、可塑性及分化之「正常」或「健康」狀態。
在補充洛德乳桿菌後SOX10之基因表現程度顯著上調。SOX10編碼在發育期間對於週邊神經系統中之神經元分化至關重要之轉錄因子。其係高度存在於胚胎階段及早期產後發育時段之用於神經膠質及神經元祖細胞之標記物[Wegner M.及Stolt,C.C.(2005);From stem cells to neurons and glia:a Soxist's view of neural development,Trends Neurosci.,25(11):583-8]及[Young等人(2003);Acquisition of neuronal and glial markers by neural crest-derived cells in the mouse intestine,The Journal of Comparative Neurology,456:1-11]。藉由洛德乳桿菌補充對於SOX10表現之該刺激由此很可能加速及/或促進神經元之分化及功能性,由此有利於神經元網絡之快速建立。
表3中所觀察基因表現之修飾很可能有助於圖1中所觀察對於EFS之神經元刺激反應之促進。
洛德乳桿菌菌株係自母乳餵養兒童之糞便菌群分離之益生菌。因此,對於試圖盡可能接近地模擬母乳餵養兒童之菌群之健康促進策略而言,尤其向非母乳餵養兒童投與洛德乳桿菌可提供優於未在母乳餵養兒童中發現之其他菌株之優點。
在由Office Vétérinaire Cantonal,Etat de Vaud授權之第2120號授權下實施動物實驗。自Harlan,Barcelona獲得懷孕一週後之2個月齡雌性斯普拉-道來氏(Sprague-Dawley)大鼠。在其到達當天,將母大鼠置於單獨籠中且隨機指配至對照(CTRL)或蛋白質受限(PR)組。使動物隨意獲取食物及水且維持於12 hr明/暗循環中。
CTRL及PR母鼠之飲食詳述於表1中。CTRL母鼠在懷孕期間接受符合標準大鼠蛋白質要求之含有20%蛋白質(酪蛋白)之對照飲食(Reeves等人,1993)。PR母鼠接受含有10%蛋白質(酪蛋白)之PR飲食。兩種飲食等熱量,藉由添加玉米澱粉來平衡蛋白質缺乏。
CTRL及PR母鼠在懷孕及哺乳期間接受其各別飲食直至處死之日(產後第14天(PND 14))為止。
在PND 2時,將幼仔隨機指派給來自相同實驗組之母鼠,且每窩仔數調節至9隻幼仔/母鼠,其中每窩之最小數量為4至5隻雄性。
自PND 2直至PND14,向對照或治療組分別投與來每日手工/吸管餵養補充含有水或洛德乳桿菌之溶液。逐步改變補充劑之體積以匹配大鼠幼仔之生長(150 μl/100g體重)。
各組及飲食如下所述:1)CTRL-w:自CTRL母鼠出生之CTRL幼仔接受水補充劑,2)PR-w:自PR母鼠出生之PR幼仔接受水補充劑,3)PR-洛德乳桿:自PR母鼠出生之PR幼仔接受凍乾洛德乳桿菌DSM 17938之補充劑(1.109 cfu/天)。
在PND 14時,將最多10隻來自CTRL及PR組之幼仔稱重,且然後在氟烷麻醉之後藉由斷頭術處死。
將大約1 cm長之遠端空腸及遠端結腸段置於經95% O2/5% CO2預先氧處理之冷克雷布斯溶液(Krebs' solution)(CaCl2(5 mM)、MgCl2.6H2(1.2 mM)、NaCl(120 mM)、NaH2PO4.H2O(1.2 mM)、NaHCO3(15.5 mM)、KCl(5.9 mM)、酚紅(0.005 mM)及葡萄糖(11.5 mM))中。在37℃下,將腸段沿其縱向軸懸掛於組織槽(50 ml體積)中,該組織槽填充有經95% O2/5% CO2氧處理之克雷布斯溶液。將肌肉之一端附接至固定夾鉗上。另一端經由無彈性金屬絲附接至等張力轉換器上。穩定30 min時段以獲得自發性收縮。然後將組織伸展至初始長度,從而任一進一步伸展將增加靜息張力。藉由乙醯膽鹼(Ach,10-5 M)或藉由電場刺激(EFS,5-10 Hz)來誘導遠端空腸及結腸中之等長收縮。經1 min施加Ach。在完成劑量-反應曲線之後,使用80 mM KCl測試條帶以確保其維持其收縮能力。在電腦上使用Powerlab Chart 3.4以數位方式記錄信號。在將組織片段仔細吸乾且稱重之後,藉由剖面面積將結果正規化。使用Prism 4.0(GraphPad Software公司,San Diego,USA)來實施非線性擬合。為獲得頻率,分析所量測信號之功率密度譜。應用截止頻率為2 Hz(遠小於100 Hz之Nyquist頻率)之高通濾波器。利用1.3秒之重疊並施加低頻率離散化:界定於0與2 Hz之間且具有0.05 Hz之相等間隔之一系列頻
率,使用Welch方法來計算功率譜密度。使用Goertzel演算法計算功率譜密度。選擇三個對應於三個最大功率值之低於2 Hz之頻率。
使用苯酚/氯仿方法利用TriPure®(Roche Diagnostics,Basel,Switzerland)試劑根據製造商說明書自PR及CTRL幼仔之空腸提取總RNA。簡言之,使用TissueLyser(Qiagen AG,Basel,Switzerland)將冷凍組織試樣(50-100mg)在1 ml TriPure®中均質化。使用RiboGreen RNA量化套組(Invitrogen-Molecular Probes,Carlsbad,CA)及RNA 6000Nano LabChip套組(agilent Technologies)根據該等套組中所提供之說明書來量測所分離RNA之數量及品質。使用寡(dT15)引物(Promega,Madison,WI)及ImProm-II(tm)逆轉錄系統(Promega)根據由製造商所提供之說明書利用1 μg總RNA來實施逆轉錄。
藉由2步驟定量即時RT-PCR使用Sybergreen(SABiosciences)之RT Profiler PCR陣列系統藉由來評價腸神經系統發育中所涉及主要基因(參見表2)之表現程度。
在PCR反應之對數-線性期期間利用7600HT TaqMan快速即時PCR系統(Applied Biosystems)使用2.2版Sequence
Detection軟體且使用特定組合之引物及螢光TAMRA探針一式兩份進行量測。PCR反應發生於2-μl孔中,在反應卡之384個孔中之每一者中先前由製造商載入特定引物及探針。使用0.8 ng/μl之最終cDNA試樣濃度利用TaqMan Universal PCR Master混合物(Applied Biosystems)(含有AmpliTaq Gold DNA聚合酶(Applied Biosystems)、核苷酸及ROX螢光染料(用作被動負載參考))來實施反應。設計所用引物及探針之序列且藉由Applied Biosystems予以驗證並自Assay-on-Demand大鼠實驗室獲取。藉由對照基因(彼等在該等條件下於試驗組中在統計學上表現穩定者)之幾何平均值來將每一基因之相對表現程度正規化。
藉由比較PR組與CTRL組來評估蛋白質限制之效應。藉由比較PR-洛德乳桿菌組與PR組來評估洛德乳桿菌補充之效應,且藉由比較PR-洛德乳桿菌組與CTRL組來評估CTRL程度之最終恢復。
使用非參數方法分析數據(基因表現除外,參見下文)。使用魏克森秩和測試(Wilcoxon rank sum test)來測試各處理之間之差異。亦獲得成對處理差異之具有95%置信區間之Hodges-Lehmann估計值。對於基因表現而言,使用原始循環臨限值(Ct)計數(假定為log 2值)來實施統計學分析。對基因-參考基因之變化應用單向方差分析(ANOVA),所計算p值係至少一個組與其他組不同之概率。已針對5種潛在管家基因(house-keeping gene)或針對一種以上基因之平均值進行計算,僅最穩定基因與最小剩餘誤差之準則保持一致。
下文給出用於本發明之嬰兒配方之組成之實例。此組成
僅係藉由闡釋方式給出。蛋白質源係乳清蛋白及酪蛋白之習用混合物。
圖1離體收縮反應之電場刺激
A:空腸
在處死時(產後第14天)CTRL-w、PR-w及PR-洛德乳桿菌(DSM 17938)幼仔中藉由空腸因應10 Hz電場刺激之等長收縮所獲得之張力(曲線下面積(AUC))。結果係中值±SEMedian,n=5(CTRL-w及PR-w)或6(PR-洛德乳桿菌)。使用不同字母之中值有所差異,P<0.05。
圖1離體收縮反應之電場刺激
B:結腸
在處死時(產後第14天)CTRL-w、PR-w及PR-洛德乳桿菌(DSM 17938)幼仔中藉由結腸因應5 Hz電場刺激之等長收縮所獲得之張力(曲線下面積(AUC))。結果係中值±SEMedian,n=5(CTRL-w及PR-w)或6(PR-洛德乳桿菌)。使用不同字母之中值有所差異,P<0.05。
圖2離體收縮反應之乙醯膽鹼刺激
A:空腸
在處死時(產後第14天)CTRL-w、PR-w及PR-洛德乳桿菌(DSM 17938)幼仔中藉由空腸因應10-5 M濃度乙醯膽鹼之等長收縮所獲得之張力(曲線下面積(AUC))。結果係中值±SEMedian,n=5(PR-w)或6(CTRL-w及PR-洛德乳桿菌)。使用不同字母之中值有所差異,P<0.05。
圖2離體收縮反應之乙醯膽鹼刺激
B:結腸
在處死時(產後第14天)CTRL-w、PR-w及PR-洛德乳桿菌(DSM 17938)幼仔中藉由結腸因應10-5 M濃度乙醯膽鹼之等長收縮所獲得之張力(曲線下面積(AUC))。結果係中值±SEMedian,n=5(PR-w)或7(PR-洛德乳桿菌)及9(CTRL-w)。使用不同字母之中值有所差異,P<0.05。
Claims (25)
- 一種洛德乳桿菌(Lactobacillus reuteri)DSM 17938,其用於促進幼小哺乳動物之腸神經系統之健康發育及/或修復。
- 如請求項1之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該幼小哺乳動物係非人類動物或寵物。
- 如請求項1之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該幼小哺乳動物係人類胎兒、早產或足月嬰兒、幼童或兒童。
- 如請求項1至3中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該幼小哺乳動物經歷過或正經歷IUGR,及/或具有或預計具有低、極低或超低出生體重,及/或在子宮內或在出生期間或在出生之後正罹患或罹患腸神經系統生長延遲。
- 如請求項4之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該腸神經系統生長延遲係由出生時缺氧-缺血所致。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中經由孕婦投與該胎兒。
- 如請求項6之洛德乳桿菌DSM 17938,其中當該孕婦懷孕1、2、3、4、5、6、7、8或9個月時開始投與或於同等時間投與即將出生的動物。
- 如請求項1至5中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中經由哺乳母親直接或間接投與該幼小哺乳動物。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該胎兒或嬰兒之投與時段持續至少一週,較佳地兩週, 更佳地至少一個月。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該幼童或幼小兒童之投與時段持續至少4週,較佳地2至12個月及更佳地至少18個月之時段。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中針對幼小兒童之投與時段係直至該兒童4歲,較佳地6歲及更佳地10歲。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該洛德乳桿菌DSM 17938係以下列形式直接投與該嬰兒或幼童:純物質形式或稀釋於水或母乳中、於食物補充劑或乳強化劑中、或在營養性餵養期間包含乳支援之任何腸道餵養、於嬰兒配方中或於乳製飲料中。
- 如請求項12之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該嬰兒配方係用於早產嬰兒之配方、初生嬰兒配方(starter formula)或較大嬰兒配方(follow-on formula)或成長乳。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中較佳地以食物、飲料、飲食補充劑或醫藥組合物形式經口投與該孕婦或哺乳母親或兒童。
- 如請求項1至3及8至12中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該洛德乳桿菌DSM 17938係以1×103 cfu(cfu=菌落形成單位)至1×1012 cfu,較佳地1×107 cfu至1×1011 cfu之日劑量投與嬰兒、幼童或兒童。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該洛德乳桿菌DSM 17938係作為包括介於1×103 cfu/g乾 燥組合物至1×1012 cfu/g乾燥組合物之間之組合物投與該孕婦或哺乳母親或嬰兒或幼童或兒童。
- 如請求項15之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該組合物包括較佳地選自以下之其他成份或益菌素:菊糖、果寡糖(FOS)、短鏈果寡糖(短鏈IOS)、半乳寡糖(GOS)及牛乳寡糖(CMOS)。
- 如請求項15、16或17之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該組合物亦包括一或多種其他益生菌。
- 如請求項18之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該一或多種其他益生菌較佳地選自比菲德氏-龍根菌(Bifidobacterium longum)BB536(ATCC BAA-999)、鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)(CGMCC 1.3724)、比菲德氏雷特氏菌(Bifidobacterium lactis)(NCC2818)或其混合物。
- 如前述請求項中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該洛德乳桿菌DSM 17938已經不活化,以致其不可複製。
- 如請求項1至18中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該腸神經系統之健康發育及/或修復與該空腸及/或結腸中之神經元刺激能力比未治療個體提高具有相關性。
- 如請求項1至19中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中該腸神經系統之該健康發育及/或修復之現象為Sox10之表現比未治療個體提高。
- 如請求項1至20中任一項之洛德乳桿菌DSM 17938,其中 該腸神經系統之該健康發育及/或修復之現象為GAP43、Ngfrap1、Ntf4及S100b之基因表現程度正常。
- 一種組合物,其包括洛德乳桿菌DSM 17938,該組合物用於促進幼小哺乳動物之腸神經系統之健康發育及/或修復。
- 如請求項24之組合物,其中該組合物係食物補充劑、乳強化劑、初生嬰兒配方,較大嬰兒配方或成長乳。
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