Effects of Hyperbaric Oxygen Intervention on Alcohol-Induced Oxidative Stress and Hangover in Hyperbaric Oxygen Chamber

학 술 논 문

175

고압산소챔버 중재가 알코올에 의한 산화적 스트레스 및 숙취 해소에 미치는 영향

권혁찬 ¹ · 박순원 ¹ · 조현정 ² · 강지현 ³ · 이현주 ⁴ · 태기식 ^1,5

1건양대학교대학원 의료공학과, ²건양대학교 임상병리학과,

3건양대학교병원 가정의학과, ⁴건양대학교 물리치료학과, ⁵건양대학교 의공학부

Effects of Hyperbaric Oxygen Intervention on Alcohol-Induced Oxidative Stress and Hangover in Hyperbaric Oxygen Chamber

Hyeok Chan Kwon ¹ , Soon Won Park ¹ , Hyun Jeong Cho ² , Ji Hyun Kang ³ , Hyun Ju Lee ⁴ and Ki Sik Tae ^1,5

1

Department of Biomedical Engineering, Graduate School, Konyang University

2

Department of Biomedical Laboratory Science, Konyang University

3

Department of Family Medicine, Konyang University Hospital

4

Department of Physical Therapy, Konyang University

5

Department of Biomedical Engineering, Konyang University

(Manuscript received 12 August 2018 ; revised 18 September 2018 ; accepted 18 September 2018)

Abstract: The purpose of this study is to evaluate the reliability and effectiveness of hyperbaric oxygen chamber on alcohol-induced oxidative stress and hangover. In order to evaluate them, 20 healthy adults were tested for blood and hangover stress tests. When an exponential change was examined after 3 interventions (hangover drink, hyper- baric oxygen chamber, and normal chamber as placebo effect) of 1 hour, the heart rate of subjects experiencing a hyperbaric oxygen chamber showed a statistically significant decrease (p < 0.001). The tests of blood alcohol con- centration (BAC) as for exquisite hematology analysis, glucose, creatinine, and AST (aspartate aminotransferase) as well as ALT (alanine aminotransferase) used as liver-damage indicator show that the hyperbaric chamber has the effective effect. In the test of lactic acid, CRP (c-reactive protein), cortisol, and creatinine, the hyperbaric chamber shows much more excellent effect than the hangover drink and normal chamber as control groups. Further studies on hyperbaric oxygen chamber intervention including this study could be very helpful for improving lives of both the patients and healthy people.

Key words: Hyperbaric oxygen chamber, Blood test, Stress, Hangover, Blood alcohol concentration

I. 서 론

산소는 사회환경에 대한 스트레스, 운동 부족, 과음, 흡연 등과 함께 생물학적 영향을 미치며, 대기 중 용존 산소량은

20~21% 로 자연환경의 오염과 산림 부족 등으로 점차 감소 하는 추세이며 이는 생태학적 저하를 가져올 수 있다[1].

대기압은 해수면 기준 1기압 (atmosphere absolute:

ATA) 을 뜻하는데, 고압산소치료 (hyperbaric oxygen therapy: HOT) 는 고농도의 산소를 정상 대기압인 1기압 이 상인 2~6기압으로 유지한 상태를 인공적으로 만들어 100%

의 고순도의 산소를 체내에 흡입시키는 요법이다. 고압산소 치료는 질병의 치료나 임상 증세의 개선을 위한 치료로 일 산화탄소 중독, 가스탄저, 감압병, 가스 색전증에 탁월한 효 과를 보인다고 알려져 있으며 화상, 창상, 골절 치유에 있어 Corresponding Author : Ki-Sik Tae

Department of Biomedical Engineering, Konyang University, 158 Gwanjeodong-ro, Seogu, Daejeon, 35365, Republic of Korea

TEL: +82-10-7204-7727, +82-42-600-8518

E-mail: [email protected]

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산소의 세포 재생력이 유효하게 작용하여 치료경과의 개선, 상흔의 축소를 기대할 수 있다고 보고되어 지고 있다[2]. 또 한 방사선성 골 괴사, 뇌부종 치료 등 임상에서 치료보조용 으로 응용되고 있으며[2-4] 미국 및 일본을 비롯한 선진국 에서는 고압산소치료가 적극적으로 활용되고 있다[5].

일본의 경우 의료용 치료뿐만 아니라 미용, 수면, 심신안 정 등의 웰니스 (wellness) 목적의 장비가 이미 대중화되어 산소방, 산소캡슐이라는 수면방이 활성화되어 있다. 의료용 고압챔버의 경우 100% 산소를 공급하여 치료목적으로 이 용하지만 대중적인 고압산소챔버는 30~35%의 산소농도를 제공하기 때문에 전문의사가 필요 없고 안전성이 뛰어나 일 본에서는 운동선수들에게 보편화된 것으로 선수들의 경기력 향상이나 운동 후의 피로회복에 효과가 크다고 알려져 운동 선수들에게 많이 보급되어 지고 있으며[6], 동물치료에도 적 극적으로 활용되고 있다[7]. 하지만 국내의 경우 최근 관심 이 증대되고 있지만 아직까진 초보적인 시장을 보이고 있을 뿐 아니라, 두뇌 및 체내에 많은 산소를 공급함으로써 기억 력 향상, 두통개선, 모발촉진, 피부재생, 숙취해소, 지방분해 등의 효능이 있다는 보고가 있으나 유용성에 대한 객관적인 연구나 검증이 부족한 편이다.

알코올은 뇌의 중추신경에 작용하여 기분을 좋게 하고, 일 시적으로 괴로움에서 벗어나게 해주며, 사교의 수단으로 사 용되고 스트레스 해소를 위한 식품으로 사용되고 있다. 알 코올은 섭취량에 따라 간의 대사에 여러 가지 영향을 미치 는 것으로 알려져 있으며, 섭취한 알코올은 간에서 아세트 알데히드를 거쳐 최종적으로 물과 탄산가스로 분해된다[8].

숙취(hangover)는 술을 마신 뒤에 나타나는 식욕부진, 구 토, 설사, 오한, 식은땀, 두통 등을 일컬으며 객관적인 증상 으로는 인식 또는 운동 능력 저하, 혈액학적 변화 및 호르 몬 변화를 나타낸다. 숙취의 원인은 탈수 및 알코올(에탄올 및 메탄올)과 알코올 대사물(아세트알데히드, 포름알히드, 아 세톤 등)의 독성, 흡수 장애로 인한 영양소 결핍(비타민, 혈 당, 무기질 결핍)등으로 알려져 있다. 숙취의 정도는 개개인 에 따른 유전적 소양이나, 환경상태 즉, 그날의 컨디션, 운 동 상태, 탈수 정도, 건강 상태, 영양상태에 따라 정도의 차 이가 심하여 숙취 증상 또는 숙취 해소의 과학적이고, 객관 적인 평가의 어려움이 있다[9]. 하지만 최근 숙취를 제거하 기 위한 다양한 기능성 음료, 약물, 약용식물이 개발되고 숙 취해소에 대한 효과를 검증하기 위해 혈액학적 변화 등 객관 적으로 평가하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다[10-13].

본 연구에서는 최근 웰니스 분야에서 사용되어지고 있는 고압산소챔버에서의 고압산소 중재가 알코올에 의한 산화적 스트레스와 숙취 해소에 미치는 영향을 검증하기 위하여 혈 액학적 성분분석 및 스트레스 분석의 임상시험을 통해 유효 성을 평가하고자 하였다.

II. 실험 방법

1. 연구대상

건양대학교병원 임상시험위원회 IRB(Institutional Review Board) 승인(KYUH201605026002-HE003) 후 임상시험 을 진행하였다. 20대 건강한 성인을 대상으로 모집 공고문을 통하여 구인하였고, 시험목적 및 방법에 대해 충분히 설명한 후 자발적인 참여에 동의한 지원자 중 선정기준에 만족하고 제 외기준에 해당되지 않는 자를 최종 피검자로 선정하였다.

대상자의 선정기준은 선천성 또는 만성질환이 없으며, 내 과적으로 병적 증상 또는 소견이 없고, 혈액화학 검사 등 임 상병리 검사에 무리가 없는 사실이 확인된 자들로 모집하였 다. 또한 시험목적, 방법, 시기 및 본 기기의 성질, 작용, 예 상되는 부작용에 대해서 설명을 듣고, 이것을 충분히 이해하 고 본인의 자유의사에 따라 동의서를 얻을 수 있는 자들로 선정하였다. 대상자의 제외기준은 실험개시 전 1개월 이내 항 우울제, 항불안제, 수면제, 항경련제 등 알코올대사효소 유도 및 억제를 유발할 수 있는 약물의 복용하였거나, 시험개시 전 3 일 이내 시험에 지장을 줄 우려가 있는 과도한 음주를 한 자, 폐쇄 장비에 대한 과민증 기왕력이 있거나, 심장혈관계, 면역계, 혈액계, 뇌혈관계, 호흡기계 등에 주의가 필요한 자, 시험개시 전 4주간 이내에 200 ml 또는 12주간 이내에 400 ml 를 초과하는 채혈을 받았거나 정신과적 병력이 있 어 동의서를 직접 작성 할 수 없는 자들은 제외하였다. 표 1 은 임상시험에 참가한 피험자들의 신체적 특성을 나타낸다.

2. 연구설계

본 연구는 성인 정상군 20명을 대상자를 선정하였으며, 음주 후 숙취해소 음료, 고압산소챔버, 일반챔버의 3가지 중 재방법에 따른 스트레스 지수, 혈액학적 지수의 변화추이를 확인하였다. 실험 2시간 전부터 공복, 금연을 유지하도록 통 제하였으며 대상자들은 오후 특정 시간에 모여 음주 전 검 사로 채혈과 스트레스진단검사를 진행한 후 알코올 섭취량 을 1.75 g/kg으로 설정하여[10] 20.1% 에탄올을 함유한 소 주 360 ml 1병을 1시간 동안 여러 차례 나눠 마시게 하였으 며 약간의 물, 당분이 없는 과자를 음주 시 같이 섭취하도록 하였고, 혈중 알코올 농도 (blood alcohol concentration:

BAC) 가 최대로 상승하는 것으로 알려진[10,11] 음주 후 1시

Table 1. Characteristics of subjects

Characteristics Male (N=18) Female (N=2)

Age (yr) 24.8 ± 1.1

023.5 ± 0.7

Height (cm) 173.9 ± 5.2 161.5 ± 4.9 Weight (kg)

068.8 ± 7.9 056.5 ± 0.7

177 간이 지난 시점에 다시 채혈과 스트레스 검사를 실시하였다.

중재는 실험군으로 고압산소챔버군, 대조군으로 숙취해소 음 료군과 일반챔버군을 사용하였고 3가지 중재 방법을 1주일 간격으로 실험을 진행하였으며, 중재 방법의 순서는 무작위 로 정하였다. 각각의 중재 방법은 1시간 동안 실시하였으며 실험 절차는 그림 1에서 보여주고 있다.

3. 중재방법 및 자료수집

(1) 고압산소챔버

본 연구에서 사용한 고압산소챔버 (OXYGEN-CAP, EXCELAB Co., Korea) 는 산소캡슐, 캡슐컨트롤러, 의료용 산소실린더로 구성된다. 산소캡슐은 약 1루베 (㎥)의 용적 이며, 크기는 길이 2100 mm, 직경 778 mm이다. 산소캡슐 의 압력은 최대 1.3bar이고, 최대 산소농도는 35~40%이며 산소캡슐의 총 중량은 약 90 kg이다. 대상자는 산소캡슐 안 에서 중재 중 비상 시 중지 버튼으로 언제든지 멈출 수 있 으며, 외부와 소통할 수 있도록 인터폰이 설치되어 있다. 다 양한 모드를 선택할 수 있어 원하는 중재 방법을 선택할 수 있도록 설계되어 있다(그림 2). 대상자는 음주 1시간 후 고 압산소챔버에 들어간 편안한 상태로 누워서 휴식을 취하도 록 하였으며, 챔버의 외부에서 압력을 1.3bar까지 천천히 상 승시켰다. 압력이 서서히 상승하는 중 고압으로 인한 고막 의 막힘 현상이 느껴지는 경우 하품을 하거나, 코를 막고 침을 삼키는 행위(toynbee)를 하도록 지시하였으며 압력평 형 기법(pressure equalizing technique)으로 발살바 (valsalva), 프렌젤(frenzel), 마우스필(mouthfill) 기법을 실시할 수 있도록 교육하였다.

(2) 숙취해소음료

본 연구에서 사용된 숙취해소음료(C사, Korea)는 헛개나 무열매추출물 1.3%, 글루메이트효모추출물혼합분말, 자리추 출물분말, 황기, 로스터추출물분말, 정제수, 액상과당, 정백

당, 타우린, 무수구연산, DL-사과산, 덱스트린, 알라닌, 구 연산나트륨, 니코틴산아미드, 젖산, 영양강화제, 글루세린에 스테르, 피이로엔, 천연착향료, 합성착향료, 헛개나무추출물 15% 의 원재료를 통해 만들어진 제품으로 숙취해소를 위해 대중적으로 음용되고, 시중에서 쉽게 구매할 수 있는 숙취 해소음료이다. 대상자들은 100 ml 숙취해소음료를 천천히 마신 후 안대를 착용하고 일반 침대 위에서 1시간 동안 수 면을 취하도록 하였다. 수면 중 실내 온도와 습도는 고압산 소탱크와 동일하게 하였다.

(3) 일반챔버

본 연구에서는 고압산소챔버의 산소실린더를 제거하여 산 소분압이 제공되지 않는 일반 챔버를 대조군으로 위약효과 (placebo effect) 를 유도하여 실험하였다. 즉, 산소실린더에 서 주입되는 고압산소가 제공되지 않는 점을 피검자에게 알 리지 않고 모든 조건은 고압산소챔버와 동일하게 하였다.

4. 스트레스 평가 도구

스트레스 지수는 자율신경기능 및 말초혈액순환 상태를 토대로 스트레스 변화 정도를 평가하기 위해 스트레스 측정 기(SA3000P, Medicore Co., Korea)를 이용하여 스트레스

Fig. 1. Flow chart of study process.

그림 2. 본 연구에서 사용된 고압산소 챔버.

Fig. 2. Hyperbaric oxygen chamber for this study.

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와 관련된 지표들을 측정하였다. 각 대상자들은 스트레스 진 단기기 앞에 앉아 양쪽 손목과 발목에 전극을 부착하고 스 트레스 지수를 측정을 하였다. 측정 중 움직이거나 말을 하 지 않도록 통제하였으며, 안정된 상태에서 15분간 측정하였 다. 대상자는 음주 전 1차 검사, 음주 후 1시간 이후인 중 재 전 2차 검사, 중재 후 1시간이 지난 시점에 3차 스트레 스진단 검사를 시행하였다.

스트레스 진단기기를 통해 평균 심박동수(heart rate:

HR), 교감신경의 활성도를 나타내는 LF(low frequency component), 부교감신경의 활성도를 나타내는 HF(high frequency component), 자율신경의 균형을 나타내는 LF/

HF ratio 값을 측정 후 분석하였다.

5. 혈액 채취 및 분석

본 연구에서 대상자들의 채혈은 숙련된 임상병리사에 의 해 진행되었으며, 멸균된 장갑을 착용한 후 진공채혈관 (vacutainer) 을 이용하여 위팔정맥의 혈액을 1회 약 6㏄, 1 일 총 18㏄를 채취하였다. 고압산소챔버, 숙취해소음료, 일 반챔버의 중재 방법을 무작위로 선택하여 진행하였고, 반복 적인 채혈로 혈관의 손상이나 거부감이 있을 경우 반대쪽 위 팔정맥의 혈액을 채취하였다. 혈액학적 지수는 혈중 알코올 농도(blood alcohol concentration: BAC), 간의 손상 정도를 나타내는 간세포 효소(aspartate aminotransferase: AST, alanine aminotransaminase: ALT) 농도, 혈당 (glucose), 젖산(lactic acid)과 피로 및 스트레스에 관련된 C 반응성 단 백 시험(c-reactive protein: CRP), 코티솔 (cortisol), 크레 아티닌(creatinine) 등의 검사항목을 평가하기 위해 음주 전, 알코올 섭취 후 1시간 뒤인 중재 전, 중재 후 1시간이 지난 시점에 총 3회 채혈하였다. 혈액은 3500rpm에서 10분 간 원심분리하여 혈청을 얻었고 ethanol assay kit(Megazyme Co., Ireland) 를 이용하여 측정하였다.

6. 통계 분석

스트레스 측정 및 혈액분석을 통한 3가지 중재에 따른 변 화를 비교하기 위하여 반복측정 분산분석(repeated measure ANOVA) 으로 검증하였으며 유의수준은 a=0.05로 설정하였 다. 모든 통계적 분석은 SPSS 8.0(IBM Ltd., USA)을 이 용하여 분석하였다.

III. 결과 및 고찰

1. 스트레스 지수 변화

(1) 심박수 및 LF/HF ratio

심장기능 활성도를 나타내는 평균 심박수는 정상에서

60~90bpm 의 범위 안에 있다.

숙취해소음료를 음용한 군에서는 음주 전, 숙취해소음료 음용 전, 음용 후 1시간 후까지 평균 심박동수가 통계적으 로 유의한 증가를 보였다(p < 0.05). 고압산소챔버를 중재방 법으로 적용한 군에서는 음주 후 평균 심박수가 증가하였으 나, 중재 후 1시간이 지난 시점에서는 통계적으로 유의하게 감소를 하였다(p < 0.001). 반면 위약효과를 기대했던 일반 챔버를 중재방법으로 적용한 군에서는 시간에 따른 유의한 변화를 보이지 않았으나, 평균 심박수는 다소 감소된 것으 로 관찰되었다(표 2).

일반적으로 건강한 사람의 심박수는 변동이 매우 커 불규 칙성을 띄고, 자율신경계가 원활히 조절되어 일부 자극에 대 한 적응성이 좋다고 알려져 있어 교감신경과 부교감신경 사 이의 전체적인 균형 정도를 나타내는 LF/HF ratio는 값이 낮을수록 안정적이며 스트레스가 낮은 상태로 해석된다[14- 16]. 숙취해소 음료군과 일반챔버군에서는 음주 전, 중재 전, 음용 후 1시간 시점까지 뚜렷한 증가추이에 있었다. 그러나 고압산소챔버를 중재방법으로 적용한 군에서는 중재 전과 후를 비교하였을 때 감소된 추이를 보여주었으나 통계학적 으로 유의하지는 않았다(표 3).

알코올을 섭취하면 심박수와 혈압이 증가하게 되며[14], 알코올의 장기간 섭취나 일회성 섭취에 의해서도 나타나는 증상이다. 또한 알코올의 섭취는 인체의 혈관을 조절하는 데 에도 영향을 준다고 보고되고 있다[15]. 고압산소챔버를 중 재방법으로 적용한 군에서는 음주 후 평균 심박수가 증가하 였으나, 중재 후 1시간이 지난 시점에서는 통계적으로 유의

Table 2. Change in heart rate of each group Pre-

drinking

Pre- intervention

Post-

intervention F HDG 81.95 ± 9.020 88.15 ± 9.49 88.60 ± 10.07 5.318*

HOCG 82.80 ± 11.83 89.00 ± 11.46 85.45 ± 10.68 7.756**

NCG 85.45 ± 16.63 89.15 ± 15.51 86.00 ± 11.93 3.264

HDG: Hangover drink group, HOCG: Hyperbaric oxygen chamber group, NCG: Normal chamber group, *p < 0.05,

**p < 0.001.

표 3. 그룹별 시간에 따른 LF/HF ratio 변화 Table 3. Change in LF/HF ratio of each group

Pre- drinking

Pre- intervention

Post-

intervention F HDG 3.21±3.04 5.97±5.16 11.27±19.67 2.818 HOCG 4.21±3.44 6.52±5.79 6.51±6.11 2.319 NCG 3.91±2.91 4.39±3.17 6.98±5.90 3.084

HDG: Hangover drink group, HOCG: Hyperbaric oxygen

chamber group, NCG: Normal chamber group.

179 하게 감소되어 안정상태를 보였다. 스트레스 진단기를 통해

측정한 스트레스 지수에서 고압산소챔버를 중재방법으로 적 용한 군에서는 중재 전과 후에 다소 감소된 추이를 보여 음 주 후 안정상태를 유지하며 스트레스 증가가 억제되었다고 판단되었다. 이를 통해 숙취해소음료나 일반챔버 보다 고압 산소의 중재가 스트레스 감소에 있어 효과적임을 확인하였다.

2. 혈액학적 지수 변화

(1) 혈중 알코올 농도(blood alcohol concentration:

BAC)

알코올 섭취 후 혈중 알코올 농도는 빠르게 상승하였으며, 1 시간 후 가장 높은 수치를 나타내었다. 중재 후 1시간이 지 난 일반챔버군 대비 숙취해소 음료군에서는 약 47% 유의하 게 감소하였으며(p < 0.05) 고압산소군에서는 약 46%로 숙 취해소 음료군과 유사한 감소율로 유의하게 나타냈다 (p < 0.05), (그림 3). 이러한 결과는 알코올 섭취 후 고압산 소의 중재가 숙취해소 음료섭취와 유사한 혈중 알코올 분해 능을 갖는다는 것을 의미한다.

(2) AST(aspartate aminotransferase), ALT(alanine aminotransaminase) 효소

음주 전, 음주 후 1시간, 중재 후 1시간이 되는 시점에서 채혈을 실시하였다. 혈액은 3500rpm에서 10분간 원심분리 하여 혈청을 얻었고 AST, ALT 시약(Roche diagnostics Inc., Switzerland) 을 이용하여 측정하였다. AST와 ALT 의 비는 특정 간질환을 진단하는데 유용하게 이용될 수 있 으며 AST는 간세포의 세포질보다 마이토콘드리아에 더 많 이 존재하는데 비해 ALT는 주로 세포질에 분포되어 있다.

알코올성 간염의 경우 주로 마이토콘드리아가 손상되며, AST 가 ALT보다 더 높게 증가한다[17]. 중재 후 1시간과 음주 후 1시간 대비 숙취해소 음료군, 고압산소군에서 AST/

ALT 비율이 중재 후 유의한 차이는 없이 감소하는 것으로 나타났지만, 일반챔버군에서는 반대로 증가하는 추세를 보 였다(그림 4). 이러한 효소들은 만성 알코올에 주로 반응하 는 것으로 본 연구에서는 만성적인 반응을 기대하기 어려운 부분이 있다[10]. 간세포의 손상은 막 투과성 및 수송기능 등에 영향을 주어 효소들을 세포로부터 혈액으로 방출하게 하는데, AST/ALT의 활성은 알코올에 의하여 간 조직막에 손상이 있었음을 의미한다[17]. 실험 결과 중재 후 1시간이 지난 시점에서 숙취해소 음료군과 고압산소군의 AST/ALT 는 현저한 변화는 보이지 않았지만 알코올 섭취 후 고압산 소 중재는 숙취해소 음료 섭취와 유사한 간 손상 억제 효능 을 갖는 것을 확인 할 수 있었다.

(3) 혈당(glucose)

음주 전, 음주 후 1시간, 중재 후 1시간이 되는 시점에서 perfuma(Accu-chek Co., Korea) 를 이용하여 혈당 변화를 측정하였다. 알코올 섭취 후 신체는 뇌에서 많은 양의 당을 소비하게 되고 저혈당 현상이 일어날 수 있다. 따라서 저혈 당으로 인하여 유발되는 현기증, 두통과 같은 임상 증상에 대한 고압 산소 처리의 효능을 확인하고자 혈당 농도를 측 정하였다. 알코올 섭취 1시간 후 혈당 수치가 감소하여 알 코올 섭취에 의해 유도된 혈당 소모를 확인하였다. 중재 후 1시간이 지난 시점에 알코올 섭취 전과 혈당 수치를 비교 분석하여, 고압산소 중재가 저혈당 현상을 억제하는지 확인 하였다. 중재 후 혈당의 증가를 보이지는 않았지만 일반챔 버군 대비 고압산소군이 혈당 저하를 22.1% 억제하는 것으 로 나타났으며, 숙취해소 음료군에서는 일반챔버군과 유사 하게 감소하여 저혈당 회복에 효과적이지 않았다. 특히 일 반챔버군에서는 중재 후 혈당이 유의하게 감소하는 것을 확 인할 수 있었다(p < 0.05).

알코올을 복용하게 되면 간에서 포도당 생산을 중단하고

Fig. 3. Change in blood alcohol concentration before and after intervention.

그림 4. 중재 전후 혈중 간 손상 지표 AST/ALT의 변화.

Fig. 4. Change in AST/ALT as liver damage index before and after intervention.

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혈중 알코올을 분해하기 시작한다. 그로 인해 인체 내에서 당이 생성되지 않아 저혈당이 올 수 있다[12,18]. 과도한 음 주의 경우 심각한 수준까지 당을 떨어뜨릴 수 있어 당뇨병 환자에게는 치명적이고, 저혈당으로 인하여 인지능력이 떨 어지거나 성장호르몬의 분비 감소 등의 부작용이 있다고 보 고되고 있다[19,20]. 따라서 알코올 섭취 후 고압산소 중재 는 저혈당으로 유도되는 숙취 증상 완화에 도움을 줄 것으 로 보인다(그림 5).

(4) 젖산(lactic acid)

음주 전, 음주 후 1시간, 중재 후 1시간되는 시점에서 젖 산을 측정하였다. 혈액은 3500rpm에서 10분간 원심 분리 하여 혈청을 얻었고 Lactate Colorimetric Assay kit 2 (Biovision Inc., USA) 를 이용하여 측정하였다. 음주 1시 간 후 젖산의 증가를 확인하였는데, 중재 후 1시간이 된 시 점에 고압산소군의 젖산 감소가 유의하게 감소하였으며 (p < 0.05) 숙취해소 음료군, 일반챔버군에서는 반대로 젖산 의 증가를 보였다(그림 6). 알코올을 섭취하면 젖산 축적현 상이 나타날 수 있는데 이는 포도당의 생성을 억제하며, 저 혈당이나 피로감, 구토, 현기증, 두통 등의 숙취 현상의 원 인이 된다[21,22]. 따라서 본 실험결과에서는 알코올 섭취 후 고압산소의 중재는 혈당 저하에 의한 젖산 축적을 억제 하여 숙취 증상 완화에 도움을 줄 수 있음을 알 수 있었다.

(5) C 반응성 단백 시험(c-reactive protein: CRP) 각각의 전혈을 3,500 rpm에 원심분리하여 혈청을 얻은 뒤 AU480 (Beckman coulter Co., USA)를 이용하여 C 반응성 단백을 측정하였다. 음주 후 1시간에서 그룹간의 유 의적 차이는 관찰되지 않았으며, 중재 후 1시간이 지난 시 점에 일반챔버군 대비 숙취해소 음료군에서는 약 52% 감 소하였고 고압산소군에서는 약 68%의 감소하였으나 유의

하지 않았다(표 4). 반응성 단백은 폐렴알균(streptococcus pneumoniae) 의 표면 항원인 C 다당체(c-polysaccharide)와 반 응하는 단백질로서 급성기 반응물질 (acute phase reactants)의 하나이다. 급성기 반응물질이란 염증이나 조직 손상에 비특 이적으로 반응하여 농도가 변화하는 물질이다[18]. 따라서 음주 시 발생할 수 있는 급성 염증에 고압산소 중재가 미치 는 영향을 확인한 결과, 고압산소의 중재가 알코올로 유도된 급성 염증을 억제하는데 도움을 줄 수 있음을 의미한다. 하지 만 염증과 관련된 C 반응성 단백은 알코올의 섭취가 병리 적 소견을 일으킬 만한 양은 아니어서 통계학적으로 유의한 영향을 미치지 못한 것으로 보인다[10].

(6) 코티솔 (cortisol)

혈액은 3.8% sod citrate tube에 채혈하여 3,500rpm에 서 10분간 원심분리하여 혈장을 얻었고 cortisol elisa kit No. 500360 (Cayman chemical Co., USA)을 이용하여 측정하였다. 코티솔은 알코올 섭취 1시간 후 가장 높은 수 치를 나타내었다. 중재 후 숙취해소 음료군과 일반챔버군에 서 코티솔 수치가 감소하였고, 고압산소군에서는 약 48%로 일반챔버군과 숙취해소 음료군에 비해 통계학적으로 유의한 감소를 보였다(p<0.001) (그림 7).

그림 5. 중재 직후 glucose의 변화.

Fig. 5. Change in glucose before and after intervention.

표 4. 중재 전후 혈중 CRP의 변화

Table 4. Change in CRP (c-reactive protein) before and after intervention

Chang in CRP

(Post-intervention-Pre-drinking)

HDG -0.012 ± 0.068

HOCG -0.024 ± 0.150

NCG -0.011 ± 0.079

HDG: Hangover drink group, HOCG: Hyperbaric oxygen chamber group, NCG: Normal chamber group.

그림 6. 중재 전후 혈중 lactic acid의 변화.

Fig. 6. Change in lactic acid before and after intervention.

181 코티솔은 콩팥의 부신 피질에서 분비되는 스트레스 호르

몬으로 외부의 스트레스와 같은 자극에 맞서 우리 몸이 최 대의 에너지를 만들어 낼 수 있도록 하는 과정에서 분비된 다. 따라서 코티솔이 감소할수록 피로회복에 효과적이라고 볼 수 있다[12,23]. 실험 결과 고압산소 중재 후 1시간이 지 난 시점에 코티솔 측정에서 고압산소를 처리한 군에서는 약 48%로 일반챔버군과 숙취해소 음료군에 비해 유의한 감소 를 나타났다. 이러한 결과는 알코올 섭취 후 숙취 음료에 비 해 고압산소의 처리가 피로 회복에 효과적이라는 것을 나타 낸다.

(7) 크레아티닌 (creatinine)

각각의 전혈을 3,500rpm에 원심분리하여 혈청을 얻은 뒤 AU480 (Beckman coulter Inc., USA) 를 이용하여 측정하 였다. 음주 후 혈중 크레아티닌이 증가하였고 음주 후 1시 간 후 가장 높은 수치를 나타내었다. 모든 군에서 소폭 감 소하였으나 고압산소군에서는 일반챔버군 대비 약 33%의 유의한 감소를 나타냈다 (p < 0.05), (그림 8).

알코올을 섭취하게 되면 근육피로에 영향을 줄 수 있는데,

이를 비교하기 위해 크레아티닌을 측정하였다. 크레아티닌 은 근육 내에 존재하는 크레아틴의 가수분해에 의해 생성되 는 물질로써, 근육 질량에 비례하는 화합물로 근육 피로 시 에 증가할 수 있다[12,24]. 따라서 크레아티닌을 측정하여 근육피로 회복에 고압산소 처리가 영향이 있는지 확인한 결 과, 고압산소 중재가 숙취해소 음료 섭취보다 근육피로 회 복에 효과적이라는 것을 확인할 수 있었다.

IV. 결 론

본 연구에서는 고압산소챔버에서의 고압산소 중재가 알코 올에 의한 산화적 스트레스와 숙취 완화에 미치는 영향을 평가하기 위하여 20대 젊은 성인을 대상으로 임상시험을 시 행하였다. 음주 전, 음주 후 1시간, 중재 후 스트레스 지수 측정, 채혈을 통한 혈액성분 변화를 측정하여 고압산소 중 재가 음주로 인해 발생되는 산화적 스트레스 해소 및 피로 감과 숙취해소를 효과적으로 완화시킬 수 있으며 체내 알코 올 대사에 직·간접적으로 작용해 산화적 스트레스 및 숙취를 방지하는 기능성 중재로서 사용 가능할 것으로 확인하였다.

본 실험에서는 건강한 20대 성인 남녀 20명을 대상으로 하여 제한된 실험 대상자와 연령분포의 제한점이 있다. 따 라서 차후 다양한 연령대 및 실험피검자의 확대를 통한 숙 취효과 연구가 필요하다. 향후 혈액성분과의 상관관계 등 기 전적 규명이 필요하며, 실험설계 변화와 장기적인 숙취변화 관 찰 등을 통한 다양하고 통제된 접근이 필요하다고 사료된다.

또한 고압산소의 효과를 극대화하기 위해 고압산소챔버 내에 서 압력변화, 압력에 의한 불쾌감 및 통증 인지를 최소화, 중 재시간 조절 등 편안한 수면을 유도하기 위한 최적화 과정 이 필요하다고 판단된다.

본 연구의 결과를 통해 고압산소챔버가 의료용뿐만 아니 라 스트레스 및 숙취해소 등의 웰니스 분야등 다양한 분야 에 활용될 수 있을것으로 기대된다.

참고문헌

[1] C.T. Reinhard, N.J. Planavsky, S.L. Olson, T.W. Lyons, and D.H. Erwin, “Earth’s oxygen cycle and the evolution of ani- mal life,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 32, pp. 8933-8938, 2016.

[2] P.M. Tibbles and J.S. Edelberg, “Hyperbaric-oxygen ther- apy,” New England Journal of Medicine, vol. 334, pp. 1642- 1648, 1996.

[3] H.W. Hopf and J. Holm, “Hyperoxia and infection,” Best Practice and Research Clinical Anaesthesiology, vol. 22, pp.

553-569, 2008.

[4] H. Andreas, K. Roland, M. Sabine, and W. Urban, “Ture and false concerns about neuroenhancerment, a response to “neu- 그림 7. 중재 직후 혈중 cortisol의 변화.

Fig. 7. Change in cortisol before and after intervention.

그림 8. 중재 직후 혈중 creatinine의 변화.

Fig. 8. Change in creatinine before and after intervention.

182

roenhancers,” addiction and research ethics: by D M Shaw”, Journal of Medical Ethics, vol. 40, pp. 286-287, 2013.

[5] Y.H. You, H.D. Kim, H. Kim, S.C. Choi, and G.W. Kim,

“Clinical applications and contemporary trends of hyperbaric oxygen therapy in Korea,” Journal of the Korean Medical Association, vol. 7, pp. 601-606, 2014.

[6] B.H.M. Branco, D.H. Fukuda, L.V. Andreato, J.F.dS. Santos, J.V.D.C. Esteves, and E. Franchini , “The Effects of Hyper- baric Oxygen Therapy on Post-Training Recovery in Jiu- Jitsu Athletes,” PLoS ONE, vol. 11, 2016.

[7] H.D. Wilson, J.R. Wilson, and P.N. Fuchs, “Hyperbaric oxy- gen treatment decreases inflammation and mechanical hypersensitivity in an animal model of inflammatory pain,”

Brain Research, vol. 1098, pp. 126-128, 2006.

[8] S.H. Kim, M.Y. Young, H.J. Kwon, S.P. Hong, J.H. Choi, and S.Y. Jung “Establishment of Functionality Evaluation Sys- tem for Hangover Settlement of Health Functional Food,”

Korea Food and Drug Administration, 2003.

[9] T. Utkan, F. Yildiz, G. Ilbay, S. Ozdemirci, and B.F. Erden,

“Blood pressure and vascular reactivity to endothelin-1, phenylephrine, serotonin, KCl and acetylcholine following chronic alcohol consumption in vitro,” Fundamental and Clinical Pharmacology, vol. 15, pp. 157-165, 2001.

[10] J.H. Jung, “Effects of ‘Morning 7’ a natural food ingredient complex, on the hangover,” The Sustainability Science Soci- ety conference, pp.157-175, 2011.

[11] S.M. Park, B.K. Kang, and T.H Chung, “The Effect of Mil- dronate on Serum Alcohol Concentration and Hangover Syn- drome?,” J of Korean Society of food science and nutrition, vol. 27, pp. 168-174, 1998.

[12] K.H. Noh, J.H. Kang, J.J. Kim, J.H. Shin, D.K. Kim, and Y.S.

Song, “Effect of Dandelion Juice Supplementation on Alco- hol-Induced Oxidative Stress and Hangover in Healthy MaleCollege Students,” J of Korean Society of food science and nutrition, vol. 38, pp. 683-693, 2009.

[13] Z.C. Chung, Y.S. Nam, S.I. Cho, S.H. Yim, J.S. Bang, U.D.

Sohn, J.M. Kim, MiS. Kim, K.H. Koo, Z.C. Chung, and J.H.

Jeong, “Effects of Curcuma long gum preparation on the Blood Alcohol Level and Hangover,” Kor. J. Clin. Pharm., vol. 20, pp. 1-8, 2010.

[14] C.R. Tirapelli, E. Legros, I. Brochu, J.C. Honoré, V.L. Lan- chote, S.A. Uyemura, A.M. de Olivelira, and P. D’Orléans- Juste, “Chronic ethanol intake modulates vascular levels of endothelin-1 receptor and enhances the pressor response to

endothelin-1 in anaesthetized rats,” British Journal of Phar- macology, vol. 154, pp. 971-981, 2008.

[15] M. Malik, A.J. Camm, J.T. Bigger, G. Breithardt, S. Cerutti, R.J. Cohen, P. Coumel, E.L. Fallen, H.L. Kennedy, R.E.

Kleiger, F. Lombardi, A. Malliani, A.J. Moss, J.N. Rottman, G. Schmidt, P.J. Schwartz, and D.H. Singer, “Heart Rate Variability: Standards of Measurement, Physiological Inter- pretation, and Clinical Use,” European Heart Journal, vol.

17, pp. 354-381, 1996.

[16] E. Schmidt and F.W. Schmidt “Enzymes in Hepatic Disease, In Diagnostic Enzymology,” Clinical Biochemistry, vol. 26, pp. 241-251, 1993.

[17] A. Reuben, “Alcohol and the Liver,” Current Opinion in Gas- troenterology, vol. 22, pp. 263-271, 2006.

[18] D. Kerr, I.A. Macdonald, S.R. Heller, and R.B. Tattersall,

“Alcohol Causes Hypoglycaemic Unawareness in Healthy Volunteers and Patients with Type 1(insulin-dependent) Dia- betes,” Diabetologia, vol. 33, pp. 216-221, 1990.

[19] B.C. Turner, E. Jenkins, D. Kerr, R.S. Sherwin, and D.A.

Cavan, “The Effect of Evening Alcohol Consumption on Next-morning Glucose Control in Type 1 Diabetes,” Diabe- tes Care, vol. 16, pp. 1888-1893, 2001.

[20] C.J. Glueck, E. Hogg, C. Allen, and P.S. Gartside, “Effects of Alcohol Ingestion on Lipids and Lipoproteins in Normal Men: Isocaloric Metabolic Studies,” The American Journal of Clinical Nutrition, vol. 33, pp. 2287-2293, 1980.

[21] M. Oscar-Berman and K. Marinkovic, “Alcoholism and the Brain: an Overview,” Alcohol Research and Health, vol. 27, pp. 125-133, 2003.

[22] H.D. Wilson, J.R. Wilson, and P.N. Fuchs, “Relationship of Early Life Stress and Psychological Functioning to Adult C- Reactive Protein in the Coronary Artery Risk Development in Young Adults Study,” Brain Research, vol. 1098, pp. 126- 128, 2006.

[23] W.R. Lovallo, S.L, Dickensheets, D.A. Myers, T.L. Thomas, and S.J. Nixon, “Blunted Stress Cortisol Response in Absti- nent Alcoholic and Polysubstance-Abusing Men,” Alcohol- ism: Clinical and Experimental Research, vol. 24, pp. 651- 658, 2000.

[24] E. Savdie, G.M. Grosslight, and M.A. Adena, “Relation of Alcohol and Cigarette Consumption to Blood Pressure and Serum Creatinine Levels,” J of Chronic Diseases, vol. 37, pp, 617-623, 1984.