DE60116662T2

DE60116662T2 - Hemmung von systemischen infektionen in menschen und wirbeltieren mit ballaststoffen

Info

Publication number: DE60116662T2
Application number: DE60116662T
Authority: DE
Inventors: K. Randal Starkville BUDDINGTON; Jan Van Loo; Anne Frippiat
Original assignee: Raffinerie Tirlemontoise SA; Tiense Suikerraffinaderij NV; Mississippi State University; University of Mississippi
Current assignee: Raffinerie Tirlemontoise SA; Tiense Suikerraffinaderij NV; Mississippi State University; University of Mississippi
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: DE60116662D1; CA2423783A1; DK1320375T3; JP4309650B2; JP2004509922A; NO20031259L; WO2002026242A2; EP1320375A2; NO20031259D0; CA2423783C; EP1320375B1; NO331751B1; CN1466460A; ES2252317T3; WO2002026242A3; ATE315399T1; US7431939B1; CN1315482C

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Nahrungsfaser, insbesondere eines Fruktans, für die Herstellung einer Zusammensetzung zum Hemmen des systemischen Wachstums von pathogenen Bakterien bei Menschen und Vertebraten.
Hintergrund und Stand der Technik
Diätfaserstoff ist ein allgemeiner Begriff, der verwendet wird, um Nahrungsmittelinhaltsstoffe zu beschreiben, die einer Hydrolyse durch die Verdauungssekretion von Menschen und Vertebraten gegenüber resistent sind (im nachfolgenden kurz durch den Ausdruck resistent bezeichnet). Historisch sind Nahrungsfasern primär als aus Lignin, Zellulose, Hemizellulose oder Pektin bestehend angesehen worden. Jedoch hat sich das jüngste Interesse auf andere Nahrungsfasern, wie etwa z.B. resistente Stärke und resistente Fruktane einschließlich Levan, Inulin und Oligosacchariden fokussiert.
Die Quellen von Nahrungsfasern variieren breit und können Bäume (Zellulose), Rübenpulpe aus Zuckerrüben, und Extrakte aus Pflanzen, Pflanzenteilen und Früchten (z.B. Gummi arabicum, Fruktane einschließlich Levan aus Phleum pratense und Inulin und Fructo-Oligosaccharide, die auch als Oligofruktose bezeichnet wird, aus Wurzeln von Chicoree und aus Knollen von Dahlien und Erdartichoke; Citrus-Pektin aus Früchten; Carrageenan aus Seegras und Schalen aus Nüssen (z.B. Erdnusshüllen) enthalten. Obwohl resistente Oligosaccharide traditionell nicht als Nahrungsfasern angesehen worden sind, erfüllen sie die notwendigen Kriterien und sind jetzt allgemein als solche akzeptiert. Resistente Oligosaccharide und Polysaccharide können auch aus bakterieller Aktivität (z.B. Fructo-Oligosaccharid, Levan und Inulin) stammen und können auch durch enzymatische Synthese, z.B. Fructo-Oligosaccharide aus Saccharose, erhalten werden. Resistente Oligosaccharide können ebenfalls durch partielle Hydrolyse resistenter Polysaccharide erhalten werden, beispielsweise Fructo-Oligosaccharid durch partielle, saure oder enzymatische Hydrolyse von Fruktanen. Die Begriffe Fructo-Oligosaccharid und Oligofruktose werden hier austauschbar verwendet.
Fruktane, d.h. Levan und Inulin, treten üblicherweise als eine polydisperse Mischung von Kohlenhydratketten auf, die meist aus Fruktoseeinheiten bestehen und bei denen Fruktosyl-Fruktoseverbindungen die Mehrzahl der Verbindungen bilden. Fructo-Oligosaccharide oder Oligofruktose, die in der Tat ein aus Molekülen mit weniger als 10 Saccharideinheiten zusammengesetztes Fruktan ist, kann durch Extraktion aus Pflanzenmaterial, durch partielle Hydrolyse, durch entweder saure Hydrolyse oder enzymatische Hydrolyse von Fruktanen, insbesondere Inulin, wie auch durch enzymatische Synthese aus Saccharose erhalten werden. Alle diese Arten von Fruktanen werden hier durch den Ausdruck Fruktan erfasst.
Fruktane einschließlich Levan, Inulin und Oligofruktose sind im Stand der Technik wohl bekannt und werden als Nahrungsfasern angesehen. Levan besteht aus Ketten von Fruktoseeinheiten, die zumeist oder ausschließlich miteinander durch β(2-6)-Verknüpfungen verbunden sind. Eine endständige Glukoseeinheit kann vorhanden sein oder nicht. Inulin besteht aus Ketten von Fruktoseeinheiten, die zumeist oder ausschließlich miteinander durch β(2-1)-Verknüpfungen verbunden sind. Die meisten der Inulinketten enden in einer Glukoseeinheit, aber die Anwesenheit der besagten Glukoseeinheit ist nicht notwendig. Levan tritt meist als verzweigte Fruktoseketten auf, während Inulin aus linearen Ketten von Fruktoseeinheiten zusammengesetzt ist, aber auch als Ketten von Fruktoseeinheiten auftreten kann, die mehr oder weniger verzweigt sind. Alle besagten Fruktane, d.h. Levan, Inulin und Oligofruktose sind in der vorliegenden Erfindung geeignet.
Inulin tritt bei Konzentrationen von etwa 10 bis 20 % an Frischgewicht bei Chicoree, Dahlienknollen und Erdartichoke auf, aus welchen es im industriellen Maßstab isoliert, gereinigt und optional raffiniert werden kann, um Verunreinigungen und unerwünschte Fraktionen von Kohlenhydraten gemäß bekannten Techniken zu entfernen.
Inulin kann durch die allgemeinen Formeln GF_n und F_m repräsentiert sein, wobei G eine Glukoseeinheit repräsentiert, F eine Fruktoseeinheit repräsentiert, n die Anzahl von mit der terminalen Glukoseeinheit verknüpften Fruktoseeinheiten repräsentiert und m die Anzahl von miteinander in der Kohlenhydratkette verbundenen Fruktoseeinheiten repräsentiert. Die Anzahl von Saccharideinheiten (Fruktose- und Glukoseeinheiten) in einem Fruktanmolekül, d.h. die Werte n + 1 und m in den obigen Formeln werden allgemein als Polymerisationsgrad bezeichnet, der als DP (degree of polymerisation) repräsentiert wird. Ein weiteres Merkmal von Inulin ist der (numerische) durchschnittliche Polymerisationsgrad, der durch (DP) repräsentiert ist, was der Mittelwert von Saccharideinheiten pro Polysaccharid-(Inulin)-molekül ist.
Inulin aus Chicoree ist kommerziell als RAFTILINE^® von ORAFTI (Tienen, Belgien) in verschiedenen Graden erhältlich, wie etwa beispielsweise ST (das einen (DP) von etwa 10 aufweist und insgesamt etwa 8 Gew.-% Glukose, Fruktose und Saccharose enthält), LS (das einen (DP) von etwa 10 aufweist, aber insgesamt weniger als 1 Gew.-% Glukose, Fruktose und Saccharose enthält) und HP (das einen (DP) von ≥ 23 aufweist, üblicherweise von etwa 25 und insgesamt weniger als 1 Gew.-% Glukose, Fruktose und Saccharose enthält).
Fructo-Oligosaccharid (Oligofruktose) besteht aus Ketten von weniger als 10 Fructoseeinheiten, die zumeist oder ausschließlich miteinander durch β(2–6)-Verknüpfungen oder β(2-1)-Verknüpfungen verbunden sind, und es kann eine terminale Glukoseeinheit vorhanden sein.
Oligofruktose ist kommerziell erhältlich, beispielsweise als RAFTILOSE^® von ORAFTI (Tienen, Belgien) in verschiedenen Graden, wie etwa beispielsweise RAFTILOSE^® P95, die etwa 95 Gew.-% Oligofruktose enthält, zusammengesetzt aus Ketten mit einem Polymerisationsgrad im Bereich von 2 etwa 7, typischerweise mit einem (DP) von 3,5 bis 4,5 und etwa 5 Gew.-% insgesamt an Glukose, Fruktose und Saccharose.
Nahrungsfasern können basierend auf ihre Löslichkeit in Wasser klassifiziert werden und können auch dahingehend klassifiziert werden, ob die Nahrungsfaser als Energiequelle durch Bakterien des gastrointestinalen Trakts verwendet werden kann oder nicht, wodurch die Nahrungsfaser metabolisiert (fermentiert) wird. Fasern, die durch gastrointestinale Bakterien verwendet werden können, werden als fermentierbar betrachtet. Die Ausdrücke fermentierbare Fasern und Nahrungsfasern werden hier austauschbar verwendet.
Nahrungsfasern scheinen Relevanz beim Verbessern der menschlichen und tierischen Gesundheit aufzuweisen. Der gastrointestinale Trakt von Menschen und Vertebraten enthält viele Spezies von Bakterien, von denen einige, die üblicher Weise vorhanden sind, als nützlich angesehen werden, während andere, die typischerweise im gastrointestinalen Trakt im Falle einer bakteriellen Infektion vorhanden sind, als Pathogene angesehen werden. Der Ausdruck pathogene Bakterien beinhaltet hier typischerweise pathogene Bakterien wie auch putrefaktive Bakterien.
Nützliche Bakterien enthalten die Fähigkeit der Produktion von Milchsäure, anderen kurzkettigen Fettsäuren, Metaboliten und anderen chemischen Verbindungen, von denen bekannt ist, dass sie nützliche Effekte auf gewisse Körperfunktionen haben und welche das Wachstum von pathogenen Bakterienspezies im gastrointestinalen Trakt unterdrücken, ein Inhibierung genannter Prozess. Die Förderung des Wachstums der nützlichen Bakterien, wie etwa Bifidobakterien und Lactobazillen durch Aufnahme von Nahrungsfasern, insbesondere Inulin und resistenten Oligosacchariden, wie etwa z.B. Oligofruktose, führt damit zu verschiedenen nützlichen Effekten für den Wirt, einschließlich beispielsweise beim Menschen, Steigern des Stuhlgewichts und der Stuhlfrequenz bei Reduktion von Verstopfung, reduzierenden Effekten der glykämischen Reaktion, Effekten auf Blutcholesterin und auf das HDL/LDL-Verhältnis und Effekten auf Serum-Lipide. Weitere Effekte beinhalten immunmodulierende Effekte, die beispielsweise zu protektiven, inhibierenden und/oder heilenden Effekten auf Krebs bei Menschen und Säugern führen, insbesondere auf Brust- und auf Dickdarmkrebs. Nützliche Bakterien des gastrointestinalen Traktes beinhalten typischerweise Bakterien des Genus Bifidobacterium (Bifidus) und Lactobacillus.
Pathogene Bakterien können am Wirt verschiedene Erkrankungen und Dysfunktionen verursachen, einschließlich Durchfall und infektiösen Erkrankungen, wie etwa Enterocolitis, gastrointestinaler Ulcus und Morbus Crohn.
Es ist bekannt, dass nützliche Bakterien, insbesondere solche des Genus Bificobacterium und Lactobacillus, die befähigung zur effizienteren Fermentation von Nahrungsfasern, typischerweise Fruktanen und resistenten Oligosaccharide, aufweisen als pathogene intestinale Bakterien. Somit steigert die Aufnahme von Nahrungsfasern, insbesondere von Fruktanen und/oder resistenten Oligosacchariden, die Dichte von Milchsäure-produzierenden Bakterien im Gastrointestinaltrakt und vermindert die Anzahl von unerwünschten Enterobacteriaceae. Die letzteren beinhalten die meisten Pathogene, wie etwa z.B. Bakterien des Genus Clostridia, Bacteroides, Listeria, Candida und Salmonella. Dementsprechend kann die Aufnahme von Nahrungsfasern, wie etwa Fruktanen und/oder Oligofruktose verwendet werden, um selektiv das Wachstum von nützlichen Bakterien im gastrointestinalen Trakt zu stimulieren. Die Verbesserung des Verhältnisses von nützlichen zu pathogenen Bakterien wiederum führt zu günstigen Gesundheitseffekten für den Wirt.
Um Störungen und Krankheiten des gastrointestinalen Trakts von Menschen und Vertebraten zu verhindern, zu kontrollieren und/oder zu heilen, die direkt oder indirekt durch pathogene Bakterien verursacht werden, werden heute mehrere Ansätze verwendet. Ein erster Ansatz ist die Aufnahme von Antibiotika, die einen Zielgenus von Bakterien selektiv entfernen können. Ein zweiter Ansatz ist die Aufnahme von Probiotika, die lebensfähige, nützliche Bakterien sind, wie etwa Bifidobakterien und Lactobazillen, was es ermöglicht, die Zusammensetzung und dementsprechend den Metabolismus der gastrointestinalen Flora zu verändern und damit die Wirt-Gesundheit günstig zu beeinflussen. Ein dritter Ansatz involviert die Aufnahme von Präbiotika, d.h. Nahrungsfasern, welche das Verhältnis von nützlichen zu pathogenen Bakterien im gastrointestinalen Trakt bei gleichzeitiger Reduktion unerwünschter pathogener und putrefaktiver Bakterien vergrößert, was zu nützlichen Gesundheitseffekten für den Wirt führt, wie etwa zum Beispiel eine schnellere Erholung der mucusalen Masse und der Verdauungsfähigkeiten zu gestatten und die Hemmung und/oder Linderung von gastrointestinalen Dysfunktionen und Erkrankungen. In einem vierten Ansatz sind ebenfalls Lectine, gewisse Monosaccharide, wie etwa z.B. Mannose und gewisse organische Säuren, wie etwa Mono-, Di- und Tricarboxylsäuren verwendet worden, um selektiv die Dichte einiger pathogener Bakterien zu senken.
Gastrointestinale Dysfunktionen und Erkrankungen, wie etwa schwerer Durchfall und Gastroenteritis, führen oft zu einem Zerbrechen der mucosalen Barriere, was das Risiko einer Translokation von Bakterien aus dem gastrointestinalen Trakt in die mesentären Lymphknoten und zum Blutstrom steigert, was oft eine nachfolgende Sepsis im Wirt verursacht. Jedoch kann die Penetration von Bakterien in dem Blutstrom oder eine andere Körperflüssigkeit nicht nur durch eine unterbrochenen Mucosa des gastrointestinalen Traktes auftreten, sondern über jegliche unterbrochene, abgeschwächte oder fehlfunktionierende Barriere, wie etwa z.B. die Kiemen oder Haut von Fischen, und kann nachfolgend Sepsis im Wirt verursachen. Eine von Bakterien verursachte Sepsis, welche eine Wirtsbarriere passiert haben, wird konventionellerweise und nachfolgend eine systemische Infektion genannt.
Heutzutage wird diese Sepsis üblicherweise mittels Antibiotika gehemmt und behandelt, die dem infizierten Wirt verabreicht werden. Übrigens werden, um das Wachstum von pathogenen Bakterien und Infektion des gastrointestinalen Traktes zu kontrollieren, wie auch um nachfolgende systemische Infektionen durch die pathogenen Bakterien bei Vertebraten zu verhindern, oft Antibiotika dem Futter zugesetzt.
Jedoch gibt es wachsende Bedenken bezüglich der Verwendung von Antibiotika aufgrund der Entwicklung von bakteriellen Stämmen, die gegenüber Antibiotika resistent sind, und des potentiellen Einflusses, den sie auf die Umwelt haben. Ein anderer Nachteil der Behandlung mit einigen Antibiotika ist die Unterbrechung der normalen gastrointestinalen bakteriellen Flora.
Dementsprechend gibt es eine fortgesetzte Suche nach Verbindungen und Verfahren für die Prävention, Inhibierung und Behandlung von systemischen bakteriellen Infektionen, die frei von einem oder mehreren der durch die Verbindungen und Verfahren, die derzeitig in dieser Hinsicht verwendet werden, dargestellten Nachteile sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei Untersuchungen der Effekte der Aufnahme von fermentierbaren Fasern auf Menschen und Vertebraten haben die Erfinder herausgefunden, dass die orale Verabreichung (einschließlich der Verabreichung über eine Nahrungssonde) und/oder rektale Verabreichung von Nahrungsfasern, insbesondere Inulin und Oligofruktose, nicht nur die gastrointestinale Flora durch Stimulierung des Wachstums von nützlichen Bakterien und durch Verbessern des Verhältnisses von nützlichen zu pathogenen Bakterien beeinflussen, sondern überraschenderweise auch nützliche Effekte auf die Wirtantwort gegenüber systemischen Infektionen durch pathogene Bakterien haben.
Diese Erkenntnisse führen zu der vorliegenden Erfindung, die sich in einem Aspekt auf die Verwendung einer Nahrungsfaser oder Mischung von Nahrungsfasern für die Herstellung einer Zusammensetzung, wie etwa einer pharmazeutischen Zusammensetzung oder einer "funktional food"-Zusammensetzung oder einer Funktionsfutterzusammensetzung, für die Behandlung von systemischen Infektionen bei Menschen und bei Vertebraten bezieht, die von pathogenen Bakterien verursacht werden. Die besagte Zusammensetzung kann gemäß konventionellen Techniken hergestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1: zeigt Daten aus einem Maus-Modell. Das Überleben über eine 14-Tagesperiode wird für systemisch mit Listeria monocytogenes infizierte Mäuse gezeigt, denen eine Diät einschließlich (a) Zellulose, (b) Oligofruktose und (c) Inulin gefüttert wurde.
2: zeigt Daten von einem Maus-Modell. Das Überleben über eine 14 Tagesperiode wird für systemisch mit Salmnonella typhimurium infizierte Mäuse gezeigt, denen eine Diät einschließlich (a) Zellulose, (b) Oligofruktose und (c) Inulin gefüttert wurde.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt der Ausdruck Nahrungsfaser, die nachfolgend auch austauschbar fermentierbare Faser genannt wird, eine essbare Verbindung einschließlich Lignin, einem oligomeren Kohlenhydrat und einem polymeren Kohlenhydrat an, das gegenüber Hydrolyse durch die Enzyme des Verdauungstraktes von Menschen und Vertebraten resistent ist. Der Ausdruck Nahrungsfaser beinhaltet Lignin, Zellulose, Hemizellulose, Pektin, Gummis, wie etwa zum Beispiel Gummi arabicum, Carrageenan, Wachse und resistente Oligosaccharide, wie zum Beispiel Oligofruktose (der Ausdruck wird austauschbar mit Fructo-Oligosaccharid verwendet) und resistente Polysaccharide, wie etwa zum Beispiel resistente Stärke und Fruktane einschließlich Levan und Inulin. Bevorzugte Nahrungsfasern beinhalten Inulin, Oligofruktose und Mischungen derselben. Bevorzugtere Fasern beinhalten Chicoree-Inulin mit einem (DP) von zumindest 20; am Bevorzugtesten ist Chicoree-Inulin mit einem (DP) von zumindest 25.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine durch pathogene Bakterien in Menschen und Vertebraten verursachte systemische Infektion durch die orale Aufnahme und/oder rektale Aufnahme von Nahrungsfasern gehemmt und/oder behandelt werden.
Der Ausdruck orale Gabe/orale Aufnahme beinhaltet hier üblicherweise die Verabreichung durch Sondenernährung.
Die Fasern können in einer pharmazeutischen Zusammensetzung (Medikament) zusammen mit pharmazeutisch akzeptablen Exzipienten vorhanden sein, optional in Anwesenheit einer oder mehrerer zusätzlicher physiologisch aktiver Substanzen. Das Medikament tritt üblicherweise in einer konventionellen galenischen Form auf, die sicherstellt, dass es für orale Verabreichung, für Sondennahrung oder für rektale Verabreichung geeignet ist, wie etwa unter anderem Tabletten, Pastillen, Kapseln, Sirupe, Suspensionen, Emulsionen, Lösungen und Zäpfchen.
Die Fasern können auch als die funktionelle Ingredienz in einer "functional food"-Zusammensetzung oder einer Funktionsfutterzusammensetzung vorhanden sein, was ein Nahrungs- oder Futterprodukt ist, das einen Gesundheitsnutzen über die traditionellen Nährstoffe hinaus, die es enthält, ergeben kann.
Vorzugsweise wird eine effektive Menge der Nahrungsfaser in Form einer geeigneten Zusammensetzung täglich verabreicht, entweder in Einzeldosisform oder in zwei oder mehr täglichen Dosen. Die tägliche Gesamtmenge an Nahrungsfasern kann breit variieren und hängt unter anderem von der Natur der Faser oder Fasermischung, dem Wirt, und dem gezielten Effekt ab, zum Beispiel einem präventiven, einem hemmenden oder einem Behandlungseffekt. Die optimale Tagesdosis entspricht üblicherweise der Maximalmenge, die der Wirt konsumieren kann, ohne an signifikanten unerwünschten Nebeneffekten zu leiden, die üblicherweise bei der Aufnahme von zu großen Mengen an Nahrungsfasern auftreten, wie etwa Flatulenz und Durchfall. Die optimale Dosis kann in der Literatur des Standes der Technik gefunden werden oder sie kann durch Fachleute durch Routine-Experimente bestimmt werden. Für menschliche Erwachsene reicht die tägliche Dosis an Inulin und/oder Oligofruktose generell von 5 bis 40 g/Tag, typischerweise kann die optimale Dosis von 5 bis 25 g/Tag reichen.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung eine Nahrungsfaser oder eine Mischung von zwei oder mehr Nahrungsfasern, insbesondere Inulin und/oder Oligofruktose einem Menschen oder einen Vertebraten verabreicht werden, ist ein signifikanter präventiver oder hemmender Effekt auf das systemische Wachstum von pathogenen Bakterien beobachtet worden.
Typische Vertebraten, die für systemische Infektionen, die von pathogenen Bakterien verursacht werden, recht sensitiv sind, beinhalten Fische. Als Ergebnis davon können hohe Mortalitätsraten bis zu 80 % und sogar höher bei Fischen während der Kultivierung in Fischfarmen auftreten. Dementsprechend ist die Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Hemmung von systemischem Wachstum von pathogenen Bakterien bei Fischen sehr nützlich und die Hemmung und/oder Behandlung von systemischen Infektionen bei Fischen, wie etwa zum Beispiel Lachs, Stör, Wels, Steinbutt und Karpfen, insbesondere während der Kultivierung von Fischen in Fischformen. In einem typischen Ansatz wird den Fischen Futter gegeben, das eine Zusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst oder daraus besteht, die eine Nahrungsfaser oder Mischung von Nahrungsfasern enthält, insbesondere einschließlich Inulin und/oder Oligofruktose.
Des Weiteren sind Nahrungsfasern frei von toxischen Effekten auf den Wirt und erzeugen keine resistenten bakteriellen Stämme. Des Weiteren werden die Fasern durch nützliche gastrointestinale Bakterien des Wirts unter Ausübung verschiedener nützlicher Effekte wie oben erwähnt fermentiert und sie haben so keine nachteiligen Umwelteffekte. Übrigens werden die Nahrungsfasern in ökonomischer Weise aus erneuerbaren Quellen erhalten. Demgemäß zeigt die Verwendung von Nahrungsfasern gemäß der vorliegenden Erfindung für die Verhütung, Hemmung und/oder Behandlung von systemischen Infektionen beim Menschen und Vertebraten beachtliche Vorteile gegenüber den Verbindungen des Standes der Technik, wie etwa Antibiotika.
Die Erfindung wird durch die unten angegebenen Beispiele illustriert.
Beispiel 1.
Beispiel 1 bezieht sich auf eine durch Listeria monocyogenes verursachte systemische Infektion, eine typische pathogene Bakterie-Spezies der Listeria Familie, die eine Störung namens Listeriose verursachen kann. In ernsthaften Fällen beinhalten die Manifestationen von Listeriose Sepsis, Meningitis (oder Meningoencephalitis), Encephalitis und intrauterine oder zervikale Infektionen bei schwangeren Frauen, was zum Spontanabort oder einer Totgeburt führen kann. Dem Einsetzen solcher Störungen gehen üblicherweise Influenza-artige Symptome einschließlich Kopfschmerz und persistentem Fieber voraus. Darüber hinaus können gastrointestinale Störungssymptome, wie etwa Schwindel, Erbrechen und Durchfall ernsthaften Formen von Listeriose vorausgehen oder können die einzigen ausgedrückten Symptome sein.
Listeriose wird klinisch definiert, wenn der Organismus Listeria monocytogenes aus Blut, zerebrospinalem Fluid oder einer anderen normalerweise sterilen Stelle, wie etwa zum Beispiel der Plazenta, isoliert wird. Listeria monocytogenes kann das gastrointestinale Epithel invadieren. Wenn das Bakterium einmal in Monozyten, Makrophagen oder polymorphkernige eukozyten des Wirts eindringt, ist es im Blut befindlich (septizämisch) und kann wachsen. Seine intrazelluläre Anwesenheit in phagozytischen Zellen gestattet ebenfalls Zugang zum Gehirn und wahrscheinlich eine transplazentale Migration in den Fötus bei schwangeren Frauen. Fast einer von vier Leuten, die ernsthaft durch Listeria monocytogenes infiziert sind, kann sterben.
Die Pathogenese von Listeria monocytogenes basiert auf seiner Fähigkeit, in phagozytischen Wirtszellen zu überlegen und sich zu vermehren.
Kultur von Listeria monocytogenes
Listeria monocytogenes des virulenten EGD-Stammes (Erdenlig, Ainsworth and Austin, J. Food Protection, 63, 613–619, (2000)) wurden auf Blut-Agar-Platten bei 37°C für 24 Stunden angezogen. Die Bakterien wurden geerntet, in 0,9 % Kochsalzlösung suspendiert und zweimal durch Zentrifugierung gewaschen (3.200 g, 5 min). Die sedimentierten Bakterien wurden wieder in 0,9 % steriler Kochsalzlösung suspendiert. Die gewaschenen Bakterien wurden über Nacht in 37°C Tryptose-Medium vermehrt, das geschüttelt wurde. Die Suspensionen von wachsenden Bakterien wurden bis zu einer optischen Dichte verdünnt, die der gewünschten Konzentration von 1 bis 5 × 10⁷ Bakterien pro ml entsprach. Dies wurde durch Plattieren von Aliquots auf Blut-Agar-Platten und Zählen der sich ergebenden Kolonien sichergestellt.
Infektion von B6F3FI Mäusen mit Listeria monocytogenes
Die vermehrten Listeria monocytogenes wurden 25 Mäusen durch intraperitonale Injektion von 0,1 ml gegeben (infektiöse Dosis von 1 – 5 × 10⁶). Die infektiöse Dosis von Bakterien wurde in Vorstudien bestimmt, die zeigten, dass diese Dosis von Listeria monocytogenes zu einer 30 – 40 %-igen Mortalität über einen 14 Tageszeitraum führen würde.
Präparation von Nahrungsergänzungszubereitung.
Alle Diäten wurden von Research Diets, Inc. (New Brunswick, NJ) als Pellets hergestellt. Den Mäusen wurden Diäten, basierend auf der AIN76 Nagerdiät gefüttert, mit 10 % des Endgewichts als Faser (siehe Tabelle 1 unten). Die Kontrolldiät enthielt 10 % der unlöslichen und schlecht fermentierten Faserzellulose (kristalline Form). Bei den experimentellen Diäten war die Zellulose vollständig durch Oligofruktose (RAFTILOSE^® P95; ORAFTI, Belgien) oder Inulin (RAFTILINE^® HP; ORAFTI, Belgien) ersetzt, die durch die gastrointestinalen Bakterien fermentiert werden und sich voneinander in Bezug auf den durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) unterscheiden, der 4 bzw. 25 ist. Die Kontroll- und Experimentaldiäten wurden Mäusen über 6 Wochen vor der Infektion gefüttert, wie in Tabelle 1 unten dargestellt.
Tabelle 1
Zusammensetzung der den Mäusen für 6 Wochen vor Infektion mit Listeria monocytogenes (Beispiel 1) oder Salmonella typhimurium (Beispiel 2) gefütterten Kontroll- und experimentellen Diäten¹. Die Diäten wurden den Mäusen 2 Wochen nach Infektion weiter gefüttert.

¹Die Diäten wurden von Research Diets, Inc. (New Brunswick, NJ) formuliert und hergestellt und basierten auf der AIN76 Nagerdiät.
²Zusammensetzung der Salzmischung (Menge in 35 g): Calciumphosphat dibasisch (Ca=5,2g; P=4,0 g), Magnesiumoxid (Mg=0,5 g); Kaliumcitrat (K=3,6 g), Kaliumsulfat (5=0,33 g), Chromkaliumsulfat (Cr=2,0 mg), Natriumchlorid (Na=1,0 g; Cl=1,6 g), Kupfercarbonat (Cu=6,0 mg), Kaliumiodat (I=0,2 mg), Eisencitrat (Fe=45 mg), Mangangcarbonat (Mn=59 mg), Natriumselenit (Se=0,16 mg); Zinkcarbonat (Zn=29 mg), mit Saccharose als Rest.
³Zusammensetzung der Vitaminmischung (Menge in 10 g): Vitamin A Palmitat (4.000 IE), Vitamin D3 (1.000 IE), Vitamin E Acetat (50 IE), Menadionnatriumbisulfat (0,5 mg Menadion, Biotin (0,2 mg), Cyanocobalamin (10 μg) Folsäure (2 mg), Nikotinsäure (30 mg), Calciumpantothenat (16 mg), Pyridoxin-HXI (7 mg); Riboflavin (6 mg), Thiamin HCl (6 mg); mit Saccharose als Rest.
⁴Die Kontrolldiät enthielt Zellulose als die einzige Faserquelle, während die experimentelle Diät 100 g von entweder Inulin oder Oligofruktose aufwies.

Die Ergebnisse von Beispiel 1 sind in 1 gezeigt. Aus den in 1 gezeigten Daten folgt klar, dass Mäuse, die mit einer Diät mit Zellulose, einer nicht-fermentierbaren Faser, gefüttert wurden, 28 % Mortalität erfuhren, wenn systemisch mit Listeria monocytogenes infiziert. Im Gegensatz dazu war die Mortalität bei Mäusen, denen dieselbe Diät gefüttert wurden, aber mit Oligofruktose, die Mortalität niedriger (12 %) und Inulin war sogar noch effektiver bei 0 % Mortalität. Diese Ergebnisse demonstrieren, dass eine Nahrungssupplementierung von Oligofruktose und Inulin gegen systemische Infektionen durch ein bekanntes Pathogen schützt.
Beispiel 2
Beispiel 2 bezieht sich auf eine systemische Infektion in Mäusen, die durch Salmonella typhimurium verursacht wurde.
Viele Spezies von Salmonella existieren, von denen einige nahrungsbedingte Krankheit verursachen. Salmonella typhimurium ist die Spezies gewesen, die für die meisten nahrungsbedingten Krankheiten, die mit Salmonella-Bakterien zusammenhängen, verantwortlich ist. Jüngst ist eine andere Spezies, Salmonella enteriditidis mit nahrungsbedingten Erkrankungen assoziiert worden, die aus dem Konsum kontaminierter, zu wenig gegarter Eier herrühren.
Die Krankheit wird durch Penetration und Passage von Salmonella Bakterien aus dem Darmlumen in das Epithel des Dünndarms verursacht, wo eine Entzündung auftritt.
Kultur von Salmonella typhimurium.
Salmonella typhimurium (ATCC Stamm 14024) wurden dreimal in B6F3F1 Mäusen passagiert, um die Virulenz sicherzustellen. Jedes Mal wurde Salmonella typhimurium aus der Milz toter Mäuse kultiviert. Der sich ergebende virulente Stamm wurde als repräsentatives bakterielles Pathogen verwendet. Das virulente Salmonella typhimurium wurde auf Blut-Agar-Platten bei 37°C für 24 Stunden gezogen. Die Bakterien wurden geerntet, in 0,9 % Kochsalzlösung suspendiert und zweimal durch Zentrifugation (3.200 × g; 5 min) gewaschen. Die sedimentierten Bakterien wurden in 0,9 % steriler Kochsalzlösung suspendiert. Die gewaschenen Bakterien wurden über Nacht in 37°C Tryptose-Medium vermehrt, das geschüttelt wurde. Die Suspensionen wachsender Bakterien wurden auf eine optische Dichte verdünnt, welche der gewünschten Konzentration von 1 bis 2 × 10⁴ Bakterien pro ml entsprach. Dies wurde durch Ausplattieren von Aliquots auf Blut-Agar-Platten und Abzählen der sich ergebenden Kolonien bestätigt.
Infektion von B6F3FI Mäusen mit Salmonella typhimurium.
Die vermehrten Salmonella typhimurium wurden 25 Mäusen durch Injektion von 0,1 ml intraperitonal gegeben (infektiöse Dosis 1 – 5 × 10³). Die infektiöse Dosis von Bakterien wurde in Vorstudien bestimmt, welche zeigten, dass diese Dosis von Salmonella typhimurium zu 70 bis 80 Mortalität über einen 14 Tageszeitraum führen würde.
Herstellung von Nahrungsergänzungsformulierung
Alle Diäten wurden von Research Diets, Inc. (New Brunswick, NJ) als Pellets hergestellt und waren dieselben wie die den Mäusen in Beispiel 1 für die L. monocytogenes-Studie gefütterten. Den Mäusen wurden Diäten basierend auf der AIN76 Nagerdiät gefüttert, mit 10 % des Endgewichts als Faser (siehe Tabelle 1 oben). Die Kontrolldiät enthielt 10 % der unlöslichen und schlecht fermentierten Faserzellulose (kristalline Form). Bei den experimentellen Diäten war die Zellulose vollständig durch Oligofruktose (RAFTILOSE^® P95; ORAFTI, Belgien) oder Inulin (RAFTILINE^® HP; ORAFTI, Belgien) ersetzt, die durch die gastrointestinalen Bakterien fermentiert werden und sich voneinander in Bezug auf den durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) unterscheiden, der 4 bzw. 25 ist.
Die Kontroll- und experimentellen Diäten wurden Mäusen über 6 Wochen vor der Infektion gefüttert.
Die Ergebnisse von Beispiel 2 sind in 2 gezeigt. Aus den in 2 dargestellten Daten folgt klar, dass Mäuse, denen eine Diät mit Zellulose, einer nicht-fermentierbaren Faser, gefüttert wurde, 82 % Mortalität bei systemischer Infektion mit Salmonella typhimurium erfuhren. Im Gegensatz dazu erfuhren Mäuse, denen dieselbe Diät, aber mit Oligofruktose, gefüttert wurde, weniger Mortalität (75 %) und Mäuse, denen Inulin gefüttert wurde, erfuhren 60 Mortalität.
Die Daten von 2 demonstrieren, dass Mäusen, denen Diäten mit Oligofruktose und Inulin gefüttert wurden, eine niedrigere Mortalität erfahren als Kontrollmäuse, denen eine Diät mit Zellulose gefüttert wurde, wenn mit dem pathogenen Salmonella typhimurium herausgefordert.
Diese Ergebnisse stellen zusätzliche Evidenz bereit, das Oligofruktose und Inulin vergrößerte Resistenz gegenüber systemischen Pathogenen bereitstellen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig durch Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben ist, soll angemerkt werden, dass verschiedene Veränderungen und Modifikationen für Fachleute ersichtlich sein werden. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorstehende detaillierte Beschreibung aus den nachfolgenden Ansprüchen einschließlich aller Äquivalente verstanden werden soll, die den Umfang der Erfindung definieren sollen. Daher sollten solche Änderungen und Modifikationen, wenn sie nicht vom Umfang der Erfindung abweichen, als darin beinhaltet aufgefasst werden.

Claims

Verwendung einer diätetischen Faser oder Mischung von diätetischen Fasern für die Herstellung einer Zusammensetzung zur oralen Gabe oder Sondenernährung für die Behandlung systemischer, von pathogenen Bakterien verursachter Infektionen bei Menschen und bei Vertebraten.
Verwendung gemäß Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus einer pharmazeutischen Zusammensetzung, einem funktionellen Nahrungsmittel und einem funktionellen Futter besteht.
Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die diätetische Faser oder Mischung von diätetischen Fasern ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Lignin, Zellulose, Hemizellulose, Pektin, Gummies, Gummi arabicam, Carrageenan, Wachsen, resistenten Oligosacchariden, Oligofruktose, resistenten Polysacchariden, resistenter Stärke und Fruktan besteht.
Verwendung gemäß Anspruch 3, wobei die Faser ein Fruktan ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Inulin und Oligofruktose oder jeglicher Mischung derselben besteht.
Verwendung gemäß Anspruch 4, wobei die Faser Chicoree-Inulin mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von zumindest 20 ist.
Verwendung gemäß Anspruch 4, wobei die Faser Chicoree-Inulin mit einem durchschnittlichen Polymerisationsgrad (DP) von zumindest 25 ist.
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Vertebrat Fisch ist und die Zusammensetzung eine Form zur oralen Gabe hat.
Verwendung gemäß Anspruch 7, wobei der Fisch ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Lachs, Stör, Wels (Katzenfisch), Steinbutt und Karpfen besteht.