ヒトでは首、腋の下、肩甲骨周囲、心臓・腎臓周囲にある褐色脂肪細胞が、摂取したカロリーを熱として放出させる働きをしていることが知られています。
しかし、褐色脂肪細胞は、成長期に入ると少しずつ減り、生まれたばかりの時に約100gあったものが、成人になると40g程度にまで減少します。これがいわゆる中年太りなどをもたらし、生活習慣病の原因となると考えられています。
体内のほぼ全ての細胞にはミトコンドリアという細胞小器官が存在し、グルコース（ブドウ糖）を原料として、“生体のエネルギー通貨”と呼ばれる「アデノシン三リン酸(ATP)」を合成しています。
バナジウム水のバナジウムイオンによって細胞内のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が高まるとミトコンドリアは、諸酵素の活性を高め、ミトコンドリアでの代謝作用を増強することが知られています。
褐色脂肪細胞内のミトコンドリアもまた、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）流入は諸酵素の活性を高め、ミトコンドリアでの代謝作用を増強しグルコース（ブドウ糖）を消費して発熱量の増加をもたらすことで血糖値の減少作用が期待できます。
筋肉内のグリコーゲンの代謝の促進もまた、血糖値を下げる作用のひとつです。グリコーゲン(glycogen)は、主に肝臓と筋肉に存在しています。肝臓に存在するグリコーゲンは必要に応じてブドウ糖（グルコース）に分解されて、血液に放出されます。肝臓から出されたブドウ糖は血糖値が下がり過ぎないように血糖値維持に役立ちます。
それに対し、筋肉のグリコーゲンから分解されたブドウ糖は、筋肉で消費され血液中に放出されることがないことから血糖値に影響をもたらしません。
ブドウ糖あるいはグルコース（glucose）は、糖の一種であり、食事から摂取された炭水化物は小腸でグルコースに分解され筋肉や肝臓にグリコーゲンとして蓄えられます。
筋肉グリコーゲンの消費促進は血中グルコースからのグリコーゲン生成を誘発するため、間接的に血糖値の低下につながります。
バナジウム水に含まれるバナジウムイオンは、一定量摂取すると細胞内のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）を高める作用があります。
筋肉細胞にあるカルシウム貯蔵器官である小胞体は、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）濃度があるレベル以上になるとオシレーション(律動的放出)をおこし、それによって筋収縮、神経伝達物質の放出、グリコーゲンの分解を促進します。
膵臓β細胞の小胞体のカルシウムイオン（Ｃａ２＋）濃度も一定以上になると、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）のオシレーションが起き、これに同調してインスリンのオシレーションも起きるのが知られています。
この反応を応用しているのが、最も一般的な糖尿病治療薬のスルホニル尿素剤（ＳＵ剤）であり、バナジウム水に含まれるバナジウムイオンは生体でＳＵ剤服用と同じ反応を起こしていると考えられています。
ところで、正常成人(７０ｋｇ)では、肝臓グリコーゲン７２ｇ、筋肉グリコーゲン２４５ｇが保持されており、これは、ほぼ１日分の必要カロリーを賄うことができる量です。
骨格筋や心筋の小胞体は特に発達していて、形も大きく、しかも、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）濃度がある程度にまで上昇すると、それが引き金となってカルシウムイオン（Ｃａ２＋）が放出されるＣａ２＋誘発Ｃａ２＋放出(CICR:Ca2+induced、Ca2+reduced)という機構があります。
この筋小胞体からのオシレーションにより筋の収縮がおこると同時に、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）によりホスホリラーゼキナーゼの活性によりホスホリラーゼの急速な活性化がおこり筋肉中のグリコーゲン分解は直ちに数百倍に拡大します。
筋肉グリコーゲンの分解は、グルコースを経由しないでそのまま代謝燃料として筋肉の要求にこたえて消費されるため血糠値の上昇をもたらさず、筋肉グリコーゲンの消費はグルコースからのグリコーゲン生成を誘発するため、間接的に血糖値の低下につながります。
以上の作用が、バナジウム水が、糖尿病に効果がある要因であるとする説が唱えられています。
また、効果的なバナジウムイオンの摂取量は、１日当たり８０～１００μｇが必要なようです。これは、バナジウムイオンを２００μｇ／Ｌ含むバナジウム水ならば、５００mlの飲量に相当するといえます。
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