Применение смеси транс-галакто-олигосахаридов и инулина

Применение смеси транс-галакто-олигосахаридов и инулина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение относится к области здорового питания. Изобретение обеспечивает новые синергетические смеси пребиотических углеводов, особенно смеси галактоолигосахаридов (GOS), например, трансгалактоолигосахаридов (TOS) и полифруктозы (например, инулина), а также содержащие их питательные композиции. Такие питательные композиции оказывают полезный эффект при искусственном вскармливании или частичном искусственном вскармливании младенцев, а также улучшают здоровье принимающих их взрослых, имеющих проблемы с кишечником, такие как воспалительное заболевание кишечника (IBD) или синдром раздраженной толстой кишки (IBS).

Микрофлора толстого кишечника человека (обычно подразделяемого на слепую, ободочную и прямую кишку) играет решающую роль как в питании, так и в здоровье человека. На бактериальный состав влияет потребление пищи, и бактериальный состав может модулироваться потреблением пищи. Углеводы, которые проходят через желудок и тонкую кишку, метаболизируются бактериями, и в качестве основного конечного продукта метаболизма образуются жирные кислоты с короткой цепью (SCFA), такие как ацетат, пропионат, бутират и валерат, которые затем высвобождаются в кровь. Другие конечные продукты бактериальной ферментации включают в себя, например, лактат и сукцинат. Общие количества и составы (относительные количества) этих конечных продуктов, в свою очередь, оказывают очень сильное действие на бактериальный рост, рН, устранение патогенных видов, и т.д. Одним из способов полезного влияния на микробную флору и здоровье человека является введение пребиотиков. «Пребиотики» определяются как «неусваиваемые» ингредиенты пищи, которые благоприятно действуют на хозяина посредством селективной стимуляции роста и/или активности одной бактерии или ограниченного числа бактерий в ободочной кишке и, следовательно, улучшают здоровье хозяев (Gibson and Roberfroid 1995, J. Nutr. 125, 1401-1412). Критериями, которым должно удовлетворять соединение, чтобы оно было классифицировано как пребиотик, являются: 1) оно не должно гидролизоваться или всасываться в верхней части желудочно-кишечного тракта (желудке, тонкой кишке), 2) оно должно быть селективно ферментируемым одной или несколькими потенциально полезными бактериями в ободочной кишке, 3) оно должно изменять микробиотические компоненты ободочной кишки в направлении более полезного для здоровья состава, и 4) оно должно предпочтительно индуцировать эффекты, которые являются полезными для здоровья субъекта. Обычно используемыми пребиотиками являются так называемые неусваиваемые углеводы (или «пищевые неперевариваемые волокна» (растворимая диетическая клетчатка)), которые проходят в непереваренном виде через верхнюю часть желудочно-кишечного тракта в толстую кишку. Они включают в себя, например, фруктоолигосахариды (FOS), олигофруктозу, инулин и транс-галактоолигосахариды (TOS). Следует отметить, что в литературе часто несогласованно используются такие термины, как фруктоолигосахарид, инулин, олигофруктоза и инулоолигосахариды, и один и тот же термин может использоваться для различных соединений или композиций.

Хорошо известными полезными бактериями, которые стимулируются приемом пребиотиков, являются молочно-кислые бактерии, такие как лактобациллы и бифидобактерии, и этому стимулирующему действию приписывались благоприятные эффекты, касающиеся здоровья. Например, были описаны благоприятные действия инулина и фруктанов типа инулина, таких как олигофруктоза, на функцию кишечника (Jenkins et al., 1999, J. Nutrition 129, 1431S-1433S), и предполагается, что это действие обусловлено бифидогенным эффектом, который называют селективным стимулирующим рост действием на общие бифидобактерии, измеряемым либо in vivo подсчетом бифидобактерий фекалий, либо in vitro (см. например, Roberfroid, Am J Clin Nutr 2001, 73(suppl), 406S-409S).

Молоко человека, по-видимому, также имеет бифидогенное действие, так как доминантными бактериями, которые были установлены у вскармливаемых грудью младенцев, являются бифидобактерии. В отличие от этого бактериальная колонизация вскармливаемых молочными смесями младенцев не обнаруживает доминирования бифидобактерий и является более разнообразной в отношении бактериальных видов (Harmson et al. 2000, J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 30, 61-67). Считается, что олигосахариды, обнаруживаемые в молоке человека, являются ответственными за бифидогенное или пребиотическое действие, и предпринимались попытки модификации детской смеси таким образом, чтобы она была как можно больше сходной с молоком человека. Это было выполнено добавлением пребиотиков к молочной смеси для младенцев (Boehm et al. Acta Paediatr. Suppl. 2003, 441, 64-67 и Moro et al. 2002, J Pediatr Gastroenterol Nutr 34, 291-295). Например, было описано, что обогащение смеси из коровьего молока смесью олигосахаридов, содержащей транс-галактоолигосахариды (TOS) и инулинНР, увеличивает количество бифидобактерий в фекалиях искусственно вскармливаемых младенцев (Boehm et al. 2002, Arch Dis Child 86, F178-F181).

Было также описано, что обогащение молочного питания для младенцев TOS и инулином оказывает бифидогенное действие и уменьшает рН фекалий (Boehm et al. 2003 supra; Moro et al. 2003, Acta Paediatr. Suppl. 441:77-79; Marini et al. 2003, Acta Paediatr. Suppl. 441:80-81; Boehm et al. 2002, Arch. Dis. Child Fetal. Neonata. Ed. 86:F178-F181; Moro et al. 2002, J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 34:291-295; Schmelzle et al. 2003, J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 36:343-51).

После ферментации пребиотиков молочно-кислыми бактериями образуются органические кислоты, и снижается рН. Лактобациллы продуцируют либо лактат, либо лактат или ацетат (жирную кислоту с короткой цепью; SCFA). Лактат может быть в L- или D-форме. С другой стороны, бифидобактерии продуцируют L-лактат и ацетат, но не D-лактат. Бифидобактерии (и другие молочно-кислые бактерии) обычно не приводят к образованию газов, таких как Н₂ и СН₄. Они также не продуцируют другие SCFA, такие как пропионат, бутират, изобутират, валерат и изовалерат. Присутствие SCFA, таких как изобутират и изовалерат, является показателем ферментации углеводов другими бактериальными видами, такими как Clostridia и Bacteroides или Enterobacteriaceae, или является показателем ферментации белков (в отношении которой бифидобактерии имеют лишь слабую способность). Другие кишечные бактерии также способны продуцировать ацетат или лактат, такие как Propionibacteria, Enterococci и Pediococci.

Ранее сообщалось, что потребление определенных пребиотических углеводов увеличивает (относительные) количества бифидобактерий и/или лактобацилл. Наблюдали одновременно образование SCFA и уменьшение рН. Но также сообщалось образование газов, которое приводит к нежелательным симптомам, таким как метеоризм и абдоминальная боль, при введении пребиотиков, таких как инулин или GOS, в диету. Кроме того, сообщались не только увеличения в ацетате, но и, например, в бутирате, что является нежелательным. Таким образом, был описан диапазон нежелательных действий, происходящих из потребления питания, обогащенного определенными пребиотиками.

В ободочной кишке и фекалиях вскармливаемых грудью младенцев преобладющей SCFA является ацетат. Кроме того, обнаружены высокие концентрации лактата. Эти (относительные) количества являются более высокими, чем количества, наблюдаемые у взрослых (где концентрации лактата обычно являются незначительными) или во вскармливаемых стандартной молочной смесью младенцах. Вследствие этого концентрации пропионата и особенно бутирата являются гораздо более низкими в ободочной кишке и фекалиях вскармливаемых грудью младенцев, чем у взрослых, и даже более низкими, чем у младенцев, вскармливаемых стандартной молочной смесью для младенцев. рН фекалий является наиболее низким во вскармливаемых грудью детях. Как упоминалось выше, желательно обеспечение питательных композиций, в частности композиций молочных смесей, которые при потреблении приводят к кишечной микрофлоре, наиболее близко сходной с кишечной флорой вскармливаемых грудью младенцев.

Были описаны многочисленные действия на здоровье SCFA и лактата и низкого рН ободочной кишки. Было описано, что пониженный рН и присутствие органических кислот оказывают противопатогенное действие и обеспечивают преимущество относительно кислотоустойчивых бактерий, таких как молочно-кислые бактерии (в том числе бифидобактерии). Описаны также действия SCFA на стенку кишечника. SCFA являются источником энергии колоноцитов и посредством этого способствуют целостности кишечного барьера. SCFA участвуют также в действиях на перистальтику, метаболизм желчных кислот, абсорбцию воды и дифференцировку клеток (см., например, ЕР1105002). Известно, что SCFA стимулируют продуцирование слизи и участвуют в абсорбции минеральных соединений и продуцировании слизи.

Подробное описание изобретения

Авторы данного изобретения неожиданно обнаружили, что GOS (в частности, TOS) и полифруктоза (в частности инулин), при совместном введении, обеспечивают ряд полезных действий, которые не могут быть объяснены увеличением количества кишечных бифидобактерий и которые, следовательно, не обусловлены бифидогенным действием, описанным для TOS или инулина НР в уровне техники (например, в Boehm et al. 2002, supra). В частности, неожиданно было обнаружено, что после введения смесей GOS и полифруктозы было увеличение общих количеств образованных SCFA, увеличение относительных количеств ацетата и лактата и уменьшение фекального рН младенцев, причем эти действия не коррелировали с увеличенным (относительным) количеством бифидобактерий. Наряду с полезным количеством и профилем SCFA и увеличенным количеством лактата наблюдали уменьшение газообразования. Кроме того, было обнаружено, что сам лактат имел до сих пор неизвестное полезное действие на ободочную кишку, так как было обнаружено, что он увеличивал секрецию простагландина Е1 и простагландина Е2. Это действие сообщалось ранее только для SCFA, в частности для ацетата (Willemsen et al. 2003, Gut 52, 1442-1447). Таким образом, композиции, содержащие лактат, и композиции, содержащие пребиотики, которые стимулируют образование лактата, могут быть использованы для стимуляции продуцирования муцина и поддержания целостности слизистого барьера (мукопротекции). Было также обнаружено, что лактат уменьшает самопроизвольные сокращения и напряжение (ригидность) мышц ободочной кишки, приводя к ослаблению спазма и боли.

Таким образом, эти пребиотические композиции являются новыми в том смысле, что они не увеличивают или не увеличивают существенно количество бифидобактерий, в то время как они действительно приводят к увеличению общих количеств SCFA, полезным изменениям профиля SCFA (увеличениям ацетата, уменьшениям бутирата и пропионата), увеличению молочной кислоты (и получению полезных уменьшающих сокращение и напряжение действий и мукостимулирующего действия), уменьшению фекального рН, уменьшению газообразования и более постепенному образованию SCFA (в том числе образованию в дистальной части ободочной кишки), т.е. к общей оптимальной картине ферментационных продуктов (больше L-лактата, меньше бутирата и т.д.). Все эти изменения делают среду ободочной кишки более сходной со средой ободочной кишки вскармливаемых грудью младенцев. В одном варианте осуществления данного изобретения, здесь обеспечено применение смесей GOS и полифруктозы в эффективных количествах для производства композиций, которые приводят к среде ободочной кишки, по существу сходной со средой ободочной кишки вскармливаемых грудью младенцев.

Эти обнаруженные полезные действия были значительно более выраженными после совместного введения, чем при введении либо только GOS, либо только полифруктозы (например, TOS или инулина), что указывает на то, что GOS и полифруктоза действуют синергетически. В уровне техники не проводили исследований, в которых отдельные действия введения TOS и инулина непосредственно сравнивали с совместным введением этих двух типов соединений, и очевидно, что такие независимые отдельные исследования не могут сравниваться друг с другом и являются непригодными для обнаружения синергетических действий.

Это новое синергетическое взаимодействие GOS и полифруктозы (например, TOS и инулина), и действия in vivo их совместного введения, приводит к новым применениям композиций, содержащих как GOS, так и полифруктозу в подходящих (синергетических) количествах, таким как лечение или предупреждение колитических и/или абдоминальных спазмов, вздутия живота, метеоризма, абдоминальной боли, констипации, IBS, IBD, аллергии, и/или увеличенной мукопротекции кишечника. Кроме того, композиция, содержащая лактат (D-лактат и/или L-лактат, предпочтительно L-лактат), может быть использована для лечения или предупреждения одного или нескольких из этих симптомов или нарушений.

Таким образом, неожиданно, ферментация этих специфических смесей пребиотиков (GOS и полифруктозы) кишечной флорой приводит к усиленному и кинетически полезному образованию SCFA и лактата и улучшенному распределению метаболических конечных продуктов. В результате получают многие полезные действия, такие как действия на продуцирование слизи, противовоспалительные действия, действие на восприятие боли и действия на абдоминальные спазмы/колики (в обоих случаях через релаксацию ободочной кишки и уменьшение самопроизвольных сокращений). Питательные композиции, содержащие эти пребиотические смеси, могут быть также использованы для взрослых, имеющих проблемы кишечника, такие как IBD или IBS, или уменьшенную целостность кишечного барьера вследствие нарушения питания.

Определения

«Полисахариды» обозначают углеводные цепи моносахаридных элементарных звеньев с длиной цепи по меньшей мере 10 элементарных звеньев. В отличие от этого «олигосахариды» имеют длину цепи менее чем 10 элементарных звеньев.

«Степень полимеризации», или “DP”, обозначает общее количество сахаридных элементарных звеньев в олиго- или полисахаридной цепи. «Средняя DP» обозначает среднюю DP олисахаридов или полисахаридных цепей в композиции, без учета возможных моно- или дисахаридов (которые предпочтительно удаляют, если они присутствуют). Среднюю DP композиции используют для различения между композициями. Кроме того, % сахаридных элементарных звеньев, например, % глюкозных и % фруктозных элементарных звеньев, служит отличительным признаком.

Термины “полифруктоза” или “полифруктан”, или “фруктополисахарид” относятся к полисахаридному углеводу, содержащему цепь β-связанных фруктозных элементарных звеньев со степенью полимеризации 10 или более, и он включает в себя, например, инулин (например, инулин НР), леван и/или “полифруктан смешанного типа” (см. ниже).

«Инулин» или «негидролизованный инулин», или «инулин НР» обозначает глюкоза-терминированные фруктозные цепи с большинством цепей (по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%), имеющих степень полимеризации (DP) 10 или более. Таким образом, инулин может быть описан как GF_n, где G представляет глюкозильное элементарное звено, F представляет фруктозильное элементарное звено, а n равно числу фруктозильных элементарных звеньев, связанных друг с другом, причем n равно 9 или более. Отношение G/F равно приблизительно 0,1 к 0. Однако небольшая часть этих молекул инулина может не иметь терминального глюкозного элементарного звена. Средняя DP равна здесь предпочтительно по меньшей мере 15, более предпочтительно 20 или более, например, 20, 21, 22, 23, 25, 30, 40, 60, 70, 100, 150 или более. В инулине фруктозные элементарные звенья связаны связью β(2→1). Подходящий инулин коммерчески доступен, например, в виде Raftiline®HP (Orafti) со средней DP>23.

«Гидролизованный инулин» или «олигофруктоза» обозначает смесь глюкоза- и фруктоза-терминированных фруктозных цепей с DP ниже 10. Таким образом, гидролизованный инулин может быть описан как смесь GF_n-цепей и F_n-цепей (где G представляет глюкозильное элементарное звено, F представляет фруктозильное элементарное звено, а n=1-8). Гидролизованный инулин обозначает продукт (ферментативного или кислотного) гидролиза или продукт частичного гидролиза инулина, происходящий из расщепления β(1-2)-фруктозил-фруктозных связей. Термин «гидролизованный инулин» включает в себя также синтетически полученный или рекомбинантно изготовленный инулин, которые имеют одну и ту же структуру.

«Леван» или «левулан», или «левулин», или «левулозан» обозначает полисахарид, состоящий из полифруктозы, в которой фруктозные элементарные звенья связаны связями β(2→6). Может присутствовать начальная глюкозная часть молекулы, но это необязательно. Степень полимеризации равна более чем 10.

В «полифруктанах смешанного типа» фруктозные элементарные звенья связаны связями β(2→1) и β(2→6). Полифруктаны смешанного типа являются разветвленными и имеют DP>10.

«GOS» или «галактоолигосахариды», или «транс-галактоолигосахариды», или “TOS” обозначают олигосахариды, состоящие из галактозных элементарных звеньев, с DP 10 или менее и средним DP 2, 3, 4, 5 или 6. Глюкозное элементарное звено может присутствовать на редуцирующем конце этой цепи. Предпочтительно, GOS содержит по меньшей мере 2/3 галактозных элементарных звеньев. Наиболее предпочтительными являются транс-галактоолигосахариды (TOS) с гликозидными связями β-(1-4). Таким GOS является, например, GOS, который находится в Vivinal®GOS (коммерчески доступном из Borculo Domo Ingredients, Zwolle, Netherlands), содержащем транс-галактоолигосахариды с гликозидными связями β-(1-4) и гликозидными связями β-(1-6).

«SCFA» или «жирные кислоты с короткой цепью» обозначают жирные кислоты с длинами углеродной цепи до С6, продуцируемые в качестве конечного продукта бактериальной кишечной ферментации, такие как ацетат (С2), пропионат (С3), бутират и изобутират (С4), валерат и изовалерат (С5) и другие. Выражение «iC4-5” относится к сумме изобутирата, валерата и изовалерата.

«Синергетически эффективное количество» обозначает количество GOS и полифруктозы (например, TOS и инулина), которое, при совместном введении, дает один или несколько специфических физиологических эффектов (описанных здесь в другом месте), посредством чего общий эффект совместного введения является значительно большим, чем сумма эффектов отдельного введения GOS или полифруктозы. Например, если эффект введения одного GOS равен Х, а эффект введения одной полифруктозы равен Y, то эффект совместного введения Ѕ концентрации GOS плюс Ѕ концентрации полифруктозы имеет эффект больший, чем Ѕ Х+Ѕ Y, и т.д.

“Совместное введение” двух или более веществ обозначает введение этих веществ одному индивидууму, либо в одной композиции, либо в отдельных композициях (набора частей; в виде объединенной композиции), которые вводят в одно и то же время (одновременно) или в пределах короткого промежутка времени (раздельное или последовательное применение, например в пределах минут или часов).

“Энтеральное” относится здесь к доставке непосредственно в желудочно-кишечный тракт субъекта (например, перорально или через трубку, катетер или стому).

Термин “содержащий” должен интерпретироваться как указывающий присутствие указанных частей, стадий или компонентов, но он не исключает присутствия одной (одного) или нескольких дополнительных частей, стадий или компонентов.

“Младенец” относится здесь к детям в возрасте 0-36 месяцев, предпочтительно 0-18 месяцев или более предпочтительно 0-12 месяцев.

Термин “вскармливаемые грудью младенцы” относится к младенцам, вскармливаемым исключительно грудным молоком человека. “Не вскармливаемые грудью или частично вскармливаемые грудью младенцы” являются младенцами, вскармливаемые не исключительно грудным молоком человека. Этот термин включает в себя младенцев, вскармливаемых по меньшей мере одной бутылочкой (около 80 мл) молочной смеси в день.

“Процент” или “среднее” обычно обозначает массовые проценты средних величин, если нет другого указания или не является ясным, что имеется в виду другая основа расчета.

В одном варианте осуществления данное изобретение обеспечивает ряд новых применений композиций, содержащих как GOS, так и полифруктозу в подходящих (синергетически эффективных) количествах.

Применения и способы по изобретению

В различных описанных здесь применениях субъектом является предпочтительно субъект-человек, более предпочтительно младенец, например, новорожденный младенец с возрастом до 12 месяцев. В частности, имеют в виду искусственно вскармливаемых или частично искусственно вскармливаемых младенцев. Альтернативно, субъектом может быть ребенок, подросток или взрослый. В частности, с использованием композиций по изобретению могут предупреждаться и/или лечиться проблемы кишечника, такие как, но не только, воспалительное заболевание кишечника (IBD), синдром раздраженной толстой кишки (IBS), метеоризм, абдоминальные спазмы, колики, абдоминальное вздутие, абдоминальная боль и т.д., которые могут приводить к усталости, депрессии или плохому расположению духа. Может быть также усилено продуцирование слизи, и могут предупреждаться или лечиться аллергии, происходящие из субоптимального функционирования кишечника. Может быть также улучшена барьерная функция кишечника у пациентов с барьерной функцией, нарушенной вследствие нарушения питания, хирургии, химиотерапии и т.д.

Композиции, содержащие как GOS, так и полифруктозу, такие как композиции, содержащие TOS и инулин, могут быть в одном варианте осуществления использованы для индукции продуцирования SCFA в толстой кишке субъекта и для существенного увеличения общего (кишечного и/или фекального) количества SCFA, продуцированного после введения, и/или для существенной модификации относительных количеств продуцируемых (кишечных и/или фекальных) SCFA, в частности, для увеличения относительного (кишечного и/или фекального) количества ацетата из общего количества SCFA и/или для существенного увеличения количества (абсолютного или относительного) продуцируемого кишечного лактата, и/или для существенного уменьшения или предотвращения образования кишечных газов, и/или для распространения продуцирования SCFA в дистальную часть ободочной кишки, и/или для существенного снижения pH в толстой кишке и фекального pH. Может быть также уменьшена сумма кишечного и/или фекального бутирата, изобутирата, валерата и/или изовалерата относительно общих SCFA. Эти эффекты достигаются после введения, без проявления существенного влияния на общее и/или относительное количество кишечных бифидобактерий. Здесь обеспечены композиции для лечения или профилактики любых заболеваний, или нарушений, или дискомфортов, ассоциированных с одним или несколькими из этих кишечных эффектов или вызываемых одним или несколькими из этих кишечных эффектов.

Данное изобретение обеспечивает применение галактоолигосахаридов и полифруктозы для производства композиции для лечения или предупреждения вздутия живота, газообразования, абдоминальной боли и/или метеоризма. В следующем варианте осуществления данное изобретение обеспечивает применение галактоолигосахаридов и полифруктозы для производства композиции для лечения или предупреждения аллергии, экземы или атопических заболеваний. В следующем варианте осуществления данное изобретение обеспечивает применение галактоолигосахаридов и полифруктозы для производства композиции для лечения и/или предупреждения колик и/или для релаксации сокращений ободочной кишки, предпочтительно тонического и/или фазового сокращения. В другом варианте осуществления данное изобретение обеспечивает применение галактоолигосахаридов и полифруктозы для производства композиции для лечения или предупреждения синдрома раздраженной толстой кишки или воспалительного заболевания кишечника. Еще в одном варианте осуществления данное изобретение обеспечивает применение галактоолигосахаридов и полифруктозы для производства композиции для улучшения барьерной функции кишечника и/или продуцирования слизи в толстой кишке.

Если нет другого указания, “существенное увеличение” (например, SCFA, ацетата или лактата) обозначает здесь увеличение по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, более предпочтительно по меньшей мере 20% или более, в сравнении с количеством, продуцируемым при отдельном введении либо GOS, либо полифруктозы (например, инулина). Подобным образом, если нет другого указания, “существенное уменьшение” (например, газообразования) обозначает уменьшение по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, более предпочтительно по меньшей мере 20%, 25%, 50% или более (например, 70%, 80%, 90%, 100%) в сравнении с количеством, продуцируемым при введении одной полифруктозы (например, инулина).

Увеличение общего количества SCFA, продуцируемых в качестве продукта ферментации композиций GOS и полифруктозы, может быть измерено в виде значимого уменьшения pH фекальных проб субъектов, отражающего уменьшение pH in vivo в толстой кишке. У младенцев было обнаружено, что фекальный pH уменьшался до около 5,8 или менее, например, до pH 5,6, 5,5 или 5,4, или 5,2 после совместного введения TOS и полифруктозы (например, инулина), в то время как pH вскармливаемых стандартными смесями младенцев был около или выше pH 6, например, около pH 5,9, 6,8 или даже 7,0. Таким образом, существенным уменьшением называют уменьшение pH по меньшей мере на 15% или на 0,9 единиц в сравнении с pH младенцев, вскармливаемых стандартной смесью.

Другим полезным эффектом совместного введения GOS и полифруктозы в подходящих количествах является то, что состав SCFA является существенно другим, чем состав при введении либо GOS, либо полифруктозы. В частности, относительное количество бутирата является существенно уменьшенным, тогда как относительное количество ацетата является существенно увеличенным. Таким образом, эти композиции могут быть использованы для изменения не только общих количеств SCFA, но также относительных соотношений SCFA. У младенцев, получающих одновременно TOS и полифруктозу (например, инулин), относительные содержания SCFA больше похожи на содержания, обнаруживаемые у вскармливаемых грудью младенцев, с отношениями ацетат : пропионат : бутират обычно около 80-85%:1-15%:1-5%, в то время как у младенцев, вскармливаемых стандартной молочной смесью, отношения обычно были около 69-74%:16-19%:5,6% (как показано в примерах). Таким образом, композиции по изобретению увеличивали, в частности, относительные количества ацетата и уменьшали относительные количества пропионата и бутирата. Совместное введение GOS и полифруктозы приводит к соотношениям ацетат : пропионат : бутират, сходным с соотношениями у вскармливаемых грудью младенцев гораздо более близко, чем соотношения у вскармливаемых смесями младенцев (которые продуцируют высокие содержания бутирата и пропионата и относительно низкие содержания ацетата). Действие на относительные соотношения SCFA могут быть измерены способами, известными в данной области, такими как газовая хроматография фекальных проб, в различных временных точках после введения, с использованием либо исследований in vivo, либо систем ферментации in vitro, например, как описано в примерах. “Существенно модифицированный состав SCFA” или “существенно увеличенное количество ацетата” относится к количеству ацетата (% общих SCFA), являющемуся по меньшей мере приблизительно на 4%, 5%, 10%, 15% или более, более высоким, чем в том случае, когда не вводят GOS или полифруктозу или когда GOS или полифруктозу вводят отдельно. Предпочтительно, относительные количества пропионата и/или бутирата являются более низкими, чем в том случае, когда не вводят GOS или полифруктозу или когда GOS или полифруктозу вводят отдельно. В одном варианте осуществления, композиция по изобретению пригодна для увеличения кишечного и/или фекального ацетата до более чем около 85%, например, 86%, 87%, 88%, 90% или более, общего количества SCFA.

Еще одним полезным эффектом, наблюдаемым при совместном введении GOS и полифруктозы, является существенное уменьшение разветвленных SCFA в сравнении с долей разветвленных SCFA, обнаруживаемой при введении только GOS или только полифруктозы. “Существенным уменьшением разветвленных SCFA” называют в данном контексте уменьшение по меньшей мере 70% в сравнении с концентрацией, обнаруживаемой у младенцев, не вскармливаемых пребиотиками, или приводящее к фекальной доле менее, чем 1,5% общего количества SCFA. Доля разветвленных SCFA относительно общего количества SCFA может быть измерена делением суммы разветвленных SCFA, т.е. изобутирата, плюс изовалерата, плюс валерата, на сумму общих SCFA, т.е. ацетата, плюс пропионата, плюс бутирата, плюс изобутирата, плюс изовалерата, плюс валерата, и т.д.

Уменьшение доли разветвленных SCFA является полезным для здоровья субъекта, так как разветвленные SCFA являются вредными. Это свидетельствует о меньшей деградации белков, которая является нежелательной, так как ферментация белков приводит к увеличению pH и к образованию повреждающих агентов, таких как Н₂S.

Существенным уменьшением бутирата называют уменьшение по меньшей мере на 50% в сравнении с концентрацией, обнаруживаемой у младенцев, не вскармливаемых пребиотиками, или приводящее к фекальной доле менее чем 4% общего количества SCFA. В одном варианте осуществления композиция по изобретению пригодна для уменьшения суммы кишечного (и/или фекального) бутирата, изобутирата, валерата и изовалерата, которое ниже 7% общего количества SCFA, например, 6,5%, 6%, 5%, 4; или менее общего количества SCFA.

В другом варианте осуществления композиции GOS и полифруктозы пригодны для увеличения продолжительности ферментации в ободочной кишке. В частности, бактериальная ферментация будет все еще активной в наиболее дистальных частях ободочной кишки после совместного введения, как показано продукцией SCFA в дистальной части ободочной кишки. SCFA не продуцируется или продуцируется лишь в очень небольшом количестве в дистальной части ободочной кишки после введения композиций, содержащих только GOS или только полифруктозу. Кроме того, наблюдается быстрая ферментация в начале ободочной кишки после совместного введения, которая является особенно важной для противопатогенных эффектов и также наблюдается у вскармливаемых грудью младенцев. В целом, это свидетельствует о том, что эти композиции являются пригодными для установления и/или поддержания относительно однородной картины ферментации во всей ободочной кишке субъекта и распространения ферментации и продуцирования SCFA в дистальный конец ободочной кишки. Таким образом, SCFA и, наиболее вероятно, также другие продукты ферментации, в частности лактат, продуцируются по всей ободочной кишке, в начале, в середине и в конце ободочной кишки.

В следующем варианте осуществления совместное введение GOS и полифруктозы в синергетических количествах может быть использовано для существенного увеличения продуцирования лактата, как может быть опять определено анализом фекальных проб тест-субъектов и контрольных субъектов, которые получали композиции, содержащие либо только GOS, либо только полифруктозу, или эквивалентные базовые композиции (композиции-основы) без пребиотиков. “Существенным увеличением лактата” называют по меньшей мере 5%, 10%, 20% или даже 50% или большее увеличение лактата, продуцируемого в субъектах, которым вводят совместно композиции, содержащие GOS и полифруктозу, в сравнении с субъектами, которым не вводят GOS или полифруктозу. Например, младенцы, вскармливаемые на стандартной молочной смеси, дополненной 6 г/л смесей TOS/инулин (90%:10%), продуцировали при 16 неделях около 16% лактата (в виде % общих кислот), тогда как вскармливаемые стандартной смесью младенцы продуцировали около 0,6%, а вскармливаемые грудью младенцы продуцировали около 35% лактата. Хотя и не достигалось количество лактата, продуцируемого вскармливаемыми грудью младенцами, обогащение стандартной молочной смеси смесями TOS и инулина приводило к существенному увеличению продуцирования лактата. Как показано в Примерах, было обнаружено, что лактат имел неожиданные полезные эффекты. Подобно ацетату, он увеличивал продуцирование простагландина Е1 и простагландина Е2 и приводил к усиленной экспрессии эпителиального муцина. Кишечная слизистая оболочка играет важную роль в здоровье человека, так как она служит в качестве барьера инфекционным патогенам, аллергенам и канцерогенам. Таким образом, композиции, которые положительно влияют на развитие и/или целостность этой слизистой оболочки, могут быть использованы для содействия построению здоровой слизистой оболочки у новорожденных младенцев и для содействия установлению здоровой слизистой оболочки у искусственно вскармливаемых младенцев и у субъектов, страдающих от симптомов или заболеваний, происходящих из неправильно функционирующей кишечной слизистой оболочки или ассоциированных с неправильно функционирующей кишечной слизистой оболочкой. Например, кишечные проблемы, такие как воспалительное заболевание кишечника (IBD, например, колит или болезнь Крона) или синдром раздраженной толстой кишки (IBS), могут лечиться или предупреждаться, или присоединение патогена и/или вхождение через слизистую оболочку может быть уменьшено, или другие иммунологические проблемы, такие как развитие астмы, могут предупреждаться или уменьшаться. Может также предупреждаться или лечиться потеря целостности кишечного барьера в результате нарушения питания, хирургии, химиотерапии и т.д.

Кроме того, самопроизвольные сокращения и абдоминальное напряжение существенно уменьшались зависимым от дозы образом после введения D- или L-лактата. Таким образом, композиции по изобретению могут быть использованы для повышения содержания лактата в кишечнике и посредством этого лечения или предупреждения таких симптомов, как абдоминальная боль, колика, абдоминальные сокращения, абдоминальное напряжение и т.п.

Поскольку было обнаружено, что сам лактат демонстрировал неожиданные эффекты, задачей данного изобретения является также обеспечение композиций, содержащих лактат в подходящих количествах, которые могут быть использованы для лечения или предупреждения вышеописанных симптомов и нарушений. В одном варианте осуществления композиции содержат только лактат в подходящих количествах, тогда как в другом варианте осуществления композиции, содержащие GOS и полифруктозу, описанные здесь, дополнительно содержат лактат для дополнительного повышения содержания лактата в кишечнике. Одна такая композиция по изобретению содержит TOS и инулин в синергетически эффективных количествах и дополнительно содержит лактат в подходящих количествах. В одном варианте осуществления обеспечены композиции, которые пригодны для увеличения кишечного и/или фекального лактата до более чем около 10 ммоль/кг фекалий.

Понятно, что при ссылке на анализ фекальных проб речь идет об опосредованном измерении действительного эффекта in vivo. Подобным образом, могут проводиться анализы in vitro, посредством которых бактериальные популяции выращивают in vitro и подходящие количества композиций добавляют в культуры. В частности, может быть использована система ферментации in vitro, описанная в Примерах.

Таким образом, совместное введение композиций, содержащих GOS и полифруктозу, может использоваться для достижения одного или нескольких следующих физиологических эффектов:

- существенного увеличения общего содержания SCFA

- существенного снижения pH

- существенной модификации композиции SCFA

- существенного уменьшения разветвленных SCFA

- существенного уменьшения газообразования на моль продуцированных SCFA

- более продолжительная и более однородная ферментация, в том числе ферментация даже в наиболее дистальных частях ободочной кишки, и/или

- высокое начальное образование SCFA и/или образование молочной кислоты в наиболее проксимальной части ободочной кишки,

- усиление продуцирования SCFA в начале, середине и конце ободочной кишки,

- существенное увеличение содержания молочной кислоты (абсолютное и/или относительное) и/или

- увеличение относительного содержания L-лактата в виде доли общей образованной молочной кислоты.

В предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 этих эффектов или все эти эффекты существенно модифицируются при использовании композиций, содержащих как GOS, так и полифруктозу, в сравнении с введением композиций, содержащих только GOS или полифруктозу или не содержащих ни GOS, ни полифруктозу. В частности, по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 эффектов или все эти эффекты являются существенно большими после совместного введени