인체는 대략 60조에 이르는 세포로 구성된다. 각각의 세포는 ‘핵(kern)’과 미토콘드리아로 구성된다. 세포 핵에는 인간의 유전자인 DNA(Deoxyribonucleic acid, 디옥시리보핵산)가 이중 나선구조로 존재하며, DNA는 유전정보를 F1(부모)으로부터 F2(자식), F3(손자)에게로 전하는 중요한 역할을 한다. 또한 DNA는 RNA(Ribonucleic acid, 리보핵산)이라는 물질을 통해 단백질 합성에도 관여한다. 한편 세포에는 수십개에서 수천에 이르는 미트콘드리아라고 불리우는 작은 기관이 많이 있다. 미토콘드리아는 세포에너지인 ATP를 발생시킨다.

ATP는 아데노신3인산(Adenosine triphosphate)이라는 물질로 생명존속과 직결된 모든 생물들의 세포에너지이다. 생화학 책을 보면 ATP는 세포의 ‘에너지 통화’라고 쓰여 있다. 정상적 세포는 24시간 끊임없이 에너지 통화 즉 ATP를 생성하는 것이다. 왜냐하면 ATP는 생존기간이 짧기 때문이다. 일설에 의하면 매일 자기체중과 거의 동일한 정도의 ATP가 만들어진다고 알려져 있다. 물론 ATP의 생성은 거의 동시에 ATP 소멸로 이어진다.

세포의 ATP를 생성하는 필수적인 것으로 식사와 호흡을 들수 있다. 에너지 생산 측면에서 본 식사와 호흡은 하나의 input이다. 음식들은 위장에서 소화되어 각각 포도당이나 지방산, 아미노산이라는 작은 단위로 분해되어 흡수된다. 그리고 혈관을 통해 운반되어 세포로 들어가 에너지 생산의 원재료로서 미토콘도리아에 흡수되는 것이다.

흡수된 영양소는 아세틸(CoA)이라고하는 공통의 물질로 변환된 후 효소덩어리인 TCA 회로 (또는 TCA 사이클, 구연산 회로라고도 함) 속에서 분해되어 전자 “e-”가 생산된다. 이러한 “e-”가 전자전달계 속으로 전해져 최종적으로 에너지인 ATP가 생산되는 것이다.

TCA 사이클에 문제가 있다는 것을 ‘대사장애(metabolic syndrome: 대사증후군이라고도 함)’라고 한다. 정상적인 “e-”가 공급되지 못해 에너지 이상이 생기는 것으로 여기에는 노화에 따른 세포수의 감소와 TCA 사이클 내에서 발생하는 활성산소가 주원인이다.

산소는 호흡과 생존의 중심이다. 우리에게 산소가 없으면 TCA 회로도 작동되지 않고, ATP도 생산되지 않아 인간세포는 죽어버린다.

인간의 진화는 육지에 올라와 산소호흡을 통해 인간의 활동영역은 비약적으로 향상되었던 것이다. 하지만 산소도 두얼굴 즉 단점도 있다. 바로 활성산소이다.

호흡으로 흡입한 산소의 1-2%는 활성산소로 변한다고 알려져 있다. 이러한 활성산소는 몸을 보호하는데 사용된다. 즉, 백혈구의 일종인 호중구(Neutrophil)나 대식세포(Macrophage)라고 불리우는 탐식세포가 외부에서 침입한 바이러스 등을 자신속으로 흡수하여 막으로 둘러싸고, 국소적으로 활성산소를 뿜어 죽이는 것이다.

문제는 노화와 함께 활성산소에 대한 통제가 어렵게 된다는데 있다. 또한 현대인의 생활도 친활성산소적이라는데 문제가 있는 것이다. 나이가 들면서 세포수가 감소되고 활성산소를 불활성화할 수 없게 되고, 활성산소가 전자를 빼앗아 ATP 생산이 저하되고 이것은 다시 활성산소의 증가로 이어지는 악순환이 되는 것이다.

활성산소는 유전자를 파손하며 암을 유발하며, 단백질을 변형시켜 피부의 주름이나 처짐 현상을 불러 일으키고, 눈수정체 단백질을 상하게하여 백내장을 일으킨다. 몸에 있는 세포의 세포막지질(지질: 지방분)을 산화시켜 과산화지질로 변형시켜 그 기능을 저하시킨다. 특히, 뇌신경세포는 DHA라고 하는 취약한 지질로 이루어져 변성되기 쉽고 치매나 노화의 원인이 된다. 무엇보다 미토콘드리아가 상처를 입게되면 전자 부족으로 인해 ATP 생산이 줄고, 이것은 피로, 노화, 골다공증 등으로 이어지는 것이다.     

피로, 노화, 질병의 실체는 활성산소와 그에 따른 대사장애라고 할 수 있다. 바꾸어 말하면 노화나 질병은 “엔진인 미토콘드리아가 활성산소 때문에 충분한 힘을 발휘할 수 없게될 뿐 아니라, 그을음이 쌓여 배기관 등이 막혀버린 상태”라는 것이다.
 
현재 약 100종류(일설에 의하면 200종류 이상)의 질병이 적어도 활성산소와 연관되어 있다고 평가된다. 결국 활성산소는 세균성 질병이 아닌 현대인의 주질병인 생활습관병의 대부분과 관계가 있는 것이다. 그럼 활성산소를 통제할 대안은 없는 것인가. 결론적으로 결코 아니다. 그리고 이에 대한 대안은 역설적으로 우주상에 가장 흔하고 가볍고 작으며 제1호 원소인 수소에서 찾아진다.

수소원자는 “H”로 표기된다. 원자번호 1번의 원자이다. 따라서 핵 주위에 전자를 하나 가지고 있다. 그 크기는 빛의 파장보다 작다.(100억분의 1미터 보다도 작다) 우주에서 가장 많으나 가장 작고 기본적인 원자인 것이다. 우주의 최대 질료(우주에 존재하는 원소의 90% 이상이 수소이다)이자 태양의 경우도 거의 100%의 수소와 헬륨으로 구성되어 있다.

또한 수소는 인체의 3분의 2, 63%가 수소로 구성된다. 산소, 탄소, 질소 등 주요성분 보다도 훨씬 많다. 또한 인체를 구성하는 주요 성분인 물도 수소와 산소의 결합물(H2O)이다. 결국 수소는 인간과 인체에 산소와 같이 중요할 뿐 아니라 활성산소와 같은 중요한 문제에 새로운 대안이 될 수 있는 것이다. 특히, 마이너스 수소의 존재는 새로운 패러다임을 제공한다.