突變型番茄及其用于預防體重增加和/或治療肥胖相關疾病的用圖
【專利說明】突變型番茄及其用于預防體重増加和/或治療肥胖相關疾病的用途
[0001]本發明涉及番茄用于預防體重增加和/或治療諸如肥胖、脂質貯積癥和高血脂的肥胖相關疾病的用途。本發明進一步涉及使用本發明的組合物治療或預防哺乳動物中與脂肪形成相關的疾病的方法。
[0002]肥胖是對于特定年齡、性別和身高的人的超重，其是能量攝入和能量支出兩者之間不平衡的結果。肥胖的主要原因是由于過量飲食、鍛煉不足或進食障礙、某些遺傳疾病、基礎疾病(如甲狀腺功能減退)、某些藥物、缺少運動的生活方式、高血糖飲食(如由使餐后血糖升高的肉類構成的飲食)體重周期化(由反復嘗試節食減肥，進食障礙引起)、壓力和睡眠不足。
[0003]肥胖是許多潛在機制的極點。肥胖的特點是體內的脂肪組織堆積不受控制，其被認為是世界上增長最快的代謝病。脂肪組織堆積的增加可能是通過脂肪形成過程產生新的脂肪細胞，和/或每個細胞中細胞質甘油三酯或脂滴的沉積增加的結果。脂肪形成是前脂肪細胞分化為脂肪細胞的細胞分化的過程。在脂肪形成過程中，前脂肪細胞或前體脂肪細胞(precursor fat cells)的增殖需要這些細胞緊隨其后分化為成熟脂肪細胞表型。在成熟脂肪細胞中增加的脂類積累是肥胖疾病的最重要的特征。
[0004]脂肪以甘油三酯的形式儲存于脂肪組織中。這種脂肪在脂肪細胞中分解為丙三醇和脂肪酸稱為脂解。在這個過程中，游離脂肪酸釋放到血液中并循環至整個身體。激素例如腎上腺素、去甲腎上腺素、胰高血糖素和促腎上腺皮質激素誘發脂解。這些激素引發七次跨膜受體(7TM receptors)，其激活腺苷酸環化酶。這導致環腺苷酸(cAMP)產物的增加，其可激活蛋白激酶A。蛋白激酶A接下來激活存在于脂肪組織中的脂肪酶。
[0005]通過抑制前脂肪細胞分化為成熟的脂肪細胞來減少新的脂肪組織的形成和脂肪儲存的形成，可能是一種控制被疾病特別是肥胖誘導的脂肪形成的好策略。因此，對人的脂肪形成和脂解的介導可導致肥胖負擔的減少。
[0006]有或沒有運動的低熱量飲食都能有助于短期體重減輕；但是，事實證明單獨的節食和運動對于體重管理的長期解決方案并不成功。另外，補充抑制食欲的藥物、減少食物攝入、減少膳食中脂肪的吸收、增加能量支出以及影響營養分配或代謝都有潛在的功效，但是不幸的是，它們會伴有著副作用(C.A.Haller and N.L.Benowitz., New EnglandJ.Medicine, 2000，343，1833-1838)。藥物，例如苯丁胺(Fastin, Adipex P)，是用于體重控制的處方藥，但其具有諸如高血壓、頭痛、失眠、易怒以及焦躁的副作用。用于體重控制的其他重要藥物為羅氏鮮(羅氏制藥有限公司，瑞士)和諾美婷(雅培制藥有限公司，美國)，其能引起產氣、抽筋、腹瀉和血壓升高，常見的副作用。所有的這些治療都是基于人工合成的活性組分。
[0007]具有令人滿意的功效和可接受安全性的有效的抗肥胖治療已被期待已久。更重要的是，極需經證實安全的天然抗肥胖劑來控制日益增長的威脅。許多例如包含武靴藤提取物、藤黃屬提取物或肉堿的草本和天然產品通過抑制脂肪吸收、增加脂肪分解以及增加身體的脂肪消耗來預防脂肪堆積已為人所知。如果哺乳動物、特別是人類通常攝入的食物產品能被賦予抗肥胖作用的話，則特別有利于抑制、改善和預防肥胖。優選地，抗肥胖食物產品進一步滿足一個或多個下述標準:(i)它具有低熱值，(ii)是天然的，(iii)是非轉基因的，(iv)是容易獲得的，(V)在經濟上具有吸引力。
[0008]本發明的發明人驚訝的觀察到在成熟時有缺陷的番茄，例如成熟-缺陷突變體rin、nor和Nr，具有抗脂肪形成效果。例如，在脂肪細胞分化的試驗中評估攜帶成熟抑制劑(rin)突變的番茄的果實，在這個過程中，相對非特化細胞獲得脂肪細胞的特殊特征，其是專門用于合成和儲存脂肪的動物結締組織細胞。令人驚訝的發現，番茄的成熟缺陷的程度，如rin含量，與抑制脂類積累的能力呈正相關。
[0009]因此，在一個實施例中，本發明提供了一種在預防增肥和/或治療哺乳動物的與肥胖相關的疾病的方法中使用的番茄植株、果實、片段或其提取物，其中，番茄是成熟-缺陷突變型。成熟-缺陷突變型番茄在本領域中是公知的。例如，成熟-缺陷突變型番茄攜帶成熟抑制(rin)、不成熟(nor)，和/或永不成熟(Nr)基因。產生新的成熟-缺陷突變型也是可能的，舉例來說，通過將番茄植株暴露于伽馬射線下并選擇其顯示有成熟-缺陷表型的后代。
[0010]番前(Lycopersiconesculentum)是一種起源于美洲的前科(Solanaceae)植物，并因為其可食用的果實在世界范圍內栽培。所述果實是顏色非常鮮艷的漿果，由于遮陽，其典型地變化是從淡黃色到紅色，這是由于番茄紅素和胡蘿卜素色素的存在。它具有輕度的酸味，野生種的直徑為I到2cm，并且在栽培變種中更大。它以鮮食和加工兩種不同方式在世界各地生產和消費，如作為調味汁、果泥、果汁、果干或罐頭。番茄是一種具有低量卡路里的食物。實際上，10g番茄僅有18kcal。其大部分的重量是水，碳水化合物是第二重要成分。其包括單糖和某些有機酸，所述單糖賦予其輕微的甜味，所述有機酸能提供特有的酸味。番茄是某些礦物質的重要來源，如鉀和鎂。從其維生素含量來看，我們能著重指出B1、B2、B5和維生素C。
[0011]—方面，突變型番前攜帶rin、nor和/或Nr基因。例如，番前是rin、nor和/或Nr雜合子。例如，番前是nor的雜合子或純合子。在一個實施例中，番前具有至少50%、優選至少65 %、更優選70-100 %的nor含量。在另一個實施例中，番茄是Nr的雜合子或純合子。在一個實施例中，番茄具有至少50%、優選至少65%、更優選70-100%的Nr含量。在另一個實施例中，番前是rin、nor和/或Nr的純合子。優選Rin和/或nor。例如，本發明在實踐中使用具有純合突變體rin基因、純合突變體nor基因的番前或既有rin又有nor基因的雜合番茄。
[0012]在一個優選的實施例中，所述突變型番茄是rin番茄，因為這些可以發展成適合人類消費的果實。然而，不成熟(nor)和/或永不成熟(Nr)番茄的植株也被適當的使用，特別是以加工形式，例如果實或根的提取物。
[0013]成熟抑制基因(rin)是半顯性的番前基因，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。該rin基因可以從多種來源獲得，包括加州大學戴維斯分校的 C.M.Rick 番前遺傳資源中心(C.M.Rick Tomato Genetics Resource Center,TGRC)。該rin基因在文獻中(例如在上述戴維斯等中)有描述。
[0014]攜帶rin突變的番茄植株產的果實不能成熟。組織變軟和色素合成發生在正常的番茄果實中，其在rin番茄突變型的果實中被抑制(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)，這揭示了處于雜合狀態的成熟抑制基因的有害影響有可能通過增強顏色的合并基因(incorporating genes)克服，所述顏色例如高色素和深紅色。
[0015]另外，rin植株顯示萼片增大以及開花的確定性消失。rin基因座的定位克隆揭示了兩個串聯的MADS盒基因(LeMADS-RIN和LeMADS-MC)，其表達模式顯示它們分別在果實成熟和萼片發育中起作用。rin突變改變了所述兩個基因的表達。基因抑制和突變互補證實LeMADS-RIN調節成熟，而LeMADS-MC影響萼片的發育和開花的確定性。LeMADS-RIN證實了植物的MAD盒基因在農業上的重要功能，并為成熟的非激素(促進生長)調節提供了分子成像(Vrebalov et al.Science 12April 2002: Vol.296n0.5566pp.343-346) o
[0016]US 4843186涉及一種雜合的番茄植株，其是含有Rin/Rin基因的父本與一個母本雜交的結果，所述番茄植株作為雜合子具有來自父本的rin基因，具有帶有出色的類似番茄口味的非常硬實的水果的特征，具有至少約兩個星期的保存期限，大體上沒有變壞的口味或硬實度，并發育為全紅色。
[0017]US2003/0134026公開了純合的rin和/或nor番前，或rin和nor雜合的番前被用于制備具有優良粘稠度以及漂亮顏色的番茄醬汁、果汁或調味汁。
[0018]US2003/0129292公開了 rin和/或nor和/或ale純合型番茄，或rin和nor和/或ale的雜合型番茄制備具有優良粘稠度以及漂亮顏色的番茄醬汁、果汁或調味汁的用途。
[0019]W02004/017760涉及一種加工番茄產品，包括至少10%的番茄，所述番茄為rin純合子，nor純合子，Nr純合子，a/c純合子，rin、nor、Nr或ale基因中的2個組合的雜合子，或其組合。
[0020]Horiba 等(Mol Cell Endocrinol.2010Jul 29 ；323(2):208-14