KR20170086012A - A composition for improving learning ability comprising osmotin - Google Patents

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KR20170086012A
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김명옥
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경상대학교산학협력단
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    • A61K38/168Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants

Abstract

본 발명은 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물 및 약학 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 오스모틴을 포함하는 조성물을 사용하는 경우, AMPK 및 SIRT1의 활성을 증가시켜 기억력 또는 학습능력 결함을 회복시킬 수 있어, 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a composition for improving memory performance or learning ability, and more particularly, to a composition for health functional foods and a pharmaceutical composition for enhancing memory ability or learning ability including osmotin. When the composition containing osmotin according to the present invention is used, the activity of AMPK and SIRT1 can be increased to restore memory or learning ability defects, and thus it can be usefully used as a composition for improving memory or improving learning ability.

Description

오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 조성물{A COMPOSITION FOR IMPROVING LEARNING ABILITY COMPRISING OSMOTIN}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a composition for enhancing memory ability or learning ability including osmotin,

본 발명은 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물 및 약학 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for improving memory performance or learning ability, and more particularly, to a composition for health functional foods and a pharmaceutical composition for enhancing memory ability or learning ability including osmotin.

사람의 세포는 분화 성장 및 파괴를 되풀이하고, 자연환경이나 음식, 운동 및 훈련과정을 통하여 세포성장은 촉진될 수 있으며, 세포 파괴를 지연시키는 물질도 우리의 생활 주변에 무수히 존재한다. 이들을 선별하여 섭취하고 활용할 때에는 장수와 함께 건강한 뇌기능을 유지할 수 있으나, 그렇지 못할 때에는 질병을 일으킬 수 있다. 사람에게서 가장 중심이 되는 것은 뇌기능이라 해도 과언이 아니다. 뇌세포의 활성도가 왕성할 때 정신력이 높아지며 의지 및 결단력이 강해지고 얼굴과 전신에 기력이 충만하게 된다. 예컨대 어린이에게서는 뇌세포의 활성도가 왕성할 때 뇌세포의 분화는 물론이고 성장과 판단력이 증강되며 기억력이 증진되고 학습능력이 향상된다. 반면에 사람은 나이가 들어갈수록 뇌기능이 저하되고 집중력이 약화되며, 스트레스 등의 외적 요인에 의하여도 기억력 및 학습능력이 저하된다. Human cells recapitulate differentiation and destruction, and cell growth can be promoted through the natural environment, food, exercise and training processes, and there are a myriad of substances around our lives that delay cell destruction. When selected and consumed, they can maintain healthy brain function with longevity, but they can cause disease when they are not. It is no exaggeration to say that the brain function is the most central to man. When the activity of the brain cell is active, the mental power is enhanced, the will and determination are strengthened, and the face and the whole body are full of energy. For example, in children, when the activity of brain cells is vigorous, not only the differentiation of brain cells, but also growth and judgment are enhanced, memory is improved, and learning ability is improved. On the other hand, as the person gets older, the brain function is lowered, the concentration is weakened, and memory and learning ability are lowered by external factors such as stress.

사람의 세포는 분화 성장 및 파괴를 되풀이하고, 자연환경이나 음식, 운동 및 훈련과정을 통하여 세포성장은 촉진될 수 있으며, 세포 파괴를 지연시키는 물질도 우리의 생활 주변에 무수히 존재한다. 이들을 선별하여 섭취하고 활용할 때에는 장수와 함께 건강한 뇌기능을 유지할 수 있으나, 그렇지 못할 때에는 질병을 일으킬 수 있다. 사람에게서 가장 중심이 되는 것은 뇌기능이라 해도 과언이 아니다. 뇌세포의 활성도가 왕성할 때 정신력이 높아지며 의지 및 결단력이 강해지고 얼굴과 전신에 기력이 충만하게 된다. 예컨대 어린이에게서는 뇌세포의 활성도가 왕성할 때 뇌세포의 분화는 물론이고 성장과 판단력이 증강되며 기억력이 증진되고 학습능력이 향상된다. 반면에 사람은 나이가 들어갈수록 뇌기능이 저하되고 집중력이 약화되며, 스트레스 등의 외적 요인에 의하여도 기억력 및 학습능력이 저하된다. Human cells recapitulate differentiation and destruction, and cell growth can be promoted through the natural environment, food, exercise and training processes, and there are a myriad of substances around our lives that delay cell destruction. When selected and consumed, they can maintain healthy brain function with longevity, but they can cause disease when they are not. It is no exaggeration to say that the brain function is the most central to man. When the activity of the brain cell is active, the mental power is enhanced, the will and determination are strengthened, and the face and the whole body are full of energy. For example, in children, when the activity of brain cells is vigorous, not only the differentiation of brain cells, but also growth and judgment are enhanced, memory is improved, and learning ability is improved. On the other hand, as the person gets older, the brain function is lowered, the concentration is weakened, and memory and learning ability are lowered by external factors such as stress.

한편, 척추동물의 호르몬 아디포넥틴(adiponectin)은 골격 근 및 간에서 AMPK/SIRT1 경로를 통해 에너지 대사를 조절하는 역할을 하며, 여러 신경 독소에 대하여 신경 보호 능력이 보고되어왔다(X. Shen, et al. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol. 298, G364-G374 (2010)). 오스모틴(osmotin)은 척추동물의 아디포넥틴과 구조적, 기능적으로 유사한 담배 단백질이고, 식물에서 오스모틴의 근본적인 역할은 병원체에 대한 방어인 듯하다. 오스모틴의 오솔로그(ortholog)는 식용 과일 및 채소에서 널리 존재하며, 구조적 유사성 및 발병과 관련된 (PR)-5 패밀리 또는 타우마틴(thaumatin)-유사 단백질처럼 혈청학적 관련성에 의해 분류된다. 이와 관련하여 본 발명자들은 최근 오스모틴이 설치류의 뇌 발달 과정에서 글루타메이트(glutamate) 및 에탄올에 의해 유도된 신경 퇴화를 방어할 수 있다는 보고를 하였다. (대한민국 공개특허 제10-2011-0085260호). 다만, 상기 신경 퇴화는 글루타메이트 및 에탄올에 의해 유도된 제한적인 것이며, 이러한 신경 퇴화에 의하여 기억력 또는 학습능력 결함이 야기될 수도 있으나, 오스모틴이 기억력 및 학습능력에 대한 직접적인 효과를 가지는지에 대하여 확인한 것은 아니었다. 기억력 및 학습능력 저하를 보이는 인지 장애 환자에게서 낮은 수준의 혈청 아디포넥틴이 관찰된 결과에 비추어, 아디포넥틴과 구조적, 기능적으로 유사한 단백질인 오스모틴이 기억력을 증진시키거나 학습능력을 향상시킬 수 있는지 확인해 보고자 하였다.On the other hand, vertebrate hormone adiponectin plays a role in regulating energy metabolism through the AMPK / SIRT1 pathway in skeletal muscle and liver, and neuroprotective ability has been reported for several neurotoxins (X. Shen, et al J. Am. J. Physiol. Gastrointest. Liver Physiol . 298, G364-G374 (2010)). Osmotin is a structurally and functionally similar tobacco protein with vertebrate adiponectin, and the fundamental role of osmotin in plants appears to be a defense against pathogens. Osmotin orthologs are widely found in edible fruits and vegetables and are classified by their serological relevance, such as (PR) -5 family or thaumatin-like proteins associated with structural similarity and onset. In this regard, the present inventors have recently reported that osmotin can protect against neurodegeneration induced by glutamate and ethanol during development of rodent brain. (Korean Patent Publication No. 10-2011-0085260). However, the neurodegeneration is a limited one induced by glutamate and ethanol, and it is possible that such neurodegeneration may lead to memory or learning deficits, but that osmotins have a direct effect on memory and learning ability It was not. The aim of this study was to investigate whether osmotin, a structurally and functionally similar protein with adiponectin, could improve memory or improve learning ability, in view of the low serum adiponectin levels observed in cognitive impairment patients with memory and learning impairment .

이에 따라 본 발명자들은 기억력 및 학습능력 저하 증상을 보이는 APPsw 및 PS1(presenilin-1)을 발현하는 이중 유전자변형 마우스 라인에서, 오스모틴 처리가 기억력 및 학습능력 결함의 진행을 저지한다는 것을 밝힘으로써 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 상기 결과는 오스모틴이 AMPK/SIRT1 경로를 통해 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 조성물로 이용될 수 있다는 것을 시사한다.Accordingly, the present inventors have found that osmotin treatment inhibits the progression of memory and learning deficits in a dual transgenic mouse line expressing APPsw and PS1 (presenilin-1) showing symptoms of memory and learning ability deterioration, . These results suggest that osmotin may be used as a composition for improving memory or learning ability through the AMPK / SIRT1 pathway.

본 발명의 목적은 오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a composition for health functional foods for improving memory performance or improving learning ability including osmotin.

본 발명의 다른 하나의 목적은 오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 약학 조성물을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for enhancing memory ability or learning ability including osmotin.

하나의 양태로서, 본 발명은 오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물을 제공한다.In one aspect, the present invention provides a composition for health functional foods for improving memory performance or improving learning ability including osmotin.

본 발명에서 용어, "오스모틴(osmotin)"은 포도 등 숙성한 과일에 다량으로 함유되어 있는 단백질로서, 30여년 전 처음 발견되었다. 오스모틴의 기능과 관련하여 인체 내에서 비만 및 당뇨를 억제하는 단백질과 유사한 기능을 한다는 사실이 보고된 바 있으며, 일부 암의 치료용 조성물로 사용될 가능성에 대해 알려진 바 있으나, 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 조성물로 기능할 수 있다는 사실에 대해서는 전혀 알려진 바 없다. The term "osmotin" in the present invention is a protein contained in a large amount in aged fruit such as grape, and was first found about 30 years ago. It has been reported that osmotin functions in a similar manner to a protein that inhibits obesity and diabetes in the human body. It has been known that it can be used as a therapeutic composition for some cancers. However, Is not known at all.

본 발명자들은 상기 오스모틴이 기억력 및 학습능력 결함에 대한 방어 기능을 하며, 상기 결함을 개선시킬 수 있음을 최초로 규명하였다. 구체적으로 오스모틴은 기억력 및 학습능력 결함 증상을 보이는 동물 모델인 APP/PS1 마우스에서 기억력 및 학습능력 감소에 대한 방어를 하며, 인비보 및 인비트로에서 기억력 및 학습능력과 관련하여 에너지 대사에 영향을 미치는 AMPK 및 SIRT1 단백질의 활성을 유도하는 것을 확인하였다. 또한 상기 마우스 모델에서 콜레스테롤 생합성을 억제할 뿐 아니라 기능적 시냅스의 수를 증가시키는 등 기억력 증진 및 학습능력 향상에 우수한 효과가 있음을 구체적 실험을 통하여 입증하기에 이르렀다. The inventors of the present invention for the first time confirmed that the osmotin has a defensive function against memory and learning ability defects and can improve the defects. Specifically, osmotin protects against memory and learning abilities in APP / PS1 mice, an animal model with memory and learning deficit symptoms, and affects energy metabolism in memory and learning abilities in the Invivo and Invitro Induced the activity of AMPK and SIRT1 protein. In addition, it has been proved through concrete experiments that the above-described mouse model has excellent effects on memory enhancement and learning ability such as not only inhibiting cholesterol biosynthesis but also increasing the number of functional synapses.

오스모틴은 개체에 따라 약 150개 내지 250개의 아미노산으로 이루어진 단백질로서, 식물의 종류에 따라 그 이하 또는 그 이상의 아미노산으로 구성되어 있기도 하다. 이러한 오스모틴은 식물체의 숙성한 과일에 함유되어 있는 것으로 알려져 있는데, 예를 들면 Nicotiana tabacum, Citrus sinensis, Rosa roxburghii, Solanum tuberosum, Piper colubrinum, Solanum tuberosum, Ricinus communis, Arabidopsis thaliana 등에 존재하는 것으로 알려져 있으나, 상기 예에 의해 본 발명에서 사용되는 오스모틴의 종류가 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 오스모틴은 그 기원에 제한이 없으며, 상기와 같은 다양한 식물체로부터 유래된 오스모틴이 사용될 수 있고, 공지된 유전 공학적 방법에 따라 인위적으로 합성되어 사용될 수도 있다. Osmotin is a protein consisting of about 150 to 250 amino acids depending on the individual, and may be composed of amino acids lower or higher depending on the kind of plant. These osmotins are known to be contained in aged fruit of plants, such as Nicotiana tabacum, Citrus sinensis, Rosa roxburghii, Solanum tuberosum, Piper colubrinum, Solanum tuberosum, Ricinus communis and Arabidopsis thaliana, The above examples do not limit the kind of osmotin used in the present invention. The osmotin of the present invention is not limited in its origin, and osmotin derived from various plants as described above may be used, and may be artificially synthesized and used according to a known genetic engineering method.

바람직하게 본 발명의 오스모틴은 마우스의 경우 0.001 내지 1000㎍/g의 양으로 투여될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 500㎍/g의 양으로 투여될 수 있고, 보다 바람직하게는 1 내지 100㎍/g의 양으로 투여될 수 있으며, 가장 바람직 하게는 10 내지 20㎍/g의 농도로 투여될 수 있다. 또한 0.001㎍/g 이하로 투여한 경우에는 인지능력 증진에 대한 효과가 미미하며, 1000㎍/g 이상으로 투여하더라도 그 이상의 인지능력 증진의 효과를 나타내지는 못한다. 다만 이러한 오스모틴의 투여량을 투여되는 세포 또는 개체의 종류, 부피, 특징, 무게 등의 다양한 요인에 따라 실험에 의해 당업자가 결정할 수 있다. Preferably, the osmotin of the present invention can be administered in an amount of 0.001 to 1000 μg / g, more preferably 0.1 to 500 μg / g, more preferably 1 to 100 μg / Lt; / RTI > g / g, and most preferably 10 to 20 g / g. In addition, when administered at a dose of 0.001 μg / g or less, the effect on the enhancement of cognitive function is insignificant, and even when administered at 1000 μg / g or more, the effect of the cognitive enhancement is not exhibited. However, the dose of osmorein can be determined by a person skilled in the art according to various factors such as the kind or volume, characteristics, weight and the like of the cell or individual to be administered.

본 발명에서, 용어 "기억력 증진" 또는 "학습능력 향상"이란 기억력 또는 학습능력이 본 발명에 따른 건강기능식품용 조성물의 투여에 의해서 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다. In the present invention, the term "memory enhancement" or "improvement of learning ability" means all actions in which memory or learning ability is advantageously changed by administration of the composition for health functional food according to the present invention.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 기억력 및 학습능력 결함 동물모델인 APP/PS1 마우스에 오스모틴을 처리한 경우 상기 결함이 회복되는 것을 확인하였다(도 1).In a specific embodiment of the present invention, it was confirmed that the deficiency was recovered when osmotin was administered to APP / PS1 mouse which is an animal model of memory and learning ability deficiency (Fig. 1).

한편, 본 발명의 건강기능식품용 조성물을 식품 첨가물로 사용할 경우, 상기 조성물을 그대로 첨가하거나 다른 식품 또는 식품 성분과 함께 사용될 수 있고, 통상적인 방법에 따라 적절하게 사용될 수 있다. 유효성분의 혼합양은 사용 목적(예방, 건강 또는 치료적 처치)에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 식품 또는 음료의 제조시에 본 발명의 조성물은 원료에 대하여 15중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하의 양으로 첨가된다. 그러나 건강 및 위생을 목적으로 하거나 또는 건강 조절을 목적으로 하는 장기간의 섭취의 경우에는 상기 범위 이하일 수 있으며, 안전성 면에서 아무런 문제가 없기 때문에 유효성분은 상기 범위 이상의 양으로도 사용될 수 있다.On the other hand, when the composition for health functional foods of the present invention is used as a food additive, the composition may be added as it is or may be used together with other food or food ingredients, and may be suitably used according to a conventional method. The amount of the active ingredient to be mixed can be suitably determined according to the intended use (prevention, health or therapeutic treatment). In general, the composition of the present invention is added in an amount of not more than 15% by weight, preferably not more than 10% by weight based on the raw material, in the production of food or beverage. However, in the case of long-term intake for the purpose of health and hygiene or for the purpose of controlling health, it may be less than the above range, and since there is no problem in terms of safety, the active ingredient may be used in an amount exceeding the above range.

상기 식품의 종류에는 특별한 제한은 없다. 상기 물질을 첨가할 수 있는 식품의 예로는 육류, 소세지, 빵, 쵸코렛, 캔디류, 스넥류, 과자류, 피자, 라면, 기타 면류, 껌류, 아이스크림류를 포함한 낙농제품, 각종 스프, 음료수, 차, 드링크제, 알콜 음료 및 비타민 복합제 등이 있으며, 통상적인 의미에서의 건강식품을 모두 포함한다.There is no particular limitation on the kind of the food. Examples of the food to which the above substances can be added include dairy products including meat, sausage, bread, chocolate, candy, snack, confectionery, pizza, ramen, other noodles, gums, ice cream, various soups, drinks, tea, Alcoholic beverages, and vitamin complexes, all of which include healthy foods in a conventional sense.

본 발명의 건강음료 조성물은 통상의 음료와 같이 여러 가지 향미제 또는 천연 탄수화물 등을 추가 성분으로서 함유할 수 있다. 상술한 천연 탄수화물은 포도당, 과당과 같은 모노사카라이드, 말토스, 슈크로스와 같은 디사카라이드 및 덱스트린, 사이클로덱스트린과 같은 천연 감미제나, 사카린, 아스파르탐과 같은 합성 감미제 등을 사용할 수 있다. 상기 천연 탄수화물의 비율은 당업자의 선택에 의해 적절하게 결정될 수 있다.The health beverage composition of the present invention may contain various flavors or natural carbohydrates as an additional ingredient such as ordinary beverages. The above-mentioned natural carbohydrates may be monosaccharides such as glucose and fructose, natural sweeteners such as disaccharides such as maltose and sucrose and dextrin and cyclodextrin, synthetic sweeteners such as saccharin and aspartame, and the like. The ratio of the natural carbohydrate can be appropriately determined by a person skilled in the art.

상기 외에 본 발명의 조성물은 여러 가지 영양제, 비타민, 전해질, 풍미제, 착색제, 펙트산 및 그의 염, 알긴산 및 그의 염, 유기산, 보호성 콜로이드 증점제, pH 조절제, 안정화제, 방부제, 글리세린, 알콜, 탄산 음료에 사용되는 탄산화제 등을 함유할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 조성물은 천연 과일쥬스, 과일쥬스 음료 및 야채 음료의 제조를 위한 과육을 함유할 수 있다. 이러한 성분은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이러한 첨가제의 비율 또한 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.In addition to the above, the composition of the present invention may further contain various nutrients, vitamins, electrolytes, flavors, colorants, pectic acids and salts thereof, alginic acid and its salts, organic acids, protective colloid thickeners, pH adjusting agents, stabilizers, preservatives, A carbonating agent used in a carbonated beverage, and the like. In addition, the composition of the present invention may contain flesh for the production of natural fruit juices, fruit juice drinks and vegetable drinks. These components may be used independently or in combination. The ratios of these additives can also be appropriately selected by those skilled in the art.

본 발명의 일 실시예에서는 인지능력 장애 마우스 모델인 APP/PS1 마우스에 MWM(Morris Water Maze) 테스트 및 Y-미로 자발 교대(Y-maze spontaneous alternation) 테스트를 이용하여, 상기 마우스에서 오스모틴의 기억력 및 학습능력 감소에 대한 방어 기능을 확인하였다(도 1 내지 도 3).In one embodiment of the present invention, the APP / PS1 mouse, which is a cognitive-impaired mouse model, is administered with a MWM (Morris Water Maze) test and a Y-maze spontaneous alternation test, And a defense function against learning ability reduction (FIGS. 1 to 3).

한편, AMPK(AMP-activated protein kinase) 및 SIRT1(the NAD(+)-dependent protein deacetylases sirtuin 1)은 세포의 에너지 감지 효소로 이들의 활성은 에너지 생산을 이끄는 대사 경로의 활성을 이끈다. 뇌의 에너지 대사와 기억력 및 학습능력은 긴밀한 관련성이 있는데, 본 발명의 조성물은 이러한 AMPK 및 SIRT1의 활성을 유도함으로써 기억력 및 학습능력을 증진시킬 수 있다. 본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 오스모틴을 처리하였을 때, 감소되었던 AMPK 및 SIRT1의 활성이 회복되는 것을 확인하였다(도 4 내지 7). On the other hand, AMP-activated protein kinase (AMPK) and SIRT1 (the NAD (+) -dependent protein deacetylases sirtuin 1) are energy sensing enzymes of cells. Their activity leads to the activity of the metabolic pathway leading to energy production. The energy metabolism of the brain is closely related to memory and learning ability. The composition of the present invention can enhance memory and learning ability by inducing the activity of AMPK and SIRT1. In a specific example of the present invention, it was confirmed that the reduced AMPK and SIRT1 activity was restored upon treatment with osmotin (Figs. 4 to 7).

더 나아가 본 발명의 다른 일 실시예에서는 DIV21에서 배양한 해마 세포에 오스모틴을 처리하고 AMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) 수용체-매개 mEPSC(miniature excitatory postsynaptic currents)를 측정한 결과, 오스모틴이 해마 뉴런에서 시냅스 사이의 결속력(synaptic strength)에 영향을 미치지 않고 기능적 시냅스의 수를 증가시키는 효과를 보이는 것을 확인하였다(도 11).In another embodiment of the present invention, hippocampal cells cultured in DIV21 are treated with osmotin and a-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor-mediated mEPSC (miniature excitatory postsynaptic currents ) Showed that osmoreine had an effect of increasing the number of functional synapses without affecting the synaptic strength in hippocampal neurons (Fig. 11).

따라서 본 발명의 오스모틴을 포함하는 조성물은 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물로서 활용될 수 있다.Therefore, the osmotin-containing composition of the present invention can be utilized as a composition for health functional foods for improving memory or improving learning ability.

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 약학 조성물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition for enhancing memory or learning ability comprising osmotin.

오스모틴의 기억력 증진 또는 학습능력 향상에 관하여는 상기 기술한 바와 같다.Improvement of learning ability or learning ability of osmoreine has been described above.

본 발명에서 용어, "약학 조성물"은 질병의 예방 또는 치료를 목적으로 제조된 것을 의미하며, 각각 통상의 방법에 따라 다양한 형태로 제형화하여 사용될 수 있다. 예컨대, 산제, 과립제, 정제, 캡슐제, 현탁액, 에멀젼, 시럽 등의 경구형 제형으로 제형화할 수 있고, 외용제, 좌제 및 멸균 주사용액의 형태로 제형화하여 사용될 수 있다.In the present invention, the term "pharmaceutical composition" means a preparation for the purpose of preventing or treating disease, and can be formulated into various forms according to ordinary methods. For example, it can be formulated into oral formulations such as powders, granules, tablets, capsules, suspensions, emulsions and syrups, and can be formulated in the form of external preparations, suppositories, and sterilized injection solutions.

또한, 각각의 제형에 따라 약학적으로 허용가능한 담체, 예컨대 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장제, 안정화제, 기제, 부형제, 윤활제, 자연적 담체 또는 비자연적 담체 등 당업계에 공지된 담체를 추가로 포함하여 제조할 수 있다.In addition, depending on the respective formulation, a carrier known in the art such as a pharmaceutically acceptable carrier such as a buffering agent, a preservative, an anhydrous agent, a solubilizer, an isotonic agent, a stabilizer, a base, an excipient, a lubricant, a natural or non- As shown in FIG.

한편, 본 발명의 약학 조성물은 약학적으로 유효한 양으로 투여한다. 약학적으로 유효한 양은 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하고 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미하며, 유효용량 수준은 환자의 건강상태, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.Meanwhile, the pharmaceutical composition of the present invention is administered in a pharmaceutically effective amount. A pharmaceutically effective amount means an amount sufficient to treat a disease at a reasonable benefit / risk ratio applicable to medical treatment and not causing side effects, and the effective dose level will depend on the health condition, severity, activity of the drug, The method of administration, the time of administration, the route of administration and the rate of release, the duration of the treatment, the factors including the combined or concurrent drugs, and other factors well known in the medical arts.

본 발명의 조성물은 쥐, 생쥐, 가축, 인간 등의 포유동물에 다양한 경로로 투여될 수 있다. 투여의 모든 방식은 예상될 수 있는데, 예를 들면, 경구, 직장 또는 정맥, 근육, 피하, 자궁내 경막 또는 내혈관내(intracerebroventricular) 주사에 의해 투여될 수 있다.The composition of the present invention may be administered to mammals such as rats, mice, livestock, humans, and the like in various routes. All modes of administration may be expected, for example, by oral, rectal or intravenous, intramuscular, subcutaneous, intrauterine, or intracerebroventricular injection.

본 발명에 따른 오스모틴을 포함하는 조성물을 사용하는 경우, AMPK 및 SIRT1의 활성을 증가시켜 기억력 및 학습능력 결함을 회복시킬 수 있어, 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 조성물로 유용하게 사용될 수 있다.When the composition containing osmotin according to the present invention is used, the activity of AMPK and SIRT1 can be increased to restore memory and learning ability defects, and thus can be usefully used as a composition for improving memory or learning ability.

도 1은 MWM 테스트의 훈련 기간(물에 잠긴 플랫폼)에서 탈출 시간을 보여준다. 화살표는 처리 시간을 나타낸다. 데이터는 평균 ± SEM 값을 나타낸다(n=10/군).
도 2는 훈련 후 이틀 동안 마우스를 쉬게 하고 MWM 프로브 테스트를 수행한 것이다. MWM 프로브 테스트(플랫폼이 제거된) 동안 플랫폼이 있었던 사분면에서 백분율로 표현된, 시간 소비를 보여준다. 데이터는 평균 ± SEM 값을 나타낸다(n=10/군). 유의성; *** p< 0.001.
도 3은 이중 형질전환 APP/PS1 AD-모델 마우스에서 단기 기억력에 대한 오스모틴 처리의 효과를 평가하기 위해 수행된 Y-미로 자발 교대 테스트의 결과를 보여준다. 데이터는 평균 ± SEM 값(n=10/군)을 나타낸다. 유의성; *** p< 0.001.
도 4는 9- 및 12-개월 된 미처리 WT, 및 운반체(Veh)- 또는 오스모틴(Os)-처리한 APP/PS1 및 APPsw 마우스의 해마 및 피질 추출물에서 p-AMPK 및 SIRT1 수준의 웨스턴블랏 분석을 보여준다. 오스모틴(15㎍/g of b.w.)은 이틀 동안 복강으로 두 번 투여하였다. β-액틴 신호를 로딩 대조군으로 보여준다. 그래프는 상기 웨스턴블랏에서 WT의 띠에 상대적인 띠 밀도를 나타낸다. 막대는 평균 ± SEM 값(n=5/군)이다. 유의성; *** p< 0.001.
도 5는 WT 및 APP/PS1 마우스의 뇌 호모제네이트에서 AMPK 활성의 측정치를 나타낸 것이다. 상기 실험은 세 번씩 수행하였으며 세 번의 반복된 실험 중 하나의 대표적인 데이터를 보여준다. 유의성; *** p< 0.001.
도 6은 WT 및 APP/PS1 마우스의 뇌 호모제네이트에서 SIRT 활성의 측정치를 나타낸 것이다. 상기 실험은 세 번씩 수행하였으며 세 번의 반복된 실험 중 하나의 대표적인 데이터를 보여준다. 유의성; *** p< 0.001.
도 7은 9개월 된 WT 및 운반체(Veh) 또는 오스모틴(Os)을 처리한 APP/PS1 마우스의 해마 추출물에서 p-AMPKα(Thr172) 및 AMPKα 및 β-액틴 (로딩 대조군)의 웨스턴블랏 분석을 보여준다.
도 8은 9개월 된 미처리 WT 및 운반체(Veh) 또는 오스모틴(Os)을 처리한 APP/PS1 마우스 해마 추출물에서 NMDAR1, NMDAR2, 시냅스 전부 마커(presynaptic marker)인 SNAP25 및 시냅토파이신 및 시냅스 후부 마커인 SNAP23 및 PSD95 수준의 웨스턴블랏 분석을 보여준다. 대표 사진 및 WT의 띠에 상대적인 띠 밀도를 나타내는 그래프를 보여준다. 막대는 평균 ± SEM 값(n=5/군)이다. 유의성: **P<0.01, ***P<0.001.
도 9는 8개월 된 미처리 WT 및 운반체(Veh) 또는 오스모틴(Os)를 처리한 APP/PS1 마우스 뇌 해마의 DG 및 CA1 지역에서 SNAP23(녹색, FITC 표지), 시냅토파이신(빨간색, TRITC-표지) 및 DAPI(파란색)의 위치를 나타내는 면역형광 사진이다. 그래프는 상응하는 형광 신호의 정량분석을 나타낸다. 유의성; **P<0.01, ***P<0.001.
도 10은 8개월 된 미처리 WT 및 운반체(Veh) 또는 오스모틴(Os)를 처리한 APP/PS1 마우스 뇌 피질에서 SNAP23(녹색, FITC 표지), 시냅토파이신(빨간색, TRITC-표지) 및 DAPI(파란색)의 위치를 나타내는 면역형광 사진이다. 그래프는 상응하는 형광 신호의 정량분석을 나타낸다. 유의성; **P<0.01, ***P<0.001.
도 11은 운반체를 처리 및 오스모틴(8, 16, 32nM)을 처리한 군에서 배양한 해마 뉴런에서의 기록이다. (a)는 자발적인 통합된(spontaneous unitary) EPSC의 대표 기록이다. (b)에서는 mEPSC의 누적 진폭 분포(b, 좌측) 및 모든 기록된 뉴런으로부터 간략한 mEPSC 진폭(b, 우측)을 보여준다. (c)에서는 mEPSC의 누적 진동수 분포(c, 좌측) 및 모든 기록된 뉴런으로부터 간략한 mEPSC 진동수(c, 우측)를 보여준다. 오스모틴을 처리한 군과 대조군의 평균 mEPSC 진폭 사이에는 P>0.05이다. 유의성; **, P < 0.01.
Figure 1 shows the escape time from the training period (submerged platform) of the MWM test. Arrows indicate processing time. Data represent mean ± SEM values (n = 10 / group).
Figure 2 shows the mouse resting and MWM probe test for two days after training. It shows the time consumption, expressed as a percentage, in the quadrant where the platform was during the MWM probe test (platform removed). Data represent mean ± SEM values (n = 10 / group). valence; *** p < 0.001.
Figure 3 shows the results of a Y-maze spontaneous shift test performed to evaluate the effect of osmotin treatment on short-term memory in dual transgenic APP / PS1 AD-model mice. Data represent mean ± SEM values (n = 10 / group). valence; *** p < 0.001.
Figure 4 shows Western blot analysis of p-AMPK and SIRT1 levels in hippocampus and cortical extracts of 9- and 12-month old untreated WT and vehicle (Veh) -or osmotin (Os) -treated APP / PS1 and APPsw mice Lt; / RTI &gt; Osmotin (15 μg / g of bw) was administered twice per day for two days. beta -actin signal as a loading control. The graph shows the band density relative to the band of WT in the western blot. The bars are mean ± SEM values (n = 5 / group). valence; *** p < 0.001.
Figure 5 shows measurements of AMPK activity in brain homogenates of WT and APP / PSl mice. The experiment was performed three times and shows representative data of one of the three repeated experiments. valence; *** p < 0.001.
Figure 6 shows measurements of SIRT activity in brain homogenates of WT and APP / PSl mice. The experiment was performed three times and shows representative data of one of the three repeated experiments. valence; *** p < 0.001.
Figure 7 shows Western blot analysis of p-AMPKa (Thr 172 ) and AMPKa and beta -actin (loading control) in hippocampus extract of APP / PS1 mice treated with 9 months old WT and vehicle (Veh) or osmotin (Os) Lt; / RTI &gt;
Figure 8 shows the effect of NMDAR1, NMDAR2, SNAP25, which is a presynaptic marker, and synaptopahedin, and synaptic flank markers, on APP / PS1 mouse hippocampal extracts treated with 9 month old untreated WT and vehicle (Veh) or osmotin (Os) &Lt; / RTI &gt; SNAP23 and PSD95 levels. A representative photograph and a graph showing the band density relative to the WT band are shown. The bars are mean ± SEM values (n = 5 / group). Significance: ** P <0.01, *** P <0.001.
Figure 9 shows SNAP23 (green, FITC-labeled), synaptophysin (red, TRITC-1) in DG and CA1 regions of APP / PS1 mouse brain hippocampus treated with 8 month old untreated WT and vehicle (Veh) Label) and DAPI (blue). The graph represents a quantitative analysis of the corresponding fluorescence signal. valence; ** P &lt; 0.01, *** P < 0.001.
Figure 10 shows SNAP23 (green, FITC-labeled), synaptophysin (red, TRITC-labeled) and DAPI (green) in the APP / PS1 mouse brain cortex treated with 8 months old untreated WT and vehicle (Veh) Blue). &Lt; / RTI &gt; The graph represents a quantitative analysis of the corresponding fluorescence signal. valence; ** P &lt; 0.01, *** P &lt; 0.001.
Figure 11 is a record of hippocampal neurons cultured in a group treated with vehicle and osmotin (8, 16, 32 nM). (a) is a representative record of spontaneous unitary EPSC. (b) shows the cumulative amplitude distribution of mEPSC (b, left) and the simplified mEPSC amplitude (b, right) from all recorded neurons. (c) shows the cumulative frequency distribution (c, left) of mEPSC and the simplified mEPSC frequency (c, right) from all recorded neurons. P> 0.05 between the mean mEPSC amplitude of the osmotin treated group and the control group. valence; **, P &lt; 0.01.

이하 본 발명을 실험예 및 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Experimental Examples and Examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1: 오스모틴Example 1: Osmotin

본 발명에 사용된 오스모틴은 Nicotiana tabacum cv.Wisconsin 38 세포를 NaCl에 적응시켜 배양한 것으로부터 명백한 균질성(apparent homogeneity, = 99 %)으로 정제하였고, 그 후 반복된 재결정화에 의해 더 정제하였다. 오스모틴의 내독소 함량은 내독소 평가 키트(LAL assay kit, Genescript)로 측정하였을 때 <0.03 EU/mg 단백질이었다. The osmotin used in the present invention was purified to apparent homogeneity (= 99%) from culturing Nicotiana tabacum cv. Wisconsin 38 cells by adapting to NaCl and then further purified by repeated recrystallization. The endotoxin content of osmotin was <0.03 EU / mg protein as measured by the LAL assay kit (Genescript).

실시예 2: 마우스 종(strain) 및 약물처리 Example 2: Mouse strain and drug treatment

잭슨 래보러토리(Jackson Laboratory)로부터 수컷 C57BL/6J 마우스(WT) 및 유전자가 도입된 이중 형질전환 B6.Cg-Tg(APPswe, PSENdE9)85Dbo/Mmjax 기억력 및 학습능력 장애 마우스를 구입하였다. 상기 이중 형질전환 마우스는 CNS 뉴런에 인간 프레세닐린(Presenilin) 1 단백질(PS1-dE9) 돌연변이 뿐 아니라 키메릭(chimeric) 마우스-인간 아밀로이드(amyloid) 전구체 단백질을 함유하는 스웨디쉬(Swedish) 돌연변이(Mo/HuAPP695swe)를 발현한다. 뉴런-특이적 에놀라아제(enolase) 프로모터에 인간 아밀로이드 전구체 단백질의 돌연변이형을 함유하는 스웨디쉬(K670N/M671L) 돌연변이를 과발현하는 형질전환 C57BL/6J-Tg(NSE-APPsw) KLAR 마우스는 대한민국 식품의약품안정청에서 구입하였다. 상기 두 종류의 형질전환 마우스는 모두 기억력 및 학습능력 장애 증상이 나타나므로, 본 발명의 모델로 사용되었다. 마우스는 임의로 사료와 물을 주며 25 ℃에서 12시간 명/12시간 암 조건에서 사육하였다. 실험 과정은 대한민국 경상국립대학교 응용생명과학과의 동물 윤리 위원회 승인을 받았다.A double transgenic B6.Cg-Tg (APPswe, PSENdE9) 85Dbo / Mmjax memory and learning disabled mice with male C57BL / 6J mice (WT) and genes were purchased from Jackson Laboratory. The double transgenic mouse is a Swedish mutant (human) containing a chimeric mouse-human amyloid precursor protein as well as a human Presenilin 1 protein (PS1-dE9) mutation in CNS neurons Mo / HuAPP695swe). A transgenic C57BL / 6J-Tg (NSE-APPsw) KLAR mouse overexpressing a Swedish (K670N / M671L) mutant containing a mutant form of the human amyloid precursor protein in a neuron-specific enolase promoter It was purchased from the Korea Food & Drug Administration. Both of these transgenic mice exhibited symptoms of memory and learning disability, and thus were used as models of the present invention. The mice were randomly fed with water and 25 ℃ for 12 hours / 12 hours. The experiment was approved by the Animal Ethics Committee of Gyeongsang National University, Department of Applied Life Sciences.

마우스는 처리 전에 다음과 같이 군을 나누었다: WT 마우스는 무작위로 2 개의 군으로 나누었다-식염수 처리군 및 오스모틴 처리군. 형질전환 마우스(단일 또는 이중)는 무작위로 3 개의 하위군으로 나누었다-식염수 처리군, 2회 오스모틴 처리군(이틀 연속) 및 4회 오스모틴 처리군(격일로 처리). 오스모틴(체중 g 당 15 mg)은 식염수에 녹여 복강을 통해 투여하였다. 상기 마우스는 8, 9, 11 및 12개월의 연령이 되었을 때 희생시켰다. Mice were divided into groups as follows before treatment: WT mice were randomly divided into two groups - saline treated group and osmotin treated group. Transgenic mice (single or double) were randomly divided into three subgroups: saline treated group, 2 osmotin treated group (two consecutive days) and 4 osmotin treated group (treated every other day). Osmotin (15 mg / g body weight) was dissolved in saline and administered intraperitoneally. The mice were sacrificed at the age of 8, 9, 11 and 12 months.

실시예 3: 행동 실험Example 3: Behavioral Experiment

행동 실험은 9개월 된 마우스로 수행하였다. 기억력 및 학습능력을 확인할 수 있는 해마-의존적 장기 공간 학습을 평가하기 위해 MWM(Morris water maze) 실험을 수행하였다. 상기 MWM 장치는 비독성 수용성 백색 잉크의 첨가로 불투명하게 만든 물(22 ± 1℃, 깊이 26 cm)이 채워진 원형 물탱크(100 cm 직경 X 40 cm 높이)로 이루어진다. 마우스를 적응시키고 훈련 및 실험을 하는 동안 위험 요소를 막기 위해 실험 장비는 행동 실험 방에 두었다. 각 마우스(n=10/군)는 훈련 기간당 두 가지 다른 사분면으로부터 마우스를 출발시키며 6일 동안 하루에 두 번의 훈련 기간을 가졌다. 물에 잠긴 탈출 플랫폼을 찾는 것에 의한 물로부터의 탈출 시간은 60초 동안 계산되었다. 만약 마우스가 60초 내에 물에 잠긴 플랫폼을 찾지 못한다면, 마우스를 플랫폼에 두고, 플랫폼 위에 10초 동안 머무르도록 했다. 훈련 3일째에, 마우스에 운반체 또는 오스모틴(15 mg/g b. w.)을 복강 주사하고 6일째까지 상기 훈련을 계속하였다. 상기 마우스는 그 후 이틀간의 휴식을 주고 9일째에 물에 잠긴 플랫폼이 없는 프로브 실험을 수행하였다. 플랫폼이 존재했었던 사분면에서 시간 소비를 기록하였다.Behavioral experiments were performed with 9-month old mice. Morris water maze (MWM) experiments were performed to evaluate hippocampal-dependent long-term spatial learning that can identify memory and learning abilities. The MWM device consists of a circular water tank (100 cm diameter X 40 cm high) filled with water (22 ± 1 ° C, depth 26 cm) made opaque with the addition of non-toxic water-soluble white ink. Experimental equipment was placed in a behavioral lab to prevent hazards during training and experimentation. Each mouse (n = 10 / group) had two training sessions per day for six days starting from two different quadrants per training session. The escape time from the water by finding a submerged escape platform was calculated for 60 seconds. If the mouse does not find the platform immersed in 60 seconds, put the mouse on the platform and stay on the platform for 10 seconds. On the third day of training, mice were intraperitoneally injected with vehicle or osmotin (15 mg / g b. W.) And the training was continued until day 6. The mice were then allowed to rest for two days, and on day 9, a probe experiment without a water immersed platform was performed. Time consumption was recorded in the quadrant where the platform existed.

기억력 및 학습능력을 평가하기 위하여 오스모틴 처리 전 또는 처리 후 3일 지난 마우스로 해마-의존적 공간 기억력에 대한 Y-미로 실험을 수행하였다. 본 실험의 골자는 마우스를 120°각도의 세 개의 팔(50cm 길이 X 10cm 넓이 X 20cm 높이)을 가진 백색 Y-미로에 돌아다니도록 하는 것이다. 각 마우스를 Y-미로에 두고 실험 시작 전 최소 10분간 새로운 환경에 적응하도록 한다. 적응 기간 후, 상기 마우스를 무작위로 선택한 두 개의 팔의 교차점을 바라보도록 하여 Y-미로의 중앙에 두고 8분 동안 미로를 돌아다니도록 한다. 팔에 들어간 전체 횟수 및 세 팔에 모두 들어간 횟수를 행동 소프트웨어 시스템으로 기록하였다. 교대 백분율을 [세 팔에 모두 들어간 횟수/팔에 들어간 전체 횟수-2] × 100으로 계산하였다. 교대 백분율은 공간 작업 기억 기능과 긍정적인 상관관계가 있다. To evaluate memory and learning abilities, a Y-maze experiment was performed on hippocampal-dependent spatial memory with or without osmotin treatment three days after treatment. The goal of this experiment is to move the mouse over a white Y-maze with three arms (50 cm long x 10 cm wide x 20 cm high) at a 120 ° angle. Place each mouse in the Y-maze and adapt to the new environment for at least 10 minutes before beginning the experiment. After the adaptation period, place the mouse at the center of the Y-maze, looking at the intersection of two randomly selected arms, and move around the maze for 8 minutes. The total number of times the arm entered the arm and the number of times it entered all three arms were recorded in the behavioral software system. The percentage of shifts was calculated as [the number of times all the arms went into the arm / the total number of times the arms went into the arm - 2] x 100. The alternation percentage has a positive correlation with the spatial working memory function.

실시예 4: 웨스턴블랏Example 4: Western blot

본 발명에서 단백질 발현 정도를 측정하기 위한 웨스턴블랏 실험의 구체적인 방법은 다음과 같다. 세포 용해물의 단백질 농도를 바이오래드(Bio-Rad) 단백질 분석 키트(Bio-Rad Laboratories, CA, USA)로 각각 측정하였다. 동량(20 mg)의 단백질을 4-12% BoltTM 미니 겔(Novex, Life technologies)로 SDS-PAGE를 수행하였으며 PVDF 막으로 이동시켰다. 비특이적 결합을 줄이기 위해 상기 막을 5% 탈지 우유로 블락킹(blocking)하고 일차 항체로 4℃에서 밤새 반응시켰다. 사용한 일차 항체는 다음과 같다: 항-β-액틴, 항-PSD95, 항-케스파아제-3, 항-p-Akt(Ser473), 항-AMPK, 항-p-AMPK(Thr172) 및 항-아세틸 p53 (Cell Signaling Technology, Inc.), 항-아밀로이드 C-말단, 항-BACE-1, 항-SREBP1 & 2, 항-NMDAR1 & 2, 항-p-타우(Ser413), 항-PARP-1, 항-시냅토파이신, 항-SNAP-25, 항-SIRT1, 항-ADAM10, 항-p-GSK3β(Ser9), 및 항-SNAP23 (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA), 항-APP, 항-sAPP-α 및 항-ADAM17 (Abcam technologies). 세척을 하고 홍당무과산효소(horseradish peroxidase)가 결합된 이차 항체와 반응시킨 후, 제조사의 지침(Amersham Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden)에 따라 ECL 시약을 이용하여 단백질 띠를 검출하였다. X-레이 필름을 현상하고 시그마 겔(Sigma Gel) 소프트웨어(SPSS, Chicago, IL, USA)를 이용한 밀도측정으로 띠 강도를 분석하였다. A specific method of Western blotting for measuring the degree of protein expression in the present invention is as follows. The protein concentrations of the cell lysates were measured with a Bio-Rad protein assay kit (Bio-Rad Laboratories, CA, USA). The same amount (20 mg) of the protein was subjected to SDS-PAGE with a 4-12% Bolt mini gel (Novex, Life technologies) and transferred to the PVDF membrane. To reduce nonspecific binding, the membrane was blocked with 5% defatted milk and reacted with primary antibody overnight at 4 ° C. The primary antibodies used are as follows: wherein -β- actin, wherein -PSD95, wherein - Ke SPA kinase-3, wherein -p-Akt (Ser 473), wherein -AMPK, wherein -p-AMPK (Thr 172) Anti-BSA-1, anti-SREBP1 & 2, anti-NMDAR1 & 2, anti-p-tau (Ser 413 ), anti- -PARP-1, anti-sinaep who topa, wherein -SNAP-25, wherein -SIRT1, wherein -ADAM10, wherein -p-GSK3β (Ser 9), and wherein -SNAP23 (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA ), Anti-APP, anti-sAPP-a and anti-ADAM17 (Abcam technologies). After washing and reacting with secondary antibody conjugated with horseradish peroxidase, protein bands were detected using ECL reagent according to the manufacturer's instructions (Amersham Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden). The X-ray film was developed and the intensity of the band was analyzed by density measurement using Sigma Gel software (SPSS, Chicago, IL, USA).

실시예 5: 면역 형광 및 조직화학 분석Example 5: Immunofluorescence and histochemical analysis

조직에서의 단백질 발현을 확인하기 위하여 면역 형광 또는 조직화학 분석을 수행하였다. 마우스 뇌 조직 절편을 얻기 위하여, 먼저 얼음으로 차갑게 한 4% 파라포름알데히드로 경심 관류(transcardial perfusion)에 의해 마우스 뇌를 고정하였다. 4% 파라포름알데히드로 72시간 동안 뇌를 고정한 후 4℃, 72시간 동안 20% 수크로스(sucrose)로 옮겼다. 상기 뇌를 OCT(Optimal Cutting Temperature) 컴파운드(compound)(A.O, USA)로 고정시키고, 액체 질소로 얼린 후, CM3050C 크라이오스탯(cryostat)(Leica, Germany)으로 관상면으로 절단하였다(14 mm). 상기 조직 절편을 ProbeOn Plus 충전 슬라이드(Fisher, USA)에 두었다.Immunofluorescence or histochemical analysis was performed to confirm protein expression in tissues. To obtain mouse brain tissue sections, mouse brains were first fixed by transcardial perfusion with ice-cold 4% paraformaldehyde. Brains were fixed with 4% paraformaldehyde for 72 hours and then transferred to 20% sucrose at 4 ° C for 72 hours. The brain was fixed with OCT (Optimal Cutting Temperature) compound (AO, USA), frozen with liquid nitrogen and cut into coronal planes with a CM3050C cryostat (Leica, Germany) (14 mm) . The tissue sections were placed on a ProbeOn Plus charge slide (Fisher, USA).

면역형광 분석의 구체적인 실험 방법은 다음과 같다. 조직 절편을 포함하는 슬라이드를 0.01M PBS에서 15분 동안 2회 세척하였다. 프로테이나아제(proteinase) K를 절편 위에 붓고 슬라이드를 37℃ 에서 5분간 항온처리하였다. 그 후 조직 절편을 블록킹 용액[5% 표준 염소 혈청, 0.3% 트리톤 X-100, PBS]에 1시간 동안 항온처리하였다. 상기 슬라이드를 일차 항체(상기 '웨스턴블랏'에서 기술한 바와 같음)와 함께 밤새 항온처리한 후 상온에서 90분간 2차 TRITC- 또는 FITC-결합 항체(PBS에서 1:50 희석; Santa Cruz)와 함께 항온처리하였다. 이중 염색을 위해, 항온처리는 동시에 수행하였다. 상기 슬라이드는 Prolong Antifade 시약(Molecular Probe, Eugene, OR, USA)과 함께 고정시켰다. 모든 염색된 슬라이드를 공초점 레이저주사현미경(Flouview FV 1000)을 이용하여 확인하였다.Specific experimental methods of immunofluorescence analysis are as follows. Slides containing tissue sections were washed twice in 0.01 M PBS for 15 minutes. Protease K was poured on the slides and the slides were incubated at 37 ° C for 5 minutes. The tissue sections were then incubated in blocking solution (5% standard goat serum, 0.3% Triton X-100, PBS) for 1 hour. The slide was incubated overnight with the primary antibody (as described in the 'Western Blot') and incubated with secondary TRITC- or FITC-conjugated antibodies (1:50 dilution in PBS; Santa Cruz) for 90 minutes at room temperature Lt; / RTI &gt; For double staining, incubation was performed at the same time. The slides were fixed with Prolong Antifade reagent (Molecular Probe, Eugene, OR, USA). All stained slides were confirmed using a confocal laser scanning microscope (Flouview FV 1000).

아밀로이드 플라크는 티오플라빈 S 염색 후 뇌 절편에서 시각화하였다. 뇌 절편을 0.01M PBS에서 10분간 2회 세척한 후, 상온에서 10분간 신선한 1% 티오플라빈 S 용액에 담궜다. 절편은 그 후 70% 에탄올에 5분간 담그고, 물에서 2회 씻어내고, PI(propidium iodide)로 대비염색하고 커버슬립으로 덮었다.Amyloid plaques were visualized in the brain slices after thiopurin S staining. The brain slice is washed twice with 0.01M PBS for 10 minutes, and then dipped in fresh 1% thiopurin S solution at room temperature for 10 minutes. The sections were then soaked in 70% ethanol for 5 minutes, washed twice with water, contrasted with PI (propidium iodide) and covered with cover slip.

형태학적 분석에서, 신호는 이미지 J 소프트웨어(미국 국립보건원에서 제공되는 공개 자원 소프트웨어)로 분석했고 IOD(Integral Optical Density)로서 표현하였다. 주어진 지역 내에 아밀로이드 플라크 지역의 백분율 또한 이미지 J 소프트웨어를 사용하여 정량화하였다.In morphological analysis, the signal was analyzed with Image J software (open source software provided by the National Institutes of Health) and expressed as IOD (Integral Optical Density). The percentage of amyloid plaque area within a given area was also quantified using image J software.

실시예 6: 전기 생리학Example 6: Electrophysiology

뉴런에서 기능적 시냅스를 확인하기 위하여 전기 생리학적 분석을 수행하였다. 먼저 E19 스프라구-돌리(Sprague-Dawley) 래트로부터 분리한 초대 해마 뉴런을 150 세포/mm2 밀도로 배양하였다. mEPSC(AMPA receptor(AMPAR)-mediated miniature excitatory postsynaptic currents)는 통상적인 전체-세포(whole-cell) 기술을 이용하여 기록하였다. 내부 용액을 채웠을 때 전극 저항은 3 내지 5MΩ으로 하였다. 악소패치 200A 패치-클램프 증폭기(Axopatch 200A patch-clamp amplifier, Molecular Devices, Sunnyvale, CA)를 이용하여 측정을 수행하였다. 전압, 명령, 막 전압 및 전류의 디지털화는 IBM-호환 컴퓨터에서 pClamp 소프트웨어 패키지의 Clampex 0.2(Molecular Devices, Sunnyvale, CA)와 함께 Digidata 1322A 인터페이스를 이용하여 조절하였다. Clampfit(Molecular Devices, Sunnyvale, CA) 및 Prism 4.0(GraphPad, San Diego, CA)를 이용하여 데이터를 분석하였다. 전류는 증폭기에서 4-극 베셀(Bessel) 필터를 이용하여 2 kHz에서 저주파 통과(low-pass) 필터를 하였다. AMPAR-mEPSC는 1mM 테트로독소틴(tetrodoxotin)을 첨가하고 내부 및 외부 용액 조성에서 Cl- 평형 포텐셜인 막 포텐셜이 -70mV를 유지하게 함으로써 전기 생리학적으로 분리하였다. 세포 내 기록 용액(패치 전극)은 다음을 포함한다(mM): 125 Cs 메탄설포네이트, 8 NaCl, 10 HEPES, 0.5 EGTA, 4 Mg-ATP, 0.3 Na-GTP 및 5 QX-315 Cl (pH 7.25 with CsOH, 285 mosmol-1). 세포 외 기록 용액은 다음을 포함한다(mM): 134 NaCl, 5.4 KCl, 2.5 CaCl2, 1.2 MgCl2, 10 D-글루코스, 및 10 HEPES (pH 7.4 with NaOH). 각각의 세포에 대하여, 데이터는 2KH에서 필터하고 Clampfit 9.0 소프트웨어(Molecular Devices, Union City, CA)에서 실행되는 템플레이트-기반 소형 시냅스 전류 탐지 알고리즘을 이용하여 분석하였다. 상기 소프트웨어에 의해 검출된 각각의 추정상 mEPSC는 그 대략적인 형상이 시냅스에서 일어나는 양상으로 기대되는 것인지에 따라 시각적으로 채부를 결정하였다. 상승 시간 표준(rise time criteria)을 만족시키는 300 개의 연속적인 mEPSC를 각 세포로부터 분석하였다. AMPAR 매개 EPSC 진폭은 -70mV 전류 피크에서 측정하였다. 데이터는 괄호 안에 주어진 실험 횟수와 함께 평균 ± SEM 값으로 제공된다. mEPSC의 누적확률 곡선(cumulative probability curves)은 Clampfit 9.0 소프트웨어 및 Prism 4.0(GraphPad, San Diego, CA)를 이용하여 계산하였다. 두 군의 비교를 위해 스튜던트 t-테스트를 사용하였다. 통계적 유의성은 p<0.05이다.Electrophysiological analyzes were performed to identify functional synapses in neurons. First, invasive hippocampal neurons isolated from E19 Sprague-Dawley rats were cultured at a density of 150 cells / mm 2 . The mEPSC (AMPA) -mediated miniature excitatory postsynaptic currents were recorded using conventional whole-cell techniques. When the internal solution was filled, the electrode resistance was set to 3 to 5 M OMEGA. Measurements were performed using an Axis patch 200A patch-clamp amplifier (Axopatch 200A patch-clamp amplifier, Molecular Devices, Sunnyvale, Calif.). Digitization of voltage, command, membrane voltage and current was controlled using the Digidata 1322A interface with Clampex 0.2 (Molecular Devices, Sunnyvale, Calif.) Of the pClamp software package on IBM-compatible computers. Data were analyzed using Clampfit (Molecular Devices, Sunnyvale, CA) and Prism 4.0 (GraphPad, San Diego, Calif.). The current was filtered by a low-pass filter at 2 kHz using a four-pole Bessel filter in the amplifier. AMPAR-mEPSC was electrophysiologically separated by adding tetrodoxotin to 1 mM tetraethoxysilane and maintaining a Cl - equilibrium potential of -70 mV in the internal and external solution compositions. Intracellular recording solutions (patch electrodes) include (mM): 125 Cs methanesulfonate, 8 NaCl, 10 HEPES, 0.5 EGTA, 4 Mg-ATP, 0.3 Na-GTP and 5 QX- with CsOH, 285 mosmol- 1 ). The extracellular recording solution contains the following (mM): 134 NaCl, 5.4 KCl, 2.5 CaCl 2, 1.2 MgCl 2, 10 D- glucose, and 10 (pH 7.4 with NaOH) HEPES . For each cell, the data was analyzed using a template-based miniature synaptic current detection algorithm that was filtered at 2KH and run in Clampfit 9.0 software (Molecular Devices, Union City, CA). Each estimated mEPSC detected by the software was visually determined according to whether its approximate shape was expected to occur in a synapse. 300 consecutive mEPSCs satisfying the rise time criteria were analyzed from each cell. The AMPAR-mediated EPSC amplitude was measured at -70 mV current peak. Data are presented as mean ± SEM values with the number of experiments given in parentheses. The cumulative probability curves of mEPSC were calculated using Clampfit 9.0 software and Prism 4.0 (GraphPad, San Diego, Calif.). Student t - test was used to compare the two groups. Statistical significance was p <0.05.

실시예 7: 효소 분석Example 7: Enzyme analysis

형질전환 마우스 뇌 호모제네이트 및 SHSY5Y 세포 용해물에서 활성화된 AMPK 수준을 측정하기 위하여 제조사의 지침에 따라 CycLex AMPK 카이나아제 분석 키트를 사용하였다. 뇌 호모제네이트 및 세포 용해물의 AMPK 활성은 흡광도 450nm에서 기록하였다. CycLex AMPK kinase assay kit was used to measure the level of AMPK activated in transgenic mouse brain homogenate and SHSY5Y cell lysates according to the manufacturer's instructions. The AMPK activity of brain homogenate and cell lysate was recorded at an absorbance of 450 nm.

제조사의 지침에 따라 HDAC Fluorimetric 분석 키트(Enzo Lifesciences)를 사용하여 마우스 뇌 호모제네이트 및 SHSY5Y 세포 용해물에서 SIRT 활성을 측정하였다. 효소 활성은 440/460nm의 형광 방출, 350/380nm의 여기(excitation) 파장에서 측정하였다. SIRT activity was measured in mouse brain homogenate and SHSY5Y cell lysates using the HDAC Fluorimetric assay kit (Enzo Lifesciences) according to the manufacturer's instructions. Enzyme activity was measured at fluorescence emission of 440/460 nm and excitation wavelength of 350/380 nm.

실험예 1: APP/PS1 마우스에서 오스모틴의 기억력 및 인지 감소에 대한 방어 기능 확인 Experimental Example 1: Confirmation of defense function against osmotin memory and cognitive decline in APP / PS1 mouse

본 발명자들은 먼저 MWM(Morris Water Maze) 테스트 및 Y-미로 자발 교대(Y-maze spontaneous alternation) 테스트를 이용하여 이중 유전자변형 APP/PS1 기억력 및 학습능력 결함 모델 마우스에서 해마-의존적 기억력 및 학습능력에 대한 오스모틴의 효과를 확인하였다(도 1 내지 도 3). 물에서 플랫폼으로 탈출 시간은 훈련 1일째에는 유전자가 변형되지 않은 야생형(WT) 마우스보다 APP/PS1 마우스가 약간 더 걸린정도로 차이가 미미하였으나, 2일째부터는 그 차이가 크게 증가하였다. 이러한 결과를 통해 APP/PS1 마우스에서는 야생형에 비해 공간 기억력 및 학습능력 결함이 일어난다는 것을 알 수 있었다. 이때, 오스모틴의 영향을 확인하기 위하여 훈련 테스트 3일째부터 오스모틴을 APP/PS1 마우스에 투여하였다. 그 결과, 오스모틴을 투여한 APP/PS1(Os) 마우스는 4일째에 탈출 시간의 급격한 감소가 있었고, 그 이후(4일 및 5일)에도 지속적으로 APP/PS1 마우스에 오스모틴을 처리한 그룹과 미처리 그룹 사이에 탈출시간의 차이가 생긴 것을 확인할 수 있었다(도 1). 이를 통해 오스모틴을 처리하는 경우 공간 기억력 및 학습능력 결함을 감소시킬 수 있음을 확인하였다. The present inventors first examined the effects of hippocampal-dependent memory and learning abilities on dual genetically modified APP / PS1 memory and learning deficit model mice using the MWM (Morris Water Maze) test and the Y-maze spontaneous alternation test (Fig. 1 to Fig. 3). The time to escape from the water to the platform was slightly different on the first day of training compared to that of wild type (WT) mice without genetically modified strains, but the difference was remarkably increased from the second day. These results indicate that the spatial memory and learning ability defects occur in the APP / PS1 mouse compared to the wild type. At this time, osmotin was administered to APP / PS1 mice from the third day of training to confirm the effect of osmotin. As a result, osmotin-treated APP / PS1 (Os) mice showed a sharp decrease in the escape time on the fourth day, and subsequently (4 and 5 days) And there was a difference in escape time between the untreated group (FIG. 1). It was confirmed that osmotin treatment can reduce spatial memory and learning ability defects.

또한, 상기 테스트 이후에 플랫폼이 제거된 프로브(probe) 테스트를 수행하기 위하여, 상기 테스트를 거친 마우스에게 훈련 기간 후 2일의 휴식기간을 주었다. 프로브 테스트에서, WT, 오스모틴 미처리 및 오스모틴을 처리한 APP/PS1 마우스가 플랫폼이 존재했던 사분면에서 소요한 시간은 각각 35.80%, 17.60% 및 24.58%였으며(도 2), 이는 오스모틴 처리가 APP/PS1 마우스의 장기간 공간 기억력 및 학습능력 결함을 감소시켰다는 것을 의미한다.Further, in order to perform a probe test in which the platform was removed after the above test, the tested mice were given a rest period of two days after the training period. In the probe test, the time spent in the quadrant where the platform was present was 35.80%, 17.60% and 24.58% for APP / PS1 mice treated with WT, untreated osmotin and osmotin (FIG. 2) Lt; RTI ID = 0.0 &gt; APP / PS1 &lt; / RTI &gt;

다음으로 APP/PS1 마우스에서 단기 공간 기억력 상실에 대한 오스모틴의 효과를 확인하기 위해 Y-미로 테스트를 수행하였다. 자발적 변화는 세 팔에 모두 들어간 횟수와 각 팔에 들어간 전체 횟수를 기록하여 계산하였다. 처리 3일 후, WT, 오스모틴 미처리 및 오스모틴을 처리한 APP/PS1 마우스의 변화 백분율을 각각 도 3의 그래프에 나타내었다. 오스모틴 미처리 마우스는 WT에 비하여 자발적 변화가 감소되었으나, 오스모틴을 처리한 마우스에서는 자발적 변화율이 회복되는 것을 확인할 수 있었다(도 3). 이는 상기 오스모틴 처리가 APP/PS1 마우스의 단기 공간 기억력 결함을 감소시켰다는 것을 나타낸다. Next, a Y-maze test was performed to confirm the effect of osmotin on short-term spatial memory loss in APP / PS1 mice. Voluntary changes were calculated by counting the number of times that all three arms had entered and the total number of times each arm had entered. After 3 days of treatment, the percentage of change in APP / PS1 mice treated with WT, osmotin-treated and osmotin was shown in the graph of Fig. 3, respectively. Spontaneous changes in osmotin-treated mice were reduced compared to WT, but the spontaneous rate of change was recovered in mice treated with osmotin (FIG. 3). Indicating that the osmotin treatment reduced short-term spatial memory deficits in APP / PS1 mice.

결론적으로 오스모틴 처리는 APP/PS1 마우스의 장기 공간 기억력, 단기 공간 기억력 및 학습능력의 감소를 회복시키므로, 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물로 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다. In conclusion, osmotin treatment restored the long-term spatial memory, short-term spatial memory, and learning ability of APP / PS1 mice, and thus it was confirmed that the osmotin treatment is excellent as a composition for health functional foods for improving memory or learning ability.

실험예 2: 오스모틴의 AMPK 및 SIRT1 활성 유도 효과 확인Experimental Example 2: Confirmation of the induction effect of osmotin on AMPK and SIRT1 activity

AMPK(AMP-activated protein kinase) 및 SIRT1(the NAD(+)-dependent protein deacetylases sirtuin 1)는 세포의 에너지 감지 효소로서 이들의 활성은 에너지 생산에 관련된 대사 경로의 활성을 이끈다. 오스모틴 처리가 뇌에서 에너지 대사에 어떠한 영향을 미치는지 확인하기 위하여 AMPK 및 SIRT1의 활성에 대한 웨스턴블랏 분석을 수행하였다. 분석 결과 해마와 피질 모두에서 활성화된 AMPK(p-AMPKα(Thr172)) 및 SIRT1의 수준이 WT에 비해 APP/PS1 및 APPsw 마우스에서 낮다는 것을 확인할 수 있었다(도 4). 마찬가지로, 효소 분석 키트를 이용하여 마우스의 뇌 호모제네이트에서 AMPK 및 SIRT1의 활성을 조사한 결과, WT에 비하여 APP/PS1 마우스의 뇌 조직에서 각 효소의 활성이 더 낮은 것으로 확인되었다(도 5 및 도 6). 이러한 결과는 기억력 및 학습능력 결함 모델인 APP/PS1 및 APPsw 마우스에서 뇌의 에너지 대사에 결함이 있다는 것을 의미한다. AMPK-activated protein kinase (SAMP) and SIRT1 (the NAD (+) -dependent protein deacetylases sirtuin 1) are energy sensing enzymes in cells. Their activity leads to the activation of metabolic pathways involved in energy production. Western blot analysis of the activity of AMPK and SIRT1 was performed to determine how osmotin treatment affects energy metabolism in the brain. Analysis showed that levels of activated AMPK (p-AMPKa (Thr 172 )) and SIRT1 in hippocampus and cortex were lower in APP / PS1 and APPsw mice than in WT (Fig. 4). Likewise, the activity of AMPK and SIRT1 in the brain homogenate of mice was examined using an enzyme assay kit. As a result, the activity of each enzyme in the brain tissue of APP / PS1 mouse was found to be lower than that of WT (FIGS. 5 and 6 6). These results imply that the energy metabolism of the brain in the memory and learning deficit models APP / PS1 and APPsw mice is defective.

하지만, 오스모틴을 처리하였을 때 9개월 된 WT 마우스의 해마에서 p-AMPKα수준이 증가되었다(도 7). 또한 오스모틴 처리는 오스모틴 미처리군과 비교하여 9개월 및 12개월 된 APP/PS1 및 APPsw 마우스의 피질 및 해마에서 p-AMPKα및 SIRT1의 수준 증가를 이끌었다(도 4). However, when osmotin was treated, the level of p-AMPKa was increased in the hippocampus of 9-month old WT mice (Fig. 7). Osmotin treatment also led to an increase in the levels of p-AMPKa and SIRT1 in the cortex and hippocampus of 9- and 12-month old APP / PS1 and APPsw mice (Fig. 4) compared to the untreated OSMOTINE group.

마찬가지로, 본 발명자들은 오스모틴 미처리군과 비교하여 오스모틴을 처리한 9 및 12개월 된 APP/PS1 마우스의 뇌 호모제네이트(homogenate)에서도 AMPK 및 SIRT1의 활성 증가를 관찰하였다(도 5 및 도 6).Likewise, we observed increased activity of AMPK and SIRTl in brain homogenates of 9- and 12-month old APP / PS1 mice treated with osmotin as compared to the non-osmotinized group (Figures 5 and 6 ).

종합하면 오스모틴이 AMPK 및 SIRT1의 활성 감소를 막는 상기와 같은 결과들은 오스모틴이 뉴런에서 에너지 대사를 촉진시키거나 또는 에너지 대사 감소를 방어할 수 있다는 것을 시사한다. 그리고 뉴런에서 에너지 대사를 촉진함으로써 기억력 및 학습능력 결함을 회복할 수 있으므로, 본 발명의 오스모틴을 포함한 조성물은 기억력 증진 및 학습능력 향상에 우수한 효과가 있다는 것을 확인할 수 있었다.Taken together, these results suggest that osmotin prevents the reduction of AMPK and SIRT1 activity, suggesting that osmorein can promote energy metabolism in neurons or defend the reduction of energy metabolism. And promoting energy metabolism in neurons, it is confirmed that the composition containing osmotin of the present invention has an excellent effect on memory enhancement and learning ability improvement.

실험예 3: APP/PS1 마우스에서 NMDA 수용체의 상실 및 NMDAR 활성의 상실에 대한 오스모틴의 효과 확인 Experimental Example 3: Confirmation of effect of osmotin on loss of NMDA receptor and loss of NMDAR activity in APP / PS1 mouse

기억력 및 학습능력과 관련하여 시냅스 가소성(synaptic plasticity), 시냅스 형성 및 기억력 기능을 조절하는 N-메틸-D-아스파테이트(aspartate) 수용체 NMDAR(NR1) 및 NMDAR2(NR2)의 발현 수준을 웨스턴블랏으로 측정하였는데, 오스모틴을 미처리한 APP/PS1 마우스의 뇌 조직에서는 낮은 수준으로 관찰된 반면 오스모틴을 처리한 APP/PS1(OS) 마우스에서는 수준이 증가하였다. SNAP-23(synaptosomal-associated protein of 23 kDa) 및 SNAP-25는 세포 표면에 NMDAR의 트래피킹(trafficking)에 중요한 역할을 하는데, 오스모틴을 미처리한 APP/PS1 마우스 뇌의 해마 및 피질 조직 추출물의 웨스턴블랏 분석(도 8) 및 조직 절편의 면역형광 분석(도 9 및 도 10)으로 SNAP23, SNAP25, 시냅토파이신(synaptophysin) 및 PSD95의 수준이 WT에서보다 낮고 오스모틴 처리는 이러한 감소에 대하여 APP/PS1 마우스를 보호한다는 것을 확인하였다. 상기 경향은 8 내지 9개월 사이의 마우스에서 관찰되었다. 특히 해마에서, 시냅토파이신 및 SNAP23에 대한 이러한 경향은 DG 및 CA1 지역에서 관찰되었다(도 9). 결과적으로 오스모틴은 APP/PS1 마우스에서 NMDA 수용체의 상실 및 NMDAR 활성 상실을 막는다는 것을 확인하였으며 이는 오스모틴이 기억력을 증진시키고 학습능력을 향상시키는 효과가 있음을 의미한다.Expression levels of N-methyl-D-aspartate receptors NMDAR (NR1) and NMDAR2 (NR2), which regulate synaptic plasticity, synaptic plasticity and memory function in relation to memory and learning ability, The levels were elevated in osmotin treated APP / PS1 (OS) mice, whereas low levels were observed in the brain tissues of osmotin-untreated APP / PS1 mice. SNAP-23 (synaptosomal-associated protein of 23 kDa) and SNAP-25 play an important role in the trafficking of NMDAR on the cell surface, suggesting that osmotin-treated APP / PS1 mouse brain hippocampus and cortical tissue extract The levels of SNAP23, SNAP25, synaptophysin and PSD95 were lower in WT than in Western blot analysis (FIG. 8) and immunofluorescence analysis of tissue sections (FIGS. 9 and 10) / PS1 mice. &Lt; / RTI &gt; This tendency was observed in mice between 8 and 9 months. In the hippocampus in particular, this tendency towards synaptophysin and SNAP23 was observed in the DG and CA1 regions (Fig. 9). As a result, it was confirmed that osmotin inhibits loss of NMDA receptors and loss of NMDAR activity in APP / PS1 mice, indicating that osmotin enhances memory and enhances learning ability.

실험예 4: 해마 뉴런에서 시냅스 사이의 결속력(synaptic strength)에 영향 을 미치지 않고 기능적 시냅스의 수를 증가시키는 오스모틴의 효과 확인 Experimental Example 4: Determination of the effect of osmotin on the number of functional synapses without affecting synaptic strength in hippocampal neurons

기능적 시냅스는 기억력 및 학습능력에 영향을 미치므로 오스모틴이 기능적 시냅스의 가소성에 효과를 가질 수 있는지 조사하기 위해, 본 발명자들은 오스모틴(8에서 32nM)을 24시간 처리하거나 오스모틴을 미처리하고, DIV 21에서 배양한 해마 세포에서 AMPA(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) 수용체-매개 mEPSC(miniature excitatory postsynaptic currents)를 측정하였다. 오스모틴(16 및 32nM)은 오스모틴 미처리 대조군과 비교하여 AMPAR을 통해 mEPSC의 평균 진동수(frequency)를 증가시켰다; (오스모틴 미처리, 15.6 ± 3.2 Hz; 오스모틴 8 nM, 17.1 ± 1.0 Hz; 오스모틴 16 nM, 25.0 ± 2.1 Hz; 오스모틴 32 nM, 34.0 ± 2.0 Hz; 모든 군에 대해 n=7). 하지만, 모든 오스모틴을 처리한 군에서 AMPAR-매개 mEPSC의 평균 진폭에 대해서는 효과가 거의 없었는데, 이는 오스모틴 처리가 시냅스 후부의 결속력(postsynaptic strength)에는 변화를 유도하지 않는다는 것을 의미한다(오스모틴 미처리, 9.7 ± 0.4 pA; 오스모틴 8 nM, 10.3 ± 1.5 pA; 오스모틴 16 nM, 10.8 ± 1.5 pA; 오스모틴 32 nM, 10.5 ± 0.4 Hz; 모든 군에 대하여 n=7) (도 11). 결론적으로 오스모틴의 처리는 시냅스 후부의 결속력에 상당한 변화를 유도하지 않으면서도, 기능적 시냅스의 수를 증가시킴으로써 인지능력을 증진시킬 수 있다.To investigate whether os- motin could have an effect on the plasticity of functional synapses, since functional synapses affect memory and learning abilities, we treat osmotin (8 to 32 nM) for 24 hours, or untreated osmotin, AMPA (α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid) receptor-mediated miniature excitatory postsynaptic currents (mEPSC) were measured in hippocampal cells cultured in DIV 21. Osmotin (16 and 32 nM) increased the mean frequency of mEPSC via AMPAR compared to the osmotin untreated control; (Osmotin untreated, 15.6 ± 3.2 Hz; osmotin 8 nM, 17.1 ± 1.0 Hz; osmotin 16 nM, 25.0 ± 2.1 Hz; osmotin 32 nM, 34.0 ± 2.0 Hz; n = 7 for all groups). However, there was little effect on the mean amplitude of AMPAR-mediated mEPSC in all osmotin treated groups, indicating that osmotin treatment did not induce a change in postsynaptic strength (osmotin treatment , 9.7 ± 0.4 pA; osmotin 8 nM, 10.3 ± 1.5 pA; osmotin 16 nM, 10.8 ± 1.5 pA; osmotin 32 nM, 10.5 ± 0.4 Hz; n = 7 for all groups (FIG. In conclusion, treatment with osmotin can enhance cognitive abilities by increasing the number of functional synapses without inducing significant changes in synaptic connectivity.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims.

Claims (6)

오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상을 위한 건강기능식품용 조성물.
Compositions for health functional foods for improving memory or learning ability, including osmotin.
제1항에 있어서, 오스모틴이 AMPK 또는 SIRT1의 활성을 증가시키는 것인 건강기능식품 조성물.
The composition of claim 1, wherein the osmotin increases the activity of AMPK or SIRT1.
제1항에 있어서, 상기 조성물은 SIRT1의 활성 감소, NMDA 수용체 또는 활성의 상실, 또는 기능적 시냅스의 감소에 의해 감소된 기억력 또는 학습능력을 증진 또는 향상시키는 것인, 조성물.
3. The composition of claim 1, wherein the composition enhances or enhances reduced memory or learning abilities by reducing activity of SIRT1, loss of NMDA receptor or activity, or reduction of functional synapses.
제3항에 있어서, 상기 SIRT1의 활성 감소, NMDA 수용체 또는 활성의 상실, 또는 기능적 시냅스의 감소는 비알코올성 요인인 것인, 조성물.
4. The composition of claim 3, wherein the decrease in activity of SIRT1, loss of NMDA receptor or activity, or decrease in functional synapse is a non-alcoholic factor.
제1항에 있어서, 상기 오스모틴은 10 내지 20㎍/㎖의 양으로 투여되는 것인 건강기능식품 조성물.
2. The health functional food composition according to claim 1, wherein the osmotin is administered in an amount of 10 to 20 占 퐂 / ml.
오스모틴을 포함하는 기억력 증진 또는 학습능력 향상용 약학 조성물.
A pharmaceutical composition for improving memory or learning ability comprising osmotin.
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