TW201920953A

TW201920953A - 監測血清麩胺酸鹽水平的方法

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Publication number: TW201920953A
Application number: TW107129044A
Authority: TW
Inventors: 杉本洪; 修福劉; 凱倫加爾納斯
Original assignee: 美商新生物科技研發公司
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-06-01
Also published as: WO2019040388A1

Abstract

本發明涉及監測哺乳動物，特別是人類，體中的血清麩胺酸鹽水平的方法。該方法有助於量化哺乳動物代謝膳食中麩胺酸鹽的能力，以作為預測與麩胺酸鹽毒性相關的中樞神經系統(CNS)、精神病，或相關疾病的發作或傾向的診斷標記物。該方法亦有助於設計用於調節哺乳動物體內的血清麩胺酸鹽水平的方案，以治療或預防這種疾病。

Description

監測血清麩胺酸鹽水平的方法

本發明涉及一種監測哺乳動物，特別是人類個體，體內血清麩胺酸鹽水平的方法。該方法基於在給予該個體預定量的含麩胺酸鹽的蛋白質組合物後，在受控的禁食和餐後條件下測定該個體中的相對血清麩胺酸鹽水平。該方法可用於量化該哺乳動物代謝膳食麩胺酸鹽的能力，以作為用於預測與麩胺酸鹽毒性相關的中樞神經系統(central nervous system，CNS)、精神或神經疾病的發作或傾向的診斷標記物。該方法還有助於設計用以調節哺乳動物中血清麩胺酸鹽水平的方案，以治療或預防這種疾病。

對於許多疾病，例如癌症、腫瘤、肝臟、腎臟、血液或遺傳性疾病，有不同的生物標記物和血液測試來確認診斷。然而，目前沒有精確的生物標記物或單一可靠的血液測試可用於正確診斷廣泛的神經和精神疾病。在例如肌萎縮性脊髓側索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS)或帕金森氏症等疾病的情況下，通常需要許多醫學檢查和測試來診斷患者是否患有該疾病。診斷過程可包括身體檢查、血液檢查和影像檢查，例如核磁共振成像(magnetic resonance imaging，MRI)。排除其他條件和錯誤診斷很重要。從首次觀察症狀開始，診斷過程通常需要9-12個月。目前沒有可以積極診斷這些病症的血液檢查，也沒有一種有效的方法來監測特定治療的療效。對於快速發展的致命疾病，例如肌萎縮性脊髓側索硬化症(ALS)，其初始診斷的中位生存時間僅為3年，確定疾病的明確生物標記物或血液檢測可能為早期干涉帶來可能，從而挽救生命。

我們對中樞神經系統(CNS)和相關疾病的可能生物標記物的研究集中於人體腸道，亦即從胃的幽門括約肌到肛門的胃腸道部分，以及在人類中包含小腸和大腸的部分。超過100兆個微生物體成了所謂的人類微生物體。這種微生物體包含微生物，存活在人體內及人體表面，並且發揮重要的功能：這些微生物合成維生素，幫助消化，並幫助發展和維持免疫系統。人體腸道是人體中最富含細菌的器官，在人體腸道內，常駐微生物的基因數量以100:1的比率遠超過人類基因組中的基因，因此為藥物干涉提供了引人注意的候選者。在過去幾年內，聚焦於微生物體的研究和治療方法激增，包括發炎性腸道疾病(inflammatory bowel disease，IBD)、兒童期氣喘、糖尿病、肥胖症、心血管疾病，結直腸癌，以及抗生素相關性腹瀉等疾病。這些疾病狀態大多涉及微生物體的組成或功能喪失的變化，其被稱為菌相失衡。最近的研究顯示腸道微生物群、腸道，以及中樞神經系統(CNS)之間存在相互作用(Fang，2015年)。

腸 - 腦軸是一種由自主神經系統和腸神經系統控制的雙向通信系統(ElAidy等人，2015年)。腸內穩態和微生物體被觀察到在神經系統疾病中發揮重要作用，例如肌萎縮側索硬化症(ALS)(Fang，2015年)、阿茲海默症(Lukiw，2013年)、自閉症(Cubells，2013年)、精神分裂症(Katlyn Nemani，2015年)、帕金森氏症(Filip Scheperjans，2014年)，多發性硬化症(multiple sclerosis，MS)(Westall，2006年)，以及精神分裂症(Katlyn Nemani，2015年)。Wu和其同事(2015年)的一項研究顯示，在肌萎縮側索硬化症(ALS)轉基因SOD1-G93A小鼠模型中發生腸道漏出和微生物體的組成改變，表示微生物體在肌萎縮側索硬化症(ALS)中潛在的未知作用(Shaoping Wu1, 2015年)。帕金森氏症也有一項類似的研究報導。(Timothy R. Sampson，2016年)。然而，由於面臨在人體腸道微生物群中處理大量的細菌、真菌和微生物(可能超過2000種)的挑戰，關於腸道微生物體為何以及如何影響這些神經系統疾病的實際機制仍是未知的。這些微生物在精細平衡的生態系統中相互作用。診斷和治療這些疾病的另一個難處是血腦屏障(blood brain barrier，BBB)的特性，其總體上對大多數物質是不可滲透的，這使得以藥物、代謝產物、生物材料，或無機部分體進行針對大腦的研究充滿挑戰性。

我們對許多神經系統疾病的致病因素的了解的關鍵來自於對健康個體和神經疾病患者對於由食物攝入的麩胺酸鹽蛋白質消化的作用、由能夠將麩胺酸鹽代謝為麩醯胺酸的常駐腸道細菌物種進行的代謝作用，以及通過小腸黏膜層進入體內的選擇性吸收率等的廣泛研究和臨床觀察。其他獨立研究詳細描述了血清中麩胺酸鹽的升高與腦細胞外液(brain extracellular fluid，ECF)中麩胺酸鹽水平升高，以及一系列神經疾病狀況之間的關聯，這些獨立研究令人意外地證實了我們的臨床觀察。然而，這些其他研究都沒有顯示腸道麩胺酸鹽消化與各種中樞神經系統疾病之間存在的關聯，也未能確定可能導致由於腸道菌相失衡而引起的麩胺酸鹽代謝穩態崩解的一類細菌的作用，以及麩胺酸鹽消化與神經和精神疾病狀態之間的最終關聯。

麩胺酸鹽為人類中樞神經系統的主要神經傳導物質，而且是該系統中含量最多的游離胺基酸。麩胺酸鹽佔大腦中總神經傳導物質活性的約90%。麩胺酸鹽的有益作用大量依賴於嚴格的體內平衡，透過維持腦細胞外液(ECF)中的麩胺酸鹽濃度(低於0.3-2 µM/L的毒性範圍)(Akiva Leibowitz，2012年)。動物模型和人體臨床研究揭露了病理性升高的腦細胞外液(ECF)麩胺酸鹽水平與幾種急性和慢性神經退化性疾病的關聯，包括中風、創傷性腦損傷(traumatic brain injury，TBI)、腦內出血、腦缺氧、肌萎縮側索硬化症(ALS)(ELISABETH ANDREADOU，2008年)、老年癡呆症及其他疾病等。這些疾病的特徵是由於血腦屏障的破壞促進了大腦腦細胞外液(ECF)中麩胺酸鹽濃度升高數百倍，進而造成麩胺酸鹽在血漿和腦細胞外液之間沿著其濃度梯度自由移動(Akiva Leibowitz，2012年)。

Campos及其同事在中風大鼠模型中使用功能性核磁共振成像顯示，血漿麩胺酸鹽清除劑降低血漿麩胺酸鹽水平與腦中麩胺酸鹽的顯著減少相關，這與神經功能的改善具有關聯性。(Francisco Campos，2011年)。

相較於健康對照者，例如肌萎縮側索硬化症(ALS)(ELISABETH ANDREADOU，2008年)、阿茲海默症(DAN E. MIULLI，1993年)、帕金森氏症(Yasuo Iwasaki，1992年)，以及多發性硬化症(FRED C. WESTALL，1980年)患者的血漿麩胺酸鹽水平升高，表示麩胺酸鹽代謝的系統性缺陷為這些疾病的根本原因(Andreas Plaitakis，1987年)。麩胺酸鹽調節的興奮性毒性被認為是肌萎縮側索硬化症(ALS)患者運動神經元退化的首要原因。與高水平麩胺酸鹽誘導的毒性相關的其他神經性疾病包括：自閉症(Chie Shimmura1，2011年)、精神分裂症(S.A.Ivanovaa，2014年)、癲癇(Sirpa Rainesalo，2004年)，阿茲海默症(DAN E. MIULLI，1993年)，以及精神病(S.A.Ivanovaa，2014年)。

麩胺酸鹽為膳食蛋白的主要成分之一，是飲食中含量最豐富的胺基酸。它也在許多加工或水解食品中被使用，並以麩胺酸鹽鈉(monosodium glutamate，MSG)形式作為添加劑和風味增強成分。相當一部分的膳食麩胺酸鹽在小腸吸附過程中被代謝為麩醯胺酸。逃脫黏膜代謝的過量麩胺酸鹽透過門靜脈被輸送到肝臟，肝臟控制釋放到末梢循環的胺基酸混合物的組成。(Lewis Stegink，1979年) Nakagawa報導了麩胺酸鹽的調節，當每天向年幼男孩餵食12.75 g游離麩胺酸鹽時沒有觀察到毒性作用，顯示口服給予的游離麩胺酸鹽被健康個體的代謝作用有效地除去(ITSIRO NAKAGAWA，1960年)。其他研究也證實，日夜進食攝入量不會影響血漿麩胺酸鹽的水平。類似地，當向健康的人類個體提供高蛋白膳食時，儘管麩胺酸鹽的主要代謝物亦即麩醯胺酸增加，但這些膳食並不能提高血漿麩胺酸鹽(T Palmer，1973年)，表示在腸黏膜中麩醯胺酸的吸收比麩胺酸鹽吸收更有效。這些發現得到了Reeds在1996年和1997年的研究的支持，這些研究表明，腸道麩胺酸鹽在第一次通過仔豬的胃腸道時幾乎完全被代謝，且腸內麩胺酸鹽是飼餵仔豬中黏膜穀胱甘肽合成的優先來源。 (PETER J. REEDS，1996年)。

於人體小腸中的麩胺酸鹽轉化為麩醯胺酸的代謝作用主要通過產生麩醯胺酸合成酶的細菌發生。這些細菌通常是革蘭氏陽性菌，包括大多數種類的乳酸桿菌，例如胚芽乳酸桿菌，以及革蘭氏陰性菌，例如大腸桿菌、脆弱擬桿菌、假單胞菌以及克雷伯氏菌。由這些細菌在腸道中產生的麩醯胺酸合成酶是用於在小腸中將膳食麩胺酸鹽轉化為麩醯胺酸的重要酵素。由於腸道菌相失衡導致的這些常駐細菌的缺乏或破壞造成腸道受損，伴隨著消化異常。菌相失衡是由於過少的有益細菌以及壞菌、酵母菌及/或寄生蟲的過度生長所造成的腸道菌群失衡。菌相失衡導致膳食麩胺酸鹽的低效代謝，導致游離麩胺酸鹽血清水平升高，其通常比健康個體的血清基礎水平高出許多倍。

我們的工作模型的有效性與Leibowitz及其同事(2012年)的研究吻合，亦即，當試圖降低血清麩胺酸鹽水平時，無論所涉及的機制如何，血液麩胺酸鹽濃度降低與神經功能改善的結果相關(Akiva Leibowitz，2012年)。透過幾種機制實現血液麩胺酸鹽的清除，包括：催化涉及麩胺酸鹽代謝的酶促過程、血清麩胺酸鹽重新分配到組織中，以及急性壓力反應。

可以看出，升高的血清麩胺酸鹽水平和將膳食麩胺酸鹽代謝為麩醯胺酸的能力受損存在著潛在的嚴重健康問題。因此，從上述內容可以看出；迫切需要開發可靠的診斷方法來量化人類個體飲食攝入中麩胺酸鹽代謝的有效性，以預測許多上述神經疾病狀態的發作或進展。此外，這種診斷方法將提供一種手段來設計有效治療方案和監測治療的功效。

在本發明中，我們開發了一種監測和調節血清麩胺酸鹽水平作為一種生物標記物的方法，以量化麩胺酸鹽代謝的效率，以預測各種神經性疾病的發作、嚴重程度或追蹤各種神經性疾病的進展。這些疾病包括，但不限於，肌萎縮側索硬化症、帕金森氏症、阿茲海默症、多發性硬化症、精神分裂症、憂鬱症、癡呆症、自閉症、周圍神經病變、強迫症(obsessive compulsive disorder，OCD)、癡呆症、不寧腿症候群，以及一大類與麩胺酸鹽毒性相關的其他精神疾病和相關病症。本發明透過在兩個或多個時間點監測人類患者的麩胺酸鹽水平來實現，以在受控方案下獲得禁食和餐後血清麩胺酸鹽水平，該方案包括禁食，然後攝取預定的高麩胺酸鹽液體膳食或懸浮液。

我們驚奇地發現，在健康個體中，平均70公斤的人攝取14.5克膳食麩胺酸鹽後，禁食血清麩胺酸鹽和餐後血清麩胺酸鹽水平之間的差異在33±16 µmol/L至63±34 µmol/L之間。健康個體體內的這種血清麩胺酸鹽差異與先前的發現(Lewis Stegink，1979年)一致，顯示相較於禁食的血漿麩胺酸鹽水平，服用含有約80至約207 mg/kg麩胺酸鹽總量的高蛋白質膳食後，高峰值的血漿麩胺酸鹽水平增加約2倍。相較之下，在表現出與麩胺酸鹽毒性相關的神經性病變的人類個體中觀察到的差異異常巨大，例如271至340.4 µmol/L (參見實施例部分)。我們還顯示出，對於治療後症狀改善的患者，禁食血清麩胺酸鹽和餐後血清麩胺酸鹽水平均下降，與神經性病變的嚴重程度減輕或消退相符。

本發明涉及在兩個或更多個選定時間點監測人類患者的相對血清麩胺酸鹽水平的方法，包含以下步驟： (a) 使該患者禁食至少約12小時的一段期間，水除外； (b) 透過靜脈穿刺從該患者體內取出第一(禁食)血液樣品； (c) 將該第一血液樣品轉移至第一容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (d) 口服給予該患者含有相當於約5至約15克麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液； (e) 在給予步驟(d)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘，透過靜脈穿刺從該患者體內取出第二(餐後)血液樣品； (f) 將該第二血液樣品轉移至第二容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (g) 將該第一和第二血液樣品各自離心以從該血液樣品中的血小板中分離血清，以提供第一(禁食)血清樣品和第二(餐後)血清樣品， (h) 透過對每個血清樣品加入去蛋白劑，以各自對該第一血清樣品和該第二血清樣品進行去蛋白處理； (i) 離心來自步驟(h)的每個血清樣品以從該樣品中的血清中分離蛋白，以提供第一(禁食)無蛋白血清樣品和第二(餐後)無蛋白血清樣品； (j) 分析該第一和該第二無蛋白血清樣品以確定每個樣品中的麩胺酸鹽水平；以及 (k) 將該第二樣品中的麩胺酸鹽水平與該第一樣品中的麩胺酸鹽水平進行比較，以確定該樣品中餐後和禁食麩胺酸鹽水平的相對比率。

本發明還涉及一種監測來自人類個體的相對血清麩胺酸鹽水平的方法，包含以下步驟： (i) 提供第一(禁食)血液樣品，其在第一時間點從處於禁食狀態的該個體獲得，其中該個體較佳地除了水之外禁食至少約12小時的一段期間； (ii) 提供第二(餐後)血液樣品，其在對該於步驟(i)中處於禁食狀態下的個體口服給予含有相當於約5至約15克的麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘的第二時間點從該個體獲得； (iii) 將該第一血液樣品轉移至第一容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (iv) 將該第二血液樣品轉移至第二容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (v) 將該第一和第二血液樣品各自離心，以從該血液樣品中的血小板中分離血清，以提供第一(禁食)血清樣品和第二(餐後)血清樣品， (vi) 透過對每個血清樣品加入去蛋白劑，以對每個該第一血清樣品和該第二血清樣品進行去蛋白質處理； (vii) 離心來自步驟(vi)的每個血清樣品以從該樣品中的血清中分離蛋白質，以提供第一(禁食)無蛋白血清樣品和第二(餐後)無蛋白血清樣品； (viii) 分析該第一和第二無蛋白血清樣品以確定每個樣品中的麩胺酸鹽水平；以及 (ix) 將該第二樣品中的麩胺酸鹽水平與該第一樣品中的麩胺酸鹽水平進行比較，以確定在該樣品中餐後和禁食的麩胺酸鹽水平的相對比率。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該水溶液或懸浮液包含相當於基於該個體重量的約70 mg/kg至約225mg/kg的麩胺酸(麩胺酸鹽)。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該水溶液或懸浮液包含相當於約10克的麩胺酸(麩胺酸鹽)。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該水性懸浮液或溶液為可消化蛋白的水性懸浮液或溶液。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該水溶液或懸浮液包含相當於基於該個體重量的約150 mg/kg的麩胺酸(麩胺酸鹽)。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該可消化蛋白的水性懸浮液或溶液基本上不含麩醯胺酸鹽。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該水性懸浮液或溶液為乳清蛋白的溶液或懸浮液。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該乳清蛋白的水性懸浮液或溶液基本上不含麩醯胺酸鹽。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該水性懸浮液或溶液包含約75克乳清蛋白，懸浮或溶解在約200至約250 ml水或果汁中。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(d)或(ii)中，該果汁為蘋果汁。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中步驟(e)或(ii)中的時間為約60分鐘。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(b)或(i)中，該第一(禁食)血液樣品具有約1至約10 ml的體積，且其中在步驟(e)或(ii)中，該第二(餐後)血液樣品的體積為約1至約10 ml。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(b)或(i)中，該第一(禁食)血液樣品具有約5 ml的體積，且其中在步驟(e)或(ii)中，該第二(餐後)血液樣品具有約5 ml的體積。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中步驟(c)或(iii)中的該抗凝血劑和步驟(f)或(iv)中的該抗凝血劑選自EDTA (乙二胺四乙酸)、肝素鋰、檸檬酸鈉，以及肝素鈉。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中步驟(c)或(iii)中的該抗凝血劑和步驟(f)或(iv)中的該抗凝血劑為EDTA (乙二胺四乙酸)。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(g)或(v)中，該離心為各自對該第一血液樣品和該第二血液樣品在約0°C至約5°C下以約17,000 ×g進行約10分鐘。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(h)或(vi)中，該去蛋白劑選自高氯酸、三氯乙酸，以及鎢酸。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(h)或(vi)中，該去蛋白劑為高氯酸。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(h)或(vi)中，該去蛋白劑為具有濃度為約0.2 N至約0.4 N且體積為約5 ml的高氯酸。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(i)或(vii)中，該離心為各自對該第一血液樣品和該第二血液樣品在約0°C至約5°C下以約19,000 ×g進行約10分鐘。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中步驟(j)或(viii)中的該分析透過酵素連結免疫吸附分析(ELISA)進行。

於另一方面，本發明涉及一種方法，該方法包含進一步的步驟(I)：若在該第二樣品中的麩胺酸鹽水平對該第一個樣品中麩胺酸鹽水平的比率大於約2，則治療該人類個體異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病的發生或風險或其進展。

本發明還涉及一種方法，該方法包含當該樣品中餐後和禁食的麩胺酸鹽水平的相對比率大於約2 (例如餐後水平：禁食水平 = 2.5：1、3：1、3.5：1、4：1、4.5：1、5：1或更高)時，診斷該個體具有異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或具有與其相關的疾病發生或有其風險或其進展。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中在步驟(I)中，治療異常(過量)血清麩胺酸鹽的方法是透過增加該患者的腸道麩醯胺酸合成酶活性。

本發明還涉及一種能夠增加腸麩醯胺酸合成酶活性的試劑在製備用於在有需要的個體體內治療異常升高的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展之藥物的用途。於某些具體實施例中，該試劑為益生菌，用於調節該個體小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。於某些具體實施例中，該試劑為具有益生質的益生菌，以調節該個體的小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。於某些具體實施例中，該試劑用於口服給藥。

於另一方面，本發明涉及一種方法，其中步驟(I)中的治療方法包含向該患者施用麩醯胺酸合成酶。

本發明還涉及一種麩醯胺酸合成酶在製備用於在有需要的個體中治療異常升高的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展的藥物中的用途。

於另一方面，本發明涉及一種方法，在步驟(I)中包含口服給予益生菌，以調節該患者小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。

於另一方面，本發明涉及一種方法，在步驟(I)中包含口服給予具有益生質的益生菌，以調節該患者小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。

於另一方面，本發明涉及一種治療中樞神經系統或精神疾病的方法。

於另一方面，本發明涉及一種治療方法，其中該神經或精神疾病選自阿滋海默症、肌萎縮性脊髓側索硬化症、自閉症、小腦萎縮、癡呆、癲癇、重度憂鬱症、多發性硬化症、強迫症、帕金森氏症，周圍神經病變、不寧腿症候群、精神分裂症，僵硬人症候群，以及中風。

於另一方面，本發明涉及診斷人類患者體內升高的血清麩胺酸鹽水平的方法，包含以下步驟： (a) 使該患者禁食至少約12小時的一段期間，水除外； (b) 透過靜脈穿刺從該患者體內取出第一(禁食)血液樣品； (c) 將該第一血液樣品轉移至第一容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (d) 口服給予該患者含有相當於約5至約15克麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液； (e) 在給予步驟(d)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘，透過靜脈穿刺從該患者體內取出第二(餐後)血液樣品； (f) 將該第二血液樣品轉移至第二容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (g) 將該第一和第二血液樣品各自離心以從該血液樣品中的血小板中分離血清，以提供第一(禁食)血清樣品和第二(餐後)血清樣品， (h) 透過對每個血清樣品加入去蛋白劑，以各自對該第一血清樣品和該第二血清樣品進行去蛋白處理； (i) 離心來自步驟(h)的每個血清樣品以從該樣品中的血清中分離蛋白，以提供第一(禁食)無蛋白血清樣品和第二(餐後)無蛋白血清樣品； (j) 分析該第一和該第二無蛋白血清樣品以確定每個樣品中的麩胺酸鹽水平；以及 (k) 當該第二樣品中的麩胺酸鹽水平對該第一樣品中的麩胺酸鹽水平的比率大於約2時，診斷該患者具有升高的血清麩胺酸鹽。

本發明還提供了一種診斷在人類個體體內異常升高(過量)血清麩胺酸鹽水平或與其相關的疾病的發生或風險或其進展的方法，包含以下步驟： (i) 提供第一(禁食)血液樣品，其在第一時間點從處於禁食狀態的該個體獲得，其中該個體較佳地除了水之外禁食至少約12小時的一段期間； (ii) 提供第二(餐後)血液樣品，其在對該處於禁食狀態下的個體口服給予含有相當於約5至約15克的麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘的第二時間點從該個體獲得； (iii) 將該第一血液樣品轉移至第一容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (iv) 將該第二血液樣品轉移至第二容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (v) 將該第一和第二血液樣品各自離心，以從該血液樣品中的血小板中分離血清，以提供第一(禁食)血清樣品和第二(餐後)血清樣品， (vi) 透過對每個血清樣品加入去蛋白劑，以對每個該第一血清樣品和該第二血清樣品進行去蛋白質處理； (vii) 離心來自步驟(vi)的每個血清樣品以從該樣品中的血清中分離蛋白質，以提供第一(禁食)無蛋白血清樣品和第二(餐後)無蛋白血清樣品； (viii) 分析該第一和第二無蛋白血清樣品以確定每個樣品中的麩胺酸鹽水平；以及 (ix) 當該第二樣品中的麩胺酸鹽水平對該第一樣品中的麩胺酸鹽水平的比率大於約2時，診斷該個體具有一異常升高的血清麩胺酸鹽或具有與其相關的一疾病或其風險或其進展。

於另一方面，本發明涉及一種用於實施如申請專利範圍第1-22以及29項任一項所述之方法的套組，包含能夠特異性檢測該樣品中麩胺酸鹽的試劑，以及用於實施該方法的說明書。

於另一方面，本發明涉及一種生物標記物在製造一套組的用途，其中該生物標記物為來自個體的血液樣品中的麩胺酸鹽，該套組有助於定量該個體代謝膳食麩胺酸鹽的能力，包含在第一時間點從處於禁食狀態的該個體獲得第一(禁食)血液樣品；在對該處於禁食狀態下的個體口服給予含有相當於約5至約15克的麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘的第二時間點從該個體獲得第二(餐後)血液樣品；分析該樣品以獲得禁食和餐後血清麩胺酸鹽水平；以及比較該水平以獲得該餐後和禁食血清麩胺酸鹽水平的相對比率。

於另一方面，本發明涉及一種生物標記物在製造套組的用途，其中該餐後和禁食血清麩胺酸鹽水平的相對比率大於約2表示代謝膳食麩胺酸鹽的能力差。

於另一方面，本發明涉及一種生物標記物在製造套組的用途，其中該餐後和禁食血清麩胺酸鹽水平的相對比率大於約2表示一血清麩胺酸鹽異常升高或與其相關的疾病或其進展的發生或風險。

於另一方面，本發明涉及一種醫藥組合物，用於在有需要的個體中治療異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展，包含能夠增加該個體腸麩醯胺酸鹽合成酶活性的試劑以及醫藥上可接受的載體。

於另一方面，本發明涉及一種醫藥組合物，其中該試劑為益生菌，用以調節該個體小腸中產生非致病性麩醯胺酸鹽合成酶的細菌群。

於另一方面，本發明涉及一種醫藥組合物，其中該試劑為具有益生質的益生菌，用以調節該個體的小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。

於另一方面，本發明涉及一種醫藥組合物，用於治療在有需要的個體中異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展，包含麩醯胺酸鹽合成酶以及醫藥上可接受的載體。

定義

如本文所用，除非明確相反地陳述，否則以下術語具有所指示的含義。

「個體」乙詞意指需要診斷或治療或對疾病或病症進行干涉或預後的人類個體或患者或動物，該疾病或病症例如疼痛或瘙癢，具體言言是神經性疼痛或瘙癢。

「治療有效的」乙詞意指對需要治療的個體，例如人類患者或動物，提供醫學從業者理解為有意義或可證明益處所需的治療劑的量。

本文所用的「治療(動詞)」、「治療(動名詞)」或「治療(名詞)」等詞包括減輕、減弱或改善病症，例如，升高的血清麩胺酸鹽水平或相關的中樞神經系統狀況，或預防或減少感染病症或表現出症狀的風險，改善或預防症狀的根本原因、抑制病情、遏制病情的發展、緩解病情、導致病情消退，或預防性及/或治療性地停止該病症的症狀。

如本文所用，「約」或「近似」等詞係指本領域普通技術人員將理解的可接受偏差的程度，其可在一定程度上變化，這取決於其所用的上下文。通常，「約」或「近似」可以表示在引用值附近具有±5%範圍的數值。

根據本發明，麩胺酸鹽，具體而言是血液樣品中的麩胺酸鹽水平可以用作標記物，用於定量/測量個體代謝膳食麩胺酸鹽的能力及/或用於診斷異常升高的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或其進展的發生或風險。如本文所用，生物學標記物(或稱為生物標記物或標記物)具有客觀測量和評價的特徵，作為正常或異常生物過程/條件、疾病、致病過程，或對治療或治療干涉的反應的指示。標記物可包括存在或不存在指示特定生物過程/條件的特徵或模式或特徵的集合。標記物通常用於診斷及/或預測的目的。然而，它可以用於治療、監測、藥物篩選以及本文所述的其他目的，包括評估癌症治療劑的有效性。

本文使用的「診斷」通常包括確定個體是否可能受給定疾病、病症或功能障礙的影響。技術人員通常基於一種或多種診斷指標進行診斷，該診斷指標即為標記物，其存在、不存在或其量指示疾病、病症或功能障礙的存在或不存在。

如本文所用的「預後」通常係指對臨床病症或疾病的可能過程和結果的預測。通常透過評估指示對疾病的有利或不利的過程或結果的疾病的因素或症狀來進行患者的預後。應當理解的是，「預後」乙詞不一定是指以100%準確度預測病症的過程或結果的能力。相反地，技術人員將理解「預後」乙詞係指某一過程或結果將發生的概率增加；亦即，當與沒有表現出該病症的個體相比時，在表現出給定病症的患者中更可能發生過程或結果。

如本文所用，「異常升高」水平可以指與參考或對照水平相比增加的水平。例如，異常升高的水平可能高於參考或對照水平超過10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%或100%，或2倍、3倍、4倍或更多。參考或對照水平可以指在未患病的正常個體中測量的水平。

如本文所用，被描述為「基本上不含」一物質的材料包括小於5% (w/w)、小於4%、小於3% (w/w)、小於2% (w/w)、小於1% (w/w)或偵測不到量的物質。

麩 胺酸（ glutamic acid ）、麩胺酸鹽（ glutamate ）、麩醯胺酸（ glutamine ）以及麩醯胺酸合成酶（ glutamine synthetase ）

麩胺酸為一種天然存在的a-胺基酸，其具有化學式C₅ H₉ O₄ N並對應於L的以下化學結構，亦即麩胺酸的S，立體異構物。L-麩胺酸

麩胺酸鹽為人體中樞神經系統的主要神經傳導物質，並且為該系統中最豐富的游離胺基酸。麩胺酸鹽佔大腦中總神經傳導物質活性的約90%。

在其固體形式和微酸性pH值下，麩胺酸作為兩性離子存在，對應於以下化學結構。L-麩胺酸兩性離子形式

大多數生物體在蛋白質的生物合成中使用麩胺酸。在人類中，它被認為是非必需胺基酸，因為它可以由人體合成。麩胺酸廣泛存在於多種蛋白質中，包括許多食品，例如肉類、魚類、乳製品、蛋，以及大豆蛋白。鈉鹽，麩胺酸鈉，被用於作為食品的調味料和風味增強劑。

麩胺酸鹽陰離子可以通過以下化學結構描述麩胺酸鹽陰離子或者通過整體的，單負的兩性離子。

在人體和大多數哺乳動物中，麩胺酸被代謝為麩醯胺酸。麩醯胺酸合成酶催化麩胺酸鹽和氨的縮合形成麩醯胺酸，如下列反應所示。麩 胺酸鹽 + ATP + NH₃ → 麩 醯胺酸 + ADP + 磷酸鹽

麩醯胺酸合成酶(GS)在腦、腎臟、肝臟、骨骼肌和心臟中少量存在。但是大部分酶活性通過能夠在蛋白質消化過程中產生麩醯胺酸合成酶的微生物體發生在人體的小腸中。然而，由於各種原因，一些個體不能將膳食麩胺酸鹽充分代謝為麩醯胺酸，導致血清麩胺酸鹽水平升高。

產生麩醯胺酸合成酶的細菌

人類小腸中膳食麩胺酸鹽對麩醯胺酸的代謝主要通過產生麩醯胺酸合成酶的細菌，如革蘭氏陽性菌，包括溶纖維丁酸弧菌，多種乳酸桿菌如胚芽乳酸桿菌以及革蘭氏陰性菌如大腸桿菌、脆弱桿菌、假單胞菌和克雷伯氏菌。由這些細菌在腸中產生的麩醯胺酸合成酶是將大部分麩胺酸鹽從食物來源轉化為麩醯胺酸的重要酶。由於腸道菌相失衡導致的這些常駐細菌的缺乏或破壞而導致腸道受損、消化異常，特別是在蛋白質膳食後血液中的麩胺酸鹽升高。

麩 醯胺酸合成酶細菌在中樞神經系統疾病中的作用

大多數神經系統患者抱怨消化和腸道問題。隨著常駐麩醯胺酸合成酶細菌的置換，我們的假設也與我們在本發明中的臨床觀察相符，亦即食物中麩胺酸鹽代謝的能力可能嚴重受損，導致膳食麩胺酸鹽轉化為麩醯胺酸的效率低下，從而提高血清麩胺酸鹽水平。血液中升高的麩胺酸鹽可能導致血腦屏障的破壞，導致神經性疾病的表現。(William G. Mayhan，1996年)。測量腸中的麩醯胺酸合成酶活性是困難且不切實際的，而且在血清中監測麩醯胺酸合成酶活性是不可靠的。當前具體實施例被設計為一種測量人類個體中麩醯胺酸合成酶活性的更簡單方式，作為預測與麩胺酸鹽毒性相關的中樞神經系統(CNS)、精神性疾病或相關病症的發作或傾向的生物標記物。該方法還有助於設計用於調節個體中的血清麩胺酸鹽水平以治療或預防這種病症的方案。

為了進行本文所述的方法，可以從有需要的個體獲得血液樣品，並且可以透過本領域已知的方法測量生物樣品中的標記物，例如免疫測定法，例如ELISA (酵素連結免疫吸附測定)。於一些具體實施例中，在兩個不同的時間點從個體獲得兩個血液樣品，例如第一禁食時間點和口服給予包含麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後的第二餐後時間點。除了水之外，處於禁食狀態的個體較佳禁食至少約12小時的期間。在口服施用包含麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約第二個餐後時間點為約15分鐘至約90分鐘。

如本領域所知，麩胺酸(麩胺酸鹽)可存在於多種富含蛋白質的食物來源中。因此，於一些具體實施例中，如本文所用的水溶液或懸浮液可以是包含二聚蛋白源如乳清蛋白、酪蛋白或大豆蛋白的營養組合物。這種營養組合物的市售實例包括例如滲透石(Abbott公司)。

於某些具體實施例中，該水溶液或懸浮液包含相當於基於該個體重量的約70 mg/kg至約225mg/kg的麩胺酸(麩胺酸鹽)。於一實例中，該水溶液或懸浮液包含相當於基於該個體重量的約150 mg/kg的麩胺酸(麩胺酸鹽)。

於某些具體實施例中，該水溶液或懸浮液包含相當於約10克的麩胺酸(麩胺酸鹽)。

於某些具體實施例中，該水溶液或懸浮液包含可消化蛋白。例如，該水溶液或懸浮液為乳清蛋白的溶液或懸浮液。較佳地，該水溶液或懸浮液基本上不含麩醯胺酸。

於某些具體實施例中，該水性懸浮液或溶液包含約75克懸浮或溶解於約200至約250 ml水或果汁中的乳清蛋白。

特定而言，在收集兩個樣品時，該第一(禁食)血液樣品和該第二(餐後)血液樣品的個體不允許排尿，因為這樣做會立即降低血清麩胺酸鹽並人為扭曲(透過排泄降低水平)，導致測試無效。僅在收集該第一(禁食)血液樣品之前和收集該第二(餐後)血液樣品之後立即使個體排尿。

血液樣品可通過本領域已知的不同方法獲得，例如周圍靜脈穿刺(靜脈穿刺)。可以對血液樣品進行抗凝、離心及/或去蛋白處理，以獲得無蛋白的血清樣品。可以透過本領域已知的方法，例如免疫測定，如ELISA，分析所獲得的血清樣品中每個樣品中的麩胺酸鹽水平。

根據本發明，如果觀察到標記物水平的增加，具體而言，第二餐後獲得的樣品中的標記物的水平是早期獲得的禁食樣品的2倍或更多，則該個體被認為具有異常升高的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或其進展的發生或風險。

在確定個體具有異常升高的血清麩胺酸鹽或發生或具有與其相關的疾病或其進展的風險之後，可以對個體進行進一步的測試(例如常規身體檢查，包括影像測試，例如， X射線乳房攝影、核磁共振成像(MRI)或超音波以符合疾病發生及/或確定進展的階段/時期。

於一些具體實施例中，本文所述的方法可以進一步包含治療該個體以至少降低異常升高的血清麩胺酸鹽水平或減輕與疾病相關的症狀。

本發明還提供了作為一種用於治療的醫藥組合物之組合物。

在特定的具體實施例中，麩醯胺酸合成酶或能夠增加腸麩醯胺酸合成酶活性的試劑可作為活性成分，以製備用於在有需要的個體中治療異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防這種疾病進展的藥物。這種試劑可以為益生菌，可選擇地含有益生質以調節個體小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。

如本文所用，「醫藥上可接受的」係指載體與組合物中的活性成分相容，且較佳地可以穩定該活性成分並對接受治療的個體是安全的。該載體可以是活性成分的稀釋劑、載體、賦形劑或基質。合適的賦形劑的一些實例包括乳糖、右旋糖、蔗糖、山梨糖、甘露糖、澱粉、阿拉伯膠、磷酸鈣、藻酸鹽、黃蓍膠、明膠、矽酸鈣、微晶纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、纖維素、無菌水、糖漿和甲基纖維素。該組合物可另外包含潤滑劑，例如滑石、硬脂酸鎂和礦物油；潤濕劑；乳化劑和懸浮劑；防腐劑，如甲基和羥基苯甲酸丙酯；甜味劑；和調味劑。本發明的組合物可以在給予患者後提供活性成分的快速、持續或延遲釋放的效果。

根據本發明，該組合物的形式可以是片劑、丸劑、粉末、錠劑、小包、錠劑、酏劑、懸浮液、洗劑、溶液、糖漿、軟和硬明膠膠囊、栓劑、無菌注射液和包裝粉末。

本發明的組合物可通過任何生理學上可接受的途徑遞送，例如口服、腸胃外(例如肌肉內、靜脈內、皮下和腹膜內)、透皮、栓劑和鼻內方法。關於腸胃外給藥，較佳以無菌水溶液的形式使用，其可以包含足以使溶液與血液等滲的其他物質，例如鹽或葡萄糖。根據需要，可以適當地緩衝水溶液(較佳pH值為3至9)。在無菌條件下製備合適的腸胃外組合物可以用本領域技術人員熟知的標準藥理學技術完成，並且不需要額外的創造性勞動。

本文還描述了用於實施本發明方法的套組，其包含能夠特異性檢測樣品中麩胺酸鹽的試劑。這種試劑可以是例如抗體，以進行免疫測定。如本文所用的抗體可以指具有特異性結合特定標的抗原的能力的免疫球蛋白分子。本文所用的抗體不僅包括完整的(即全長的)抗體分子，還包括其保留抗原結合能力的抗原結合片段，例如Fab，Fab'，F(ab')2和Fv。如本文所用的抗體可包括人源化抗體、嵌合抗體、雙抗體、線性抗體、單鏈抗體或多特異性抗體(例如，雙特異性抗體)。如本文所述的抗體為市售可得的或可透過本領域已知的方法製備，例如，透過融合瘤方法。

於一些具體實施例中，免疫測定可以是夾心形式。具體而言，該套組包含與檢測抗體配對的捕獲抗體，所述檢測抗體包含可檢測標記，例如酶標記、螢光標記、金屬標記和放射性標記。於某些實例中，該套組為ELISA夾心套組，包含一微量滴定板，該滴定板具有固定有捕獲抗體的孔，含有檢測抗體和顯色試劑的溶液。具體而言，該套組可以進一步包含另外的試劑或緩衝液，用於從個體收集生物樣品的醫療裝置，及/或用於保持及/或儲存樣品的容器。

於一些實例中，該套組可包含檢測裝置，該檢測裝置配置成檢測免疫測定的結果並產生與每個孔中的麩胺酸鹽水平成比率的信號；當檢測到的樣品中麩胺酸鹽的餐後和禁食水平的相對比率大於約2時，讀取器被配置為讀取信號並且較佳地進一步指示陽性結果；該讀取器可進一步配置成表示代謝膳食麩胺酸鹽的能力差，血清麩胺酸鹽異常升高或與其相關的疾病或其進展的發生或風險。在一些具體實施例中，當檢測到的樣品中麩胺酸鹽的餐後和禁食水平的相對比率小於約2時，讀取器可以指示陰性結果；且讀取器可進一步配置成指示正常的代謝膳食麩胺酸鹽的能力，正常水平的血清麩胺酸鹽或更低的發生可能性或與異常升高的血清麩胺酸鹽或其進展相關的疾病的風險。

該套組可以進一步包含使用該套組檢測樣品中麩胺酸鹽水平的說明，並計算得到樣品中麩胺酸鹽的餐後和禁食水平的相對比率。

實施例

以下實施例進一步描述和說明了本發明範圍內的具體實施例。給出實施例僅用於說明的目的，不應解釋為對本發明的限制，因為在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可以對其進行許多變化。

實施例 1 ：監測血清麩胺酸鹽水平的方法 - 正常個體

一位ALS患者(男性，51歲)的綜合糞便分析報告(表1)顯示無大腸桿菌的生長，這是小腸中主要的麩醯胺酸合成酶細菌之一，在正常情況下應該為4+ (範圍自無增長、1+、2+、3+、4+，任意單位)。該患者的血清禁食麩胺酸鹽水平為141 µmol/L，而正常血清禁食麩胺酸鹽水平應為30 µmol/L左右。以來自Abbott公司的1000 mL等滲營養素(型號＃00668 Osmolite 1 Cal Ready-to Hang Institutional)餵食後90分鐘，該患者的血清麩胺酸鹽水平升至271 µmol/L，而正常餐後血清麩胺酸鹽應為約60 µmol/L (表2中的患者＃1)。根據1969年Peters的研究，健康人類的正常血漿游離麩胺酸鹽應為29.90至30.85 µmol/L (4.4-4.5 ppm) (J H Peters，1969年)。因此，我們以這個實例表明，ALS患者的血清麩胺酸鹽比正常人高約9倍。另一名ALS患者(男性，69歲)表現出餐後血清麩胺酸鹽水平為340.4 µmol/L，比健康個體(表2中的患者＃2)高11倍以上。這些升高的水平可導致級聯效應，其中血液中高濃度的游離麩胺酸鹽可破壞血腦屏障，導致腦中的毒性狀態和神經元的死亡。這一觀察結果與幾項研究結果一致，即腸道微生物群的喪失會影響血腦屏障的完整性(Viorica Braniste，2014年)。我們的工作模式是腸道失調導致身體無法有效代謝麩胺酸鹽，從而導致血清麩胺酸鹽水平升高。此外，長期升高的血清麩胺酸鹽水平已經顯示出損害血腦屏障，導致腦中的麩胺酸鹽毒性(William G.Mayhan，1996年)。這種毒性是骨牌效應的結果，其涉及功能失調的麩胺酸鹽轉運蛋白和過度反應的麩胺酸鹽受體，導致星形細胞增生和星形膠質細胞的最終死亡，來自受損鈣通道的神經細胞鈣化；最終神經元壞死和無數的影響表現為廣泛的神經和精神性疾病(Maria Ankarcrona，1995年)。

實施例 2 ：監測血清麩胺酸鹽水平的方法 - 正常個體基線水平

本方法適用於已知健康狀況良好且血清麩胺酸鹽濃度為約29.90-30.6 µmol/L (4.4-4.5 ppm)的個體。參見(J H Peters，1969年)，其描述了健康個體的正常水平。

從77名健康人類中整夜禁食後獲得靜脈血。其中男性37例，女性40例，年齡為14~56歲，平均32歲，禁食血清麩胺酸鹽水平在11~33 µmol/L之間。參見(T.L.PERRY，1975年)，它也描述了這個正常範圍。

本方法證明餐後與禁食麩胺酸鹽水平的比率在約2：1的正常範圍內(參見(Lewis Stegink，1979年))。診斷方法顯示正常個體通常將膳食麩胺酸鹽代謝為麩醯胺酸。

實施例 3 ：監測血清麩胺酸鹽水平的方法 - 個體表現出肌萎縮性側索硬化症

本方法適用於被診斷患有肌萎縮性脊髓側索硬化並且禁食血清麩胺酸鹽濃度為約33 µmol/L的個體(男性，77歲)。服用10克膳食麩胺酸鹽後60分鐘測量的餐後血清麩胺酸鹽水平為184 µmol/L，比禁食血清麩胺酸鹽高5.6倍(表2中的患者＃3)。

本方法證明餐後與禁食麩胺酸鹽水平的比率高於約2的正常範圍。診斷方法顯示個體通常不將膳食麩胺酸鹽代謝為麩醯胺酸。

表 1 ：綜合糞便分析： ALS 患者＃ 1 的有益菌群 備註：範圍為1+到4+，其中4+是正常的，沒有生長是高度異常的(任意單位)

表 2 ： 3 名 ALS 患者的禁食和餐後血清麩胺酸鹽 (Glu) 水平 NA：沒有數據

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以參考方式納入

每個專利文獻的全部公開內容，包括更正證書、專利申請文件、科學文章、政府報告、網站和本文提及的其他參考文獻，出於所有目的通過引用整體併入本文。在術語發生衝突的情況下，以本說明書為準。

等同物

在不脫離本發明的精神或基本特徵的情況下，本發明可以以其他特定形式實施。前述具體實施例在所有方面都應被認為是說明性的，而不是限制在此描述的本發明。在本發明的方法和系統的各種具體實施例中，其中術語「包含」用於所述步驟或組分，還預期所述方法和系統基本上由所述步驟或組分組成或由所述步驟或組分組成。此外，只要本發明仍然可操作，步驟的順序或執行某些動作的順序是不重要的。此外，可以同時進行兩個或更多個步驟或動作。

在說明書中，單數形式還包括複數形式，除非上下文另有明確規定。除非另外定義，否則本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的含義相同的含義。在衝突的情況下，以本說明書為準。

此外，應該認識到，於某些情況下，組合物可以描述為在混合之前由組分組成，因為在混合時某些組分可以進一步反應或轉化成另外的材料。

除非另有說明，本文所用的所有百分比和比率均以重量計。

Claims

一種監測人類個體的相對血清麩胺酸鹽水平的方法，包含以下步驟： (i) 提供第一(禁食)血液樣品，其在第一時間點從處於禁食狀態的該個體獲得，其中該個體較佳地除了水之外禁食至少約12小時的一段期間； (ii) 提供第二(餐後)血液樣品，其在對該於步驟(i)中處於禁食狀態下的個體口服給予含有相當於約5至約15克的麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘的第二時間點從該個體獲得； (iii) 將該第一血液樣品轉移至第一容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (iv) 將該第二血液樣品轉移至第二容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (v) 將該第一和第二血液樣品各自離心，以從該血液樣品中的血小板中分離血清，以提供第一(禁食)血清樣品和第二(餐後)血清樣品， (vi) 透過對每個血清樣品加入去蛋白劑，以對每個該第一血清樣品和該第二血清樣品進行去蛋白質處理； (vii) 離心來自步驟(vi)的每個血清樣品，以從該樣品中的血清中分離蛋白質，以提供第一(禁食)無蛋白血清樣品和第二(餐後)無蛋白血清樣品； (viii) 分析該第一和第二無蛋白血清樣品，以確定每個樣品中的麩胺酸鹽水平；以及 (ix) 將該第二樣品中的麩胺酸鹽水平與該第一樣品中的麩胺酸鹽水平進行比較，以確定在該樣品中餐後和禁食的麩胺酸鹽水平的相對比率。
如請求項1之方法，其中在步驟(ii)中，該水溶液或懸浮液包含相當於基於該個體重量的約70 mg/kg至約225mg/kg的麩胺酸(麩胺酸鹽)。
如請求項1之方法，其中在步驟(ii)中，該水溶液或懸浮液包含相當於約10克的麩胺酸(麩胺酸鹽)。
如請求項1之方法，其中在步驟(ii)中，該水溶液或懸浮液包含相當於基於該個體重量的約150 mg/kg的麩胺酸(麩胺酸鹽)。
如請求項3之方法，其中在步驟(ii)中，該水性懸浮液或溶液為可消化蛋白的水性懸浮液或溶液。
如請求項5之方法，其中在步驟(ii)中，該可消化蛋白的水性懸浮液或溶液基本上不含麩醯胺酸。
如請求項5之方法，其中在步驟(ii)中，該水性懸浮液或溶液為乳清蛋白的溶液或懸浮液。
如請求項7之方法，其中在步驟(ii)中，該乳清蛋白的水性懸浮液或溶液基本上不含麩醯胺酸。
如請求項8之方法，其中在步驟(ii)中，該水性懸浮液或溶液包含約75克的乳清蛋白，懸浮或溶解在約200至約250 ml水或果汁中。
如請求項9之方法，其中在步驟(ii)中，該果汁為蘋果汁。
如請求項5之方法，其中在步驟(ii)中，該第二時間點為將該水溶液或懸浮液口服給予在禁食狀態下的該個體後約60分鐘。
如請求項1之方法，其中在步驟(i)中，該第一(禁食)血液樣品具有約1至約10 ml的體積，以及其中在步驟(ii)中，該第二(餐後)血液樣品具有約1至約10 ml的體積。
如請求項12之方法，其中在步驟(i)中，該第一(禁食)血液樣品具有約5 ml的體積，以及其中在步驟(ii)中，該第二(餐後)血液樣品具有約5 ml的體積。
如請求項1之方法，其中步驟(iii)中的該抗凝血劑和步驟(iv)中的該抗凝血劑是選自EDTA (乙二胺四乙酸)、肝素鋰、檸檬酸鈉，以及肝素鈉。
如請求項14之方法，其中步驟(iii)中的該抗凝血劑和步驟(iv)中的該抗凝血劑為EDTA (乙二胺四乙酸)。
如請求項1之方法，其中在步驟(vii)中，該離心為各自對該第一血液樣品和該第二血液樣品在約0°C至約5°C下以約17,000 ×g進行約10分鐘。
如請求項1之方法，其中在步驟(vi)中，該去蛋白劑選自高氯酸、三氯乙酸，以及鎢酸。
如請求項17之方法，其中在步驟(vi)中，該去蛋白劑為高氯酸。
如請求項18之方法，其中在步驟(vi)中，該去蛋白劑高氯酸，具有濃度為約0.2 N至約0.4 N且體積為約5 ml。
如請求項1之方法，其中在步驟(vii)中，該離心為各自對該第一血液樣品和該第二血液樣品在約0°C至約5°C下以約19,000 ×g進行約10分鐘。
如請求項1之方法，其中步驟(viii)中的該分析透過酵素連結免疫吸附分析(ELISA)進行。
如請求項1之方法，包含當該樣品中餐後和禁食的麩胺酸鹽的相對比率大於約2時，診斷該個體具有異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或具有與其相關的疾病或其風險或其進展。
一種能夠增加腸麩醯胺酸合成酶活性的試劑在製備用於在有需要的個體體內治療異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展之藥物的用途。
一種麩醯胺酸合成酶在製備用於在有需要的個體體內治療異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展之藥物的用途。
如請求項23之用途，其中該試劑為益生菌，用於調節該個體小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群，特別是用於口服給藥。
如請求項25之用途，其中該試劑為具有益生質的益生菌，以調節該個體的小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。
如請求項23至26中任一項之用途，其中該疾病為中樞神經系統或精神疾病。
如請求項27之用途，其中神經或精神疾病選自阿滋海默症、肌萎縮性脊髓側索硬化症、自閉症、小腦萎縮、癡呆、癲癇、重度憂鬱症、多發性硬化症、強迫症、帕金森氏症，周圍神經病變、不寧腿症候群、精神分裂症，僵硬人症候群，以及中風。
一種診斷在人類個體體內異常升高(過量)血清麩胺酸鹽水平或與其相關的疾病的發生或風險或其進展的方法，包含以下步驟： (i) 提供第一(禁食)血液樣品，其在第一時間點從處於禁食狀態的該個體獲得，其中該個體較佳地除了水之外禁食至少約12小時的一段期間； (ii) 提供第二(餐後)血液樣品，其在對該處於禁食狀態下的個體口服給予含有相當於約5至約15克的麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘的第二時間點從該個體獲得； (iii) 將該第一血液樣品轉移至第一容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (iv) 將該第二血液樣品轉移至第二容器，可選擇地含有在約0°C至約5°C之間預冷的抗凝血劑； (v) 將該第一和第二血液樣品各自離心，以從該血液樣品中的血小板中分離血清，以提供第一(禁食)血清樣品和第二(餐後)血清樣品， (vi) 透過對每個血清樣品加入去蛋白劑，以對每個該第一血清樣品和該第二血清樣品進行去蛋白質處理； (vii) 離心來自步驟(vi)的每個血清樣品以從該樣品中的血清中分離蛋白質，以提供第一(禁食)無蛋白血清樣品和第二(餐後)無蛋白血清樣品； (viii) 分析該第一和第二無蛋白血清樣品以確定每個樣品中的麩胺酸鹽水平；以及 (ix) 當該第二樣品中的麩胺酸鹽水平對該第一樣品中的麩胺酸鹽水平的比率大於約2時，診斷該個體具有異常升高的血清麩胺酸鹽或具有與其相關的疾病或其風險或其進展。
一種用於實施如請求項1至22及29中任一項所述之方法的套組，包含能夠特異性檢測該樣品中麩胺酸鹽的試劑，以及用於實施該方法的說明書。
一種生物標記物在製造套組的用途，其中該生物標記物為來自個體的血液樣品中的麩胺酸鹽，該套組有助於定量該個體代謝膳食麩胺酸鹽的能力，包含在第一時間點從處於禁食狀態的該個體獲得第一(禁食)血液樣品；在對該處於禁食狀態下的個體口服給予含有相當於約5至約15克的麩胺酸(麩胺酸鹽)的水溶液或懸浮液後約15分鐘至約90分鐘的第二時間點從該個體獲得第二(餐後)血液樣品；分析該樣品以獲得禁食和餐後血清麩胺酸鹽水平；以及比較該水平以獲得該餐後和禁食血清麩胺酸鹽水平的相對比率。
如請求項31之用途，其中該餐後和禁食血清麩胺酸鹽水平的相對比率大於約2表示代謝膳食麩胺酸鹽的能力差。
如請求項31之用途，其中該餐後和禁食血清麩胺酸鹽水平的相對比率大於約2表示血清麩胺酸鹽異常升高或與其相關的疾病的發生或風險或其進展。
一種醫藥組合物，用於在有需要的個體中治療異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展，包含能夠增加該個體腸麩醯胺酸鹽合成酶活性的試劑以及醫藥上可接受的載體。
如請求項34之醫藥組合物，其中該試劑為益生菌，用以調節該個體小腸中產生非致病性麩醯胺酸鹽合成酶的細菌群。
如請求項34之醫藥組合物，其中該試劑為具有益生質的益生菌，用以調節該個體的小腸中產生非致病性麩醯胺酸合成酶的細菌群。
一種醫藥組合物，用於治療在有需要的個體中異常升高(過量)的血清麩胺酸鹽或與其相關的疾病或預防該疾病進展，包含麩醯胺酸鹽合成酶以及醫藥上可接受的載體。