선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이에 본 연구는 시판중인 다양한 종류의 에너지음료들의 pH를 알아보고, 이들 음료에 직접 접촉된 치아 법랑질의 탈회정도, 표면강도 변화를 관찰하며 전자현미경을 통한 법랑질 표면을 관찰하고자 하였다. 더불어 임신한 쥐에 에너지 음료를 섭취시켰을 때 어미 쥐와 새끼 쥐의 치아에서 어떠한 변화가 나타나는지도 알아보았다.
- 이에 본 연구는 시판중인 다양한 종류의 에너지음료들의 pH를 알아보고, 이들 음료에 직접 접촉된 치아 법랑질의 탈회정도, 표면강도 변화를 관찰하며 전자현미경을 통한 법랑질 표면을 관찰하고자 하였다. 더불어 임신한 쥐에 에너지 음료를 섭취시켰을 때 어미 쥐와 새끼 쥐의 치아에서 어떠한 변화가 나타나는지도 알아보았다.
- 청소년들이 자주 섭취하는 다양한 음료들이 대부분 산성을 띄고 있으며, 과다한 카페인 성분이 들어 있어 이로 인해 치아나 성장발육에 어떤 영향을 미치는지 알아보고자 본 실험을 시행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 23.75의 확대율로 화소 크기(pixel size)는 11.51µm, 역치값(threshold value)을 150으로 고정하여 단층 촬영한 3차원 영상을 재구성하였으며, 3D-rendering software인 Lucion program을 사용하여 생쥐들의 incisor 길이를 측정하였다.
- 각 에너지 음료를 처리한 절편을 미세 경도 측정기 (MVK-H1, Akashi Co. Ltd., Tokyo, Japan)를 이용하여 치아 절편 표면의 비커스 경도값을 측정하였다. 각 절편의 표면에 10초간 200 g의 하중으로 압착하였다.
- 발치한 치아는 생리식염수에 보관되었으며, 절편 제작을 위해 치아 표면의 연조직이나 치석을 제거하였다. 경조직 절단기 (Struers Minitom, Cophenhagen, Denmark)를 이용하여 치아 뿌리를 절단하고, 치아 머리 부분을 이용하여 절편을 제작하였다. 하나의 치관에서 실험군과 대조군으로 사용될 절편을 각각 가로 세로 2 mm × 3 mm, 높이 3 mm 크기로 절단하였다.
- 사료는 특별한 제한을 두지 않고 자유롭게 섭취하도록 하였으며, 수분은 임신기간과 출산 후 모유수유기간 동안 실험군에 제공하는 에너지음료의 양에 따라 조절되었다. 공급받은 9마리의 실험 동물군은 3군으로 나누어 진행하였다; (1) 임신기간과 모유수유기간 모두 물만 섭취하는 control 그룹 3마리, (2) 모유수유 기간만 에너지음료를 섭취하는 그룹 3마리, (3) 임신기간과 모유수유기간 모두 에너지음료를 섭취하는 그룹 3마리. 실험에 사용된 에너지 음료는 시중에서 판매하는 핫식스를 이용하였고, 임신기간과 모유수유기간 동안 하루에 약 50 mL씩 공급하였다.
- 절편 제작에 필요한 치아는 양산부산대학교 치과 병원에서 제공받았다. 발치한 치아는 생리식염수에 보관되었으며, 절편 제작을 위해 치아 표면의 연조직이나 치석을 제거하였다. 경조직 절단기 (Struers Minitom, Cophenhagen, Denmark)를 이용하여 치아 뿌리를 절단하고, 치아 머리 부분을 이용하여 절편을 제작하였다.
- 각 절편의 표면에 10초간 200 g의 하중으로 압착하였다. 생성된 다이아몬드 모양 홈은 100배율의 광학현미경을 통하여 각 대각선 길이를 측정하였다. 하나의 절편당 3부위를 측정하여 평균치를 구하였다.
- 생후 12일차 생쥐들의 치아발생 정도를 확인하기 위해 생쥐의 두개골 부위를 10 micro급 고해상도 X선 단층촬영장치(NFR Polaris-G90)로 촬영하였다. 촬영 관전압은 80 kVp, 관전류는 100 µA, 1 mm 알루미늄 여과 (filtration)를 이용했고, 촬영시간은 3400 ms이었다.
- 실험 음료에 치아시편을 담그기 전과 담근 후 음료들에 녹여져 있는 음료 내 칼슘농도를 calcium colorimetric assay kit (BioVision)를 이용하여 반응시키고 575nm 분광광도계 (Shimadzu, JP/UV-1650PC)에서 optical density (O.D)를 측정하였다. 측정된 칼슘 standard O.
- 실험에 사용된 에너지 음료는 시중에서 판매하는 핫식스를 이용하였고, 임신기간과 모유수유기간 동안 하루에 약 50 mL씩 공급하였다. 임신기간과 모유수유기간 동안 수분만 섭취하는 대조군은 핫식스 대신 동량의 물을 매일 공급하였다. 출산 후 태어난 새끼들의 몸무게와 치아발생 정도는 생후 7일부터 2~3일 간격으로 측정하였으며, 생후 12일에 micro CT촬영을 진행하였고, 생후 15일까지 최종적으로 관찰하였다.
- 준비된 치아시편을 12시간 동안 담가 두었던 용액 속에 녹아나온 칼슘 농도를 측정하여 음료들이 치아 탈회에 미치는 영향을 조사하였다. 핫식스, 번인텐스, 볼트에너지에서 치아로부터 빠져나온 가장 높은 칼슘농도가 측정되었다.
- 임신기간과 모유수유기간 동안 수분만 섭취하는 대조군은 핫식스 대신 동량의 물을 매일 공급하였다. 출산 후 태어난 새끼들의 몸무게와 치아발생 정도는 생후 7일부터 2~3일 간격으로 측정하였으며, 생후 12일에 micro CT촬영을 진행하였고, 생후 15일까지 최종적으로 관찰하였다.
- D)를 측정하였다. 측정된 칼슘 standard O.D값을 이용하여 표준곡선을 그린 뒤 실험군 및 대조군 음료의 O.D 값을 표준곡선에 대입시켜 실험군 및 대조군 음료 내 칼슘농도를 측정하였다.
- 치아 시편을 진공상태에서 금이온중착장치(IB-3, Eiko Co, Japan)로 180~200 Å 두께의 백금을 코팅하고, 주사전자현미경 (HITACHI, S3500N)을 이용하여 500배, 3000배 배율로 표면을 촬영하였다.
- 생성된 다이아몬드 모양 홈은 100배율의 광학현미경을 통하여 각 대각선 길이를 측정하였다. 하나의 절편당 3부위를 측정하여 평균치를 구하였다.
- 하나의 치관에서 실험군과 대조군으로 사용될 절편을 각각 가로 세로 2 mm × 3 mm, 높이 3 mm 크기로 절단하였다.
대상 데이터
- 본 동물실험에 사용한 에너지음료로는 앞선 실험들에서 치아 탈회 및 법랑질 표면 경도를 크게 변화시킨 핫식스를 선택하였다. 에너지음료를 수유기간만 섭취한 실험군과 임신과 모유수유기간 모두 핫식스를 섭취한 두 실험군의 새끼 생쥐들 체중이 물만 섭취했던 대조군 새끼 생쥐들에 비해 다소 크게 나타났으나, 전체 새끼 생쥐들의 평균 몸무게 편차는 매우 심하게 나타났다 (Fig.
- 공급받은 9마리의 실험 동물군은 3군으로 나누어 진행하였다; (1) 임신기간과 모유수유기간 모두 물만 섭취하는 control 그룹 3마리, (2) 모유수유 기간만 에너지음료를 섭취하는 그룹 3마리, (3) 임신기간과 모유수유기간 모두 에너지음료를 섭취하는 그룹 3마리. 실험에 사용된 에너지 음료는 시중에서 판매하는 핫식스를 이용하였고, 임신기간과 모유수유기간 동안 하루에 약 50 mL씩 공급하였다. 임신기간과 모유수유기간 동안 수분만 섭취하는 대조군은 핫식스 대신 동량의 물을 매일 공급하였다.
- 연구대상 음료는 현재 국내 시판되고 있는 4종의 에너지음료(핫식스, 롯데칠성음료; 레드불, 동서음료; 볼트에너지블루, 해태음료; 번인텐스; 코카콜라음료 주식회사)와 1종의 탄산음료 (코카콜라, 코카콜라음료 주식회사)를 사용하였다.
- 임신 4~6일차 암컷 ICR mouse (Orient Bio, Korea) 9마리를 공급받아 실험에 사용하였으며, 부산대학교 양산캠퍼스 실험동물센터의 사육조건에 따라 사육실 온도 22±3℃, 습도 55%로 유지하고 12시간 주기로 조명을 켜고 끄는 조건에서 사육하였다.
- 치아 절편 제작을 위해 충치나 손상이 없는 건강한 치아를 준비하였다. 절편 제작에 필요한 치아는 양산부산대학교 치과 병원에서 제공받았다. 발치한 치아는 생리식염수에 보관되었으며, 절편 제작을 위해 치아 표면의 연조직이나 치석을 제거하였다.
- 치아 절편 제작을 위해 충치나 손상이 없는 건강한 치아를 준비하였다. 절편 제작에 필요한 치아는 양산부산대학교 치과 병원에서 제공받았다.
데이터처리
- 본 실험에 대한 실험결과는 세 번 실험하여 얻어진 평균치 및 표준편차를 나타내었고 그룹간의 통계적 차이는 Student's t-test를 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 1. 치아를 담궈 두었던 용액 속에 녹아 나온 칼슘 농도측정에서는 핫식스, 번인텐스, 볼트에너지, 레드불 순서로 대부분의 에너지음료들에서 치아로 부터 빠져나온 칼슘농도가 높게 측정되었다.
- 2. 침식된 법랑질 표면 경도 분석에서는 핫식스, 레드불, 번인텐스, 볼트에너지 순으로 법랑질 경도가 약해진 것으로 나타났다.
- 3. 주사전자현미경 소견에서 볼트에너지, 번인텐스, 핫식스에서는 결정들의 불규칙한 배열과 심한 파열 및 균열이 관찰되었다.
- 4. 에너지음료들이 치아성장에 미치는 영향을 알아보기 위한 생쥐 실험에서는 임신중 핫식스를 섭취한 쥐들에서 높은 조산경향을 보였으나, 치아성장에서의 눈에 띄는 큰 변화는 관찰할 수는 없었다.
- 5). 또한 새끼 생쥐들의 전체 골격 발육에는 핫식스를 섭취한 실험군과 물을 섭취한 대조군 사이에 육안상 큰 차이를 보이지 않았다. 치아성장에 미치는 영향을 알아보기 위한 생쥐 실험에서는 핫식스를 섭취한 쥐들이 대부분 평균 출산일보다 일찍 조산한 것으로 나타났으며, 모유수유 거부로 새끼들이 굶어 죽거나 충분한 영양 섭취를 하지 못하는 일이 일어났으며, 에너지음료 섭취한 일부 어미 쥐의 눈이 심하게 충혈되었고, 또한 핫식스를 섭취한 실험군에서 어미들과 새끼들이 매우 예민하고 난폭한 경향을 보였는데 이는 음료 내에 많이 함유된 카페인이나 당성분에 의한 부작용으로 판단되었다.
- 탈회가 가장 많이 발생하는 것으로 나타난 핫식스에서 경도도 가장 많이 떨어지는 것은 예상할 수 있었으나 비슷한 정도로 탈회가 발생한 볼트에너지와 번인텐스는 상대적으로 표면 경도의 감소가 그리 크지 않았다. 반면 탈회가 많이 발생하지 않았던 레드불은 상대적으로 표면경도가 상당히 감소하는 것으로 나타났다 (Fig. 2). 침식된 치아 표면 경도 분석에서는 유리되어 나온 칼슘농도가 예상보다 낮게 나온 레드불에서도 다른 음료와 마찬가지로 경도가 약해진 것으로 나왔는데 이는 치아의 경도를 결정짓는 데 칼슘성분 뿐만 아니라 치아를 구성하는 다른 무기질인 나트륨, 마그네슘 인 등의 성분도 관여하는 것으로 생각되었다 [13,14].
- 특히 이 중 치아침식의 대표적인 원인은 산성 음식 또는 음료의 섭취에 기인한다고 할 수 있다 [10,11]. 본 실험에서도 측정된 에너지 음료들은 약 pH 2 정도로 측정되었으며 탄산음료보다도 더 강한 산성을 띄고 있음을 관찰하였다 (data not shown). 치아 침식은 음료의 산성 정도에 따라 다소 차이를 보였으며, 치아침식으로 탈회되어 떨어져 나간 용액 속 칼슘농도는 핫식스에서 가장 높게 나타났으며, 산성도에서는 큰 차이를 보이지 않는 콜라와 레드불에서는 예상과 달리 칼슘농도가 다른 에너지 음료에 비해 현저히 낮게 나왔다.
- 에너지 음료를 마시는 가장 큰 이유는 잠을 깨거나 피로 회복에 도움이 될 것 같아서 마신다는 답이 압도적이었다. 그 외에도 건강에 도움이 될 것 같아서, 누군가 권해서, 힘이 나는 것 같아서라는 응답도 적지 않았다 [2].
- 본 동물실험에 사용한 에너지음료로는 앞선 실험들에서 치아 탈회 및 법랑질 표면 경도를 크게 변화시킨 핫식스를 선택하였다. 에너지음료를 수유기간만 섭취한 실험군과 임신과 모유수유기간 모두 핫식스를 섭취한 두 실험군의 새끼 생쥐들 체중이 물만 섭취했던 대조군 새끼 생쥐들에 비해 다소 크게 나타났으나, 전체 새끼 생쥐들의 평균 몸무게 편차는 매우 심하게 나타났다 (Fig. 4). 핫식스를 섭취했던 두 실험군에서는 출산 후 대부분 모유수유를 거부하여 새끼 생쥐들이 굶어 죽거나 충분한 영양을 섭취하지 못하였고, 이들의 성장을 위해 충분한 사료를 케이지 안에 넣어 영양분을 섭취할 수 있도록 도와주었고, 그래서인지 물을 섭취했던 대조군의 새끼 생쥐들에 비해 치아 발육에 있어서도 실험군의 하악 절치가 대조군에 비해 약간의 차이를 나타내었으나 치아성장에서의 눈에 띄는 큰 변화는 관찰할 수는 없었다 (Fig.
- 주사 전자 현미경 분석에서도 대조군인 증류수에서는 치아 표면의 균열이나 손상이 관찰되지 않았고, 에너지 음료들에서는 표면에 홈이 생긴 것 같은 손상이 생기거나 불규칙적으로 치아 결정들이 탈락되어 나갔거나 균열이 생기는 등의 표면 손상을 보였다. 우리 인체 중에 가장 단단하다고 하는 법랑질이 이들 음료에 담궈 둔 것만으로 표면경도가 약해지고 표면의 성분들이 녹아 나가 이 결과에서처럼 표면손실이 초래되는 것을 본 연구에서 확인하였다.
- 본 실험에서도 측정된 에너지 음료들은 약 pH 2 정도로 측정되었으며 탄산음료보다도 더 강한 산성을 띄고 있음을 관찰하였다 (data not shown). 치아 침식은 음료의 산성 정도에 따라 다소 차이를 보였으며, 치아침식으로 탈회되어 떨어져 나간 용액 속 칼슘농도는 핫식스에서 가장 높게 나타났으며, 산성도에서는 큰 차이를 보이지 않는 콜라와 레드불에서는 예상과 달리 칼슘농도가 다른 에너지 음료에 비해 현저히 낮게 나왔다. 이는 산성음료에 의한 치아 침식정도는 음료의 pH 뿐만 아니라 첨가된 산의 종류, 용액 내 칼슘과 인의 농도, 불소 함량 등에 따라서도 결정될 수 있기 때문이라고 판단되었다 [10].
- 또한 새끼 생쥐들의 전체 골격 발육에는 핫식스를 섭취한 실험군과 물을 섭취한 대조군 사이에 육안상 큰 차이를 보이지 않았다. 치아성장에 미치는 영향을 알아보기 위한 생쥐 실험에서는 핫식스를 섭취한 쥐들이 대부분 평균 출산일보다 일찍 조산한 것으로 나타났으며, 모유수유 거부로 새끼들이 굶어 죽거나 충분한 영양 섭취를 하지 못하는 일이 일어났으며, 에너지음료 섭취한 일부 어미 쥐의 눈이 심하게 충혈되었고, 또한 핫식스를 섭취한 실험군에서 어미들과 새끼들이 매우 예민하고 난폭한 경향을 보였는데 이는 음료 내에 많이 함유된 카페인이나 당성분에 의한 부작용으로 판단되었다. 이미 알려진 바와 같이 카페인을 과다 섭취할 경우 불면증, 신경 과민, 집중방해, 극심한 흥분, 떨림, 행동 장애 유발등의 심각한 부작용이 나타날 수 있는데 실험군 쥐들의 이상 상태나 이상 행동들이 이 카페인의 부작용에 기인한 것으로 판단되었다 [15,16].
- 침식된 법랑질 표면 경도 분석에서는 핫식스에서 가장 큰 폭으로 법랑질 경도가 약해졌으며 그 다음이 레드불, 번인텐스, 볼트에너지 순으로 치아 경도가 약해진 것으로 나타났다. 탈회가 가장 많이 발생하는 것으로 나타난 핫식스에서 경도도 가장 많이 떨어지는 것은 예상할 수 있었으나 비슷한 정도로 탈회가 발생한 볼트에너지와 번인텐스는 상대적으로 표면 경도의 감소가 그리 크지 않았다.
- 준비된 치아시편을 12시간 동안 담가 두었던 용액 속에 녹아나온 칼슘 농도를 측정하여 음료들이 치아 탈회에 미치는 영향을 조사하였다. 핫식스, 번인텐스, 볼트에너지에서 치아로부터 빠져나온 가장 높은 칼슘농도가 측정되었다. 특히 치아 표면의 탈회가 많이 나타난다고 알려진 탄산음료보다 더 많은 탈회를 일으킴을 알 수 있었다.
- 4). 핫식스를 섭취했던 두 실험군에서는 출산 후 대부분 모유수유를 거부하여 새끼 생쥐들이 굶어 죽거나 충분한 영양을 섭취하지 못하였고, 이들의 성장을 위해 충분한 사료를 케이지 안에 넣어 영양분을 섭취할 수 있도록 도와주었고, 그래서인지 물을 섭취했던 대조군의 새끼 생쥐들에 비해 치아 발육에 있어서도 실험군의 하악 절치가 대조군에 비해 약간의 차이를 나타내었으나 치아성장에서의 눈에 띄는 큰 변화는 관찰할 수는 없었다 (Fig. 5). 또한 새끼 생쥐들의 전체 골격 발육에는 핫식스를 섭취한 실험군과 물을 섭취한 대조군 사이에 육안상 큰 차이를 보이지 않았다.
후속연구
- 이미 알려진 바와 같이 카페인을 과다 섭취할 경우 불면증, 신경 과민, 집중방해, 극심한 흥분, 떨림, 행동 장애 유발등의 심각한 부작용이 나타날 수 있는데 실험군 쥐들의 이상 상태나 이상 행동들이 이 카페인의 부작용에 기인한 것으로 판단되었다 [15,16]. 그리고 향후 조직학적, 분자생물학적 실험분석을 통해 에너지 음료가 치아발생 및 골격 발육에 미치는 영향을 다각도로 분석해야 할 것으로 생각된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.