論文：構造化水　動物への影響（2021）

Michael I Lindinger 1,✉

Structured water: effects on animals

x.com/Alzhacker/status/1868151402897522894

要約

本レビューでは、構造化水（SW）を日常的に摂取した場合の動物への影響に焦点を当てる。SWとは、磁場や光線を含むさまざまな形態のエネルギー処理により水素結合構造が変化した液体水である。

ほとんどの研究は、構造が短時間しか持続しない「磁化」水を用いて行われてきたが、最近の研究では、少なくとも3.5ヶ月の安定性を持つSWの効果が検証されている。過去20年間に、さまざまな実験動物や家畜が研究されてきた。1か月以上SWを摂取した動物に共通する反応（3つ以上の研究による）には、成長率の増加、酸化ストレスの指標の減少、糖尿病患者における血糖値およびインシュリン反応の改善、血中脂質プロファイルの改善、精液および精子の質の改善、生体電気インピーダンス分析による測定値としての組織伝導率の増加などがある。

細胞および分子の内部および周辺にある液体が構造化されていることは知られているが、この内因性水の構造化がSWの飲用によって影響を受けるかどうかは不明である。SWが生物学的システムに影響を与えるメカニズムは不明であり、調査が必要である。

SWが生物学的システムに取り込まれた場合の影響は、タンパク質や細胞膜などの生物学的表面周辺の水の構造化の変化と関連している可能性が高い。

キーワード：抗酸化効果、抗酸化状態、クラスター化水、磁化水、生産動物、繁殖

はじめに

構造化水（SW）を動物の栄養源として使用すると、農業環境における成長と生産性の向上など、多くの好ましい反応がもたらされることが、過去20年間で一貫して示されている（Ebrahim and Azab, 2017）。水は必須栄養素であり、生物学的システムにおいて最も豊富な分子でもある。水が十分な供給量や品質で得られない場合、生物は成長せず、死に至る可能性もある。生物学における水の重要性は当然のことと思われがちであるが（Warner, 1970）、水分補給や健康とパフォーマンスの最適化に水が必要であることは広く認識されている（Bondy and Campbell, 2018）。水の重要性、特にSWの重要性は、生命科学である生物学において依然として過小評価され、正当に評価されていない。ビーカーの中であろうと生体システムであろうと、水の物理化学の基礎原理について生物学者が十分に訓練されていることが重要である。SWは非常に複雑で理解が不十分であり、それゆえSWと生物学的システムへの影響というテーマはほとんど無視されてきた。

SWの話を始めるには、2つの関連のない発見について言及する必要がある。1つ目は、電磁放射線で処理された水は構造化するという発見である（Del Giudice et al., 1988）。広範なレビューについてはPang 2014を参照のこと。2つ目は、「磁化」された水の摂取が、農業生産システムを含む動物に肯定的な効果をもたらすことが示されたことである（Patterson and Chestnutt, 1994; Ebrahim and Azab, 2017）。農業環境におけるSW研究のテーマは、引き続き水質改善（Goldsworthy et al., 1999）であり、同時に動物の健康と生産性も改善する（Ebrahim and Azab 2017; Gilani et al. 2017）。

「水の構造化」とは何を意味するのかを考えてみよう。図1に示されているように、SWは、構造化されていない液体水（バルク水と呼ばれることが多い）と比較して構造化された液体水と定義することができる。構造とは、図2に例示されているように、2～数百個の水分子からなるクラスターを形成する水素原子と酸素原子の集合体の数の増加を指す（Del Giudice et al., 1988; Chaplin, 2000; Pang, 2014; Chibowski and Szcześ, 2018）。クラスターは非常に大きくなる可能性があり、図3に示すように、球状（Pang 2014）、らせん状（Lo et al., 2012; Ho, 2014; Elia et al., 2017）、平面状（Hwang et al., 2018; Elton et al., 2020）の3次元形状を持つ可能性がある。ここで指摘しておきたいのは、これらの構造は氷に見られる構造とは異なり、非常に構造化された六量体構造であるということだ（図4）。水が構造化されるメカニズムについては、まだ十分に解明されていない（Chaplin, 2000; Pang, 2014; Ball, 2017; Chibowski and Szcześ, 2018; Elton et al., 2020）。しかし、本レビューでは、異なる構造を持つ水は、それらと直接接触する生物学的システムに多くの重大な影響を与える可能性があることが報告されている。

図1.

コップ1杯の水は、最大100万回/秒でプロトン（H+）の受容/放出が可能な数十億個のH2O分子（上）で構成されている（EdsallとWyman、1958年；HarnedとOwen、1958年）。しかし、プロトンは水溶液中では単独では存在せず、H2Oと結合してH3O+（ヒドロニウム）を形成しやすい。理論上、2つのH2O分子が1つのヒドロニウムと1つのヒドロキシルを形成できる。

図2.

個々のH2Oが直線状または非直線状のクラスターに結合する例。 水分子は黒い破線で示されているように水素結合によって結合している。 Pang (2014)より改変。

図3.

水分子の水素結合ネットワーク（黒い点線）による6量体状の水クラスター。Pang (2014) より改変。

図4

氷の6量体構造。

SWに関する我々の知識のほとんどは、磁場エネルギーを利用して水の構造化を行った研究から得られたものである（Pang and Deng, 2008; Pang et al., 2012; Pang, 2014; Chibowski and Szcześ, 2018）。このような「磁化」された水が、植物や動物、特に農業に与える影響について研究されてきた（Ebrahim and Azab, 2017）。この分野の発表文献の中には科学的根拠が弱いものもあるが、発表文献間の一貫性により、結論を導き出し、今後の研究の設計を策定することが可能である。本レビューの主な目的は、SWが動物に及ぼす影響について現在までに判明していることを要約することである。その際、生物学的影響がどのようにして生じるのかを理解するために実施すべき研究の種類を明らかにすることを目的としている。

構造化水は水の物理化学的特性を変化させる

ChibowskiとSzcześ（2018）は、磁化水に関する文献の詳細なレビューから、過去20年間に実施された実験の結果は、磁気処理が水の物理化学的特性の変化に及ぼす影響を説明する一貫したメカニズムを提供していないと結論づけた。これには、水のクラスタリングや水イオン相互作用などが含まれる。これは、主に界面にある構造化された平面状の水に関するElton et al. (2020)による最近のレビューでも繰り返されている。ChibowskiとSzcześ（2018）は、過去10年間の研究が、クラスター内およびクラスター間の水素結合を介した水の構造変化を強く示唆していると述べている。ある理論によると、磁場にさらされるとクラスターはサイズが変化し、水のクラスター間結合は弱まり、クラスター内結合は強まり、結合の量はわずかに増加する（ChangとWeng、2006）。

水の構造化が変化したことは、水による異なる可視光および紫外光波長の吸収を測定したスキャン、赤外スペクトルの吸収の変化、ラマンスペクトルの吸収の変化、およびその他のアプローチ（Pang and Deng, 2008, 2009; Slavchev et al., 2015; Tsenkova et al., 2018）から知られている。赤外吸収の増加から明らかなように、構造化の増加は、磁場の強度と処理時間の両方に比例する（図5）。磁場の除去後、その効果は短時間しか持続せず、図5に示されるPangとDeng（2008）の実験すべてにおいて、磁場から水を除去してから60分後には赤外吸収率はベースラインに戻っていた。

図5.

異なる磁場強度で異なる時間、水を処理した場合の効果の図。G、ガウス；1 T、10,000 G。PangとDeng（2008年）より引用。

パン氏らの研究以前にも、磁気処理によって水の物理的特性が変化することは知られており、その変化した物理的特性は「水クラスターの次元変化」によるものであることがわかっていた（Baranov et al., 1995; Ibrahim, 2006）。表1は、磁場処理によって起こりうる物理的特性の変化の一部を強調したものである。複数の研究者が、導電率とpHの上昇を報告している一方で、密度と表面張力の低下も報告されている。これに加えて、誘電率の上昇（Ibrahim, 2006; Pang and Deng, 2008）、蒸発エンタルピーの上昇（Toledo et al., 2008）の報告もある。

表1 未処理および磁気処理した水道水の物理的特性の一部1

1 値は平均 ± SEM である。

*未処理の水道水と有意差あり。Al-Hilali (2018)によるデータ。

純水で起こる物理的特性の変化を理解することは重要であるが、応用面から見ると、水道水や地下水（井戸水）を使用した場合に何が起こるかを理解することも重要である。水道水、地下水、湖水、貯水池の水は、動植物の農業において世界中で使用されている。これらの種類の水は、ミネラルや有機物質の含有量や、光、熱、機械的撹乱などの影響への曝露の度合いによって異なる。これらの影響はそれぞれ、起こり得る構造化の規模、種類、安定性に影響を与えると考えられる（Chibowski and Szcześ, 2018）。現在、査読付きの科学文献では、安定性に基づく2つの主なタイプのSWの証拠がある。磁石による処理によって意図的に構造化された水は、静置または流動式のいずれであっても、比較的短い期間、通常は数時間、長くても3日間安定している。構造化の程度は、磁気または光のいずれであっても、加えられるエネルギーの強度と持続時間に比例し、構造化の減衰は時間経過とともにほぼ指数関数的に減少する（Pang, et al., 2012; Chibowski and Szcześ 2018）。第2のタイプのSWは、長期安定性（数か月）を持つ。

約20年前、カリウムやシリカを含む特定のミネラル（重量比で約0.1%）と磁気エネルギー、光エネルギーを純化水に作用させることで、数か月の安定性を持つSWが開発された（Lorenzen, 1988, 2000）。この水は、人間を含む生物学的システムでテストされている（Ling et al., 2004; Wang et al., 2004; Chen et al., 2005）。さらに最近では、調教中のサラブレッド競走馬を対象とした臨床試験でこの水が使用された（Lindinger and Northrop, 2020）。この非常に安定したSWは、神戸大学のルミアナ・センコヴァ博士が開発したアクアフォトミクスアプローチを用いて分析されている（Slavchev et al., 2015; Tsenkova et al., 2018; Kraats et al., 2019）。製造日から3.5か月後まで分析したところ、このSWは、電子レンジで5分間加熱しても、構造を維持していることが分かった。赤外分光法とアクアフォトミクス分析により、この液体SWの構造には、プロトン化された水クラスター、水和水、および水二量体が含まれることが分かった（Lindinger and Northrop, 2020）。このSWは、Defiance Fuel（Defiance Brands Inc., Nashville, TN）として市販されている。

SWの動物成長と発育への影響

以下に詳述するように、飲用水または使用用水としてSWが動物に有益な効果をもたらすことを報告した研究は2ダース以上あり、その中には子供の口腔衛生への影響を調査した2件の研究も含まれる。その他の動物には、馬、牛、魚、羊、ヤギ、マウス、ラット、ウサギ、ウズラ、アヒル、ニワトリなどが含まれる。少数の研究では有害な影響が報告されている（下記参照）が、これらは磁石で長期間処理された水や、強すぎる磁場を発生させた水で発生しているようだ。「磁化」の持続時間や磁場強度が生物学的効果に及ぼす影響を調査した研究もいくつかあるが、これらの研究から「用量反応」効果があることが明らかになっている。 比較的、電気伝導度、pH、赤外スペクトル、UV-visスペクトル、表面張力などの水構造化の主要指標を報告した研究は少ない。これは、今日までのほとんどの研究の限界である。

PattersonとChestnutt（1994）は、SWを使用した3件の動物研究報告を引用している。これらの研究は現在では容易に入手できないため、PattersonとChestnutt、およびその他の研究（El-Hanoun et al., 2013; Balieiro Neto et al., 2017）からの引用を参考にした。子牛と羊では成長の増加が報告されており、枝肉の脂肪分が減少している（Lin and Yotvat, 1988）。 静磁場324,000Gで処理した水を飲ませたジャージー牛を用いた75日間の研究では、超音波測定による皮下脂肪厚の著しい増加が報告されている（Balieiro Neto et al., 2013）。

ヒツジとヤギ

動物の体に対するSWの影響を調査した最初の、よく設計された実験的研究は、PattersonとChestnutt（1994年）によるもののようだ。著者らは、硬度の高い（すなわち、総固形分が236および332mg/L）地元の水道水または地下水を磁化し、離乳後1週間経過した子羊のグループ（各グループ10匹）に、磁化していない水またはSWを与えた。磁界の強度および暴露期間は示されていない。水処理が水の物理的または化学的特性に及ぼす影響は特定されていない。子羊は、生体重54kg（離乳後約40～80日）に達するまで処理を継続した。このデータは、この研究では統計的な力が不十分であったことを示している。すなわち、SWでは摂取水量が少なくなる傾向（P > 0.05および < 0.10）があり、飼料要求率が高くなる傾向があった。成長成績や枝肉組成への影響は認められなかった。著者らは、水処理がより強力であるほど、子羊の成績に悪影響を及ぼす傾向が強まると結論付けた。一方、ShamsaldainとAl Rawee（2012）は、磁化水（1,000 G）を摂取した雌羊と雌羊の体重が、対照群と比較して有意に増加したと報告しているが、この研究でも水の特性は報告されていない。

Yacout et al. (2015) は、60日間磁化水（1,200および3,600ガウス）を摂取した雄ヤギと授乳中の雌ヤギを研究した。3,600ガウス水を摂取した結果、対照群および1,200ガウス水と比較して、乾物摂取量（DMI）が有意に増加した。DMIに一致する水の消費量と、対照群と比較して両方の磁化水で消化率が増加した。これは、ルーメン微生物数の増加、ルーメンアンモニア産生の減少、揮発性脂肪酸濃度の著しい増加、メタン産生の減少と関連している。

齧歯類

成体マウスに、1,000 Gまたは2,000 Gの磁石で処理した水道水を与え、または通常の水道水を摂取させた（対照群；Alhammer et al., 2013）。磁気処理により水の密度が減少（約10%）し、2,000Gでは総溶解固形物が増加したが、電気伝導度、溶存酸素、pH、塩分濃度への影響は見られなかった。実験期間は明記されていないが、4週間であったと思われる。1,000Gの水を飲んだ場合、体重への影響は見られなかったが、2,000Gの水を飲んだマウスの体重は著しく減少（約13%）した。飲料水の消費量は両グループとも40%から50%増加したが、飼料消費量には影響はなかった。この研究結果は、用量反応効果の可能性を示唆している。

LeeとKang（2013年）の研究では、9,000から13,000 Gの磁場を通過させることによるSWが1日以内に消費された。著者らは、 対照ラット群とストレプトゾトシン誘発2型糖尿病ラット群を研究し、糖尿病ラットをさらに2つのグループに分け、1つは対照水、もう1つはSWを8週間摂取させた。SWを摂取したラットの対照群は存在しない。糖尿病ラットは、1日当たりの食物摂取量が15%増加し、1日当たりの水の摂取量が対照群の2.5倍であったにもかかわらず、体重増加が対照群のラットと比較して60%以上減少した。SWを飲んだ糖尿病ラットは、対照水の糖尿病ラットよりも体重が約30%少なく、2つの糖尿病群の1日当たりの食物摂取量は同程度であった。これらの結果は、SWを摂取することで代謝率とエネルギー消費量が増加する可能性を示唆している。また、この研究の結果は、8週間にわたって比較的高い磁場処理水を使用した場合に負の影響があることも示している。

Balieiro Neto et al. (2014, 2017) は、32,000 Gの磁気単極場を用いてラットの飲料水を調整し、15日目、30日目、45日目にさまざまなパラメータを調査した。対照水と比較すると、磁気処理水ではpHが上昇し、濁度が低下したが、その他の物理的パラメータは評価されなかった。45日間で、著者は1日当たりの体重増加が25%有意に減少したと報告しているが、これは飼料中の窒素の保持量が増加したことと関連している。飼料要求率、水摂取量、尿量、糞中窒素、尿中窒素への影響は認められなかった。この研究は（LeeとKang、2013）の研究と同様に、32,000Gの磁場強度は過剰であることを示唆している。

ウサギ

El-Hanoun et al. (2013) は、未処理の水道水と井戸水、または4,000ガウスの磁場を照射した水道水と井戸水を、交配前の12週間と妊娠後の12週間（離乳期）を除いた28週間、ウサギの母体（各グループ10匹、6～7ヶ月齢）に与えた。水道水と井戸水の両方で磁気処理を行ったところ、pH、塩分濃度、電気伝導率が上昇し、有機物が減少し、井戸水の硬度が低下した。溶存酸素と個々のイオン濃度（Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、CO32-、HCO3-）には影響がなかった。子ヤギの成長は、分娩後6～12週間、離乳前の期間に追跡調査された（各群143～266頭）。水道水または井戸水の対照群と比較して、SWを12週間飲んだ群では、交配時および交配後7日目の体重増加が2倍に増加し、1日当たりの飼料摂取量も増加した。SWを飲んだ雌の出生時および生後28日目の子ウシの頭数および体重は、著しく増加した。水道水からSWを飲んだ雌の産後6～12週間の子ウシの体重増加は、水道水からSWを飲んだ雌の産後6～12週間の子ウシの体重増加よりも9.5%大きく、これは井戸水からSWを飲んだ雌の産後6～12週間の子ウシの体重増加よりも3倍大きかった。体重増加の増加は、飼料摂取量、飼料転換率（g飼料/g体重増加）、死亡率の大幅な減少を伴っていた。この研究では、4,000ガウスの磁場処理を施した水が有益であることが実証され、有害な影響は報告されなかった。

Attia et al. (2015) は、磁場強度4,000 Gで処理した水道水と井戸水を、7.5か月齢の雄ウサギ（各群n = 10、4群）に28週間飲用水として与えた。磁気処理により、水道水と井戸水の両方において、pH、伝導率、塩分濃度、溶存酸素量が増加し、井戸水の硬度が減少した。対照群の水道水または井戸水と比較すると、両方のSWは、体重増加を大幅に増加させた（水道水で23%、井戸水で84%）が、これは1日の飼料摂取量の増加と関連していた。井戸水の方が相対的に大きな影響が見られたのは、未処理の井戸水には成長（体重増加）に悪影響を及ぼす作用があったが、磁気処理した水を使用することでその悪影響が大幅に緩和されたためである。したがって、井戸水の磁気処理により、硬水の井戸水が成長とパフォーマンスに及ぼす悪影響が完全に逆転した。

7～8ヶ月齢のウサギに、通常の水道水または1,200ガウスまたは3,600ガウスの磁場を30日間かけた水道水を飲ませた（RagabとMahmoud、2015年）。 水を磁気処理することで、pHが上昇し、電気伝導度、塩分、酸素含有量が増加し、表面張力、蒸発温度、塩化物濃度が低下したが、粘性や細菌数には影響がなかった。SWを30日間飲用させた後、雌羊をウサギの雄と交配させ、交配時と出産時の生体重（LBW）を測定した。1,200ガウスの磁場を用いて磁化した水を与えた群では、交配時と出産時のLBWが最も高かった。3,600ガウスの水を与えた群では、対照群と1,200ガウスの水を与えた群の中間のLBWを示した。また、どちらの磁化水も子ブタの体重増加率も有意に高かった（約10%増）。離乳時、1,200Gの磁場をかけた水を与えた子ブタの体重は、2,807±104gと、2,434g（対照群）および2,635g（3,600Gの磁場をかけた水）と比較して有意に大きかった。1,200Gの磁石で磁化した水を飲用することで、有害な影響を伴うことなく、成長に重要な多くの利点がもたらされることが結論づけられ、1,200Gの水による結果は、3,600Gの水を使用した場合よりも有意に良好であった。

家禽

家禽の飲用水供給にSWを使用した最初の研究は、成長中の鶏を用いて実施された（Al-Mufarrej et al., 2005）。水道水は磁気漏斗（各450～500 Gの円形磁石7個）に低速で通され、メスシリンダーに集められた。新鮮なSWは12時間間隔で供給された。孵化後32日間の成長、水消費量、飼料摂取量、飼料変換率にSWの影響は見られなかった。また、32日目の枝肉組成やヒツジ赤血球に対する抗体反応にも有意な影響は見られなかった。著者は、SWを飲用しても測定パラメータに影響はないと結論づけている。水の構造化の程度が低すぎて、何の影響も生じなかったようである。

AlhassaniとAmin（2012）は、500Gの磁気装置で処理した水と、水道水を磁石の前を3つの異なる速度（低速（10 L/15分）、中速、高速（10 L/5分））で流した水とをニワトリに与えた。水処理が物理化学的特性に及ぼす影響は報告されていない。鳥は孵化から42日目まで、週に一度の測定で調査された。磁気処理水の処理時間と低出生体重児の増加との間には弱い用量反応効果が認められたが、4つのグループ間で体重、週ごとの体重増加、および飼料転換率に統計的な差は認められなかった。用量反応効果の傾向が認められたため、ほとんどの研究で報告されているような種類の生物学的反応を引き出すには、水の磁気処理の強度/処理時間が不十分であった可能性がある。

El-Katcha et al. (2017) は、孵化後1日齢の北京ダックの成長について、磁化された水（磁石への曝露は6時間ごとに行われたこと以外、詳細は不明）を飲ませた場合の影響を研究した。水の特性は報告されていない。水処理は、体重増加にも、また、非処理水と比較した測定パラメータ（血液学、血清生化学、肝機能、腎機能、血清脂質、免疫パラメータ、および組織重量）にも影響を及ぼさなかった。十二指腸、空腸、回腸上皮の組織学的検査では、対照群と比較して、SW群では腸絨毛の長さ、幅、表面積が増加していた。著者は、磁気処理水によるこれらの効果は栄養吸収の増加と関連していると推測した。この非常に詳細な研究における効果の乏しさは、他のほとんどの研究で行われた水処理と比較して、その強度が不十分であったことを示唆している。

Hassan et al. (2018) は、成長中のニワトリ（雌鶏）に、2,000、3,000、4,000ガウスで処理した水道水、または対照水の21週間飲用させた。雌鶏の体重増加は、2,000および3,000ガウスの水を飲用した場合、対照水および4,000ガウスの水と比較して、約25%大きかった。これは、3,000Gの水のみで1日あたりの飼料摂取量が増加したことと関連しており、飼料転換率（g飼料/g卵）と1日あたりの水摂取量は、すべてのSWで有意に減少した。

家禽類の研究では、磁場強度が1,000G未満で処理された水では、成長とパフォーマンスに関連する測定パラメータに違いは見られなかった。Hassan et al. (2018)による研究では、磁場強度が4,000Gで処理された水では、2,000Gおよび3,000Gで処理された水と比較して、最適値を下回る結果となった。

魚

動物に関する研究の初期の報告のひとつで、ZhangとWu（1987年）は、磁化された水の中で生息する魚の腎臓結晶と組織カルシウム含有量が減少したことを実証した。これ以上の詳細情報は容易に入手できない。

SWの飲用が乳量と成分に及ぼす影響

SWを飲用したウサギの28日間の乳量は、水道水と井戸水を飲用した対照群の乳量（それぞれ3,808～4,200g）と比較して、300～500g増加した（El-Hanoun et al., 2013）。SW水を飲んだ雌の牛のミルクは、対照群の水を飲んだ雌の牛のミルクと比較して、脂肪分、乳糖、総エネルギーが有意に多く、ミルクタンパク質と総固形分には影響がなかった。

Balieiro Neto ら（2014年）は、75日間にわたって磁化水（水槽に32,300Gの静磁場を適用）を飲用させた牛への影響を調査した。乳タンパク質、尿素、カゼインが大幅に増加したが、1日当たりの乳量、乳脂肪、乳ラクトースへの影響は認められなかった。

授乳中のヤギの乳量と乳成分については、3件の研究で報告されている（Sargolzehi et al., 2009; Ragab and Mahmoud, 2015; Yacout et al., 2015）。すべての研究で水道水を対照群とし、また、流水式システムを使用して1,200 Gおよび3,600 Gの磁石で処理した水も使用した。動物は60日間その水を飲んだ。Sargolzehi et al. (2009) が使用した水は「低品質」で、非常に硬度が高く（2,168 ppm CaCO3）、SO42−、Na+、Cl−の濃度は家畜に対する推奨上限値を大幅に超えていた（Ayers and Westcot, 1985）。また、この研究は、各処理につき4匹の動物しか使用していないため、非常に非力であった。著者らは、磁化された低品質の水を飲用しても、乳成分や血清生化学に影響はないと報告している。有害な影響は報告されていない。Yacout et al. (2015) も、対照水または1,200または3,600Gの水を飲用する泌乳ヤギの1日あたりの乳生産量を調査した（各群n = 3～5）。3,600Gの水を飲用した動物は、他の両群よりも乳生産量が高かった。SWを飲んだ雌の乳は、対照水を与えられたものよりも、総固形分、脂肪以外の固形分、脂肪、タンパク質、乳糖の含有量が高い。ShamsaldainとAl Rawee（2012年）は、対照水または500Gと1,000Gで磁化した水を摂取した3グループのヒツジ（各グループ8匹）を研究した。著者らは、1,000Gの水を摂取したヒツジの乳生産量、総固形分、脂肪、タンパク質が、対照群と比較して増加したと報告している。RagabとMahmoud（2015年）による研究でも、1,200 Gの水を摂取した場合、1日当たりの乳量が最も多く（対照群よりも10%から40%高い）、脂肪、タンパク質、乳糖、総固形分が有意に多く、3,600 Gの水ではその中間値となった。

これらの牛乳の研究結果は、磁石で処理したSWを1,000～3,000ガウス（G）の磁場強度で飲んだ場合、牛乳の生産量と品質が常に改善することを示している。3,000Gを超える磁場強度では、最適な結果には及ばないものの、対照水での結果よりも改善が見られた。

飲用水が血液の血液学および生化学に及ぼす影響

牛を用いた75日間の研究（Balieiro Neto et al., 2013, 2014）では、32,400 Gの磁場処理を施した飲料水を水槽に用意し、動脈血と静脈血の酸塩基状態とイオン状態についても報告している。すべてのパラメータは正常な基準範囲内に収まっていたが、塩基過剰、重炭酸塩濃度、浸透圧、PCO2については統計的に有意な減少が見られた。動脈のpH、静脈の酸素飽和度、血中尿素は有意に増加し、血清グルコースとイオン濃度には影響がなかった。

Yacout et al. (2015) によるヤギを用いた研究では、0、1,200、または3,600 Gの磁場処理水の摂取による赤血球、ヘモグロビン、白血球の濃度に対する用量反応効果が報告されている。同様の用量反応性の増加は、血清グルコース、総タンパク質、アルブミン、グロブリンでも報告されているが、コレステロールは減少した。ヤギ（各グループ4匹）を対象とした研究では、0、1,200、3,600Gで処理した「低品質」の硬水も与えたが（Sargolzehi et al., 2009）、血清生化学への影響は報告されていない。ヒツジが1,000ガウス磁石で処理した水を飲んだ場合にも同様の効果が報告されており（ShamsaldainおよびAl Rawee、2012年）、ウサギが磁気処理した水を30日または60日間飲んだ場合にも血漿タンパク質の濃度が大幅に増加した（KhudiarおよびAli、2012年）。

また、リンディンガーとノースロップ（2020年）は、サラブレッド競走馬が1日10リットルの安定化SW製品を4週間飲んだ場合、血液学および血清生化学の全パネル指標に影響がないことを報告している。

ウサギを対象としたEl-Hanoun et al. (2013) の研究では、肝酵素（アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ、AST；アラニンアミノトランスフェラーゼ、ALT）の血清濃度が著しく低下し、卵巣ホルモン（エストロゲンおよびプロゲステロン）の血清濃度が著しく上昇したことが報告されている。一方、1,000および2,000Gの水を飲ませたマウスでは、肝臓酵素であるASTおよびアルカリホスファターゼ（ALP）の血中濃度に影響は見られなかった（Alhammer et al., 2013）。RagabとMahmoud（2015年）の研究では、ウサギに通常の水道水または1,200または3,600ガルで処理した磁化水道水を、妊娠前および妊娠中、授乳中に合計60日間与えた。水の違いによる血清生化学検査値の軽微な差異は認められたが、すべてのパラメータは正常な基準範囲内にあり、有害な影響は認められなかった。Attia ら（2015）の研究では、グロブリンまたはアルブミン：グロブリン比に変化は見られなかったものの、血清アルブミンが有意に増加し、ALTが減少、血清尿素および尿素：クレアチニン比が有意に減少して腎機能の改善が示された。赤血球数、白血球数、白血球分画のいずれにも影響は認められなかった。Mahmoud et al. (2019) は、SW を 90 日間摂取したウサギの雄で、白血球数および血小板数に影響を及ぼすことなく、赤血球数、ヘマトクリット、ヘモグロビンが増加したことを報告している。

また、ニホンウズラを用いた研究では、500 または 1,000 G の磁石で処理した水道水を 60 日間飲用させた (Al-Hilali, 2018)。磁気処理した水では、電気伝導度とpHが大幅に増加し、密度、溶存酸素、表面張力、Cl-濃度が大幅に減少した。60日後には、両方のSWで、赤血球数、ヘマトクリット、ヘモグロビン濃度が大幅に増加した。1,000GのSWでは、500GのSWではなかったが、白血球数、ALP、血清総タンパク質が大幅に増加した。

21週間、対照群として2,000、3,000、または4,000 G処理した水を飲んだニワトリでは、著者は、赤血球数とヘモグロビンが増加し、ヘマトクリット値は変化せず、血清のpH、グルコース、グロブリン、リン、およびトリヨードサイロニン濃度が増加し、アルブミン：グロブリン比が減少したと報告している。総タンパク質、アルブミン、カルシウム、カルシウム：リン比への影響は認められなかった。

SWの生殖への影響

40匹のメスマウスに純粋なSW（4,000Gの磁場に37.5℃で4時間さらしたもの）を飲ませ、対照群（n=40）には通常の水道水を飲ませた（Hafizi et al., 2014）。 水を飲み始めてから2週間後、マウスに排卵を促し、48時間後に雄と交配させた。さらに54時間後、妊娠したマウスを殺処分し、生殖器官を検査した。SWを飲んだマウスの平均±SDの黄体数は、対照群（5±2）よりも有意に多く（9±4）、卵管上皮細胞の高さは約10%増加し、子宮上皮細胞の高さは約5%増加した（P = 0.052）。著者は、SWを飲むことが、未知のメカニズムによって媒介される細胞増殖にプラスの効果をもたらすのではないかと推測している。黄体の数の増加、および生殖管上皮細胞の高さの増加は、着床率と産仔数の改善につながる可能性がある。

RagabとMahmoud（2015年）の研究では、7～8ヶ月齢のウサギに通常の水道水または1,200または3,600Gで30日間処理した磁化水道水を飲ませた。30日間のSW飲用水の後、ウサギの雄に人工授精を行った。1,200ガウスの磁石を使用して磁化した水では、最も高い初回受胎率（50％）が得られた（対照群では40％、3,600ガウスの磁石使用では30％）。妊娠期間への影響は認められなかった。1匹の雌ウサギあたりの平均子ウサギ数は、1,200ガウスの磁石を使用した水を与えた群で約10％高く、死亡率も同様に約10％減少した。子ウサギの体重増加も、磁化された水の両方で有意に高かった（約10%）。

ウサギの牡における生殖指標に対する飲用水の影響は、精液と精子の質に一貫した有益な効果を示している。Mahmoud et al. (2019) は、2,000 GのSWを4週間飲用した際の性欲の増進、精液量と質の改善、精子数の増加と運動性の向上、異常な精子と死んだ精子の数の減少を報告している。El-ratelとFouda（2017）は、SW（3,600 G）を90日間摂取したところ、精液の質と精子の産出量が改善したと報告している。これらの研究はいずれも、以前に報告された効果（Attia et al., 2015）を確認したものであり、これらの著者らはさらに、テストステロン濃度が大幅に増加したと報告している。

ニワトリの雌鶏に関する研究（Hassan et al., 2018）では、著者は産卵量の増加傾向（P < 0.1）を報告しており、重要なのは、3種類のSW（2,000、3,000、4,000 G）すべてにおいて、卵重および卵質量/雌鶏1羽あたりの1日当たりの産卵量が有意に増加したことである。2,000および3,000GのSWを摂取した雌鶏の卵は、対照群および4,000GのSWと比較してアルブミンおよび卵黄重量が大幅に増加し、殻の厚さは3種類のSWすべてで増加した。

磁気処理水の飲用が血液の抗酸化・免疫状態に及ぼす影響

成体雄ウサギ（各群10匹）に、磁気処理した水道水（pHと酸素含有量が高く、表面張力と塩化物が低い）または対照群の水道水を60日間与えた（KhudiarとAli、2012年）。磁気処理水の飲用により、30日後には血清グルタチオン濃度が約40%も大幅に増加した。El-Hanoun et al. (2013)によるウサギを用いた研究では、磁気処理水（SW）を飲んだ両グループでは、対照の水道水および井戸水グループと比較して、血清総抗酸化能が大幅に増加し、TBARSが減少したことが報告されている。El-RatelとFouda（2017）は、ウサギの雄がSWを90日間摂取したところ、酸化ストレスの血中マーカー（マロンジアルデヒド、TBARS、リゾチーム含有量）が減少する一方で、総抗酸化能と抗体価が上昇したと報告している。

2型糖尿病を誘発したラットに4週間磁化水を摂取させたところ、対照群と比較してグルタチオンとスーパーオキシドジスムターゼ2の活性が低下しており、著者はこの低下を酸化ストレスのレベル低下と関連付けている（Saleh et al., 2019）。糖尿病を誘発したラットを用いた以前の研究（Lee and Kang, 2013）では、SWを飲用しても、赤血球中のカタラーゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼの活性に影響は見られなかった。Alhammer et al. (2013) のマウス研究では、1,000Gの水を飲んだマウスではアデノシンデアミナーゼが大幅に増加したが、2,000Gの水を飲んだマウスでは増加が見られなかった。このアデノシンデアミナーゼの大幅な増加は、免疫システムの反応によるものとされた。

60日間SWを飲んだウズラでは、血清グルタチオン濃度が有意に増加し、その増加は水処理の強度（500Gと1,000Gの磁石；Al-Hilali、2018）と正の相関があった。ウサギ（Attia et al., 2015）では、28週間にわたって磁化された水道水または井戸水を飲用したところ、グルタチオン、グルタチオンペルオキシダーゼ、グルタチオンS-トランスフェラーゼ、IgA、および抗体の力価の血清濃度が有意に増加した。これらは、脂質過酸化マーカーであるマロンジアルデヒドおよびTBARSの濃度を著しく減少させることと関連していたが、IgG、IgM、リゾチーム濃度、スーパーオキシドジスムターゼ活性、および総抗酸化能には影響を与えなかった。

SW飲用による血清脂質プロファイルへの影響

KhudiarとAli（2012年）による雄ウサギの研究では、磁気処理した水を飲用させたところ、対照群と比較して、60日目において血清トリグリセリドおよび超低密度リポタンパク質（VLDL）濃度が有意に減少し、高密度リポタンパク質（HDL）が有意に増加したことが報告されている。生後7.5か月の雄ウサギを対象とした28週間の研究では、総コレステロール濃度に影響を与えずに、血清総脂質濃度が有意に（20%程度）増加したことが報告されている（Attia et al., 2015）。2型糖尿病を誘発したラットでは、SWを飲んだラットでは、対照水を飲んだ糖尿病ラットと比較して、血漿トリグリセリド（TG）の50%増加が防止されたが、総コレステロール、HDL、低密度リポタンパク質（LDL）には影響がなかった（LeeおよびKang、2013年）。ウズラを用いた研究（Al-Hilali, 2018）では、両方のSWは、総血清コレステロールおよびTG濃度を約20%低下させ、HDLを増加させるという同様の効果があった。LDLおよびVLDLの減少の程度は、水の磁気処理の強度（550 Gおよび1,000 G）と正の相関があった。これらは、血清脂質プロファイルに肯定的な有益な効果をもたらすと考えられている。

血糖値反応と2型糖尿病

成体マウスに、1,000ガルまたは2,000ガルの磁石で処理した水道水を与えたグループと、通常の水道水を飲んだグループ（コントロール）に分けた（Alhammer et al., 2013）。磁気処理により水の密度が減少（約10%）し、2,000 Gでは総溶解固形物が増加したが、伝導度、溶存酸素、pH、塩分濃度への影響は認められなかった。1,000 Gまたは2,000 Gの水を摂取したマウス（期間は記載されていない）では、それぞれ血糖値が約30%と約40%減少したが、ASTまたはALP活性への影響は認められなかった。また、60日間500Gと1,000GのSWを飲んだウズラでも、血清グルコースの有意な大幅な減少（12％から15％）が見られ、減少の程度は水処理の強度（500Gと1,000Gの磁石）と正の相関関係にあった（Al-Hilali, 2018）。

2型糖尿病を誘発したラットは、4週間、9,000～13,000Gの磁場を通過させた水を与えられた。対照水を飲んだ糖尿病ラットと比較すると、SWを飲んだ糖尿病ラットでは、血糖値とグリコヘモグロビン濃度が低下し、血液と肝臓のDNA損傷も減少したが、腹腔内グルコース耐性試験や血漿インスリンの結果には違いは見られなかった（Lee and Kang, 2013）。ラットに2型糖尿病を誘発した別の研究では、水を600ガウスの磁石に通し、4週間摂取させたところ、著者は膵臓のβ細胞量とインスリン発現の増加を報告している（Saleh et al., 2019）。

要約と研究報告では、糖尿病患者を対象に実施された臨床研究の結果が示されている（Wang et al., 2004）。この多施設臨床試験では、II型糖尿病患者（n = 164）を対象に、1日あたり250mLのSWを1日2回、4週間投与した（対照群には蒸留水を投与、n = 162）。これは1日の水分摂取量の約20%に相当する。血糖値が8mmol/L未満の被験者では、細胞の水分量に変化はなく、有害な影響も見られなかった。血糖値が8mmol/L以上の被験者では、生体電気インピーダンス分析法で測定したところ、細胞の水分量と健康状態が大幅に改善していた。SWは、中程度から重度の2型糖尿病患者の細胞の健康状態と代謝に有益な効果をもたらすことが結論づけられた。

SW飲用によるその他の生物学的効果

寄生虫疾患のアサリジアに感染した子供たちが磁化水を飲用したところ、「ほとんどの症例」で「副作用なし」に症状が緩和された（Wu 1989）。 これら2つの研究の詳細は、容易に入手できない。

成体ラット（各群5匹）に水道水（対照群）または磁場強度250、750、1,000、1,500ガウスで磁化された水を毎日30日間与え、その後、心臓、肺、脾臓を検査した（Al-Saffar et al., 2013）。心臓については、肉眼または組織学的な影響は報告されていない。ラットが750Gと1,000Gの水を摂取した場合、肺組織の組織学的検査ではリンパ球の過形成が認められた。また、脾臓の検査では、250Gの水で白質が過形成し、750Gと1,000Gの水ではリンパ球の過形成が認められ、1,500Gの水では病変が壊死領域まで進行した。

糖尿病ラットを用いたLeeとKang（2013年）の研究では、著者らはリンパ球と肝細胞集団を対象に、DNA損傷の証拠を調べるためにコメットアッセイも実施した。 対照水またはSWを摂取した糖尿病ラットでは、対照水を与えられた対照ラットと比較して、DNA損傷が有意に大きかった。 しかし、SWを摂取した糖尿病ラットでは、対照水を与えられた糖尿病ラットと比較して、DNA損傷が約70%も有意に減少していた。Al-Hilali（2018）は、ウズラが60日間SWを飲んだ後の「遺伝的」損傷を評価するために、骨髄細胞の有糸分裂指数（細胞分裂速度の指標）を使用した。有糸分裂指数の増加の大きさは、水道水の強度（500Gおよび1,000G）と正の相関関係にあった （DNA損傷の確率：対照 0.055、500 G 水 0.063、1,000 G 水 0.085）であり、いずれも遺伝的損傷と関連し始める確率（0.20）を大幅に下回っている（Pedersen et al., 2016）。したがって、有糸分裂指数の増加は有糸分裂細胞分裂のわずかな増加を示すにすぎず、これは有益な効果であると考えることもできる。

ラットにSWを最大45日間飲ませたところ、45日目までに骨ミネラル含有量、骨ミネラル密度が増加し、破壊抵抗性も増加した（Balieiro Neto et al., 2017）。

現役の調教中のサラブレッド競走馬を対象とした研究では、対照水と比較して、4週間毎日10LのSWを飲んだ馬は、全身および細胞外の水分量が増加したことが示された（LindingerおよびNorthrop、2020年）。また、運動後のギャロップ後に内視鏡で検査したところ、馬の上気道の状態（粘液、腫れ、炎症の兆候が少ない）が改善されていた。また、馬房で静かに休んでいるときの心拍変動が増加していた。安静時の心拍変動の増加は、より安らかな自律神経の状態を示している。

Chen et al. (2005) は、マウス（n = 14 処置群および 14 対照群）に 0、33.3%、または 100% に安定化させた SW 製品を 0.5 mL ずつ強制経口投与し、30 日間観察した。マウスは通常 1 日あたり 4～6 mL を飲むが、体重 25 g のマウスの胃の最大容量は 0.5 mL である。SW投与前と30日後、マウスは水泳持久力テストを行った。SWを投与しなかったベースラインと対照群と比較すると、SWを投与したマウスは、水泳持続時間が16±8分から24±10分（33.3% SW；P <0.05）に、さらに38±30分（100% SW）に増加した。著者らは、遊泳時間の増加と運動前の肝臓グリコーゲン貯蔵量の増加（g/100g）との相関関係を指摘している。コントロール：41±12 vs. 33.3% SW：65±20（P < 0.002（コントロールと比較）および100% SW：67±16（P <0.0002、コントロールと比較）であった。運動を行わなかったことを除いては同じ方法で処理した別のマウスのグループにおいて、1日の水分摂取量の3%から10%をSWの形で摂取することで、肝臓グリコーゲン含有量を増加させ、遊泳時間を延長できることが結論づけられた。

飲用水に関する研究ではないが、GuptaとBhat（2011年）は、24時間または72時間磁化処理した水が、口腔内のストレプトコッカス・ミュータンスの抑制能力に及ぼす影響を調べた。水処理の詳細は提供されていないが、72時間ではなく24時間の処理結果では、pHが上昇し、電気伝導度が55%減少した。子供たちにはSWを10mL、または0.2%クロルヘキシジン溶液を10mL与え、1分間または3分間口をすすぐよう指示した。著者は、SWで1分間（72時間処理水）および3分間（24時間処理水）うがいした場合は、S. mutansが大幅に減少したと報告しており、72時間処理水で1分間うがいした場合は、クロルヘキシジンでうがいした結果と同様の結果が得られたと報告している。また、Goyal et al. (2017) は、純粋な静止水を72時間磁化させた。子供たちがこの水を1日2回、2週間、10mLずつ口をすすぐと、歯垢と唾液のサンプルにおけるS. mutansの数が大幅に減少した。したがって、このように構造化された水には、抗菌効果があると考えられる。

展望

過去20年間に実施された研究により、構造化されていない液体の水と比較して、構造化水の摂取は、水処理の強度と期間が過剰でない限り、これまでに研究されたすべての動物に幅広い恩恵をもたらすという科学的根拠が示されている。「用量反応」効果を調査した少数の研究では、1,000～4,000ガウス（G）の磁場に短時間さらされた水、すなわち流水システムは、対照水と比較して多くの生理学的利益をもたらすことが一貫して示された。しかし、一部の研究では、3,000ガウス以上の磁場強度では望ましくない影響が生じる可能性があることが示されている。成長、卵塊、乳量、枝肉重量の増加、繁殖指標の改善、血中脂質および血糖値の改善、血液および全身の抗酸化作用および炎症プロファイルの改善が認められている。これらの研究では、これらの効果の仮説的なメカニズムを検証したものはなく、記述的研究にとどまっていることは興味深いと同時に残念である。しかし、これらの記述的研究は、生物学的システムに対するSWの効果を調べるための革新的でよく設計された研究を導くために活用することができる。これらの記述的研究に基づいて、その応用分野は広く、農業のあらゆる側面や植物および動物の健康を含む。動物および人間医療への応用の可能性は、糖尿病に焦点を当てた研究でも例証されており、他の動物研究では血中脂質プロファイルの改善が示されている。細胞周辺の水の構造に関する既知の事実を踏まえると、SW製品を細胞に浸透させることで、細胞機能、タンパク質機能、分子相互作用が数多く多様な方法で変化する可能性が高い。今後の研究では、細胞および器官生理学的手法を用いて主効果を解明することが必要である。

結論

水処理に使用される磁場強度は500～32,400ガウス（G）の範囲で、処理時間は数秒（高磁場強度の磁石を数個使用した磁気フローシステム）から、低磁場強度の磁石を少量使用した静置処理で72時間である。不適切な水処理では生物学的効果は全くないか、あってもごくわずかである。一方、過剰な処理は有害な影響を伴う可能性がある（下記参照）。以下に紹介する研究結果に基づき、有益な効果をもたらす水を生み出すには、磁場強度1,000～3,000Gが必要である。一方、磁場強度5,000G以上の処理水は有害な影響をもたらす可能性がある。今後の研究では、詳細な方法論と、構造化プロセスによって変化するいくつかの重要な物理化学的特性、および構造安定性の持続期間を明らかにする必要がある。今後の研究では、特定の生物学的成果を最適化する水処理条件を決定する必要があり、また、研究者は水の構造化を示すいくつかの主要指標を測定し、報告しなければならない。特に後者は、研究間の比較を行う上で最も役立つだろう。これまでに実施された動物実験では、SWの摂取が有益な効果をもたらすことが一貫して示されている。これらの効果が生じる仕組みを明らかにし、また、この種のSWを長期間にわたって摂取・使用しても安全であることを証明するには、さらなる研究が必要である。

謝辞

本レビューの研究は、米国テネシー州ナッシュビルにあるDefiance Brands社がThe Nutraceutical Alliance Inc.と結んだより大規模な有償研究契約の一部として実施された。