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The Effects of Electrolyzed Reduced Water on Blood and Organ Tissues of Mice

Authors:

Abstract and Figures

The main purpose of this study is to investigate the effects of electrolyzed reduced water (ERW) on blood components and electrolytes, as well as elected tissues on mice. The mice were supplied either tap water (control group) and ERW (experimental group) for two months. There were no significant different between two groups anatomically and physiologically. In the blood electrolyte study, the experimental group had less Na and BUN compared to the control group. In the blood component study, the experimental group had less neutrophiles and the control group had more lymphocytes. In histological study, no tissue changes were noticed in various organs, including the stomach, small intestine, heart, and liver tissues. In conclusion, ERW has no noticable side affects on blood and organ tissues, and might be safe to a living body.
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321
서론
전해환원수 (Electrolyzed reduced water: ERW) 알칼리이
온정수기 또는 가정용 전해수생성기를 사용하여 일반적인
음용수인 수돗물을 정수한 직류로 전기분해하여 음극
에서 생성되는 pH 10.0 이하의 알칼리성 전해수를 의미한다.
전해환원수에는 용존수소와 무기 미네랄 이온이 다량 포함
되어 있으며 양이온이 모여 음극으로부터 전자 (e)를받
반응이 일어나 전자가 증가함으로써 낮은 산화환원전위
(Oxidation Reduction Potential: ORP) 갖는 것이 특징이다.
일반적으로 수돗물의 pH7.2 정도이며 ORP500~700
mV이다. 그러나 음용수로 사용되는 전해환원수의 pH7.5
~10.0 정도이며 ORP
-
50~
-
300 mV 낮은 수치를
인다.
전해환원수에 대한 연구는 1952 일본에서 처음으로
한국현미경학회지 38권제42008
Korean J. Microscopy 38(4), 321~328(2008)
전해환원수 음용이 마우스의 혈액과 장기조직에 미치는 영향
정한석1, 김동희, 윤양숙, 등영건, 장병수2, 이규재3,*
연세대학교 원주의과대학 환경의생물학교실, 기초의학연구소, 3평생건강사업단
1한서대학교 건강증진대학원 수안재활복지학과, 2보건학부 피부미용학과,
The Effects of Electrolyzed Reduced Water on Blood
and Organ Tissues of Mice
Han-Suk Jung1, Dong-Heui Kim, Yang-Suk Yoon, Yung-Chien Teng,
Byung-Soo Chang2and Kyu-Jae Lee3,*
Department of Environmental Medical Biology, Institute of Basic Medical Science, and
3Institute of Lifelong Health, Wonju College of Medicine, Yonsei University, Wonju, Gangwon 220-701, Korea
1Department of Chiropractic Rehabilitation, Graduate School of Health Promotion, and
2Department of Cosmetology, Hanseo University, Seosan, Chungnam 356-706, Korea
(Received October 24, 2008; Accepted December 17, 2008)
ABSTRACT
The main purpose of this study is to investigate the effects of electrolyzed reduced water (ERW) on blood components
and electrolytes, as well as elected tissues on mice.
The mice were supplied either tap water (control group) and ERW (experimental group) for two months. There were no
significant different between two groups anatomically and physiologically. In the blood electrolyte study, the experimen-
tal group had less Na and BUN compared to the control group. In the blood component study, the experimental group had
less neutrophiles and the control group had more lymphocytes. In histological study, no tissue changes were noticed in
various organs, including the stomach, small intestine, heart, and liver tissues. In conclusion, ERW has no noticable side
affects on blood and organ tissues, and might be safe to a living body.
Keywords : Electrolyzed reduced water, Safety, Hematology, Histology
* Correspondence should be addressed to Dr. Kyu Jea Lee, Department of Environmental Medical Biology, Wonju College of Medicine, Yonsei University, 162
Ilsan-dong, Wonju, Gangwon-do, Korea 220-701. Ph.: (033) 741-0331, Fax: (033) 731-6953, E-mail: medbio@yonsei.ac.kr
발되었기 때문에 주로 일본에서 연구되어 왔고 현재 한국
포함한 타국에서의 연구는 매우 미비한 실정이다. 일본
에서의 연구를 살펴보면 전해환원수는 인체에 다양한 효과
미치는 것으로 알려져 있으나 이러한 효과를 나타내는
기전은 정확히 밝혀져 있지 않다. Shirahata et al. (1997)
시험관 실험을 통하여 전해환원수에 포함된 다량의 활성수
소가 superoxide dismutase (SOD) 유사한 작용을 하며,
성산소 (reactive oxygen species: ROS) 제거함으로써 활성
산소에 의한 DNA 파괴를 억제한다는 활성수소가설을
장한 있으나, Hanaoka et al. (2001) 따르면 전해환원수
자체적인 항산화 효과보다는 전해환원수 생성과정에서
발생된 환원수의 해리성 증가가 항산화제의 기능을 높여주
것으로 알려져 있다.
전해환원수의 주기능은 활성산소 제거이다 (Feig et al.,
1994; Chen et al., 2003). 활성산소는 인체 내에 산화적 요소
유발함으로써 다양한 질병의 원인으로 작용하며, 관련된
질병으로는 , 당뇨, 아토피성 피부염, 고혈압 심혈관
등이 보고되어 있다 (Cai et al., 2000; Eid et al., 2002;
Sedeek et al., 2003). 또한 활성산소 제거 효과 외에도 변비
개선, 초기발육시기에서 성장효과 (Watanabe, 1997), 지방감
(Jin et al., 2006) 장내 이상 발효 억제 효과가 있는
으로 알려져 있다 (Vorobjeva, 2005).
그러나 일부 연구보고에서는 전해환원수가 심근 괴사를
유발시킬 있으며 (Watanabe, 1997), 최근 높은 pH 9.0~
10.0 전해환원수를 음용할 위산을 중화시켜 내부
환경에 영향을 있고 오히려 위산 분비를 자극할
있다는 가능성이 언론을 포함한 여러 대중매체를 통해
기된 있어 이는 전해환원수를 꾸준히 음용하였거나
으로 음용하려는 일반 시민들을 불안하게 만드는 계기가
되었다. 이러한 이유로 최근 건강열풍과 함께 국민들에
전해환원수의 음용이 증가하는 추세인 반면 인체에
부분적인 유해성이 제기되고 있으므로 전해환원수 음용
대한 안전성을 확인하고자 실험동물을 이용하여 사망률
확인, 체중 비교, 혈액의 생화학적 변화, 염증, 면역세포의
, 내부 장기의 형태적 변화, 장기의 무게 변화 조직학
검사를 통하여 전해환원수가 생체에 미치는 영향을
아보는 목적이 있다.
재료 방법
1. 실험동물
실험동물은 생후 5주령의 암컷 C57BL/6 mice 오리엔
트바이오에서 구입하여 22±1C, 습도 60±5% 및하12
시간의 환경에서 유지시켰다. 모든 실험동물은 실험
1주일간 적응시켜 일반정수물을 음용하는 대조군 (PTW)
전해환원수를 음용하는 실험군 (ERW)으로 나누어 군당
30마리씩 분리시켜 실험에 사용하였다.
2. 전해환원수 제조
전해환원수 (Electrolyzed reduced water, ERW) 일반적
백금 전극을 이용하는 전기분해이온수기로 제조하였다.
ERW 실험 직전에 제조하였으며, 제조된 직후에 pH 값과
ORP 값을 먼저 측정하여 pH 10, ORP
-
100 mV 이하의
실험에 사용하였다. 전해환원수는 실험기간 동안 매일
최대속도 140L/hr 생산하여 사용하였다.
3. 사망률 체중측정
사망률 측정을 위해 모든 ERW 급이한 실험군에 대하
여매2번씩 관찰하였으며 실험을 시작한 날로부터 2
월간 매일 동물의 외형 관찰 사망 유무를 관찰하였고,
실험동물의 체중은 일주일 단위로 측정하였다.
4. 혈액 조직학적 검사
C57BL/6 mice 안와정맥에서 혈액을 채취하여 30분동
실온에서 방치 10 동안 원심분리하여 순수
청을 분리하였고, 혈액분석기 (Synchron CX-7 systems, Beck-
man, USA) 전해질인 Na++, K++, Cl
-
, Ca2++total choleste-
rol (TCHO), glutamate pyruvate transaminase (GPT), gluta-
mate oxaloacetate transaminase (GOT), creatinine (CRE), al-
kaline phosphatase (ALP) total bilirubin (BUN)을측정및
비교하였다.
2개월의 음용기간이 끝난 각각의 대조군과 ERW군을
위와 동일한 방법으로 혈액을 heparinized capillary tube
(Chase Scientific Glass Inc., USA) 이용하여 채취한
wedge smear method 혈액박층도말표본을 만들었다. 혈액
세포 염색을 위해 혈액이 도말된 슬라이드에 Wright 염색용
(MUTO PURE CHEMICALS Ltd. Co., Tokyo, Japan)
2mL 전체적으로 퍼지도록 떨어뜨리고 5분간 염색을
0.1 M phosphate buffer (pH 6.4)Wright 용액 동량을
조심스럽게 중첩시켜 혼합하였다. 그리고 상온에서 5
방치한 흐르는 물로 충분히 수세하고 건조시킨
나다 발삼으로 봉입하였다. 혈액의 염증 면역세포 측정
Wright 염색용액으로 염색한 슬라이드를 광학현미경으
검경하여 유핵세포 100개를 계산하는 동안에 관찰되는
백혈구를 계수하였다.
각각의 대조군과 ERW군을 희생하여 체중을 측정한
심장천자로 전혈을 채혈하였고 개복한 모든 내부
기에 대하여 육안으로 장기의 이상소견 염증상태를
322 Korean J. Microscopy Vol. 38, No. 4, 2008
Jung HS et al. : Effect of Electrolyzed Reduced Water 323
세히 관찰하였다. 또한 , 소장, 심장 간을 적출하여
게를 각각 측정하였다. 적출된 장기는 10% 중성 포르말린
(0.1 M phosphate buffer) 고정하여 파라핀 블록을 제작한
다음 조직표본 슬라이드를 제작하였다. 완성된 조직표본은
hematoxylineosin으로 이중염색하여 관찰하였다.
5. 통계처리
실험동물의 체중, 혈액의 생화학적 검사, 면역세포, 장기
무게에서 얻어진 결과는 평균±표준편차로 표기하였다.
조군과 실험군과의 상호 비교는 Student’s t-test 검정으로
하였으며, P0.05 이하의 경우 통계학적으로 유의한 차이
있는 것으로 판정하였다.
결과
1. 사망률 체중변화
2개월 동안 PTW 공급한 대조군과 ERW 음용시킨
대조군의 실험동물의 외형을 육안으로 관찰한 결과 이상행
, 탈모, 털의 상태 변의 변화 기타 이상증상은 발견
없었고 사망한 경우는 관찰되지 않았다. 실험동물의
체중을 측정하여 비교한 결과 실험군인 ERW 음용한
에서 PTW 음용한 대조군보다 체중이 약간 감소하였으나
통계적으로 유의한 차이는 없었다 (Table 1).
2. 혈액의 생화학적 성상변화
대조군에 비해 ERW 음용한 실험군에서 혈액의 생화
학적 요소인 K++, Cl
-
, Ca2++, GPT, GOT, CRE ALP에서는
통계학적으로 유의한 수준의 변화가 관찰되지 않았다. 그러
Na++BUN에서는 실험군이 대조군에 비해 감소되
었다. 배설기능과 연관된 creatinineuric acid에서 유의한
변화는 관찰되지 않았다 (Table 2).
3. 혈액 호염기구, 호산구, 호중성구 기타 면역세포
비교 측정
생쥐의 혈액 내의 염증 세포와 면역세포의 변화를 관찰
하기 위해 유핵세포 100 속에 포함된 호중구 (neutrophil)
림프구 (lymphocyte) 수를 계측한 결과, 호중구는 대조
군에서 13.40±4.85, 실험군에서는 9.92±3.92개가 측정
되었고 림프는 대조군에서 85.40±4.90, 실험군에서 89.00
±4.25개였다. 대조군과 실험군을 비교해 결과 호중구는
대조군에 비해 실험군에서 감소하였고, 림프구는 호중구와
반대로 실험군에서 증가하였다 (P0.05). 그러나 호염기
(basophil), 호산구 (eosinophill) 단핵구 (monocyte) 등은
실험군과 대조군에서 유의성은 관찰되지 않았다 (Table 3).
4. 육안적 해부소견 장기 무게 비교 측정
ERWPTW2개월 동안 음용시킨 C57BL/6 mice
각각 도살하여 장기의 병리적 소견 무게를 조사하였
. 대조군 실험군에서 모든 장기의 육안 관찰 결과
이한 병리학적 소견은 나타나지 않았다. 적출한 심장, ,
소장 여러 장기의 무게를 측정하였으나, ERW를음
용한 C57BL/6 mice에서도 PTW 음수로 대조군에
통계적으로 유의한 변화는 관찰되지 않았다 (Table 4).
Table 1. After do to drink PTW and ERW for 2 months, weight com-
parison
Control group (PTW) Experimental group (ERW)
23.57±2.49 22.39±2.34
Value means mean±S.D.(g)
Table 2. Biochemical element comparison in blood
Control group Experimental group
(PTW) (ERW)
Na++(mEq/L) 147.19±1.86 144.04±6.48*
K++(mEq/L) 4.01±0.70 4.24±0.47
Cl
-
(mEq/L) 111.67±2.15 111.31±2.80
Ca2++(mg/dL) 8.49±0.27 8.63±0.28
TCHO(mg/dL) 90.31±8.59 93.85±11.50
GPT(U/L) 36.81±10.64 36.15±17.53
GOT(U/L) 130.19±31.23 130.50±51.83
CRE(mg/dL) 0.35±0.05 0.33±0.05
ALP(U/L) 330.15±62.61 324.58±60.04
BUN(mg/dL) 28.76±6.85 21.93±6.27*
Value means mean±S.D. (g), *P0.05
Table 3. The number of WBC in blood
Leukocyte Control group Experimental group
(PTW) (ERW)
Basophil 0.16±0.37 0.12±0.33
Eosinophil 0.56±0.65 0.65±0.85
Neutrophil 13.40±4.85 9.92±3.92*
Lymphocyte 85.40±4.90 89.00±4.25*
Monocyte 0.48±0.59 0.31±0.68
Value means mean±S.D. (g), *P0.05
Table 4. Weight comparison of each organs
Organ Control group Experimental group
(PTW) (ERW)
Stomach 0.27±0.06 0.27±0.05
Small intestine 0.94±0.13 0.85±0.08
Heart 0.15±0.02 0.15±0.02
Liver 0.96±0.11 0.97±0.11
Value means mean±S.D.(g)
5. , 소장, 심장 간의 조직학적 검사
전해환원수의 음용 생체에 미치는 유해성을 확인하기
위해 2개월간 수돗물을 정수한 물을 음용시킨 대조군과
해환원수를 음용한 실험군의 , 소장, 심장 간을 적출하
조직 염증세포의 침윤이나 조직 괴사 섬유조직
(fibrosis) 정도를 관찰한 결과 실험군과 대조군의 조직
모두에서 특이한 병리학적 현상은 나타나지 않았다.
대조군과 비교한 결과 ERW 실험군의 조직은 형태적
변화나 염증세포의 침윤이 보이지 않았으며, 위점막표
상피층의 경계선이 뚜렷하였고, 소장 또한 창자상피와 술잔
세포들로 이루어진 상피층이 융모 사이 공간과 뚜렷한
계를 보여주었으며 (Fig. 1), 위와 소장 모두 궤양이나 염증
등의 병리학적 소견이 발견되지 않았다. , 소장 조직의
모나 점막 부분에서도 괴사나 염증세포의 침윤은 관찰되지
않았다 (Fig. 2). 마찬가지로 심장과 조직도 대조군과
교한 결과 병리학적 비정상 소견은 관찰되지 않았다 (Figs.
3, 4).
고찰
최근 식품의약품안전청 발표에 따르면 일반적으로 알려
전해환원수의 효과 만성설사, 소화불량, 위장 이상
발효 위산 과다 억제에 대하여 인정하였다 (http://www.
kfda.go.kr, 2007). 따라서 전해환원수 (ERW) 음용은 증가
하는 추세이며 전해환원수의 다양한 생체효과에 대한 연구
진행되는 가운데 ERW 인체 유해성이 일부 제기되고
있다. 따라서 연구는 전해환원수의 음용이 동물의 혈액
장기조직에 미치는 영향을 확인함으로써 전임상시험에
대한 근거자료를 마련하고 전해환원수의 안전성을 규명하
고자 하였다.
실험군과 대조군 모두에서 사망, 이상행동 외형 이상
나타나지 않았으며, 군의 체중 비교시 실험군의 체중
대조군에 비해 감소한 것으로 나타났다. 전해환원수를
고지방사료를 섭취시킨 비만쥐에 음용시킬 경우
방적과 복강 지방의 양이 감소하며 triglyceride가통
적으로 유의성 있게 감소하는 것으로 알려져 있다 (Jin et al.,
2006). 또한 Kim (2007) 실험결과와도 일치함으로서 전해
환원수의 음용이 직간접적으로 비만 억제 효과가 있음을
암시한다. 그러나 흰쥐에서 임신기와 수유기 출생
증가실험에 따르면 암컷과 수컷 모두에서 체중이 증가
된다는 보고도 있다 (Watanabe, 1997).
전해환원수는 비만 억제 효과뿐만 아니라 변비, 당뇨
이상 발효 억제 등에도 효과가 있는 것으로 알려져
있다. 사람의 경우 만성특발성 변비환자에게 전해환원수를
4주간 음용한 결과 평균 대장 통과시간은 40% 정도
축되었으며 주당 배변횟수도 증가되어 변비에 효과가 있는
것으로 알려져 있고, 당뇨병의 경우 내당능을 지표로 선택
교배를 통해 만들어진 자연발증 당뇨병 흰쥐 (Kim et al.,
1997)OLETF 쥐에서 혈당이 감소한다(Jin et al., 2006).
장내 이상발효 억제의 경우 동물실험에서 맹장 발효를
높게 유지할 있는 먹이조건 하에서 전해환원수를 8주간
음용시킨 결과 장내 이상발효 지표가 되는 맹장 단쇄지
방산 함량이 유의할 만큼 저하되는 것으로 알려져 있다.
전해환원수가 혈액 내에서 생화학적으로 어떤 영향을
치는가를 확인한 결과 대조군에 비해서 실험군에서 혈액의
생화학적 요소인 K++, Cl
-
, Ca2++, GPT, GOT, CRE ALP
서는 유의한 수준의 변화가 관찰되지 않았다. 그러나 실험
군의 Na++BUN 대조군에 비해 감소한 것으로 나타났
으나 배설계와 관계된 creatinineuric acid 유의한 변화
관찰되지 않음으로써 전해환원수가 배설계에는 영향을
미치지 않음을 암시한다.
체내 Na++ 증가는 고혈압을 유발시킬 있으며 고혈압
관련 질환인 심장병, 신장병 각종 혈관질환의 발생과
등을 일으킨다. BUN 혈중요소질소를 의미하며 혈관
요소질고의 양을 측정한 것이다. 요소는 단백질 분해과
정의 대사물로서 간에서 생성되어 신장을 통해 체외로
출된다. 그러므로 BUN 신장기능의 지표이다. 일반적으로
모든 원발성 신장질환시 요소의 배설이 부적절해지며 이로
인해 혈액 요소농도가 높아진다. 또한 탈수, 쇼크 또는
울혈선 심장질환시 신장의 혈류량이 생리적으로 감소되어
BUN 배설이 감소됨으로 인하여 혈액 BUN 치수가
높아지기도 한다. Na++, K++Ca2++등은 체내 전해질의
균형을 유하는데 필요한 물질이며 이는 전해환원수 음용이
설사와 구토 등에 의해 감소할 있다. 말기 신장병 환자
혈액 투석 과정 발생하는 백혈구와 내피세포들이
산화에 의한 손상 스트레스를 최소화하는데 전해환
원수가 효과가 있다고 알려져 있어 (Huang et al., 2003)
실험결과에서처럼 배설계에서는 영향을 미치지 않으면서
인체에 도움을 있기 때문에 기능수의 효과는 있는
으로 사료된다.
혈액 호중구, 림프구 기타 면역세포 측정은 전해환
원수가 체내에 미치는 영향에 대해 중요성을 갖는다. 대조
군과 실험군을 비교해 결과 호중구는 대조군에 비해
험군에서 감소하였고, 림프구는 호중구와는 반대로 실험군
에서 증가하였다 (P0.05). 그러나 호염기구, 호산구
핵구 등은 실험군과 대조군에서 유의성은 관찰되지 않았다.
연구에서 호중구는 전해환원수를 음용한 군에서 감소하
림프구는 증가하였는데 지속적으로 음용할 경우 생체
염증반응을 완화시키고 면역반응을 활성화시키는데
여하는 것으로 추측된다. 기생충에 감염된 면역학적 연구에
따르면 전해환원수는 호르텐스극구흡충의 감염에 있어서
324 Korean J. Microscopy Vol. 38, No. 4, 2008
Jung HS et al. : Effect of Electrolyzed Reduced Water 325
장점막조직의 배상세포 mucin terminal sugar의변
억제하고 아울러 이로 인해 충체 배출이 지연되며 혈청
cytokine 변화에는 영향을 미치지 않는다는 보고도
(Kim et al., 2008).
일반적으로 알려진 전해환원수의 음용 면역력이 증가
되어 각종 질병에 효과가 있을 것이라는 가설은 결과로
혈액 세포의 변화뿐만 아니라 다른 기전에 의해서
가능하다. 가장 유력한 기전은 체내 활성산소를 억제하
효과로 인하여 각종 질병을 예방하는 효과가 있다고
료된다.
활성산소 (activated oxygen, reactivate oxygen species, free
radical) 대사활동을 통하여 형성된 유리기, 한개또는그
이상의 홑전자 (unpaired electron) 갖는 분자 수산화기
(OH), 과산화수소기 (OOH), 산화질소기 (NO)를통
한다. 활성산소는 인체 내에 산화적 요소를 유발함으로
다양한 질병의 원인으로 작용하며, 관련된 질병으로는
, 당뇨, 아토피성 피부염, 고혈압 심혈관 질환 (Kaga-
wa et al., 1999; Cai et al., 2000; Eid et al., 2002; Sedeek et al.,
2003) 유발한다. 활성산소를 제거하는 물질을 항산화
제라고 하며 대표적으로 비타민 C, superoxide dismutase
(SOD), catalase glutathione peroxidase 등이 있다. 전해환
원수는 활성산소를 제거할 있는 항산화 기능의 중요한
의의를 가지고 있다 (Reid et al., 1992; Feig et al., 1994; Chen
et al., 2003).
최근 전해환원수의 다양한 생체효과 장점과 효능에
대한 연구가 진행되고 있지만 일부 유해성 문제를 제기하
고있. Watanabe (1997) 연구에 따르면 전해환원수는
심근괴사를 유발시킬 있으며 심장조직에서 호중구의
윤과 섬유화가 관찰되었다고 한다. 전해환원수의 유해성을
확인하기 위하여 , 소장, 심장 간을 육안 조직을
별로 비교하여 관찰한 결과 육안상 특별한 이상은 발견되
않았고, 조직학적 검사에서도 세포의 괴사나 염증세포의
침윤현상은 없었다. 특히 심장근육의 경우 Watanabe (1997)
실험결과와는 달리 염증세포의 침윤, 세포의 괴사
유화 등을 관찰할 없었고 이런 결과들은 전해환원수를
음용하였을 경우 체내 영향을 미치지 않는다는 것을 알려
준다.
전해환원수 생성기를 최초로 개발한 일본의 경우 일본기
능수학회를 설립하여 정부, 업체 대학 활발한 연구를
진행하고 있고 전해환원수에 대한 정보를 공유하고 있다.
또한 중국의 경우도 1994년도에 생산을 시작했고 기능수학
회를 운용하고 있지만 한국은 전해환원수에 대한 연구가
일부 연구자들에 의해 진행되고 있기 때문에 중국과 일본
과의 학술 교류를 통한 정보 공유로 연구의 질을 높이고,
국민보건과 직결되기 때문에 정부의 지원도 필요하다.
이상과 같이 전해환원수의 음용에 따른 사망률 확인,
중비, 혈액의 생화학적 변화, 염증, 면역세포의 비교, 내부
장기의 형태적 변화, 장기의 무게 변화 조직학적 검사
동물실험을 통해 인체 유해성은 없다고 사료된다. 그러
연구결과는 2개월간의 단기 실험이기 때문에 1년이
장기 음용에 대한 연구가 추가적으로 필요하며 보다
규모로 다양한 실험으로 전해환원수의 안전성 검증이 필요
것으로 사료된다. 또한 전해환원수는 시간 경과에 따른
환원력 감소가 진행되므로 일정기간 동안 환원력을 유지할
있는 기술의 개발과 정확한 통계 처리를 위하여 대규모
연구도 수행되어야 것이다. 더불어 아직까지 밝혀지지
않고 이론으로만 알려진 전해환원수의 작용기전과 효능에
대한 과학적 접근에 대한 심도 깊은 연구가 필요하며
험결과들은 국내에서 전해환원수에 대한 연구가 적은 실정
이기 때문에 전해환원수의 안전성을 입증하기 위한 기초자
마련 제공에 의의가 있다고 있다.
참고문헌
Cai H, Harrison DG: Endothelial dysfunction in cardiovascular
diseases; the role of oxidant stress. Circ Res 87 : 840-844, 2000.
Chen K, Thomas SR, Keaney JF Jr: Beyond LDL oxidation. ROS
in vascular signal transduction. Free Radic Biol Med 35 : 117-
132, 2003.
Eid HM, Lyberg T, Larsen J, Arnesen H, Seljeflot I: Reactive oxy-
gen species generation by leukocytes in populations at risk for
atherosclerotic disease. Scand J Clin Lab Invest 62 : 431-439,
2002.
Feig DI, Reid TM, Loeb LA: Reactive oxygen species in tumori-
genesis. Cancer Res 54 : 1890-1894, 1994.
Hanaoka K: Antioxident effects of reduced water produced by elec-
trolysis of sodium chloride solution. J Appl Electrochem 31 :
1307-1313, 2001.
Huang KC, Yang CC, Lee KT, Chien CT: Reduced hemodialysis-
induced oxidative stress in end-stage renal disease patients by
Electrolysed reduced water. Kidney Int 64(2) : 704-714, 2003.
Jin D, Ryu SH, Kim HW, Yang EJ, Lim SJ, Ryang YS, Chung
CH, Park SK, Lee KJ: Anti-diabetic effect of alkaline-reduced
water on OLETF rats. Biosci Biotechnol Biochem 70(1) : 31-
37, 2006.
Kagawa Y, Cha SH, Hasegawa K, Hamamoto T, Endo H: Regula-
tion of energy metabolism in human cells in aging and diabetes:
FoF (1), mtDNA, UCP, and ROS. Bionchem Biophys Res Com-
mun 26 : 662-676, 1999.
Kim DH, Deung YC, Kim D, Huang XZ, Qi XF, Kim KY, Lee KJ:
Effects of Electrolyzed alkaline reduced water on Echinostoma
hortense infection and immune response in C57BL/6 Mice. Kor-
ean J Microscopy 38(1) : 11-19, 2008. (Korean)
Kim JM, Kazuhito Y: Effects of alkaline ionized water on sponta-
neously diabetic GK-rats fed sucrose. Korean J Lab Anim Sci
13(2) : 187-190, 1997.
Reid TM, Loeb LA: Mutagenic specificity of oxygen radicals pro-
duced by human leukemia cells. Cancer Res 52 : 1082-1086,
1992.
Sedeek MH, Llinas MT, Drummond H, Fortepiani L, Abram SR,
Alexander BT, Reckelhoff JF, Granger JP: Role of reactive
oxygen species in endothelin-induced hypertension. Hyperten-
sion 42 : 806-810, 2003.
Shirahata S, Kabayama S, Nakano M, Miura T, Kusumoto K, Go-
toh M, Hayashi H, Otsubo K, Morisawa S, Katakura Y: Elec-
trolysed-reduced water scavenges active oxygen species and
protects DNA from oxidative damage. Biochem Biophysic Res
Commun 234 : 269-274, 1997.
Watanabe T: Influence of alkaline ionized water on rat erythrocyte
hexokinase activity and myocardium. J Toxicol Sci 22(2) : 141-
152, 1997.
Vorobjeva NV: Selective stimulation of the growth of anaerobic
microflora in the human intestinal tract by electrolyzed reducing
water. Midical Hypothesies 64 : 543-546, 2005.
http://www.kfda.go.kr/open_content/news/notice_view.php?menuc
ode=103001001&seq=842: The improvement plan of alkaline
ionizer, Korea Food & Drug Administration, 2007.
국문초록¤
연구는 전해환원수 음용에 대한 안전성을 조사하기 위하여
실험동물을 이용하여 사망률 확인, 체중 비교, 혈액의 생화학적
변화, 염증, 면역세포의 비교, 내부 장기의 형태적 변화, 장기의
무게 변화 조직학적 검사를 통하여 전해환원수가 생체에
치는 영향을 확인한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
전해환원수를 급이한 실험군에서 사망, 동및외형이상유
관찰 결과 아무런 증상이 나타나지 않았으며, 체중은 감소하
경향을 보였다. 실험군에서 혈액의 생화학적요소인 K++, Cl
-
,
Ca2++, GPT, GOT, CRE ALP에서는 유의한 수준의 변화가
찰되지 않았으나 Na++BUN에서는 실험군이 대조군에 비해
감소되었다. 혈액 면역세포를 비교한 결과 호염기구, 호산
성구 단핵구 등은 차이가 없으며, 실험군에서 호중구는
소하였고, 림프구는 증가하는 경향을 보였다. 또한 , 소장, 심장
간을 조직학적으로 관찰한 결과 모든 장기에서 병리적 이상
소견은 관찰되지 않았다. 따라서 연구를 통하여 전해환원수는
생체에서 문제를 유발시키지 않는 안전한 물임을알수있
국내에서 전해환원수에 대한 연구가 거의 없는 실정이기
문에 전해환원수의 안전성을 입증하기 위한 기초자료 마련
에의가있고할수있.
326 Korean J. Microscopy Vol. 38, No. 4, 2008
FIGURE LEGENDS
Fig. 1. Light microscope picture of stomach tissue(×400). A: Control group(PTW), B: Experimental group (ERW). GP: gastric pit, SCE: sim-
ple columnar epithelium.
Fig. 2. Light micrographs of small intestine microvillus tissue(×400). A: Control group(PTW), B: Experimental group(ERW). G: Goblet cell,
LP: Larminar propria.
Fig. 3. Light micrographs of heart muscular tissue(×400). A: Control group(PTW), B: Experimental group(ERW).
Fig. 4. Light micrographs of liver tissue (×400). A: Control group (PTW), B: Experimental group (ERW). PV: branch of portal vein, BD:
Billiary duct.
Jung HS et al. : Effect of Electrolyzed Reduced Water 327
1A 1B
2A 2B
328 Korean J. Microscopy Vol. 38, No. 4, 2008
3A 3B
4A 4B
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Article
Full-text available
To examine the effect of the electrolyzed alkaline reduced water (ERW) on animal immunity, by employing Echinostoma hortense that is a parasite in the small intestine, the immune response of C57BL/6 was examined. To C57BL/6 mice, Echinostoma hortense metacercaria 15 per animal was in oculate dorsally, the worm was collected after 2 weeks, and the change of goblet cells and mast cells in the mucosa of small intestine was examined, and by using a protein chip, the change of cytokines in the serum was compared and observed. As a result, average 8.3 worms were collected from the C57BL/6 mice infected with E. hortense, and in the group fed with the ERW, average 10 worms were collected. In regard to the examination of the change of goblet cells, in the experimental group infected with E. hortense and fed with the ERW, average 4.3 worms per villus were detected, hence, it was found that the expression of goblet cells was low (p
Article
Full-text available
Alkalin-reduced water (ARW) is known to exert several anti-cancer effects, as well as to scavenge reactive oxygen species (ROS) and reduce blood-glucose levels. This study was performed in order to determine the effects of ARW on the control of spontaneous diabetes in Otsuka Long-Evans Tokushima Fatty (OLETF) rats.We assigned 16 male OLETF rats (4 wk) to two groups: an experimental group, which was given ARW, and a control group, which received laboratory tap water. From week 6 to 32, the body weight, lipid composition, and glucose levels in the blood of the rats were measured. The glucose levels of both groups tended to increase. However, the ARW group’s glucose levels were significantly lower than those of the control group after 12 weeks (p<0.05). The total cholesterol and triglyceride levels in the ARW group were found to be significantly lower than those of the control group during the experimental period.These results suggest that ARW spurred the growth of OLETF rats during the growth stage, and that long-term ingestion of ARW resulted in a reduction in the levels of glucose, triglycerides, and total cholesterol in the blood.
Article
Antioxidant vitamins and enzymes such as superoxide dismutase, catalase and glutathione peroxidase are considered to function as scavengers against reactive oxygen species and to provide protection against reactive oxygen species, including free radicals. Although antioxidants such as L-ascorbic acid, d-catechin and quercetin dehydrate show superoxide dismutation activity, using reduced water produced in the cathode side by electrolysis as a solvent instead of 2 mM NaC1 solution of the same pH level as the reduced water increased the superoxide dismutation activity of these antioxidants. Moreover, neither the reduced water nor its electrolyte solution showed any superoxide dismutation activity by itself. On the other hand, the reduced water was able to decrease hydrogen peroxide levels. It has been found that the behaviour of H2 in reduced water, which was activated by a platinum electrode, differed from that of H2 introduced by bubbling of hydrogen gas. The former decreased H2O2, whereas the latter did not. These results suggest strongly that the increase in superoxide dismutation activity, with a proton donor such as L-ascorbic acid, is due to an increase in the dissociation activity of water while the scavenging activity for H2O2 is due to activated dissolved H2 in the reduced water.
Article
An important source of endogenous oxygen radicals are phagocytic cells such as neutrophils and macrophages. The human leukemia cell line HL-60 can be induced to differentiate into a neutrophil-like cell population. Among the properties of these differentiated cells is the ability to produce reactive oxygen species when stimulated by tumor promoters. Mutagenesis induced by HL-60-generated free radicals was assessed using the M13mp2 forward mutation assay. Single-stranded M13mp2 DNA was coincubated with phorbol ester-stimulated HL-60 cells, after which mutations were scored by transfecting the DNA into SOS-induced Escherichia coli. The mutation frequency was increased 6-fold above background in DNA incubated with HL-60 cells. The majority of the mutations were single-base substitutions. However, approximately 6% of the mutations were tandem double substitutions that occurred in runs of adjacent cytidines. Overall, the mutations were clustered at apparent "hot spots," many of which were similar to sites seen using iron to generate oxygen radicals. These results suggest that human cells able to produce oxygen radicals in response to tumor promoters might play a significant role in the generation of tumors.
Article
In this review we will summarize recent data on reactive oxygen species-induced mutagenesis and consider its relationship to tumorigenesis in humans. With the use of a single-stranded DNA template it has been possible to correlate oxygen radical-induced chemical alterations at specific nucleotides with the types of mutations that occur when these altered bases are copied by DNA polymerases. This has allowed us to identify the types of mutations that occur secondary to a variety of oxidative stresses and study several of the mechanisms by which they arise. The most frequent mutations that result from reactive oxygen species-induced damage to DNA in bacteria are C to T transitions. These mutations, however, are not pathoneumonic for mutagenesis by oxygen-free radicals since they result from DNA damage caused by other genotoxic agents as well as by DNA polymerase errors. One type of mutation, a tandem CC to TT double substitution, has been shown to be induced by reactive oxygen species generated by a variety of systems and may be diagnostic for such damage. In studies with mammalian DNA polymerases, DNA damaged by reactive oxygen species yields mutations different from those observed in Escherichia coli. This diversity of mutagenic changes in these in vitro studies highlights the role of DNA replicating enzymes in specifying the types of mutations produced by reactive oxygen species. In conclusion, we will consider the role of reactive oxygen species in the pathogenesis of three common tumors, carcinoma of the liver, lung, and prostate with consideration on the possible use of antioxidant preventive therapy to slow tumorigenesis sufficiently to prevent clinical presentation of these cancers during the life span of a patient.
Article
Active oxygen species or free radicals are considered to cause extensive oxidative damage to biological macromolecules, which brings about a variety of diseases as well as aging. The ideal scavenger for active oxygen should be 'active hydrogen'. 'Active hydrogen' can be produced in reduced water near the cathode during electrolysis of water. Reduced water exhibits high pH, low dissolved oxygen (DO), extremely high dissolved molecular hydrogen (DH), and extremely negative redox potential (RP) values. Strongly electrolyzed-reduced water, as well as ascorbic acid, (+)-catechin and tannic acid, completely scavenged O.-2 produced by the hypoxanthine-xanthine oxidase (HX-XOD) system in sodium phosphate buffer (pH 7.0). The superoxide dismutase (SOD)-like activity of reduced water is stable at 4 degrees C for over a month and was not lost even after neutralization, repeated freezing and melting, deflation with sonication, vigorous mixing, boiling, repeated filtration, or closed autoclaving, but was lost by opened autoclaving or by closed autoclaving in the presence of tungsten trioxide which efficiently adsorbs active atomic hydrogen. Water bubbled with hydrogen gas exhibited low DO, extremely high DH and extremely low RP values, as does reduced water, but it has no SOD-like activity. These results suggest that the SOD-like activity of reduced water is not due to the dissolved molecular hydrogen but due to the dissolved atomic hydrogen (active hydrogen). Although SOD accumulated H2O2 when added to the HX-XOD system, reduced water decreased the amount of H2O2 produced by XOD. Reduced water, as well as catalase and ascorbic acid, could directly scavenge H2O2. Reduce water suppresses single-strand breakage of DNA b active oxygen species produced by the Cu(II)-catalyzed oxidation of ascorbic acid in a dose-dependent manner, suggesting that reduced water can scavenge not only O2.- and H2O2, but also 1O2 and .OH.
Article
Alkaline ionized water (AKW) produced by the electrolysis of tap water (TPW) was given to pregnant rats throughout gestation. AKW was subsequently given to infants as a test group until 15 weeks old to determine changes in body and organ weights, erythrocyte hexokinase (HK) activity and histological preparations of myocardiac muscle. The results were compared with those for rats given TPW. Body weight of male and female rats given AKWA at 3 to 11 weeks of age after birth significantly increased beyond control group values. Organ weights of offspring at 15 weeks-old showed no statistical difference for either group. HK activity, the rate-determining enzyme in erythrocyte glycolysis, significantly increased in males given AKW at 15 weeks-old. This suggests that AKW intake causes elevation of metabolic activity. Hyperkalemia was observed in males and females given AKW at 15 weeks-old. Especially in males, pathological changes of necrosis in myocardiac muscle were observed.
Article
Recent advances in bioenergetics consist of discoveries related to rotational coupling in ATP synthase (FoF(1)), uncoupling proteins (UCP), reactive oxygen species (ROS) and mitochondrial DNA (mtDNA). As shown in cloned sheep, mammalian genomes are composed of both nuclear DNA (nDNA) and maternal mtDNA. Oxidative phosphorylation (oxphos) varies greatly depending on cellular activities, and is regulated by both gene expression and the electrochemical potential difference of H(+) (Delta muH(+)). The expression of both mtDNA (by mtTFA) and nDNA for oxphos and UCP (by NRFs, etc.) is coordinated by a factor called PGC-1. The Delta muH(+) rotates an axis in FoF(1) that is regulated by inhibitors and ATP-sensitive K(+)-channels. We cultured human rho(o) cells (cells without mtDNA) in synthetic media and elucidated relationships among mtDNA, nDNA, Delta muH(+), UCPs, ROS, and apoptosis. These cells lack oxphos-dependent ROS formation and survive under conditions of high O(2). Cells cultured in the absence of ROS scavengers have proliferated for 40 years. UCPs lower Delta muH(+) and prevent ROS formation and resulting apoptosis. These results were applied to diabetology and gerontology. The pancreatic rho(o) cells did not secrete insulin, and mtDNA mutations caused diabetes, owing to the deficient Delta muH(+). Insulin resistance was closely related to UCPs and other energy regulators. The resulting high-glucose environment caused glycation of proteins and ROS-mediated apoptosis in vascular cells involved in diabetic complications. Telomeres, oxphos, and ROS are determinants in cellular aging. Cell division and ROS shortened telomeres and accelerated aging. In aged cells, Delta muH(+) was reduced by the slow respiration, and this change induced apoptosis. Cybrids made from aged cytoplasts and rho(o) cells showed that both decreased expression of nDNA, and somatic mutations of mtDNA are involved in the slowing of respiration in aged cells.
Article
Accumulating evidence suggests that oxidant stress alters many functions of the endothelium, including modulation of vasomotor tone. Inactivation of nitric oxide (NO(.)) by superoxide and other reactive oxygen species (ROS) seems to occur in conditions such as hypertension, hypercholesterolemia, diabetes, and cigarette smoking. Loss of NO(.) associated with these traditional risk factors may in part explain why they predispose to atherosclerosis. Among many enzymatic systems that are capable of producing ROS, xanthine oxidase, NADH/NADPH oxidase, and uncoupled endothelial nitric oxide synthase have been extensively studied in vascular cells. As the role of these various enzyme sources of ROS become clear, it will perhaps be possible to use more specific therapies to prevent their production and ultimately correct endothelial dysfunction.
Article
The aim of this study was to investigate intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) in circulating leukocytes in populations at risk for atherosclerosis compared with in healthy individuals. The study populations consisted of 27 non-diabetic men (aged 40-69 years) with untreated hypercholesterolemia (HC), 13 individuals (aged 39-56 years) with well-controlled insulin-dependent diabetes mellitus (DM), and 20 healthy individuals (aged 26-61 years) (REF). Citrated whole blood was collected in fasting condition. Using flow cytometric techniques, the resting levels and the response upon phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA, 100 ng/mL) stimulation of ROS were measured in circulating monocytes (MO) and granulocytes (GR). The relative mean fluorescence intensity (rMFI) in 10(4) leukocytes of fluorochromes mainly reflecting the levels of peroxynitrite (ONOO-) hydrogen peroxide (H2O2) and superoxide anion (O2-) was recorded. Significantly, higher basal levels of ONOO- in GR from the combined risk population compared with REF were found (1.4 vs. 1.5 rMFI, p<0.05). Upon PMA stimulation, significantly lower levels of O2 in GR in the risk populations compared to REF (119 vs. 90 Si, p<0.001) were observed. In conclusion, increased resting levels of ROS in circulating granulocytes, but reduced response to PMA stimulation could be demonstrated in populations at risk for atherosclerosis compared with in healthy individuals. This might indicate a higher degree of resting oxidative reactions, with partly exhausted cells and less capacity to host defence.