본 연구는 투어마린 소재와 전기적인 방전을 통해 물의 성질을 변화시킨 투어마린이온활성수를 이용하여 간보호 효과, 비만 예방 효과, 숙취제거 효과를 확인하기 위해 시행되었다. 고지방식이로 비만을 유도한 ICR 마우스에서 투어마린이온활성수를 급이한 실험군은 정수물을 급이한 대조군과 비교하여 사료섭취량이 비슷하고 음수량이 더 적었지만 체중증가는 대조군에 비하여 억제되어 13주에는 유의한 차이를 보여줌으로써 비만 예방 효과를 나타내었다(P<0.05). 사염화탄소로 간독성을 유발시킨 생쥐를 이용하여 간보호 효과를 관찰한 실험에서, 실험군의 aspartate aminotransferase (AST)와 alanine aminotransferase (ALT)는 대조군과 비교하여 평균적인 차이를 나타내었으며, 간의 조직학적 관찰에서 괴사를 비롯한 병리학적 병변이 감소한 것으로 나타났다. S-D rats을 이용한 숙취 실험에서는 실험군이 대조군에 비해 혈중알콜농도가 유의하게 낮았으며(P<0.01), 알콜 대사와 관련된 항산화 효소인 glutathione-S transferase (GST)는 활성이 증가한 것으로 관찰되었고(P<0.05), 간기능 지표인 AST와 ALT는 상대적인 감소현상을 보였다. 이와 같은 결과는 투어마린이온활성수의 음용이 동물의 항산화 체계에 영향을 미침으로써 간조직을 보호하고 알콜 분해를 향상시킨 것으로 판단되며, 그 결과 숙취해소에 어느 정도 효과가 있을 것으로 판단된다. 투어마린이온활성수의 효능과 관련된 기전은 아직 과학적 검증에 어려움이 있으나, 물에 전달된 투어마린의 원적외선에너지나 전기적 영향으로 인하여 물분자의 결합력과 분자 구조 또는 클러스터의 크기에 변화를 일으켰기 때문으로 판단된다. 사용된 투어마린이온활성수는 음용안전성이 확보된 물로서 효과적인 기능수로 개발될 가능성을 가지며, 유효성과 관련된 기전은 더 연구될 필요성이 있다.
본 연구는 투어마린 소재와 전기적인 방전을 통해 물의 성질을 변화시킨 투어마린이온활성수를 이용하여 간보호 효과, 비만 예방 효과, 숙취제거 효과를 확인하기 위해 시행되었다. 고지방식이로 비만을 유도한 ICR 마우스에서 투어마린이온활성수를 급이한 실험군은 정수물을 급이한 대조군과 비교하여 사료섭취량이 비슷하고 음수량이 더 적었지만 체중증가는 대조군에 비하여 억제되어 13주에는 유의한 차이를 보여줌으로써 비만 예방 효과를 나타내었다(P<0.05). 사염화탄소로 간독성을 유발시킨 생쥐를 이용하여 간보호 효과를 관찰한 실험에서, 실험군의 aspartate aminotransferase (AST)와 alanine aminotransferase (ALT)는 대조군과 비교하여 평균적인 차이를 나타내었으며, 간의 조직학적 관찰에서 괴사를 비롯한 병리학적 병변이 감소한 것으로 나타났다. S-D rats을 이용한 숙취 실험에서는 실험군이 대조군에 비해 혈중알콜농도가 유의하게 낮았으며(P<0.01), 알콜 대사와 관련된 항산화 효소인 glutathione-S transferase (GST)는 활성이 증가한 것으로 관찰되었고(P<0.05), 간기능 지표인 AST와 ALT는 상대적인 감소현상을 보였다. 이와 같은 결과는 투어마린이온활성수의 음용이 동물의 항산화 체계에 영향을 미침으로써 간조직을 보호하고 알콜 분해를 향상시킨 것으로 판단되며, 그 결과 숙취해소에 어느 정도 효과가 있을 것으로 판단된다. 투어마린이온활성수의 효능과 관련된 기전은 아직 과학적 검증에 어려움이 있으나, 물에 전달된 투어마린의 원적외선에너지나 전기적 영향으로 인하여 물분자의 결합력과 분자 구조 또는 클러스터의 크기에 변화를 일으켰기 때문으로 판단된다. 사용된 투어마린이온활성수는 음용안전성이 확보된 물로서 효과적인 기능수로 개발될 가능성을 가지며, 유효성과 관련된 기전은 더 연구될 필요성이 있다.
This study was performed using animals to confirm the effect of tourmaline-ionized water (TIW) the properties of which were changed by tourmaline energy and electric discharge. In the ICR mice fed high-fat diet, body weight increasing rate of the TIW-treated group (Exp) was generally decreased and m...
This study was performed using animals to confirm the effect of tourmaline-ionized water (TIW) the properties of which were changed by tourmaline energy and electric discharge. In the ICR mice fed high-fat diet, body weight increasing rate of the TIW-treated group (Exp) was generally decreased and moreover exhibited significance at 11th week (P<0.05) compared with the control (Con) group fed distilled water, although water intake of the Exp group was lower than that of the Con group. In the ICR mice with $CCl_4$-induced hepatotoxicity, AST and ALT activities of the Exp group were not significant but showed some decreasing trend, and histological damage of liver was less compared with thatof the Con group. On the study of ethanol-induced hangovers in Sprague-Dawley rat, blood alcohol concentration was significantly decreased (P<0.01), activity of GST, antioxidant enzyme related to the alcohol metabolism, was increased in liver tissue (P<0.05), and AST and ALT show a tendency to be decreasedin the Exp group. These results suggest that drinking TIWhas not only some obesity preventing effect but also an alcohol detoxification effect and liver protecting effect in vivo. It is supposed due to a structural change of water cluster and a property which maintains the changed structure through tourmaline energy and electric discharge. Therefore, TIW has a potentiality to be developed as functional water with several beneficial effects as well as for daily drinking, but further study on the mechanism related with efficacy will be necessary.
This study was performed using animals to confirm the effect of tourmaline-ionized water (TIW) the properties of which were changed by tourmaline energy and electric discharge. In the ICR mice fed high-fat diet, body weight increasing rate of the TIW-treated group (Exp) was generally decreased and moreover exhibited significance at 11th week (P<0.05) compared with the control (Con) group fed distilled water, although water intake of the Exp group was lower than that of the Con group. In the ICR mice with $CCl_4$-induced hepatotoxicity, AST and ALT activities of the Exp group were not significant but showed some decreasing trend, and histological damage of liver was less compared with thatof the Con group. On the study of ethanol-induced hangovers in Sprague-Dawley rat, blood alcohol concentration was significantly decreased (P<0.01), activity of GST, antioxidant enzyme related to the alcohol metabolism, was increased in liver tissue (P<0.05), and AST and ALT show a tendency to be decreasedin the Exp group. These results suggest that drinking TIWhas not only some obesity preventing effect but also an alcohol detoxification effect and liver protecting effect in vivo. It is supposed due to a structural change of water cluster and a property which maintains the changed structure through tourmaline energy and electric discharge. Therefore, TIW has a potentiality to be developed as functional water with several beneficial effects as well as for daily drinking, but further study on the mechanism related with efficacy will be necessary.
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문제 정의
육각수, 자화수, 파이워터, 전해이온수 등이 여기에 해당되는 기능수로서 각각에 대한 이론과 가설 그리고 물리화학적 변화 기전의 일부만이 알려져 있을 뿐 효과의 기전은 규명되지 못하고 있는 실정이다. 본 연구는 희토류 금속의 일종인 투어마린 에너지와 전기에너지 방전의 원리로 성상이 변화된 기능수를 이용하여 간보호 효과, 비만개선 효과 및 숙취해소 효과를 중심으로 유효성을 평가하기 위해 수행되었다.
이번 연구는 효과의 기전이 밝혀지지 않은 기능수인 투어마린이온활성수를 동물에 급이한 후 전임상 효과를 평가하기 위해 수행되었다. 투어마린이온활성수는 안전성과 유효성의 검증을 통해 대체의학의 범주 내에서 사용이 가능할 것으로 사료되며 물성의 변화에 따른 기능수의 효능과 관련된 기전의 연구가 필요함을 확인하였다.
, 2003), Hanaoka (2001)는 알칼리이온수가 항산화 효소의 활성을 높인다는 연구결과를 발표한 바 있다. 이와 같은 연구결과들은 알칼리이온수와 유사한 원리를 갖는 기능수인 투어마린이온활성수가 항산화 효소를 활성화시킴으로서 효과를 나타낸다는 실험 결과를 일정부분 뒷받침해 준다.
제안 방법
또한 glutathione (GSH)와 glutathione Stransferase (GST)를 측정하기 위해, 에탄올 투여 24시간 후 동물을 이산화탄소로 마취시키고 간문맥을 통하여 4°C 생리식염수를 관류시켜 혈액을 제거한 후 적출한 간조직을 균질화하여 샘플을 얻었다. GSH는 glutathione assay kit (Cayman Chemical Company, Michigan, USA)를 GST는 glutathione S-transferase assay kit (Cayman Chemical Company, Michigan, USA)를 이용하여 각각 효소활성을 측정하였다.
, Japan)를 이용하여 간기능효소인 alanine aminotransferase (ALT)와 aspartate aminotransferase (AST)를 측정하였다. 간의 조직학적 관찰을 위해 동물을 ether로 마취한 후 간조직을 적출하였고, 포르말린 고정 후 통상적인 방법으로 조직절편을 만들어 hematoxylin-eosin 염색(Merk, German)을 하여 광학현미경(Olympus, Japan)으로 관찰하였다.
동물은 각 그룹별로 나누어 1주일 간 사육환경에 적응시켰고, 사육환경은 온도 22±2°C, 상대습도 55±5%, 12시간 낮과 밤의 주기를 유지하였다.
또한 glutathione (GSH)와 glutathione Stransferase (GST)를 측정하기 위해, 에탄올 투여 24시간 후 동물을 이산화탄소로 마취시키고 간문맥을 통하여 4°C 생리식염수를 관류시켜 혈액을 제거한 후 적출한 간조직을 균질화하여 샘플을 얻었다.
375% V/V)하여 복강 내로 체중 kg 당 25 μL를 투여하였다. 사염화탄소 투여 24시간 후에 몸무게를 측정하고 안와정맥에서 혈액을 채취한 뒤 혈구분석기(HEMAVET HV950 FS, Drew Scientific Inc. San Francisco, U.S.A.)를 이용하여 전체 백혈구(total WBC), 호중성구(NE), 림프구(LY), 단핵구(MO), 호산성구(EO), 호염기성구(BA) 수를 분석하였고, 혈청을 분리한 후 혈청분석기(FUJI DRI/CHEM 3500i, Fusi Photo Film Co., Ltd., Japan)를 이용하여 간기능효소인 alanine aminotransferase (ALT)와 aspartate aminotransferase (AST)를 측정하였다. 간의 조직학적 관찰을 위해 동물을 ether로 마취한 후 간조직을 적출하였고, 포르말린 고정 후 통상적인 방법으로 조직절편을 만들어 hematoxylin-eosin 염색(Merk, German)을 하여 광학현미경(Olympus, Japan)으로 관찰하였다.
사육 10일째 급성간중독증을 유발하기 위하여 CCl4를 올리브유에 희석(0.375% V/V)하여 복강 내로 체중 kg 당 25 μL를 투여하였다.
실험동물은 대조군(n=10)과 실험군(n=10)으로 나누었으며, 대조군은 역삼투압 방식의 정수물을 실험군은 증류수와 투어마린이온활성수를 1:9로 희석시킨 실험수를 마리 당 10 mL/kg씩 존대(gavage)를 이용하여 각각 l회 경구투여하였다. 시료 투여 30분 후 40%로 희석시킨 에탄올을 체중 kg 당 5 g 씩 1회 경구투여 하였다. 에탄올 투여 1시간 후, 각 실험동물의 미동맥에서 채혈하여 혈청을 분리한 후 혈중알콜농도, AST 및 ALT를 각각 측정하였다.
실험용 고지방 사료는 일반사료에 55%의비율로 지방을 첨가하여 고형사료로 제작되었다. 식이섭취량 및 음수량은 매일 한번 씩 같은 시간대에 측정하고 일주일 단위로 합산하여 마리당 일일 평균을 구하였으며, 체중은 일주일에 한번 씩 일정시간에 측정하여 마리당 평균값을 구하였다.
실험군은 일반사료(수퍼피드, 삼양유지사료, 한국)와 역삼투압방식으로 처리된 정수물(PW)을 먹인 정상군(Nor, n=8), 정상군의 조건에서 사염화탄소를 처리한 대조군(Con, n=10), 투어마린이온활성수를 급이한 후 사염화탄소(CCl4)를 처리한 실험군(Exp, n=10)으로 나누었고 실험 9일 동안 물과 사료는 자유롭게 급이하였다. 사육 10일째 급성간중독증을 유발하기 위하여 CCl4를 올리브유에 희석(0.
실험군은 일반사료(수퍼피드, 삼양유지사료, 한국)와 정수물(PW)을 급여한 정상군(Nor, n=12), 고지방 사료와 정수물을 급이한 대조군(Con, n=12), 고지방 사료와 투어마린이온활성수를 급여한 실험군(Exp, n=12)으로 나누어 13주 동안 진행되었다. 실험용 고지방 사료는 일반사료에 55%의비율로 지방을 첨가하여 고형사료로 제작되었다.
실험동물은 대조군(n=10)과 실험군(n=10)으로 나누었으며, 대조군은 역삼투압 방식의 정수물을 실험군은 증류수와 투어마린이온활성수를 1:9로 희석시킨 실험수를 마리 당 10 mL/kg씩 존대(gavage)를 이용하여 각각 l회 경구투여하였다. 시료 투여 30분 후 40%로 희석시킨 에탄올을 체중 kg 당 5 g 씩 1회 경구투여 하였다.
알콜농도는 alcohol concentration assay kit (BioVision, Mountain View, CA)를 이용하여 측정하였으며, 50 μL의 혈청과 50 μL의 반응버퍼(46 μL assay buffer, 2 μL ethanol probe, and 2 μL ethanol enzyme mix)를 섞은 후 빛이 차단된 실온에서 60분간 방치하고 파장 570 nm에서 흡광도의 변화를 측정하였다.
시료 투여 30분 후 40%로 희석시킨 에탄올을 체중 kg 당 5 g 씩 1회 경구투여 하였다. 에탄올 투여 1시간 후, 각 실험동물의 미동맥에서 채혈하여 혈청을 분리한 후 혈중알콜농도, AST 및 ALT를 각각 측정하였다. 알콜농도는 alcohol concentration assay kit (BioVision, Mountain View, CA)를 이용하여 측정하였으며, 50 μL의 혈청과 50 μL의 반응버퍼(46 μL assay buffer, 2 μL ethanol probe, and 2 μL ethanol enzyme mix)를 섞은 후 빛이 차단된 실온에서 60분간 방치하고 파장 570 nm에서 흡광도의 변화를 측정하였다.
투어마린이온활성수의 제조과정은 먼저 투어마린 원석분말(Fig. 1)과 원수를 혼합하여 침전조에서 초음파 처리한 후 처리된 물을 진공 통 속의 유리관으로 통과시키면서 직류 약 600 V (120~150회/분)로 방전처리하고, 통과된 물을 140ºC로 가열하여 침전 및 진공 농축시킨 후, 증류 과정을 통해 얻어졌다.
대상 데이터
본 실험에 사용된 투어마린이온활성수(tourmalin-ionized water; TIW)는 주식회사 천수바이오(청주, 한국)로부터 공급받았다. 투어마린이온활성수의 제조과정은 먼저 투어마린 원석분말(Fig.
실험동물은 투어마린이온활성수의 간보호 효과와 체지방 감소 효과 실험을 위해 생후 3주령(25±2 g), 암컷 ICR mice를, 숙취해소 효과 실험을 위해 8주령(350±20 g) 수컷Sprague-Dawley rat를 각각 (주)오리엔트바이오(성남, 한국)로부터 구입하여 사용하였다.
성능/효과
간의 조직학적 관찰 결과, 사염화탄소만을 처리한 대조군의 간조직은 중심정맥 주위로 넓은 범위의 심한 괴사가 관찰된 반면, 투어마린이온활성수를 급이한 실험군의 경우 심한 염증세포의 침착과 괴사조직 주변으로 변성된 세포들이 많이 관찰되었으나 대조군에 비해 괴사를 비롯한 병리학적 손상의 정도가 현저히 감소하였다(Fig. 3).
반면 음수량은 실험군이 대조군에 비해 전체적으로 낮은 수치를 보여주었다. 그러나 체중은 투어마린이온활성수를 급수한 실험군이 정수물을 급수한 대조군에 비해 현저히 낮은 체중 증가율을 보여주었다. 특히 8주부터 실험군과 대조군의 체중 증가율이 차이를 나타내다가 13주에는 유의한 증가를 나타내었다(P⁄0.
혈액학적 검사에서 백혈구의 종류별 개수는 실험군이대조군에 비해 약간 낮게 나타났으나 모두 정상의 범위 내에 포함되었다. 또한 간기능의 지표항목인 AST와 ALT의 활성은 유의성은 없었으나 실험군이 대조군보다 낮게 측정되었다(Fig. 2). 간의 조직학적 관찰 결과, 사염화탄소만을 처리한 대조군의 간조직은 중심정맥 주위로 넓은 범위의 심한 괴사가 관찰된 반면, 투어마린이온활성수를 급이한 실험군의 경우 심한 염증세포의 침착과 괴사조직 주변으로 변성된 세포들이 많이 관찰되었으나 대조군에 비해 괴사를 비롯한 병리학적 손상의 정도가 현저히 감소하였다(Fig.
01). 또한 혈청 AST와 ALT의 활성을 비교한 결과 두 항목 모두 통계학적 유의성은 없었으나, AST는 실험군이 대조군에 비해 현저히 낮은 활성을 나타내었다. 알콜 투여 24시간 후 간조직을 이용하여 측정한 GSH와 GST의 경우, GST는 실험군이 대조군에 비해 유의하게 높은 효소활성을 나타내었다(P⁄0.
본 연구에 사용된 투어마린 기능수 역시 17O-NMR 측정에서 선폭의 감소를 나타내는 물로 전자의 방출에 의한 물성의 변화 및 알칼리화가 클러스터의 감소와 분자구조의변화에 영향을 미쳤을 것으로 사료된다. 클러스터의 감소를 보이는 대표적인 기능수인 알칼리이온수는 장내이상발효, 만성설사, 제산, 위산중화와 관련된 효과가 검증되어(Itokawa, 2004) 일본 후생성과 한국의 식약청에서 공식적인 효능을 인정받은 물이다.
본 연구에서 확인된 투어마린 이온활성수의 간보호 효과와 숙취해소능력의 증가는 항산화물질인 GSH의 증가와 항산화 효소인 GST의 증가로 판단하여 볼 때 투어마린이온 활성수의 음용이 체내의 활성산소를 제거하고 간의 항산화효소 활성을 높였기 때문으로 판단된다. 알칼리이온수의 음용은 흰쥐에서 GST의 활성을 높여주며(Kim et al.
실험동물의 몸무게와 음수량은 실험군이 대조군보다 낮은 경향을 보여주었으나 통계학적 유의성은 없었다(Table 1). 혈액학적 검사에서 백혈구의 종류별 개수는 실험군이대조군에 비해 약간 낮게 나타났으나 모두 정상의 범위 내에 포함되었다.
정수물과 투어마린이온활성수를 각각 경구로 투여한 흰 쥐에게 40% 에탄올을 처리하고 한 시간 후 혈중알콜농도를 측정한 결과, 실험군은 대조군에 비해 유의하게 감소하였다(P⁄0.01).
, 1987; Inoue & Kabaya, 1989). 투어마린이온활성수를 이용하여 생체효과를 관찰한 본 연구는 비만예방과 숙취해소에 유의한 수준의 차이를 나타내었고 간보호와 관련된 연구는 평균적인 차이를 나타냄으로써 생물학적 효과를 보여주었다. 사용된 연구재료인 투어마린이온활성수는 일반적인 성분분석에 의하면 증류수에 준하는 물로 미네랄이나 기체성분에 의한 효능의 증가와는 관련이 없는 것으로 판단된다.
특히 8주부터 실험군과 대조군의 체중 증가율이 차이를 나타내다가 13주에는 유의한 증가를 나타내었다(P⁄0.05).
후속연구
물의 클러스터에 대한 이론은 보이지 않은 물 분자에 대한 끊임없는 유동성과 관련이 있으며 물이 동적 구조를 가지고 있음을 의미한다. 수소결합으로 연결된 물분자의 집단 크기가 작을 경우 물의 체내 흡수가 더 빨리 진행될 것으로 예측되어지며 생체 내에서 물의 기본적인 기능을 원활히 수행함으로써 전반적으로 생체의 상태를 개선하는 데 도움을 줄 것으로 판단된다. 클러스터의 크기는 17O-NMR의 측정 시선폭이 감소하는 것으로 간접적으로 판단해 왔으나 최근의 연구는 클러스터의 다양한 형태와 구조까지 연구가 진행되고 있어 기능수에 대한 이해의 폭을 넓혀주고 있다(Keutsch & Saykally, 1999; James et al.
이번 연구는 효과의 기전이 밝혀지지 않은 기능수인 투어마린이온활성수를 동물에 급이한 후 전임상 효과를 평가하기 위해 수행되었다. 투어마린이온활성수는 안전성과 유효성의 검증을 통해 대체의학의 범주 내에서 사용이 가능할 것으로 사료되며 물성의 변화에 따른 기능수의 효능과 관련된 기전의 연구가 필요함을 확인하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
세계보건기구(WHO)에서 정의한 건강이란 무엇인가?
세계보건기구(WHO)는 건강에 대하여 ‘질병과 통증이 없는 것과 동시에 신체적, 육체적 그리고 사회적으로 안녕한 상태’라 정의하였다. WHO의 정의에 비추어 보면 현대 사회의 구성원들은 크고 작은 다양한 육체적, 정신적, 사회적인 어려움 또는 질병을 가지고 살아가고 있다.
기능수의 두 가지 종류는 무엇인가?
기능수란 물에 특수한 처리를 하였거나 자체에 특이한 성분이 포함되어 있어 특정의 기능을 나타내는 물로써 크게는 두 종류로 구분하고 있다. 첫째는 미네랄이나 기체와같이 효과를 나타내는 성분을 포함하는 경우이며 다른 하나는 성분보다는 에너지, 파장, 전자, 자기장 등을 물에 투사함으로써 물의 성상을 변화시키거나 분해하는 방법으로 생성된 경우이다.
인체 내에서 물의 역할은 무엇인가?
, 2003; Tamasidze, 2006). 일반적으로 물은 인체에 수분을 공급할 뿐만 아니라 용매의 역할, 독성물질의 배출, 체온조절 등 생명유지의 필수적인 요소로 음용된다. 한편 특정한 물성을 갖는 기능수는 질병의 예방과 치료적 목적으로 개발되고 사용되고 있으며 특정 질병에 대한 효능을 기대하며 음용되고 있다.
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