물

많은 사람들은 물이 무엇인지 알고 있긴 하지만 실제로 물을 잘 모른다. 늘 접하기 때문에 특별하게 여기지 않고 당연히 있는 것으로 생각하기 때문에 잘 모르는 것이다. 매 순간 숨 쉬는 공기에 대해 우리는 얼마나 알고 있는가를 생각해 보면 같은 이치다.

물의 성분은 무엇인가?

물은 산소와 수소의 결합물로 수소 2개, 산소 1개의 분자로 구성된 화합물이며 원자 기호는 H2O 다.
어떤 물이라도 물 분자는 산소와 수소의 결합이다. 이렇게 만들어진 물은 시간, 온도, 순환 등에 의해 물속에 다양한 광물질과 유기질 등이 혼합되어 일정한 농도를 유지하고 있다. 또 대기의 압력에 의해 공기 중에 있는 산소를 다량 용해하고 있으나 이것 역시 온도 압력 등에 의해 큰 차이를 나타내고 있는데, 그래서 물은 매직과도 같은 신기한 물질이기도 하다.

중수소 감소수는 물속에 녹아 있는 광물질이나 유기질을 변화시킨 물이 아닌, 물속의 평균 155PPM의 수소 동위원소인 2중 수소의 농도를 인위적으로 낮춘 물이다.

사람들이 매일 마시고 요리하고 목욕하는 물의 중수소의 농도는 평균 155ppm이다.

세계 장수촌이 왜 장수하고 천천히 늙어지는지에 대하여 많은 학자들이 마시는 물과 관련 연구를 하였지만, 우리가 마시는 물의 수질과 전혀 다른 점을 발견하지 못했다. ‘그럼 수질은 같은데 왜 우리들은 장수하지 못하는가?’를 음식물 또는 식습관 등이라고 주장하기도 했지만 그것도 명확한 증거가 되지 못했다.

그렇다면 지금까지 분석 항목에 관심을 두지 않았던 그 무엇이 있지 않을까? 하는 의구심에 물의 중수소 농도를 분석한 결과 장수촌의 물에서 중수소 농도가 현저하게 낮은 농도인 평균 130ppm이라는 것이 밝혀졌다. 그래서 인체의 중수소의 역할을 연구한 결과 인체가 성장하기 위해 수백만 개의 세포들이 시시각각으로 분열되고 있는데, 중수소가 분열 작용에 크게 기여하여 세포 분화를 높이는 역할을 담당하고 있다는 것을 확인한 것이었다.

그 후 장수촌을 대상으로 볼리비아 티티카카호 호수 물과 훈자마을 그 주변 작물들의 중수소 농도를 분석한 결과 역시 식물들도 중수소 농도가 낮았으며, 낮을수록 세포 분열을 늦게 하는 작용을 하는 것이 확인되었고, 사람들은 나이에 비해 젊어 보이고, 건강하고, 병에 걸리지 않고, 살아간다는 것을 알아냈다.

중수소 감소수는 안티 에이징 (항노화)의 역할을 하는 것이다. 특히 낮은 농도의 중수소 물을 오랫동안 마시면 암세포의 분열 속도가 늦어져 멈추거나 자연스럽게 스스로 사멸하는 현상이 일어난다는 결과의 실험과 임상은 위에서 살펴보았다.

한편, 중수소수는 무거운 물이라는 뜻으로 중수(重水)라고 한다. 그러나 이런 중수에서 그 농도를 낮추면 가벼워지기 때문에 가벼운 물이라는 뜻의 경수(輕水)라고 한다. 지구상의 자연수의 중수 농도는 155ppm이므로, 이를 기준으로 하여 이보다 낮은 농도를 가벼운 물인 100-150ppm 까지는 라이트 워터, 100-50ppm 까지를 슈퍼 라이트 워터, 50ppm 이하를 울트라 라이트 워터라고 한다.

자연적으로 중수의 농도 분포 특징은 해발 고도에 따라 차이가 있다는 점이다. 고도가 높은 지역은 중수 농도가 낮고 고도가 낮은 지역은 농도가 높은 편이다. 이와 같은 특징 때문에 자연 상태에서 장수촌은 일반적으로 해발고도가 3,000m 이상에 분포된 점으로 보아 이를 증명하고 있다고 말할 수 있다.

이런 자연 현상을 이용하여 저 농도 중수소 물을 만들 수 있지만 쉽지 않다. 오래전 일본에서 20억 엔 이상 시설 투자하여 중수소 감소수 생산 공장을 준공했으나 일일 생산량이 미미하여 경제성이 없다고 판단, 공장을 폐쇄한 사실로 보아 이 정도의 시설로 만들 수 있는 물이 아니라는 것이다.

그러므로 중수소 감소수 가격은 시판되는 보통 물 보다 가격이 월등히 높을 수밖에 없는 것이다.

 

 

[카테고리:] 중수소 감소수

1988년 여름 영국 런던 공항에서 한 노인이 출입국 심사를 받았다.

노인의 여권을 확인한 출입국 관리소 직원은 놀라움을 감추지 못했는데 그 이유는 노인의 나이가 만으로 160세였기 때문이었다.

노인의 국적은 파키스탄 카라코람산맥 아래 ‘훈자’라는 마을로 40대 여성이 10대의 외모를 가지고 있고, 60대 여성의 출산이 흔하며, 90대 여성이 아이를 낳았다는 이야기가 전해진 곳이다.

그리하여 평균 수명 120세라는 파키스탄 훈자 장수 마을이 화제가 되었다. 훈자 마을은 히말라야산맥의 높은 고지대에 있어 외부와 연결이 완전히 차단된 마을이었다. 1990년 초 이전에는 훈자마을 주민 중에는 암이나 심장 질환 혹은 퇴행성 질환을 겪는 사람이 없었다. 이 훈자마을 외 전 세계 고산지대에 사는 사람들이 주로 장수한다는 사실은 많이 알려져 있다.

노화를 연구하는 학자들은 만년설이 있는 고산지대 사람들의 장수 원인으로 마시는 물의 중수소 함량이 적은 경수라는 사실을 언급했다. 물론 먹는 음식과 생활습관, 환경 등이 골고루 어우러져야 하지만 늘 마시고 음식에 사용되는 물의 중요성은 특별히 이해할 필요가 있겠다.
만년설이 녹은 물은 일반 물에 비해 중수소의 비율이 약 15% 정도 낮기 때문에 조직 세포와 세포막에 긍정적인 영향을 미치고 신진대사에 유익한 영향을 미친다.

고도 3,600-4,000m인 이들 지역에도 보리, 밀, 감자, 토마토, 옥수수 등을 재배하고 있는데 재배된 작물도 저 농도 중수소 물의 영향을 받아 마시는 물과 같이 작물 속의 농도도 동일하다고 한다. 고도 3,700m 이상에 뽕나무 밭이 있으며 장수촌이다. 이들 지역에는 암이나 암으로 사망한 사람은 한 사람도 없다는 것이 특징이다.

또 양이나 야크는 해말 4,000m 이상에서 방목하므로 이곳에서 장수하는 사람들은 고기도 저 농도 중수소 물을 마시고 살아온 육류를 섭취함으로써 모두가 저 농도의 중수소 환경에 둘러싸여 있어 장수하는 것이다.

7,000 여명 이상의 암 환자가 중수소 감소수 (Deuterium Depleted Water (DDW))를 보완 또는 단독 요법으로 사용했다. 이 섹션에는 폐암, 전립선암, 유방암 및 췌장암에 대한 아래 Somlyai 박사의 임상 논문을 살펴보자.

결론은 각 연구의 치료 그룹 환자가 중수소 감소수 (DDW)를 음용하면서 병원치료, 식이요법 및 기타 생활 습관을 통제하지 않았음에도 불구하고 네 가지 병증 모두 DDW 음용한 그룹이 나은 임상 결과를 가져왔고, 암 기수와 관계없이 폐, 전립선, 유방암 및 췌장암 환자들은 수명이 연장된 것을 보여줬다.

암 환자 임상 연구

Somlyai 박사의 임상 논문

DDW의 항암 효과를 조사하기 위해 4 개월간의 이중 맹검 2상 위약 대조 임상 시험이 전립선암에 대해 수행되었다. (OGYI 5621/40/95). 1차 결과는 최상의 응답이었고 수행기관의 안전성도 평가되었다. 44명의 환자가 참가하였고, 22명의 환자가 DDW 음용 치료에 관여했으며, 위약 그룹의 22명의 환자는 두 그룹 모두 같은 형태의 기존 치료를 받았다. 치료군은 4개월 동안 전립선암 크기의 변화를 요약하면 160.3㎤의 순감소가 나타났고, 반대로 대조군에서는 54㎤의 결과를 얻었다.

44 명의 환자를 연간 추적하는 동안 첫해 (시험 시작일로부터), 치료군에서 2명 (9.1 %), 위약 군에서 9명 (40.9 %) 치료군의 사망률이었다. (Fisher ‘s Exact Test, p = 0.034). 또한, 임상2상에서 평가된 44명의 환자 외에 기존 치료와 병행하여 DDW를 섭취하는 91명의 환자에서 질병의 경과를 전향적으로 평가했다. 그 후 전향적으로 추적한 91명 중 20명은 진단 후 1년 이내에 원격 전이가 발생했다. 생존 기간(MST)은 5.4 년이었고 대조군은 1.2-1.6년이었다.

결과는 DDW가 조직학적으로 확인된 전립선암 환자에서 생존 기간을 연장하고 진행을 지연시킬 수 있었기 때문에 전립선암의 사망률을 감소시킬 수 있음을 시사했다.

 

출처 :

Kovács, I. Guller, K. Krempels, I. Somlyai, I. Jánosi, Z. Gyöngyi, Szabó, I. Ember 및 Gábor Somlyai (2011) 중수소 고갈은 전립선 암의 진행을 지연시킬 수 있었다. Journal of Cancer Therapy 2, 548-556.

Somlyai, A. Kovács, I. Guller, Z. Gyöngyi, K. Krempels, I. Somlyai, M. Szabó, Berkényi, M. Molnár (2010) 중수소는 항암제 개발의 새로운 표적인 종양 발달에 중요한 역할을 한다. European Journal of Cancer 8 (5) : 208.

Somlyai, G. Jancsó, Gy. Jákli, T. Berkényi, Z. Gyöngyi, I. Ember (2001) 암 치료에서 가능한 새로운 도구 인 중수소 고갈 된 물의 생물학적 효과. 항암 연구 21 : 1617

유방암 환자에 대한 DDW의 영향은 1993 년 2 월부터 2011년 4월 사이에 참여한 232명의 환자 중 158명은 DDW 섭취 초기에 초기 유방 종양이었고 74명은 원격 전이로 진행된 종양이었다. 관련된 초기 유방암 환자의 평균 생존 기간은 217개월 (18.1 년)이었다. 환자가 기존 요법 후 DDW를 마시기 시작한 하위 그룹에서 종양이 없는 상태 (완전한 관해 상태)에서 매우 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 추적 기간 동안 사망률이 매우 낮아 평균 생존 시간을 계산할 수 없었다.

환자가 DDW 치료를 한 사이클 이상 반복한 경우 평균 생존 기간은 293개월 (24년) 별도의 연구에서 DDW가 원격 전이성 유방암 환자 그룹의 생존에 미치는 영향을 분석했다. 1993년 1 월부터 2005년 5월 사이 74명의 여성 환자 데이터를 평가했다. 74명의 환자 중 6명을 제외한 모든 환자는 이전에 집중적이고 반복적인 재래식 항암 치료를 받았으며 연구 시작 시 예상 생존 시간은 불과 몇 개월이었다. 74 명의 환자에서 135군데 원격 전이가DDW 치료 전에 진단되었다. DDW는 기존의 암 치료법과 병행하여 보완적으로 적용되었으며 환자의 일일 총 물 섭취량은 모두 DDW로 수행했다. 동시에 DDW음용과 기존 치료는 평가된 74명의 환자 중 74.3 %에서 종양 부피의 완전 또는 부분 감소 또는 정체가 나타났다.

문헌에서 발견된 20-22개월과 대조적으로 원격 전이 진단으로부터 평균 생존 기간은 47.7 개월이었다. DDW를 기존 요법과 동시에 섭취하는 원격 전이 환자의 2년 생존 가능성은 77.8 %였고, 기존 요법만 받은 환자의 생존 가능성은 20%였다. 

 

출처:

Krempels, I. Somlyai, Z. Gyöngyi, I. Ember, K. Balog, O. Abonyi, G. Somlyai (2013) 기존 요법과 함께 중수소 결핍을 겪고 있는 유방암 환자의 생존에 대한 후 향적 연구. 암 연구 및 치료 저널 2013, 1 (8) : 194–200.

Krempels, I. Somlyai, K. Balog, G. Somlyai (2012) 기존 요법에 더하여 중수소 결핍을 겪고 있는 유방암 환자의 생존에 대한 후 향적 연구. 초록 : 2 차 중수소 고갈에 관한 국제 회의 European Chemical Bulletin, 1 (1-2), 46-47.

Somlyai (2004) A deutérium depletio hatása IV. stádiumban lévő, emlőtumoros betegek várható túlélésére / 중수소 고갈과 IV 기 유방 종양 환자의 기대 수명에 미치는 영향. Komplementer Medicina / Journal of Complementary and Alternative Medicine VIII (4) : 30-35.

DDW가 폐종양 환자의 예상 생존에 대한 효과를 평가했다. 관련 환자 129명의 데이터에서 남성의 경우 평균 생존 기간이 7.5 개월에서 25.9 개월로 증가했으며, 여성의 경우 추가 DDW 적용 결과 11.3개월에서 74.1 개월로 증가했다. 남녀 모두 평균 생존 기간은 33.7 개월이었다. 뇌 전이가 있는 비소세포 폐암의 경우 예상 평균 생존 기간은 보통 19~27 개월이지만 본 연구에서는 남녀 모두 31.1개월이었다.
따라서 DDW의 음용은 DDW를 마시지 않는 환자 집단과 비교해 폐암 환자의 예상 평균 생존 시간을 2~4 배 연장했다. 어떤 경우에는 임상적으로 예상되는 몇 개월 대신 몇 년의 생존 또는 완전한 관해가 관찰되었다. DDW를 섭취한 뇌 전이가 있는 폐암 환자 4명의 사례가 Journal of Cancer Therapy에 게재되었다. 

 

출처:

Gyöngyi, F. Budán, I. Szabó, I. Ember, I. Kiss, K. Krempels, I. Somlyai, G. Somlyai (2012) 폐암 환자의 생존과 Kras 및 Bcl2의 발현에 대한 중수소 고갈 물 효과 마우스 폐의 유전자. 영양과 암, 65 : 2, 240-246.

Krempels, I. Somlyai 및 Gábor Somlyai (2008) 폐암으로 인한 뇌 전이가있는 4 명의 환자에게 중수소 고갈 된 물 소비의 영향에 대한 후 향적 평가. 통합 암 치료 7 (3) : 172-81

췌장 종양에 대한 DDW의 효과는 시험관 내 테스트와 소급 임상 연구에서 평가되었다. 시험관 내 테스트에서 DDW의 효과는 xCELLigence RTCA 시스템 (Roche Applied Sciences)’를 통해 젬시타빈(gemcitabine) 내성 MIA PaCa-2 췌장 종양 세포에 대한 세포증식 억제 시스플라틴 (Cisplatin)과 단독으로 연구되었다. 이 방법은 세포가 생리적 조건에서 모니터링되고 있으며 세포 분열을 방사성 라벨링 및 세포 조작 없이 실시간으로 추적할 수 있기 때문에 진보된 것이라고 할 수 있다. 테스트에서 전기 저항의 변화는 배양 접시 바닥에 있는 미세 전극의 그물망으로 측정되었다. 측정된 임피던스는 세포의 성장 및 부착과 병행하여 증가했다. 이것은 정규화된 셀 인덱스 (CI) 로 설명된다.
DDW (135, 125, 115, 105, 85, 65 및 40ppm 중수소 감소수)는 시험관 내에서 용량 의존적 방식으로 MIA PaCa-2 췌장 종양 세포의 성장을 억제했으며 대조군 (150ppm)에 비해 상당한 CI 감소를 나타냈다. Cisplatin의 세포 독성은 MIA PaCa-2 세포에서 DDW (50ppm D)와 결합한 20, 40 및 60 μM 농도에서 테스트 되었다. 결합한 적용은 용량을 의존적으로 CI를 감소시켰고 상승 작용이 관찰되었다. 이것은 더 낮은 농도의 세포 증식 억제제, 즉 더 낮은 독성으로 같은 효율이 달성될 가능성을 높였다. Cisplatin은 50ppm DDW가 있는 경우 40μM에서 최대 효율을 보였으며, 배지에 25ppm 중수소 감소수가 있으면 이미 20μM에서 효율을 나타냈다. 이것은 젬시타빈 내성 MIA PaCa-2 세포에서 Cisplatin과 DDW 사이의 시너지 효과의 또 다른 증거인 것이다.
결과는 DDW와 화학 요법의 조합이 세포 증식 억제제의 용량을 낮추는 효율성이 있지만 해로운 부작용을 상당히 감소시킨다는 것은 상당한 성과며, 이를 여실히 보여준 것이다. 적극적 임상 연구에서, DDW 치료가 진단 후 60일 이내에 시작된 사례에서 (n = 18), 중수소 감소의 추가 적용으로 췌장 종양 환자의 생존율이 6개월에서 39개월로 6.5 배 증가한 것을 확인했다.
진단 후 60일 이상 연구에 참여한 환자 (n= 14)의 MST는 16개월이었다. DDW는 시험관 내에서 MIA PaCa-2 췌장 종양 세포의 성장을 억제했다. 기존의 치료법과 함께 적용한 DDW는 진행성, 수술 불가능한 췌장암 환자의 MST를 4~6 배 연장했다. 

 

출처:

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Szabó M., Sápi Z., Berkényi T., Somlyai G. (2003) 중수소 결핍이 동물 종양 및 병리학적 이미지에 미치는 영향 [중수소 결핍이 동물 종양 및 병리학적 패턴에 미치는 영향]. 수의사 III (7-8) : 22-23, 26-27. (파트 1: 논문보기 파트2: 논문보기).

Somlyai (2001) 전립선 종양에 대한 중수소 고갈의 영향-단계 II. 임상 평가 / 2 상 임상 시험의 전립선 중간 평가에서 중수소 고갈이 종양에 미치는 영향. 보완 의학 / 보완 및 대체 의학 저널 V (4) : 28-31. ( 논문보기)

Laskay, G., Somlyai, G., Jancsó, G., Jákli, Gy. (2001) 감소된 중수소 농도는 수생 거대 생물 Elodea Canadensis에서 O2 흡수 및 전기 발생 H + 유출을 자극합니다. Journal of Deuterium Sciences 10, 17 -23 (2001) ( 논문보기)

Somlyai, G. Jancsó, Gy. Jákli, T. Berkényi, Z. Gyöngyi, I. Ember (2001) 암 치료에서 새로운 수단인 중수소 고갈된 물의 생물학적 효과. 항암 연구 21 : 1617. ( 논문보기)

Berkényi T., Szabó M., Jákli Gy., Jancsó G., Somlyai G. (2000) 암 치료에서 중수소 고갈의 원리 적용 [수의학에서 Dd-water의 적용]. 애완 동물 연습 2000/4, 1, 4 : 24 ~ 28. ( 논문보기)

Gyöngyi, G. Somlyai (2000) 중수소 고갈은 발암 물질 처리 된 마우스에서 c-myc, Ha-Ras 및 p53 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. In vivo 14 : 437-440. ( 논문보기)

Somlyai, G. Laskay, T. Berkényi, Z. Galbács, G. Galbács, SA Kiss, Gy. Jákli, G. Jancsó (1998) 암 치료에서 가능한 새로운 도구 인 중수소가 고갈된 물의 생물학적 효과. Z. Onkol. / 제이. Oncol의. 30, 4. ( 논문보기)

Gábor Somlyai (1998) Deuterium depleted water, 암 치료의 새로운 가능성 보완의학 / Journal of Complementary Medicine II. 년 6, 6-9. ábor Somlyai, G. Laskay, T. Berkényi, Gy. Jákli, G. Jancsó (1998) 자연적으로 발생하는 중수소는 세포 신호 전달에서 중심적인 역할을 할 수 다. 동위 원소 표시된 화합물의 합성 및 적용 1997. 편집 : JR Heys 및 DG Mellilo © 1998 John Wiley & Sons Ltd. ( 논문보기)

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Gábor Somlyai, Gábor Jancsó, György Jákli, Kornélia Vass, Balázs Barna, Viktor Lakics 및 Tamás Gaál (1993) 자연적으로 발생하는 중수소는 세포의 정상적인 성장 속도에 필수적이다. FEBS Lett. 317, 1-4. ( 논문보기)

종양 성장/발달 관련 논문

“자연적 중수소는 필수적으로 세포의 성장 속도에 작용한다”

“Phenformin, lipitor 및 gleevec 간의 구조적 상동성은 백혈병 및 흑색 종에서 동일한 대사 종양 표적을 목표로 한다.”

“글리신 절단 (SOGC)을 통한 세린 산화는 결함이 있는 미토콘드리아의 특징으로 계속 등장”

“트리 카르 복실 산 기질 순환에서 중수소 감소수 교환 반응에 의한 세포 형질 전환의 분자 적 조절”

“중수소는 종양 발달에 중요한 역할-새로운 서브 분자 규제 시스템”

“중수소 감소수가 폐암 환자의 생존과 생쥐 폐에서 Kras, Bcl2 및 Myc 유전자의 발현에 미치는 영향”

“중수소 감소수의 항암 효과를 확인하는 전임상 및 임상 데이터”

“폐암으로 인한 뇌전이 환자 4 명에 대한 중수소 감소수 섭취의 효과에 대한 평가”

“기존 요법에 더하여 중수소 결핍을 겪고 있는 유방암 환자의 생존에 대한 연구”

“중수소 감소수는 전립선 암의 진행 지연”

“NADPH 의존 환원 합성을 통한 푸마르산염 수화효소 (Fumarate hydratase) 및 중수소 감소 제어 종양 발생”

“푸마르산염 수화효소 (Fumarate hydratase)및 중수소 감소는 니코틴 아마이드 아데닌 디뉴클레오티드 인산 (NADPH) 의존 환원 합성을 통해 종양 발생을 제어한다: 미토콘드리아 매트릭스 물, DNA 중수 소화.”

미토콘드리아와 암

“암 병기의 미토콘드리아 결정 요인”

“미토콘드리아와 암”

“미토콘드리아 및 암 화학성”

“암 치료의 표적으로써 미토콘드리아 회복 기능”

“치료적 접근으로 암세포 미토콘드리아를 표적으로 삼는다”

“미토콘드리아 대사와 암”

중수소는 DNA의 적절한 휘어짐과 복제 능력을 방해한다. 중수소가 DNA의 당 골격의 일부가 되면 3 차원 구조가 바뀐다. 레고 조각처럼 생각할 수 있다. 중수소가 많을수록 변화가 커지는데 조각을 조립하는 것을 생각해 보면, 조각의 크기가 커지면 DNA가 제대로 접히거나 휘어지지 않는다. 접을 수 없다면 DNA는 뻗어 있고 세포는 지속적으로 복제되며 정상 세포처럼 성숙하고 늙어가지 않는다. 연속 복제에서 이 돌연변이 세포는 일반적인 화학 요법, 방사선 및 종양 약물에 훨씬 더 공격적이고 내성이 있는 암세포의 씨앗이 되기도 한다.

  • 중수소 감소수는 어떻게 도움이 되는가?
  • DNA에 사용되는 중수소의 양을 줄인다.
  • 기존 DNA에서 중수소를 감소시켜 적절히 DNA를 접을 수 있도록 한다.
  • “좋은 DNA”를 만들기 위한 올바른 조각을 제공한다.
  • 암세포의 높은 돌연변이율을 막아 약물의 효과를 높인다.
  • 세포가 복제를 멈추고 정상 세포처럼 성숙하도록 한다.
그림 1. DNA의 화학 구조 : (A) 당-인산 골격의 일반적인 구조

중수소(DEUTERIUM)는 암세포에 연료를 공급하고 성장시킨다. 암세포가 성장하려면 탄수화물 (탄소(C), 수소(H), 산소(O) 세 원소로 이루어진 화합물인 당이 필요하다는 것은 누구나 알고 있다. 하지만 더 구체적인 사실은 실제로 탄수화물 자체가 아니라 탄수화물 내 있는 중수소라는 것이다. 정상 세포와 암세포의 신진대사는 미토콘드리아의 작은 나노 모터를 사용하여 에너지를 만든다. 그러나 이 섬세한 모터는 수소가 아닌 중수소를 연료로 사용하면 고장이 난다. 정상 세포가 필요한 에너지를 만들기 위해 ‘대체 대사 경로’로 전환됨으로써 암이 된다. 문제는 암세포가 더 많은 “연료”를 필요로 하는데 정상 세포와 달리 항상 성장하고 분열하기 때문에 높은 농도의 중수소는 말 그대로 암의 연료 탱크에 가스를 붓는 것과 같은 것이라 할 수 있다.중수소 감소수가 암 치료 계획에 추가되면 더 나은 치료 결과를 얻을수 있다.

중수소 감소수는,

  • 세포의 중수소 양을 줄인다.
  • 암세포가 ‘대체 대사 경로’ 를 통해 지속적으로 성장하고 분열하는데 필요한 에너지를 만드는 능력을 줄인다.
  • 암세포가 전이하는 데 필요한 에너지를 제거한다.
  • 면역 체계를 교란하고 차단하는 중수소의 가용성을 줄인다.
  • 박테리아, 바이러스, 곰팡이 및 원생동물과 같은 감염성 병원체가 성장하는 데 필요한 중수소의 활동성을 줄인다.
  • 기존 감염의 증가를 완화하고 새로운 감염의 발생을 막는다.

염증은 항상 암에 존재한다. 염증은 면역 체계의 조절 반응으로 시작된다. 특정 조직의 손상이나 감염에 대한 일종의 생체 반응이며, 주요 매개체는 면역세포다. 이러한 염증의 목적은 조직의 손상을 최대한 억제하고, 감염성 유기체를 제거하며 조직 재생을 목적으로 하고 있다. 그런데 어떤 이유로 면역 체계가 작동되지 않고 “유해한” 개체가 발생할 때 효과적인 반응을 일으킬 수 없게 된다. 암의 일반적인 임상적 발견은 곰팡이, 박테리아, 바이러스 및 원생동물의 감염 증가이다. 많은 환자가 암 자체가 아닌 이러한 감염으로 인해 사망한다. 이 감염성 유기체는 모두 미토콘드리아 내부의 것과 반대 방향을 가리키는 나노 모터를 가지고 있다. 이 나노 모터는 중수소를 미토콘드리아로 이동시켜 에너지를 만드는 것이다.

보관함

138억 년 전 빅뱅 이후 처음 60초 동안 우주가 탄생할 때 원시 플라스마에서 첫 번째 만들어진 것이 수소였는데, 하나의 양성자와 하나의 전자로 만들어졌다. 기온은 10억도 정도였고, 전자와 양성자는 소멸하여 광자를 만드는 반면, 양성자와 중성자는 결합하여 중수소, 즉 양성자와 중성자 쌍을 만들었다.

거의 모든 중수소가 결합하여 헬륨을 만든다. 따라서 원시 물질은 1/4 헬륨과 3/4이 수소라는 두 가지로 분리되었다.
세 번째, 방사성 동위 원소인 삼중 수소 (중성자 2개)는 거의 존재하지 않는 4천1백만 개의 수소 중 1개다.
우주가 냉각되면서 중수소핵이 수소와 헬륨 사이에 짝을 이루지 않고 분리된 상태로 남아 있는데, 대부분은 수소와 함께 별의 에너지 원천이 되었다. 중수소 원자는 결국 산소 원자와 2대 1을 결합하여 물을 생성했으며 현재는 지구상의 해수와 담수에서 발견된다. 지구상의 물 1리터당 약 6방울 (300㎎)의 중수소가 있다.

Harold Urey
Ferdinand Breckwidde

1932년 미국 컬럼비아 대학의 Harold C. Urey와 그의 동료 Ferdinand G. Brickwedde와 George R. Murphy가 중수소의 존재를 증명하였다. 이들에 의해 발견되기 전에는 수소는 하나의 양성자와 하나의 전자만 있다고 믿었다.

수소에 중성자가 추가된 이 희귀한 수소 동위 원소는 수소와 비교해 무게가 두 배 무거우므로 질량은 수소보다 2배가 된다.

중수소는 우주의 모든 수소의 0.0149% 차지하기 때문에 물리학자들이 쉽게 발견하지 못했다. 1913년 일부 물리학자들은 수소의 두 번째 동위 원소가 존재한다고 의심했고 그 후 Harold C. Urey가 그것이 사실임을 증명했다.

1934년에 Dr. Urey는 원자 시대를 여는 이 기념비적인 발견으로 노벨 화학상을 받았다. 농축된 중수소, 즉 중수는 원자로와 원자 폭탄 제조에 꼭 있어야 하는 부분이었기에 당시 시대적 상황이었다 할 수 있다. 1930년대는 물리학의 패러다임 전환을 가져왔지만 분자 생물학의 경우는 거의 발전이 없었다.
한편, 1929년 모든 생명체는 미토콘드리아에서 ATP가 만들어진다는 사실을 발견했다. 이것은 1897년 칼 벤더(Carl Benda)가 세포 속에 미토콘드리아의 존재를 증명한 지 34년 후였다.

1937년에 ATP가 생성되는 메커니즘을 설명하는 크렙스 회로 (Krebs Cycle. 산소를 이용한 세포 호흡의 두 번째 과정인 TCA 회로(tricarboxylic acid cycle)를 일컫는 말로, 산소 호흡의 첫 단계인 해당 과정을 통해 만들어진 대사 산물을 산화시켜 그 에너지의 일부는 ATP에 저장하고, 나머지는 전자 전달계로 전달하는 일련의 과정을 말한다) 가 발견되었다. 그러나 ATP 생산에 대한 중수소의 영향이 이해될 때까지 60년을 더 기다려야 했다.

버클리 화학과 교수인 Urey의 멘토인 Gilbert N. Lewis는 Urey가 존재를 증명한 직후 1933년에 전기분해를 통해 순수한 중수를 최초로 생성했다. 그 후 그는 이 중수를 얼렸을 때 일반 물속으로 완전히 가라앉는 것을 처음으로 관찰했다. 그는 또한 이것이 미생물 번식력에 에러를 발생시키고 종자의 성장을 지연시키는 것을 관찰했다.

이때부터 새로 발견된 이 수소 동위 원소인 중수소에 초점을 맞춘 새로운 연구 시대가 도래했다. Lewis 교수의 중수 관찰 직후 예일 대학의 오즈번 동물 연구소의 연구원인 오스카 W. 리차즈는 효모와 설탕은 중수에서 9배 느리게 작동하는 것을 확인했다.

1934년부터 1939년까지 예일대학의 약리학과 HG Barbour와 그의 동료들은 중수소가 생쥐에 미치는 영향에 대한 최초의 체계적인 연구를 시작했다. 1933년에서 1939년 사이에 중수소의 생물학적 영향에 대한 216개의 연구가 발표되었으며 모두 동일한 결과에 도달했다. 일반 물에 30% 중수소수를 혼합한 실험에서 박테리아, 식물 및 동물은 며칠 만에 죽는 것을 확인했다.

더 많은 연구가 필요했지만, 제2차 세계대전이 일어남에 따라 군사 부문의 엄청난 수요로 인해 중수소를 구하기가 점점 더 어려워졌다. 중수소에 대한 생물학적 연구는 중단되었고 1950년대까지 점차 사라졌다.

1953 년 Francis HC Crick과 James D. Watson이 DNA의 이중 나선 구조를 발표한 것과 거의 같은 시기에 시베리아 톰스크 대학 (소비에트 연방)의 Gennady D. Berdyshev 라는 노인학 및 유전학을 연구하는 대학원생이 시발이 되었다. 동료인 Boris N. Rodimov (생물 물리학자)와 함께 소련 인구의 수명에 관한 매우 특이한 의문을 조사했다.

소비에트 연방 전체의 평균 100세 이상 인구 비율은 100만 명당 10명 미만이었지만 시베리아의 특정 지역에서 만은 324명 (10만명당 32명. 참고 한국 2019년 10만명당 약 25명)이었다. 그곳은 높은 알타이산맥과 야쿠티아 지역에 사는 사람들이었다. 그들은 노년기까지 건강과 활력을 누렸다. 이 지역에는 높은 고도에서 녹아내린 깨끗한 빙하의 물이 땅속에서 독특하게 공급되고 있다는 것을 알고, 그는 이 요소를 주민들의 수명에 대한 연관성을 조사하고자 했다. 이들 과학자는 아마도 고대 빙하 얼음에 숨겨져 있는 비밀의 특성이 관계된 것이라는 가능성에 초점을 맞추었다.

첫 번째 실험은 3억 년 동안 잠긴 얼음을 20ｍ 깊이에서 채굴하여 녹이는 것이었다. 실험실에서 이 물이 세포 분열에 어떤 영향을 미치어 노화를 늦추는 것이 관찰되었다. 연구소가 더는 3억 년간 잠긴 얼음을 추출하는 비용을 감당할 수 없게 되었을 때 그들은 주변의 시베리아에 눈을 돌렸고 놀랍게도 비슷한 효과가 있는 것을 확인했다. 비로소 중수소 감소수 연구가 시작되는 계기가 되었다.

1959년부터 1960년까지 톰스크 대학에서 VM Muhachev가 수행한 실험은 그의 동료들에게 소량의 중수소조차도 수소 결합의 화학을 왜곡하고 하위 분자 과정을 억제한다고 확신시켰다. 1960년까지 Berdyshev는 야쿠티아와 알타이 지역의 인간 수명이 빙하 녹은 물 섭취와 연관성이 있는 충분한 정보를 얻었다. 톰스크 대학의 연구자들은 적도에서 155.76ppm인 빈 표준 해양수(Vienna Standard Mean Ocean Water (VSMOW))로 알려진 중수소 비율과 비교해 고대 얼음을 녹인 물, 높은 산 위 빙하수는 중수소가 평균 15-20% 감소하여 있음을 발견했다. 역사적 기록의 이 발견은 1961년 옴스크 농업 저널에 처음으로 발표되었다.

Berdyshev, Rodimov, Muhachev 등은 인체의 활력을 되찾아주는 물이 중수소가 감소한 물임을 발견했을 무렵, 우랄산맥 남부에 있는 키쉬팀 원자력 발전소에서 6단계 원자력 사고가 발생했다는 사실을 접했다. 이는 역사상 세 번째로 큰 원자력 사고였다. Berdyshev와 그의 동료들은 새로 발견된 “기적의 얼음물”을 여러 희생자에게 먹였고 그들은 회복되는 기적을 보았다.

1966년에 Rodimov와 그의 생물, 물리학과 위원장 IV Toroptsev는 모든 국가의 연구자와 과학자들을 위해 그들의 연구를 영어로 출판했다. 생물체에서 중수소의 생리적 역할에 대한 획기적인 발견을 한 그들은 시베리아를 세계에 알리게 된 것이다. 그들은 중수소가 감소한 물이 어떻게 긍정적으로 생물학적 영향을 미치는지를 보여주는 최초의 과학자가 되었다.

생쥐 실험에서 중수가 3%로 증가하면 새끼 출생 체중이 20% 감소하고, 대조군보다 크기가 3배 작으며, 3세대 이상 번식할 수 없음도 관찰했다. 또 다른 실험에서 빙하 녹은 물을 섭취한 쥐는 더 큰 성적인 활동을 보였고 대조군보다 더 건강하게 자랐다. 이 실험은 다른 동물과 식물을 이용한 소련의 국가 실험기관에서 반복되었다. 중수소가 30년 전에 발견된 것을 고려할 때 이것은 대단한 성과였다.

장수하는 비밀 중 한 가지가 비로소 밝혀진 것이다.

우연히도, 거의 같은 시기에 생물학에서 가장 큰 뉴스 중 하나는 UCLA의 분자 생물학자인 Paul D. Boyer에 의해 구체화하였다. 그는 중수소가 미토콘드리아에 있는 작은 단백질 나노 모터가 ETC (Electron Transport Chain)의 끝에서 ATP를 만드는데 부담을 준다는 것을 발견했다. 9000 RPM에서 회전하는 이 단백질 어셈블리는 회전자, 고정자 및 자기장을 갖춘 기계식 모터의 구조와 기능을 가지고 있는데 Boyer는 그것을 “ATP 신타아제“ (ATP Synthase” ATP 합성 효소) 라고 명명했다.

 

그림 3. ATP분자에 대한 효소 메커니즘

ATP Synthase 에 대한 중수소의 영향이 더 밝혀지기까지는 또 40년이 흘렀다.
1960년대 초까지 중수소는 비록 수소 동위 원소이긴 하지만 생화학적으로나 생물, 물리적으로 완전히 “다른” 것이 아닌, 단순히 중성자가 하나 더해져 질량이 두 배라는 정도였는데, 이는 다른 어떤 원소도 동위 원소 사이의 질량 차이가 그렇게 큰 것은 없다. 결론은 이런 차이 외에 중수소가 세포 수준에서 어떤 기능을 하는지에 대해서는 밝혀내지 못했다.

러시아인들이 조용히 연구하는 동안 미국인들은 중수소의 흔적을 연구하는데 열심이었다. 일리노이에 있는 아르곤 국립 연구소의 의학 연구 부서의 John F. Thomson 이 중수소의 생물학적 효과라는 제목의 152쪽짜리 논문을 썼는데 이때가 1963년이었다.

그의 동료인 Joseph J. Katz와 Henry L. Crespi의 연구는 중수소가 단백질의 형태와 DNA 복제에 영향을 미친다는 내용으로 1966년에 출판된 중수소 유기체 양생 및 용도(Deuterated Organisms Cultivation and Uses)에서 처음 언급하면서, 중수소의 생물학적 의미를 강조했다. 중수소의 비율을 높인 물 음용으로 체중의 변화를 마우스 실험을 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.

실험 # 1 : 중수의 농도가 30%로 증가한 물을 먹은 쥐 실험에서 체중이 줄고,. 며칠 만에 쥐에게 치명적임이 입증되었다.

실험 # 2 : 중수소가 농도가 30% 감소한 물(105ppm)을 먹인 실험용 쥐는 체내 수분은 중수소에서 30% (105ppm) 감소하여 수명이 현저히 증가했다.

10년 후인 1974년 다시 아르곤 국립 연구소에서 영국 과학자 TR Griffiths는 안정 동위 원소에 관한 제2차 국제회의에서 중수소가 노화의 주요 원인일 수 있다는 이론을 발표했다.

노화의 진행 및 다른 생화학적 메커니즘에서 중수소의 역할에 대해 “중수소는 DNA 복제에 관여하는 효소 분자의 모양에 악영향을 미친다”고 말했다. 그는 중수소가 수소보다 전기 음성이 더 크고, 두 배 더 무겁고, 정상적인 수소보다 원자 결합 특성이 다르기 때문에 DNA 복제를 방해한다는 것을 관찰했다. DNA 복구 효소가 예약, 지정된 위치에서 중수소가 증가하면 오류 반응에 참여하여 DNA 복제 및 복구를 훼손할 가능성이 있다고 발표했다. 이듬해인 1975년 JD Gleason과 I. Friedman은 러시아의 식물 성장에 대한 발견을 근거로 곡물의 성장을 증가시키기 위해 중수소 감소수 (DDW) 를 사용하는 것에 관한 미국 최초로 연구를 발표했다.

파키스탄 훈자 마을의 중수소 16% 감소한 물은 그다지 의미가 없어 보일 수 있지만, Griffiths의 이론에 의하면 중수소의 생물학적 역효과가 농도의 제곱에 비례한다고 한다. 이는 매우 중요한 문제로, 중수소가 약간 감소한 물이라 하더라도 생물학적 이점이 매우 크다는 것이다. 이와 관련 1990년대까지 루마니아와 헝가리에서 집중적인 연구가 진행되었다.

파키스탄 카라코람 산맥

루마니아 의학 및 약리학 대학의 W. Bild와 동료들은 8.5 grays의 방사선의 치사량 이하에 노출된 마우스가 중수소가 감소한 물에서 더 높은 생존율을 보였다고 밝혔다. 30ppm의 중수소 감소한 물을 먹인 생쥐는 61%의 생존율을 보였고, 일반 수돗물 (150ppm)을 섭취한 대조군은 25%의 생존율을 보였다. 테스트 그룹은 그렇지 않은 대조군에 비해 정상적인 백혈구 및 적혈구 혈소판 수를 유지했다. 동일한 두 그룹에 폐렴을 감염시킨 후 테스트 그룹은 대조군에서는 볼 수 없는 면역 방어 강화를 보여주었다.

과학자들은 낮은 수준의 중수소를 마신 마우스가 세포 분열 시 오류가 적고 방사선으로 손상된 DNA를 더 효과적으로 복구함으로써 생존에 도움을 얻을 수 있다고 결론지었다.

중수소가 감소한 물이 전혀 알려지지 않았기 때문에, 겉으로 보기에 기적처럼 보인 것이지만 생물학적 효과가 있다는 것이 다시 한번 입증되었다. 이 동물 실험은 암 치료에서 화학 요법을 받는 환자에 대한 중수소 감소의 영향을 평가하기 위한 목적으로만 수행되었다.

그 후 헝가리 노벨상 수상자(생리, 의학상) 인 Albert Szent-Gyrgyi의 연구와 함께 90년대 초에 중수소 감소에 대한 가장 광범위한 임상 시험을 수행한 의사이자 분자 생물학자인 가보르 솜라이(Gabor Somylai)의 연구에 큰 성과가 있었다. 1998년, 중수소 감소와 생물학적 효과 (The Biological Effects of Deuterium Depletion) 와 2001년 저서 암 퇴치 솜라이 (Defeating Cancer. Somylai)의 이중 맹검 임상 시험은 먼저 중수소가 감소한 물은 부작용이 없었고, 두 번째로 그의 테스트 그룹의 생존율이 대조군의 암 환자보다 훨씬 더 우수하다는 것을 보여주었다. 그는 중수소가 감소한 물을 섭취하는 것이 기존의 암 치료에서 방사선 및 화학 요법에 대한 훌륭한 보완 치료제임을 보여주었다 (한국출판, 암을 치료하는 물).

1992년 10월부터 1999년 봄까지 Somylai 박사와 그의 팀은 12,000페이지 이상의 문서를 기록하였고, 약 1,200개의 특허에 약 350톤의 중수소 감소수를 환자들에게 투여했다. 2019년 솜라이는 중수소 감소수에 대한 2,222건의 사례 연구를 진행했고 그의 획기적인 연구로 헝가리는 중수소 감소수 연구의 중심 국가로 인식이 되었다.

소련이 몰락한 후, 지금까지 저명한 노화 학자이자 키예프에 있는 타라스 셰브첸코 국립대학교(Taras Shevchenko National University)의 유전학 학과장인 Berdyshev는 새로운 청소년학(Juventology)과를 시작했다. 그의 연구는 더는 민감한 국가 안보 문제가 아니었다. 그와 그의 동료들은 중수소 수준을 30-40% (90-105ppm)까지 줄일 수 있는 얼음 녹는 물을 재생하기 위해 3대의 장비를 만들었다. 중수가 약간 더 높은 온도에서 동결된다는 사실을 이용하여 동결 및 해동 주기를 반복하여 물에서 중수소를 분리했다. 또한 중수소가 감소한 물에 접근할 수 없는 사람들은 이를 “용해수 치료”라고 부르는 가정에서 비슷한 일을 할 수 있다는 것을 알렸다. 이 지침은 가정용 냉동고를 사용하여 반복적으로 냉동 및 해동을 수행하도록 요구했다. 처음에 얼어붙은 물(일찍 언 물)을 반복적으로 제거함으로써 5% 감소가 달성되었다고 주장했다. 이 프로토콜은 1990년대부터 오늘날까지 러시아와 다른 많은 국가에서 매우 인기가 있었다. 그러나 이 방법을 사용하는 중수소 수준은 큰 차이를 만들 만큼 충분히 감소할 수 없어서 효과가 거의 없다 할 것이다.

21세기 초에 연구자들은 중수소가 감소한 물을 마심으로써 DNA 손상으로부터 보호한다는 사실을 잘 알고 있었다. 하지만 그 이유에 대해 정확하게 알려지지는 않았다. 인체의 신비를 밝히려는 인간의 끝없는 노력 덕분에 이 수수께끼가 풀리는 것은 이제 시간문제인 것 같다.
2006년 러시아의 화학자 Igor A. Pomytkin과 그의 동료인 OE Kolesova는 미토콘드리아에 의한 중수소의 자연 농도와 과산화수소(H2O2) 생성 속도 간의 연구를 발표했다. 그들의 연구는 중수가 세포를 훼손하고 그 반대의 경우 가벼운 물(경수, 중수소 감소수)이 건강을 유지하는 메커니즘이 미토콘드리아 어딘가에서 일어나고 있음을 보여주는 연구였다. 이 연구는 중수가 산화 스트레스를 조절하는 신호를 보내는 메신저 분자 역할을 하는 과산화수소 (H2O2)를 생성하는 미토콘드리아의 능력을 억제하는 것으로 나타났다. Pomytkin의 연구는 ATP에 대한 중수소의 영향에 대해 그다음 해에 발표된 것과 동일한 결론을 내린 것이다.

2007년은 중수소 과학의 짧은 역사에서 가장 기념비적인 발견의 계기였다. 터키 앙카라에 있는 GULHANE 의과 보건과학 대학 생화학 및 임상 생화학과의 의사, 생화학자, 약리학자인 Abdullah Olgun은 중수소와 노화의 생물학적 효과 : ATP Synthase(ATP 분해효소)를 예로 발표했다. 노화를 유발하는 메커니즘에 대한 연구에 전념하면서 그는 2년간의 연구에 몰입하면서, 중수소가 어떻게 손상을 입혔는지 증명하기 위해 의학 수학에서 또 다른 학위를 취득해야 했다. ATP Synthase 는 나노 모터 내에서 전자 수송 체인의 마지막 단계에서 발생한다는 사실을 확인했다.

Olgun은 중수소로 인해 대략 15초마다 개방된 수용체가 없는 양성자 중성자 쌍이 빠르게 회전하는 나노 모터에 충돌하여 궁극적으로 고장을 일으킨다고 판단을 했다. Olgun은 중수소와 노화(Deuteronation and Aging) 논문에서 이를 상세히 설명한다., 같은 해에 뉴욕 과학 아카데미 연대기에서 이것이 노화의 주요 원인 중 하나라고 발표했다.

중수소가 생명을 어떻게 손상시켰는지에 대한 수수께끼가 마침내 밝혀졌다. 올건의 발견은 21세기의 가장 위대한 발견 중 하나이자 생물학에서 가장 위대한 감독 중 하나로 칭송받을 수 있을 것이다.

이것을 올바로 보고 실천한 사람은 러시아 사업가이자 과학자이자 중수소 감소수 연구가인 Anton Chernopiatko와 러시아 Pomytkin 및 옥스포드 과학자들과 함께한 2015년 연구에서 물속의 중수소 함량이 증가하면 우울증 감수성이 증가, “세로토닌 관련 메커니즘의 잠재적 역할”을 공동 저술했다. 학생 시절부터 중수소 감소의 중요성을 받아들여 평생 연구의 성과가 비로소 나타나기 시작한 것이다. 현재 생물학적 중수소의 역할에 대한 다양한 정보를 가지고 있는 Chernopiatko는 실험실 및 연구 목적을 넘어 경수 생산을 발전시키고 상업 규모로 경수를 생산하는 공장을 건설했다.

90년대 Berdyshev가 냉장 공정을 사용하여 중수소를 30~40 % 감소시키는 산업 공정을 만들었지만, 경수 생산을 위한 최초의 진공 정화 시스템이 Igor A. Pomytkin 박사에 의해 개발된 것은 바로 이때다.

모스크바 정밀 화학 기술 연구소의 Selivanenko는 수십 년간의 중수소 분리 방법에서 97% 이상의 중수를 제거할 수 있는 훨씬 더 효율적인 공정을 개발했다. 2008년 Selivanenko로부터 지적 재산권을 인수하고 기술자인 Alexander Emalianov와 함께 이를 개선하기 위해 수년을 보냈던 Chernopiatko는 2012년 모스크바 연구소에서 개발한 기술을 상용화하고 중수소 감소수 생산 공장을 건설했다.

중수소를 제거하는 프로세스와 생산 시스템은 잘 알려져 있긴 하지만 경제적이고 더 효율적인 방법은 아직도 개선할 것이 더 많다. 그리고 이 거대한 중수소 감소수에 대한 일반인들의 인식은 매우 초기 단계이다.

부다페스트에서 열린 중수소 감소에 관한 4개의 국제회의는 과학자들이 자신의 연구를 발표할 수 있는 장소를 제공한다.

캘리포니아 대학의 의학 박사이자 교수인 Laszlo Boros는 이 분야의 연구를 발전시키는 미국 과학자이며 아마도 이 중수소 감소에 대해 세계에서 가장 지식이 풍부한 생화학자일 것이다. 그는 로스앤젤레스에 중수소 감소 센터 (Center for Deuterium Depletion)를 공동 설립했으며, 이곳에서 인체 중수소 검사 및 치료 프로토콜을 대중에게 처음 제공하고 있다.

이 분야의 많은 과학자는 신체의 이상적인 중수소 수준은 120ppm 미만이라고 주장한다. 이를 위해서는 45~60 일 동안 매일 80 ~ 100ppm의 중수소 수를 1.5 리터씩 마시고 다른 모든 음료의 섭취를 최소화한다면 질병을 예방, 장수할 수 있으며, 이미 질환을 가지고 있는 사람들은 병을 고칠 수 있을 것이다. 60일 경과 후 100~120ppm 범위의 중수소 감소수 음용만으로 그 수준을 유지할 수 있을 것이다.
이 중수소 감소수를 모스크바 정밀 화학 기술 연구소와 협력하고 있는 Hue Light사는 국내 최초로 암 환자들에게 중수소 감소수를 공급하고 있다.

한편, 의학 지식에 끊임없는 의문을 가지고 있는 필자는 이 기사에 언급된 대부분의 의사와 과학자들의 문헌을 접하는 것으로, 그리고 그 내용을 정리, 이 정보를 대한민국에 처음으로 알리는 것만으로 큰 영광으로 생각한다.

수소흡입 치료기 또는 흡입장치 장비 선택 기준을 안내한다.

수소 기체 분리 방식

지구에서 다른 물질과 융합하여 존재하고 있는 수소 기체를 분리하는 기술이 최근 산업계의 수소 경제 이슈와 더불어 주목을 받고 있다. 우선 수소 생산 방법(분리기술)은 ‘부생수소’ ‘천연가스 개질’ ‘물 전기분해(수전해)’ 등이 가장 일반적인 기술이고 그 외에 그래핀 물질을 이용한 분해 등 아직 검증되지 않은 방법도 있지만 이미 일반화되고 있는 3가지 방식 중 호흡, 의료용으로는 당연히 수전해 방식이라 할 수 있다.

수전해 방식이란 물을 전기분해 하여 수소를 생산하는 방법인 알칼리 전해질 방식과 고분자 전해질 방식 2가지가 있다. 호흡용으로 적합한 고분자 전해질(PEM) 방식 (저온 수전해방식)은 멸균 증류수에 전기분해 촉매 첨가물을 전혀 넣지 않고 순수백금과 티타늄 촉매제로 분리, 가장 깨끗한 수소를 발생시킬 수 있는 장점이 있다. 다만 단위량 대비 다른 수소 생산 방식보다 3배 정도 비싼 단점이 있지만, 의료, 호흡용으로는 적합한 방법이라 할 것이다.

반면 같은 물을 전기 분해 하는 방식(수전해 방식) 중 알칼리 전해질 방식은 비교적 오래된 기술로 기체 발생의 효율을 높이기 위해 물에 전기분해 촉매제인 수산화나트륨 (NaOH) 또는 수산화칼륨(공업용 소금을 전기분해한 가성소다. 극약으로 강한 부식성이 있음. 출처 두산백과)을 투입, 그 물을 전기 분해하는데 전해질 관리를 위해 기체 필터(분해한 기체에서 냄새와 오염 물질을 걸러주는)를 거쳐 수소가 공급되는 방식이다.

분자 수소를 흡입하는 목적은 건강을 지키기 위함이다. 그래서 호흡용은 깨끗함이 매우 중요하다. 산업용(수소차 등), 실험용(수전해 알칼리 전해질 방식)으로 사용되어온 수소 발생 장치는 호흡용으로 적합하지 않음은 당연하다 할 것이다. 따라서 치료 목적의 호흡용 분자 수소흡입 장치는 비용이 들더라도 반드시 ‘고분자 전해질 수전해 시스템’의 기술로 분리되는 수소 기체여야 한다. 얼마전 대만, 중국에서 이 수전해 알칼리 전해질 방식의 제품을 수입 판매하는 업체를 본 적이 있어 주의가 요구된다.

수소 발생량과 흡입량

수소 발생 장치는 원래 산업용이 대부분이었고, 최근에 의료용이 등장했다. 앞서 언급했지만, 치료용으로 사람이 흡입하는 분자 수소흡입 장치의 수소 분리 기술은 첫째, 첨가제가 들어가지 않고 깨끗하게 발생하는 고분자 전해질 방식이어야 한다는 것이다. 둘째, 반드시 수소와 산소가 2대1 비율(수소 66.66%, 산소33.33%)로 흡입되는 구조여야 한다. 셋째, 1분당 발생량이 최저 1,200~1,450cc(고농도) 사이여야 한다. 넷째, 연속으로 8시간 이상 가동해도 장치에 아무런 문제가 없어야 한다. 물론 장비 수명에도 지장이 없어야 한다. 사람이 호흡하여 치료나 건강을 도모하는 만큼 위 4가지 조건은 선택이 아니라 필수이다.

분자 수소흡입은 발생 장치에 비강 캐뉼러 (일명 코줄)를 코에 끼워 기체인 수소와 산소를 흡입한다. 그런데 수소흡입이라 하여 산소를 버리고 수소만 흡입하면 평소 숨을 들이마실 때 체내로 들어와야 할 산소량이 부족하게 된다. 코에 끼운 비강 캐뉼러의 굵기만큼 콧구멍 면적이 줄어들어 원래 자연 호흡보다 마시게 되는 양이 적어지기 때문이다. 그래서 분리된 수소, 산소 어느 하나도 버리지 말고 그대로 흡입하여야만 원래 자연 호흡에서 들이마시는 산소량과 비슷해지며 수소가 더해지는 것이다.
정상 성인의 경우 안정 호흡 시 호흡량 평균은 1분에 12~20회 숨을 쉬고, 한번 숨을 들이마시는 호흡량은 약 270~460cc이며 1분당 사람에 따라 약 5,400~9,200cc를 들이마시지만, 내뱉는 시간은 들이마시는 시간 보다 거의 2배 가까이 시간이 걸린다. 호흡은 체격, 체질, 오래된 습관 등으로 평소 들이마시고 내뱉는 호흡의 양이 사람에 따라 차이가 크게 나는 이유다.

사람이 흡입하는 물질은 질소가 78%, 산소가 21%, 이산화탄소가 0.04%, 기타 0.6%인데, 한번 들이마시는 산소의 비중이 21%여서 이를 계산하면 한 번 들이마시는 순수 산소량은 56.7~96.6cc이며 1분에 1,134~1,934cc일 것이다.

그런데 콧구멍에 끼우는 비강 캐뉼러의 호스 굵기만큼 콧구멍 면적이 줄어들면 평소 흡입 자연 호흡 상태의 양이 적을 수밖에 없다. 따라서 비강 캐뉼러를 통해 산소도 공급되는 것이 옳은 것이며 이는 일본 병원 응급실에 설치된 발생 장치의 기준이다.
‘수소를 얼마나 흡입하여야 하는가?’ 에 대해서는 지금까지 일본, 미국 등의 임상시험 기준을 보면 수소흡입 함량이 높을수록 효과가 크다는 사실이다. 하지만 일본의 임상시험에서 심폐 소생술관후 인공호흡을 받은 환자에게는 최대 18시간 동안 수소를 흡입하기 위해 98% 산소(O2)와 2%의 수소(H2)를 투여하였다고 하여 2%를 기준으로 이야기하는 사람들이 있지만, 이는 어디까지나 자연 호흡 없이 밀폐된 마스크를 통해 오직 98% 산소와 탱크에 저장된 2%의 분자 수소를 빼내어 산소와 같이 흡입한 경우를 이야기하는 것이고, 고분자 전해질 방식의 수전해를 통해 발생, 비강 캐뉼러를 통해 분자 수소를 흡입하는 경우는 수소 비중을 높여야만 한다.

한편 일본 병원 응급실에 설치된 수소 발생 장치들의 기준은 분당 1,000cc(수소 66.66%, 산소 33.33%) 이상 발생하는 장치를 사용하고 있고, 2020년 중국에서 말기 암 환자 치료 임상 (수소 가스 흡입을 이용한 비소 세포 폐암에서 뇌 전이가 완전히 사라짐 : 사례 보고. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6927257/ )에서 분당 3,000cc (수소 66.6%, 산소 33.3%) 발생량의 장치를 사용했다.
따라서 자연 호흡 상태에서의 산소흡입량을 고려하면 분당 1,200cc 정도 발생이 적합하다고 할 수 있다. 왜냐하면 자연 호흡은 사람에 따라 분당 약 5,400~9,200cc의 공기(질소+산소)를 들이마시는데, 분당 1,200cc(수소+산소)가 발생하는 분자 수소 발생 장치라 해도 사람이 실제로 들이마시는 양은 그리 많지 않다. 즉 들이마시는 양이 분당 약 약 500cc 미만(내뱉는 부분 감안)이지만 500cc라고 가정할 때 그중 수소가 ⅔(332cc)가 되며, 산소가 ⅓(168cc)’에 된다.

그렇다면 분당 1,200cc 발생 장치라 하더라도 한번 숨을 들이마실 때 수소는 약 15~30cc이고, 산소는 5~10cc가 된다. 따라서 발생량보다 인체에 흡입되는 양은 그렇게 많은 것이 아님을 알 수 있다. 따라서 이보다 수소 발생량이 적은 장치들은 실제 호흡 되는 양이 아주 미미할 것이다.

장치 소재와 재질

특히 수소 발생 장치 내부에 물이나 기체가 통과하는 각종 호스, 배관 등 부품이 수소, 산소와 물에 반응하는 재질의 부품을 사용한 장치는 피해야 한다. 하지만 일반인들은 이와 관련하여 파악이 어렵기 때문에, 제품의 재질이나 성분이 변하는 재료를 사용하지 않았다는 “유해물질 안전인증”을 받은 제품을 선택하여야 한다.

병증 별 흡입 시간, 기간

먼저 분자 수소흡입은 많이 할수록 효과가 좋아진다는 것이다. 건강한 사람일 경우 예방과 면역력 관리를 위해서는 매일 2시간 이상, 노인성, 만성질환이 있을 때 일 4시간 이상, 암 치료 중인 경우는 일 5시간 이상, 파킨슨 등 뇌 질환, 폐 질환인 경우 일 6시간 이상을 권장한다. 따라서 장시간 흡입을 할 경우에는 밤에 잠자는 시간을 이용하는 것이 좋다.
일정기간 하고 중단하는 다른 치료법과 달리 분자 수소흡입은 생활의 일부가 되어야 한다. 즉, 건강할 때나 회복이 되었을 때는 면역력 관리와 바이러스 예방 차원에서, 노화나 만성질환일 경우 치료를 위해서 분자 수소흡입요법은 생활 속에서 매일 운동이나, 밥을 먹듯이 해야 한다.

캐뉼러 관에 쌓일 수 있는 습기 주의

캐뉼러 관에 쌓인 습기가 물이 되어 코로 들어오는 경우, 주의가 요구된다. 특히, 잠을 자면서 수소흡입을 하는 경우인데, 이는 매우 중요한 사항이다. 수면시간 8시간 기준으로 장치를 연속 8시간 작동하여 흡입하여도 비강 캐뉼러를 통해 코로 습기나 물이 들어가서는 안 된다. 잠을 자는데 코로 물방울이 들어오면 잠이 깨지고 때에 따라 목으로 물이 들어가는 예도 있어 특별히 주의를 기울여야 한다.
대부분 장비는 연속 3시간 이상 이용을 하면 비강 캐뉼러에 습기가 차서 그 습기가 냉각되어 물방울이 코로 들어온다. 이 경우 새로운 비강 캐뉼러로 교체하여 사용하거나 흡입요법을 중단해야 한다. 장비를 선택할 때 장시간 작동을 하여도 코로 물이 들어오지 않는 장비를 선택하여야 할 것이다.

2020년 5월 8일부로 중국에서는 신종 코로나바이러스에 대한 대책으로서 분자 수소흡입 치료를 국가적으로 권장하고 있는 분위기다.

중국에서는 수소 치료의 임상 시험 (공적 승인을 위한 임상 시험)이 2020년 2 월부터 시작되었다. 그 시험은 국제 표준 기반 프로토콜에서 열려 영문으로도 공개되었다 (등록 번호 CTR 2000029739).

이 시험의 책임 의사는 중국 국가 위생 건강위원회의 “ 상부 전문가팀 ‘의 탑에 임명된 중난산 (Zhong Nan- Shan) 의사이다. 중난산 의사는 수소흡입요법에 의한 신종 코로나바이러스 감염 환자의 중증도 억제와 호흡 곤란 개선 등에 대한 논문을 발표했다. 또한, 그는 코로나 바이러스에 대한 수소흡입요법이 표준 치료가 될 수 있는 근거를 온라인에 게재했다.

그림 1. 코로나19 치료에 대한 결과표
코로나 19 바이러스 확진자 치료와 부작용 관리

2021년 1월 현재 수소흡입 치료 임상 시험이 완료된 것 외에도 국제 표준에 따라 여러 건이 진행 중이다.
중국에서는 1개월간 무한 시를 중심으로 약 1,500명의 신종 코로나바이러스 폐렴 환자에 분자 수소흡입 요법이 사용되어 가슴 통증, 호흡 곤란, 기침, 가래, 폐렴 위독 화에서의 유효성이 인정되었다. 이로 인해 중증의 위험이 감소하고 입원 기간이 단축되고 폐섬유증이 개선됐다. 중국은 분자 수소흡입장치가 폐 기능 개선 치료에 적용하는 의료 기기로서 약사 승인하였다.

작년 3월 3일에 중국 국민건강위원회가 공표한 [코로나바이러스 폐렴 진단 · 치료 프로그램 (제7판) “Diagnosis and Treatment Protocol for Novel Coronavirus Pneumonia (Trial Version 7)”]에서는 분자 수소흡입치료 방법이 제시되었다. 신종 코로나바이러스 폐렴 진단, 치료 프로그램 내용은 다음과 같다: 일반적 치료에 산소 요법 대책으로 “수소와 산소의 혼합 흡입 가스 (H2/O2: 66.6 %/33.3 %)에 의한 치료”를 추가한다.

따라서, 2020년 3월 3일 이후 중국 정부는 전국의 의료기관에 분자 수소흡입을 사용하라는 통지했다. 코로나 19 치료에서 수소흡입요법으로 가슴 통증 완화를 비롯한 상당한 개선이 임상 실험으로 인정되었다.
중난산 박사팀이 무한시와 광주시의 3개 병원에서 수집한 데이터에 따르면, 수소흡입요법은 중증의 코로나 확진자들의 증상이 완화하고 치료에 일정한 효과가 발휘했으며 사용 비용도 낮다고 언급했다. 현재 이 미 1,000여명의 환자가 산소/수소 가스 발생 장치에 의한 치료를 받고 있다. 중난산 박사는 유럽 호흡기 학회 부회장 아니타 시먼스씨와 화상 회의를 열고 중국의 경험을 공유할 것을 제안했다. 화상 회의 영상은 유튜브에서 볼 수 있다.
중난산 박사가 최근에 발표한 신종 코로나바이러스에 대한 강연에서도 수소가스 치료를 언급했다 [참고]

중국에서는 수소흡입 치료가 표준 치료로 국가적으로 권장 (2020.5.8)

신종 코로나바이러스에 대한 대책으로서 분자 수소흡입요법 권장 [참고]
Journal of Thoracic Disease 2020년 6월호에 발표된 내용3에서 확인할 수 있다. 2020년 12월 현재 수소 흡입치료 임상 시험이 완료된 것 외 국제 표준에 따라 여러 건이 진행 중이다. (ChiCTR2000030258).

중수소의 발견 및 명명

중수소는 1931년 미국의 화학자 해럴드 유리(Harold Urey)가 수소의 원자 스펙트럼으로 확인했다. 유리는 1934년에 출판된 논문에서 protium(수소), deuterium(중수소) 및 tritium(삼중수소)이라는 이름을 처음으로 사용하였는데, 이 이름은 부분적으로 ‘deutium’이라는 이름을 제안한 길버트 루이스(G. N. Lewis)의 조언을 기반으로 하였다. 유리는 수소의 동위원소인 중수소와 중수의 발견 및 분리를 공로로 1934년 노벨 화학상을 받았다. [참고]

중수소는 원자로(nuclear reactor)에서 중성자를 감속하는 데 매우 효율적이어서 원자력 발전소에 없어서는 안 되는 매우 중요한 자원이다. 한편 중수소는 방사성 물질(radioactive substance)은 아니기 때문에 방사능(radioactivity)의 문제는 없으며, 어느 정도까지는 중수소나 중수소수를 마셨다고 해도 심각한 문제가 발생하지는 않는다. 75 kg인 사람의 몸에는 약 50kg의 물이 있으며 이 물의 약 1/6000인 10g 정도가 중수소수이다.

하지만 중수소의 비율이 높아지면 생물에는 여러 영향이 나타나고 때로는 심각할 수도 있다. 중수소는 단세포 생물부터 포유류까지 거의 모든 생물의 생체리듬에 문제를 야기한다. 아직 그 이유는 규명되지 않고 있지만, 많은 임상 시험에서 생쥐나 개는 몸속에 있는 물의 25%가 중수이면 불임이 되고, 50% 정도가 되면 일주일 정도밖에 살지 못한다. 90%의 중수를 포함한 물에서 물고기와 올챙이는 즉시 죽는다. [참고]