突变型番茄及其用于预防体重增加和/或治疗肥胖相关疾病的用图
【专利说明】突变型番茄及其用于预防体重増加和/或治疗肥胖相关疾病的用途
[0001]本发明涉及番茄用于预防体重增加和/或治疗诸如肥胖、脂质贮积症和高血脂的肥胖相关疾病的用途。本发明进一步涉及使用本发明的组合物治疗或预防哺乳动物中与脂肪形成相关的疾病的方法。
[0002]肥胖是对于特定年龄、性别和身高的人的超重，其是能量摄入和能量支出两者之间不平衡的结果。肥胖的主要原因是由于过量饮食、锻炼不足或进食障碍、某些遗传疾病、基础疾病(如甲状腺功能减退)、某些药物、缺少运动的生活方式、高血糖饮食(如由使餐后血糖升高的肉类构成的饮食)体重周期化(由反复尝试节食减肥，进食障碍引起)、压力和睡眠不足。
[0003]肥胖是许多潜在机制的极点。肥胖的特点是体内的脂肪组织堆积不受控制，其被认为是世界上增长最快的代谢病。脂肪组织堆积的增加可能是通过脂肪形成过程产生新的脂肪细胞，和/或每个细胞中细胞质甘油三酯或脂滴的沉积增加的结果。脂肪形成是前脂肪细胞分化为脂肪细胞的细胞分化的过程。在脂肪形成过程中，前脂肪细胞或前体脂肪细胞(precursor fat cells)的增殖需要这些细胞紧随其后分化为成熟脂肪细胞表型。在成熟脂肪细胞中增加的脂类积累是肥胖疾病的最重要的特征。
[0004]脂肪以甘油三酯的形式储存于脂肪组织中。这种脂肪在脂肪细胞中分解为丙三醇和脂肪酸称为脂解。在这个过程中，游离脂肪酸释放到血液中并循环至整个身体。激素例如肾上腺素、去甲肾上腺素、胰高血糖素和促肾上腺皮质激素诱发脂解。这些激素引发七次跨膜受体(7TM receptors)，其激活腺苷酸环化酶。这导致环腺苷酸(cAMP)产物的增加，其可激活蛋白激酶A。蛋白激酶A接下来激活存在于脂肪组织中的脂肪酶。
[0005]通过抑制前脂肪细胞分化为成熟的脂肪细胞来减少新的脂肪组织的形成和脂肪储存的形成，可能是一种控制被疾病特别是肥胖诱导的脂肪形成的好策略。因此，对人的脂肪形成和脂解的介导可导致肥胖负担的减少。
[0006]有或没有运动的低热量饮食都能有助于短期体重减轻；但是，事实证明单独的节食和运动对于体重管理的长期解决方案并不成功。另外，补充抑制食欲的药物、减少食物摄入、减少膳食中脂肪的吸收、增加能量支出以及影响营养分配或代谢都有潜在的功效，但是不幸的是，它们会伴有着副作用(C.A.Haller and N.L.Benowitz., New EnglandJ.Medicine, 2000，343，1833-1838)。药物，例如苯丁胺(Fastin, Adipex P)，是用于体重控制的处方药，但其具有诸如高血压、头痛、失眠、易怒以及焦躁的副作用。用于体重控制的其他重要药物为罗氏鲜(罗氏制药有限公司，瑞士)和诺美婷(雅培制药有限公司，美国)，其能引起产气、抽筋、腹泻和血压升高，常见的副作用。所有的这些治疗都是基于人工合成的活性组分。
[0007]具有令人满意的功效和可接受安全性的有效的抗肥胖治疗已被期待已久。更重要的是，极需经证实安全的天然抗肥胖剂来控制日益增长的威胁。许多例如包含武靴藤提取物、藤黄属提取物或肉碱的草本和天然产品通过抑制脂肪吸收、增加脂肪分解以及增加身体的脂肪消耗来预防脂肪堆积已为人所知。如果哺乳动物、特别是人类通常摄入的食物产品能被赋予抗肥胖作用的话，则特别有利于抑制、改善和预防肥胖。优选地，抗肥胖食物产品进一步满足一个或多个下述标准:(i)它具有低热值，(ii)是天然的，(iii)是非转基因的，(iv)是容易获得的，(V)在经济上具有吸引力。
[0008]本发明的发明人惊讶的观察到在成熟时有缺陷的番茄，例如成熟-缺陷突变体rin、nor和Nr，具有抗脂肪形成效果。例如，在脂肪细胞分化的试验中评估携带成熟抑制剂(rin)突变的番茄的果实，在这个过程中，相对非特化细胞获得脂肪细胞的特殊特征，其是专门用于合成和储存脂肪的动物结缔组织细胞。令人惊讶的发现，番茄的成熟缺陷的程度，如rin含量，与抑制脂类积累的能力呈正相关。
[0009]因此，在一个实施例中，本发明提供了一种在预防增肥和/或治疗哺乳动物的与肥胖相关的疾病的方法中使用的番茄植株、果实、片段或其提取物，其中，番茄是成熟-缺陷突变型。成熟-缺陷突变型番茄在本领域中是公知的。例如，成熟-缺陷突变型番茄携带成熟抑制(rin)、不成熟(nor)，和/或永不成熟(Nr)基因。产生新的成熟-缺陷突变型也是可能的，举例来说，通过将番茄植株暴露于伽马射线下并选择其显示有成熟-缺陷表型的后代。
[0010]番前(Lycopersiconesculentum)是一种起源于美洲的前科(Solanaceae)植物，并因为其可食用的果实在世界范围内栽培。所述果实是颜色非常鲜艳的浆果，由于遮阳，其典型地变化是从淡黄色到红色，这是由于番茄红素和胡萝卜素色素的存在。它具有轻度的酸味，野生种的直径为I到2cm，并且在栽培变种中更大。它以鲜食和加工两种不同方式在世界各地生产和消费，如作为调味汁、果泥、果汁、果干或罐头。番茄是一种具有低量卡路里的食物。实际上，10g番茄仅有18kcal。其大部分的重量是水，碳水化合物是第二重要成分。其包括单糖和某些有机酸，所述单糖赋予其轻微的甜味，所述有机酸能提供特有的酸味。番茄是某些矿物质的重要来源，如钾和镁。从其维生素含量来看，我们能着重指出B1、B2、B5和维生素C。
[0011]—方面，突变型番前携带rin、nor和/或Nr基因。例如，番前是rin、nor和/或Nr杂合子。例如，番前是nor的杂合子或纯合子。在一个实施例中，番前具有至少50%、优选至少65 %、更优选70-100 %的nor含量。在另一个实施例中，番茄是Nr的杂合子或纯合子。在一个实施例中，番茄具有至少50%、优选至少65%、更优选70-100%的Nr含量。在另一个实施例中，番前是rin、nor和/或Nr的纯合子。优选Rin和/或nor。例如，本发明在实践中使用具有纯合突变体rin基因、纯合突变体nor基因的番前或既有rin又有nor基因的杂合番茄。
[0012]在一个优选的实施例中，所述突变型番茄是rin番茄，因为这些可以发展成适合人类消费的果实。然而，不成熟(nor)和/或永不成熟(Nr)番茄的植株也被适当的使用，特别是以加工形式，例如果实或根的提取物。
[0013]成熟抑制基因(rin)是半显性的番前基因，在1968年首次被Robinson和Tomes提出，“Ripening Inhibitor:A Gene with Multiple Effects on Ripening.，，TomatoGenetics Cooperative 18:36-37。该rin基因可以从多种来源获得，包括加州大学戴维斯分校的 C.M.Rick 番前遗传资源中心(C.M.Rick Tomato Genetics Resource Center,TGRC)。该rin基因在文献中(例如在上述戴维斯等中)有描述。
[0014]携带rin突变的番茄植株产的果实不能成熟。组织变软和色素合成发生在正常的番茄果实中，其在rin番茄突变型的果实中被抑制(Davies et al.1981，“TheConstituents of Tomato Fruit—The Influence of Environment, Nutrit1n andGene Type, ^ CRC Critical Reviews in Food Science and Nutrit1n，15:205-280)，这揭示了处于杂合状态的成熟抑制基因的有害影响有可能通过增强颜色的合并基因(incorporating genes)克服，所述颜色例如高色素和深红色。
[0015]另外，rin植株显示萼片增大以及开花的确定性消失。rin基因座的定位克隆揭示了两个串联的MADS盒基因(LeMADS-RIN和LeMADS-MC)，其表达模式显示它们分别在果实成熟和萼片发育中起作用。rin突变改变了所述两个基因的表达。基因抑制和突变互补证实LeMADS-RIN调节成熟，而LeMADS-MC影响萼片的发育和开花的确定性。LeMADS-RIN证实了植物的MAD盒基因在农业上的重要功能，并为成熟的非激素(促进生长)调节提供了分子成像(Vrebalov et al.Science 12April 2002: Vol.296n0.5566pp.343-346) o
[0016]US 4843186涉及一种杂合的番茄植株，其是含有Rin/Rin基因的父本与一个母本杂交的结果，所述番茄植株作为杂合子具有来自父本的rin基因，具有带有出色的类似番茄口味的非常硬实的水果的特征，具有至少约两个星期的保存期限，大体上没有变坏的口味或硬实度，并发育为全红色。
[0017]US2003/0134026公开了纯合的rin和/或nor番前，或rin和nor杂合的番前被用于制备具有优良粘稠度以及漂亮颜色的番茄酱汁、果汁或调味汁。
[0018]US2003/0129292公开了 rin和/或nor和/或ale纯合型番茄，或rin和nor和/或ale的杂合型番茄制备具有优良粘稠度以及漂亮颜色的番茄酱汁、果汁或调味汁的用途。
[0019]W02004/017760涉及一种加工番茄产品，包括至少10%的番茄，所述番茄为rin纯合子，nor纯合子，Nr纯合子，a/c纯合子，rin、nor、Nr或ale基因中的2个组合的杂合子，或其组合。
[0020]Horiba 等(Mol Cell Endocrinol.2010Jul 29 ；323(2):208-14