Пищевые системы и способы увеличения долголетия

Пищевые системы и способы увеличения долголетия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Эта заявка является продолжением предварительной заявки US 60/764056, поданной 1 февраля 2006 г., содержание которой включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области поддержания здоровья и долголетия у животных с помощью питания. В частности, изобретение предоставляет пищевые составы и способы имитации физиологических, биохимических воздействий и воздействий на экспрессию генов ограничения калорийности (энергетической ценности) без изменения пищевого рациона.

Предшествующий уровень техники

Различные публикации, включая патенты, опубликованные заявки и научные статьи, цитируются по ходу описания. Каждая из этих публикаций включена в настоящее описание в качестве ссылки.

Показано, что ограничение калорийности рациона значительно ниже уровней ad libitum увеличивает продолжительность жизни, уменьшает или замедляет наступление многих связанных с возрастом состояний, улучшает устойчивость к стрессу и замедляет функциональные ухудшения у многих видов животных, включая млекопитающих, например грызунов и приматов (см., например, D.K.Ingram et al. (2004) Ann. N.Y. Acad. Sci. 1019: 412-423). Действительно, начаты клинические испытания для оценки способствующих долголетию воздействий ограничения калорийности (ОК) у людей. Но у людей, как и у животных, представляется маловероятным, что ОК является жизнеспособной стратегией для увеличения долголетия для большинства индивидуумов из-за степени и продолжительности необходимого ограничения. По этой причине исследования сосредоточены на идентификации веществ, например фармацевтических агентов, питательных веществ и т.п., способных имитировать действие ОК без заметного изменения пищевого рациона.

Усилия исследователей направлены на идентификацию агентов, которые могут имитировать одно или более из физиологических или биохимических воздействий ОК (см, например Ingram et al., 2004, supra) или которые могут имитировать профиль экспрессии генов, наблюдаемый при ОК, в определенных тканях и органах (например, Spindler, US патент №6406853; US патентная публикация №2003/0124540). В связи с последним описаны способы, имеющие целью анализ генов, связанных с ОК, и проведение скрининга на миметики ОК, основанного на определении профилей экспрессии генов (Spindler et al., US патентные публикации 2004/0180003,2004/0191775 и 2005/0013776).

Например, в различных исследованиях было обнаружено, что ОК проявляет одно или более из следующих воздействий: (1) уменьшение окислительного стресса и окислительного повреждения (например, Weindruch, Scientific American Jan. 1996, 46-52); (2) уменьшение повреждения из-за гликирования (Novelli et al. (1998), J. Gerontol. A. Biol. Sci. Med. Sci. 53: B94-101); (3) понижение веса тела и содержания жира в организме (Bertrand et al. (1980), J. Gerontol. 35:827-835); (4) повышение чувствительности к инсулину и понижение уровней глюкозы и инсулина в крови (Lane et al. (1995), Am. J. Physiol. 268: E941-E948; Kemnitz et al. (1994), Am. J. Physiol. 266:E540-E547); (5) снижение хронического воспаления (Chung et. Al. (2002), Microsc. Res. Tech. 59:264-272). В этой связи было показано, что введение длинноцепочечных свободных жирных кислот, например пальмитиновой и олеиновой кислот и их производных с КоА, может имитировать действие ОК на один или более биохимический показатель (Chacon, U.S. Patent Publication № 2002/0173450). Показано, что карнозин (β-аланил-L-гистидин) присутствует в тканях долгожителей и способствует замедлению старения посредством своего действия в качестве антиоксиданта, гасителя свободных радикалов и агента, защищающего от гликирования (Hipkiss (1998), Int. J. Cell Biol. 30: 863-868; Hipkiss & Brownson (2000), Cell Mol. Life Sci. 57: 747-753).

Pitha et al., (U.S. патент №2002/0035071) показали, что благоприятный биологический результат, связанный с ОК, можно получить путем применения агента, который блокирует метаболизм глюкозы, например, 2-дезокси-D-глюкозы, 5-тио-D-глюкозы, манногептулозы, 3-O-метилглюкозы, 1,5-ангидро-D-глюцитола или 2,5-ангидро-D-маннита.

Malnoe et al. (WO 02/071874; U.S. патент №2005/0100617) описывают состав пищи для введения млекопитающим, который способен направленно имитировать эффекты ОК на экспрессию генов. Композиция содержит антиоксидант и вещество, стимулирующее энергетический метаболизм, например карнитин или производное карнитина.

Young et al. (WO 01/17366) описывают способ увеличения долголетия престарелых домашних питомцев путем введения пищевого состава, содержащего источник кальция, антиоксидант и при необходимости пребиотики или пробиотический микроорганизм, источник цинка и глютамин.

Cupp et al., (US патент 2005/0123643) также описывают способ продления долголетия престарелых домашних питомцев путем введения пищевого состава, содержащего смесь масел, антиоксидант, источник линолевой кислоты и при необходимости пребиотики, такие как инулин или фруктоолигосахариды.

Несмотря на доступность способов и агентов, описанных выше, сохраняется потребность в способах и составах, которые могут имитировать воздействия ОК без требования к индивидуумам значительно изменить калорийность их рациона.

Сущность изобретения

Один аспект изобретения представляет пищевой состав (диету), включающий по меньшей мере три ингредиента, каждый из которых попадает в одну отличную из пяти категорий ингредиентов, которые улучшают долголетие путем имитации способствующих долголетию эффектов ограничения калорийности, каковыми категориями являются: (а) антиоксиданты; (б) агенты, защищающие от гликирования; (в) агенты для уменьшения веса тела или жира организма; (г) агенты, способствующие высокой чувствительности к инсулину или низкому уровню инсулина или глюкозы в крови; (д) противовоспалительные агенты.

В определенных осуществлениях антиоксиданты являются водорастворимыми веществами, которые могут включать, например, одно или более вещество как витамин С, полифенолы, проантоцианидины, антоцианины, биофлафоноиды, источник селены (например, один или более из селенита натрия, селената натрия или L-селенометионина), α-липоевая кислота, глютатион, катехин, эпикатехин, эпигаллокатехин, эпигаллокатехин галлат, эпикатехин галлат или цистеин. В других осуществлениях антиоксидантами являются жирорастворимые вещества, которые могут включать, например, одно или более из таких веществ, как витамин Е, γ-токоферол, α-каротин, β-каротин, лютеин, зеаксантин, ретиналь, астаксантин, криптоксантин, природные смешанные каротиноиды, ликопен или ресвератрол. В другом осуществлении состав сдержит как жирорастворимые, так и водорастворимые антиоксиданты, например витамин Е, витамин С, природные каротиноиды, источник селена и ликопен.

Агенты, направленные против гликирования, могут включать одно или более вещество, выбранное из карнозина или аминогуанидина. Агенты для уменьшения веса тела или жира могут включать одно или более вещество, выбранное из конъюгированной линолевой кислоты, L-карнитина, ацетил-L-карнитина, пирувата, полиненасыщенных жирных кислот, жирных кислот со средним размером цепи, триглицеридов со средним размером цепи или соевых изофлавонов и их метаболитов. Агенты, способствующие высокой чувствительности к инсулину, могут включать один или более компонентов, выбранных из источников хрома, корицы, коричного экстракта, полифенолов из корицы и ведьминого ореха (гамамелиса), экстракт плодов кофе, хлорогеновой кислоты, кофейной кислоты, источника цинка или экстракта виноградных косточек.

Противоспалительные агенты могут включать один или более компонентов, выбранных из источников ω-3-жирных кислот или источника куркумина. В отдельном осуществлении источником ω-3-жирной кислоты может быть по меньшей мере одна из α-линоленовой кислоты, эйкозапентаеноевой кислоты, докозапентаеноевой кислоты, докозагексаеноевой кислоты, льняного семени, льняного масла, грецких орехов, масла канола, зародышей пшеницы или рыбьего жира. В другом конкретном осуществлении источником куркумина является (1,7-бис-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-гепта-1,6-диен-3,5-дион; 1-(4-гидроксифенил)-7-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-гепта-1,6-диен-3,5-дион; 1,7-бис-(4-гидроксифенил)-гепта-1,6-диен-3,5-дион, деметоксикуркумин или бисдеметоксикуркумин.

В отдельных осуществлениях состав включает по меньшей мере один ингибитор повреждения из-за гликилирования, по меньшей мере один агент для понижения веса тела и жира и по меньшей мере один агент, способствующий высокой чувствительности к инсулину и низким уровням инсулина и глюкозы в крови. Такие составы могут дополнительно включать по меньшей мере один противовоспалительный агент.

В других осуществлениях состав включает по меньшей мере один антиоксидант и по меньшей мере один противовоспалительный агент.

Другой аспект изобретения характеризует композицию, являющуюся продуктом питания животного, пищевой добавкой или продуктом питания человека, включающим составы, приведенные выше. В некоторых осуществлениях продукт питания животного или пищевая добавка входят в состав рецептуры для употребления животными спутниками человека, в частности собаками или кошками.

Другой аспект изобретения характеризует способ увеличения долголетия у животных, включающий введение животному композиции, включающей пищевые составы, как описано выше, в количестве, эффективном для увеличения долголетия животного. В отдельных осуществлениях животное является спутником человека, в частности собакой или кошкой. В отдельных осуществлениях композицию вводят как часть режима питания, например, один или более раз в день, один или более раз в неделю, один или более раз в месяц. Введение может предназначаться для любого отрезка времени, считающегося эффективным, например для одной недели, одного месяца, трех месяцев или года или более, достигая продолжительности жизни животного.

Другой аспект изобретения характеризует применение пищевых составов, как описано выше, для приготовления состава для увеличения долголетия животного. В отдельных осуществлениях животное является спутником человека, в частности собакой или кошкой.

Другие характеристики и преимущества изобретения будут понятны из фигур, раскрытия изобретения и примеров, приведенных ниже.

Краткое описание фигур

Фигура 1 представляет веса животных, получавших пищевые составы или ОК. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901 LF). Через 11 месяцев кормления мыши, содержащиеся на двух тестируемых диетах, содержащих смесь II (201LB и 201LD), снижали вес тела до уровня, сравнимого с таковым у мышей, содержавшихся на диете ОК, без уменьшения потребления пищи.

Фигура 2 представляет изменения веса тела (ВТ), вес очищенного скелета (ВОС) или общий вес жировой прослойки у животных, содержавшихся на диетах или при ограничении калорийности. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемых диет (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901 LF). Через 11 месяцев кормления у мышей, содержавшихся на двух тестируемых диетах, содержащих смесь II (201LB и 201LD), вес тела и вес очищенного скелета сравнимы с таковыми у мышей на ОК (верхняя панель), тогда как общий вес жировой прослойки у мышей, содержавшихся на двух тестируемых диетах, содержащих смесь II (201LB и 201LD), на 50% меньше, чем у мышей на диете ОК (нижняя панель).

Фигура 3 представляет концентрации малонилдиальдегида (МДА) и 4-гидроксиалкеналей (4-ГДА) у животных, содержавшихся на соответствующих диетах или при ОК. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемых диет (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901 LF). Через 11 месяцев кормления концентрации продуктов перекисного окисления липидов в мышцах (МДА и 4-ГДА) самые высокие у мышей, которым давали тестируемую диету, содержащую смеси I+III, за ними следуют показатели у мышей на контрольной диете. Тестируемая диета, содержащая только смесь I, приводит к уменьшению МДА и 4-ГДА по сравнению с мышами при ОК. Две тестируемые диеты (201LB и 201LD) приводят к дальнейшему понижению МДА и 4-ГДА в мышцах до уровней ниже таковых у молодых мышей.

Фигура 4 представляет направленное против старения действие (% по сравнению с контролем) на экспрессию генов. Самцам мышей среднего возраста (С57 В1/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901 LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Средние воздействия, направленные против старения, рассчитывают для каждой тестируемой диеты и для ОК. Например, при значении p ниже 0,01 в общей сложности 431 ген подвергнут действию старения, и ОК предотвращает эти индуцированные старением изменения экспрессии генов в среднем на 43%. Пищевые смеси I, I+II, I+III и I+II+III предотвращают такие индуцированные старением изменения экспрессии генов в среднем на 29, 27, 24 и 30%, соответственно. Сходные воздействия против старения наблюдаются как для ОК, так и для пищевых составов при p<0,05, когда в общей сложности 1530 генов подвергаются воздействию старения.

Фигура 5 представляет направленное против старения воздействие (% по сравнению с контролем) на экспрессию генов, связанных с апоптозом. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901 LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Среднее воздействие, направленное против старения на подвергшиеся действию старения гены, связанные с апооптозом, рассчитывают для каждой тестируемой диеты и для ОК при значении p<0,01 или 0,05.

Фигура 6 представляет направленное против старения действие (% по сравнению с контролем) на экспрессию генов, связанных с ответом на стресс. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Среднее действие против старения на подвергшиеся старению гены, включенные в ответ на стресс, рассчитывают для каждой тестируемой диеты и для ОК при значении p<0,01 или 0,05.

Фигура 7 представляет направленное против старения действие (% по сравнению с контролем) на экспрессию генов, связанных с воспалительным ответом. Самцам мышей среднего возраста (С57В 1/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Среднее действие против старения на подвергшиеся старению гены, включенные в воспалительный ответ, рассчитывают для каждой тестируемой диеты и для ОК при значении p<0,01 или 0,05.

Фигура 8 представляет интенсивности сигналов микроматрицы для экспрессии гена субстрата-1 инсулинового рецептора (IRS-I). Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Интенсивности сигнала IRS-I определяют с помощью микроматрицы для мышечной ткани у мышей, которых кормили каждой из пищевых составов, и у мышей, которых кормили в режиме ограничения калорийности, и сравнивают с интенсивностями сигналов IRS-I в мышечной ткани контрольных молодых и старых мышей.

Фигура 9 представляет направленное против старения действие (% по сравнению с контролем) на экспрессию гена субстрата-1 инсулинового рецептора. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Среднее действие против старения на индуцированное старением уменьшение IRS-I рассчитывают для каждой тестируемой диеты и для ОК при значении p<0,01. ОК полностью (100%) предотвращает индуцированное старением понижение экспрессии гена IRS-I в скелетной мышце, за этим следует смесь I+II (78%).

Фигура 10 представляет сводку связанных со старением изменений экспрессии генов в жировой ткани. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, т.е. с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Связанные с возрастом изменения экспрессии генов в белой жировой ткани мышей суммированы.

Фигура 11 представляет сводку воздействий диет на связанные с возрастом изменения экспрессии генов. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (20lLA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. Приведено процентное содержание генов, подверженных действию старения, в ткани белого жира мышей, экспрессия которых замедляется под действием ОК или пищевых составов. При р<0,01 ОК замедляет экспрессию 23% генов, подверженных влиянию старения, за этим следует смесь I и смеси I+II (15%). При p<0,05 ОК замедляет экспрессию 42% генов, подверженных влиянию старения, за этим следует смесь I+II (31%), смесь I (27%), смесь I+III (27%) и смеси I+II+III (22%). Все тестируемые составы обычно замедляют от 0,5 (р<0,01) до 1,5% (р<0,05) генов, подверженных влиянию старения.

Фигура 12 является графиком, показывающим способность ограничения калорийности (ОК) замедлять связанные с возрастом изменения экспрессии генов. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и 201LD = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (OK) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов в белой жировой ткани у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. В общей сложности 643 гена значительно изменены с возрастом при р<0,01. Из этого набора «стареющих генов» 281 ген изменяется при ограничении калорийности (ОК) с р<0,05, и ОК предотвращает связанные с возрастом изменения у 272 из 281 генов. На графике ось абсцисс представляет количество раз изменения с возрастом и ось ординат представляет количество раз изменения с ОК. Темные кружки представляют гены, где изменение экспрессии при ОК значительное с р<0,01; светлые кружки представляют гены, где изменение экспрессии при ОК значительное с р<0,05.

Фигура 13 является графиком, показывающим способность диеты А замедлять связанные с возрастом изменения экспрессии генов. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (201LA = смесь 1, 201LB = смесь I+II, 201LC = смеси I+III и диета D = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов в белой жировой ткани у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. В общей сложности 643 гена значительно изменены с возрастом с р<0,01. Из этого набора «стареющих генов» 187 генов изменяются при диете А с р<0,05, и диета А предотвращает связанные с возрастом изменения у 178 из 187 генов. На графике ось абсцисс представляет количество раз изменения с возрастом, ось ординат представляет количество раз изменения при диете А. Темные кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете А значительное с р<0,01; светлые кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете А значительное с р<0,05.

Фигура 14 является графиком, показывающим способность диеты В замедлять связанные с возрастом изменения экспрессии генов. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (диета А = смесь 1, диета В = смесь I+II, диета С = смеси I+III и диета D = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов в белой жировой ткани у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. В общей сложности 643 гена значительно изменены с возрастом с р<0,01. Из этого набора «стареющих генов» 240 генов изменяются при диете В с р<0,05, и диета В предотвращает связанные с возрастом изменения у 199 из 240 генов. На графике ось абсцисс представляет количество раз изменения с возрастом, ось ординат представляет количество раз изменения при диете В. Темные кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете В значительное с р<0,01; светлые кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете В значительное с р<0,05.

Фигура 15 является графиком, показывающим способность диеты С замедлять связанные с возрастом изменения экспрессии генов. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (диета А = смесь 1, диета В = смесь I+II, диета С = смеси I+III и диета D = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов в белой жировой ткани у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. В общей сложности 643 гена значительно изменены с возрастом при р<0,01. Из этого набора «стареющих генов» 179 генов изменяются при диете С при р<0,05, и диета С предотвращает связанные с возрастом изменения у 171 из 179 генов. На графике ось абсцисс представляет количество раз изменения с возрастом, ось ординат представляет количество раз изменения при диете С. Темные кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете С значительное с р<0,01; светлые кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете С значительное с р<0,05.

Фигура 16 является графиком, показывающим способность диеты D замедлять связанные с возрастом изменения экспрессии генов. Самцам мышей среднего возраста (С57Вl/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201LE) или тестируемой диеты (диета А = смесь 1, диета В = смесь I+II, диета С = смеси I+III и диета D = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов в белой жировой ткани у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430А GeneChip® array. В общей сложности 643 гена значительно изменены с возрастом с р<0,01. Из этого набора «стареющих генов» 205 генов изменяются при диете D с р<0,05, и диета D предотвращает связанное с возрастом изменения у 140 из 205 генов. На графике ось абсцисс представляет количество раз изменения с возрастом, ось ординат представляет количество раз изменения при диете D. Темные кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете D значительное с р<0,01; светлые кружки представляют гены, где изменение экспрессии при диете D значительное с р<0,05.

Фигура 17 представляет суммарное действие диет на связанные с возрастом изменения экспрессии гена CD59a. Самцам мышей среднего возраста (С57В 1/6, 15 мышей в группе) дают 24 г/неделю контрольной (201 LE) или тестируемой диеты (диета А = смесь 1, диета В = смесь I+II, диета С = смеси I+III и диета D = смесь I+II+III) или 18 г/неделю диеты с ограниченной калорийностью (ОК) (901 LF). Через 11 месяцев кормления анализируют профили экспрессии генов в белой жировой ткани у молодых мышей, старых мышей, мышей на ОК и мышей, содержавшихся на четырех тестируемых диетах, с помощью микроматрицы Affymetrix mouse 430A GeneChip® array. В общей сложности 643 гена значительно изменены с возрастом при р<0,01. Индуцированное старением увеличение экспрессии гена CD59a замедляется при применении ОК и всех тестируемых диет.

Раскрытие изобретения

В данном описании осуществления описаны так, чтобы обеспечить ясное и краткое изложение, но авторов следует понимать таким образом, что осуществления можно комбинировать по-разному или разделять, не выходя за область притязаний настоящего изобретения.

Термины «функциональный ингредиент», «функциональный агент» или «функциональный компонент» применяются здесь взаимозаменяемо и относятся к веществам, которые, как известно, обладают функциональными свойствами или активностью в одной или более из следующих категорий: (1) уменьшение окислительного стресса или повреждения, (2) предотвращение гликирования (3) уменьшение веса тела, особенно, жира, (4) стимуляция чувствительности к инсулину или уменьшение уровней глюкозы или инсулина в крови и (5) противовоспалительное действие.

«Эффективное количество» относится к количеству соединения, материала или композиции, как описано здесь, которое является эффективным для достижения отдельного биологического результата. Такой результат включает, не ограничиваясь этим, улучшение отягощенных возрастом факторов, увеличение долголетия, снижение вероятности и/или замедление наступления связанных с возрастом заболеваний, уменьшение функционального спада и улучшение биохимических, молекулярных, клеточных, физиологических и фенотипических эффектов старения. Такая эффективная активность может быть достигнута, например, путем введения композиций согласно настоящему изобретению для индивидуума.

«Субъект» или «индивидуум» относится к животным любого вида. В различных осуществлениях животное является млекопитающим и может быть человеком.

Как применяется здесь, «пищевая добавка» является продуктом, предназначенным для поедания в дополнение к обычной диете животного. Животное является млекопитающим и может быть человеком.

Как применяется здесь, «продукт питания, приготовленный для употребления человеком» является любым составом для употребления человеческим существом.

Как применяется здесь, термин «пища для домашних животных» или «состав пищи для домашних животных» означает композицию, предназначенную для употребления животными и предпочтительно животными спутниками человека. «Полная и сбалансированная по питательным веществам пища» является содержащей все известные необходимые питательные вещества в необходимых количествах и пропорциях на основе рекомендаций известных авторитетов в данной области техники относительно питания животных спутников человека и поэтому способна служить единственным источником питания для поддержания жизни и обеспечения воспроизводства без добавления дополнительных источников питания. Сбалансированные составы питания для животных широко известны и широко применяются в данной области техники.

«Ограничение калорийности» или «ограничение по калорийности» применяется здесь взаимозаменяемо и относится к режиму питания с низкой калорийностью без недоедания. В основном, ограничение относится к общей калорийности, производной углеводородов, жиров и белков. Ограничение обычно составляет, не ограничиваясь этим, приблизительно 25%, приблизительно 40% поглощаемой энергетической ценности по сравнению с поглощением ad libitum.

«Долголетие» относится в основном к продолжительности жизни за пределами среднего значения для отдельного вида. «Увеличенное долголетие» или «продленное долголетие» относится к любому значительному увеличению продолжительности жизни у отдельного животного за пределами средней ожидаемой продолжительности жизни для данного вида, к которому это животное принадлежит.

«Молодой» относится в основном к индивидууму в молодом взрослом возрасте, например, полной половозрелости после периода полового созревания или юности, как определяется у видов в соответствии в известными параметрами.

«Постаревший» или «старый», как применяется здесь, относится к индивидуумам, которые физически или хронологически находятся в последней трети их средней ожидаемой продолжительности жизни.

Авторы изобретения определили, что число физиологических, биохимических характеристик и/или характеристик экспрессии генов, связанных с ОК, можно имитировать путем введения составов, содержащих сочетание трех или более категорий функциональных ингредиентов. Доказано, что такие составы являются эффективными при имитации ОК по сравнению с предыдущими составами и способами, сфокусированными на одном единственном питательном веществе или одной или двух категориях функциональных ингредиентов, неспособных имитировать благоприятное действие ОК.

Таким образом, один аспект изобретения предоставляет системы питания для имитации эффектов ограничения калорийности без ограничения потребления калорий. Системы питания согласно изобретению включают составы для введения сочетаний питательных веществ, направленных на различные функции в организме, попадающих в три или более из следующих активностей: (1) антиоксидантная активность, (2) ингибирование повреждения за счет гликирования, (3) уменьшение веса тела, особенно веса жира в организме, (4) усиление чувствительности к инсулину и низкого уровня инсулина/глюкозы в крови и (5) противовоспалительная активность.

Показано, что при введении животным пищевые составы, описанные здесь, имитируют различные физиологические и биохимические воздействия ОК, включая изменение веса тела и накопления жира, уменьшение перекисного окисления липидов и процент выживания. Авторы изобретения также определили, что, как и в случае ОК, пищевые составы способны задерживать в разной степени связанные с возрастом изменения экспрессии генов в тканях организма. Соответственно, системы питания, описанные здесь, могут предоставить преимущественное альтернативное или дополнительное относительно ОК увеличение долголетия.

В различных осуществлениях пять описанных функций сочетаются в составах, включающих сочетания функциональных ингредиентов. Например, не ограничивая изобретение, один состав включает по меньшей мере один антиоксидант, предпочтительно один водорастворимый антиоксидант и один жирорастворимый антиоксидант. Другой состав включает по меньшей мере один функциональный ингредиент, ингибирующий повреждение из-за гликирования, и по меньшей мере один функциональный ингредиент, способствующий понижению веса тела, особенно жира организма, и/или по меньшей мере один функциональный ингредиент, способствующий высокой чувствительности к инсулину и низким уровням инсулина/глюкозы в крови. Другой состав включает по меньшей мере один функциональный ингредиент, уменьшающий хроническое воспаление.

Составы можно вводить приматам, включая людей. Такие составы можно также вводить животным, например, но не ограничиваясь этим, животным спутникам человека (например, кошкам, собакам, хорькам, птицам), сельскохозяйственным животным (например, свиньям, козам, овцам, телятам, лошадям, птице, ламам). Составы можно также вводить экзотическим животным, в частности животным зоопарков и видам под угрозой исчезновения. В отдельных осуществлениях составы содержат по меньшей мере один антиоксидант, предпочтительно один водорастворимый антиоксидант и один жирорастворимый антиоксидант. Водорастворимые антиоксиданты включают, не ограничиваясь этим, витамин С, полифенолы из различных ягод (клюквы, голубики, черники и т.п.), проантоцианидины и антоцианины из косточек винограда и коры европейской береговой сосны и Pinus maritime, биофлавоноиды (таксифолин, нарингенин, гесперитин, 6-гидроксифлаванон, 2-гидроксифлаванон, 4-гидроксифлаванон) из фруктов (особенно цитрусовых) и овощей, L-селенометионин, α-липоевую кислоту, глутатион, катехин, эпикатехин, эпигаллокатехин, эпигаллокатехин галлат, эпикатехин галлат, цистеин. Жирорастворимые антиоксиданты включают, не ограничиваясь этим, витамин Е (α-токоферол ацетат), γ-токоферол, α-каротин, β-каротин, лютеин, зеаксантин, ретиналь, астаксантин, криптоксантин, природные смешанные каротиноиды, ликопен и ресвератрол среди многих других. В отдельных осуществлениях составы могут включать сочетания всех этих антиоксидантов.

В богатых антиоксидантами составах витамин Е и/или витамин С можно предоставлять в количествах приблизительно 100-1000 мг/кг диеты. В частных осуществлениях витамин Е или витамин С находятся в количествах, составляющих приблизительно 200-800 мг/кг диеты или приблизительно 300-700 мг/кг диеты, или приблизительно 400-600 мг/кг диеты, или приблизительно 450-500 мг/кг диеты.

Каротиноиды являются классом природных жирорастворимых пигментов, обнаруженных главным образом в растениях, водорослях, фотосинтезирующих и некоторых нефотосинтезирующих бактериях, дрожжах и плесени. Известно, что около 600 различных каротиноидов встречаются в природе (Ong & Tee. (1992) Meth. EnzymoL, 213:142-167) и новые каротиноиды продолжают идентифицировать (Mercadante, A. (1999) "New carotenoids: recent progress" Invited Lecture 2. Abstracts of the 12th International Carotenoid Symposium, Cairns, Australia, July 1999). Каротиноиды описаны по своей химической структуре. Большинство каротиноидов являются производными полиеновой цепи из 40 атомов углерода. Эта цепь может оканчиваться циклической концевой группой (кольцами), как показано формулой I ниже

Формула I может быть дополнена содержащими кислород функциональными группами. Например, R₁, R₃, R₄ и R₆ могут независимо быть H или ОН и R₂ и R₅ могут независимо быть Н или =O. Каждое кольцо может содержать двойную связь. В основном углеводородные каротиноиды известны как каротины, тогда как кислородсодержащие производные таких углеводородов известны как ксантофиллы. Неограничивающими примерами каротиноидов являются β-каротин, зеаксантин, астаксантин, криптоксантин и лютеин.

В отдельных осуществлениях каротиноиды предоставлены в количествах, составляющих приблизительно 1-100 мг/кг диеты. В частных осуществлениях каротиноиды предоставлены в количествах, составляющих приблизительно 10-90 мг/кг диеты, или приблизительно 20-80 мг/кг диеты, или приблизительно 30-70 мг/кг диеты, или приблизительно 40-60 мг/кг диеты или приблизительно 50 мг/кг диеты.

В дополнение к другим каротиноидам состав может специфически включать некоторое количество очищенного каротиноида ликопена. Ликопен является каротиноидом со структурой формулы II:

Ликопен можно предоставлять в количествах, составляющих приблизительно 1-100 мг/кг диеты или в отдельных осуществлениях приблизительно 10-90, 20-80, 30-70, 40-60 или приблизительно 50 мг/кг диеты.

Богатый анти