Hodnocení expozice toxickým kovům z vegetariánských/veganských, všežravých a nízkosacharidových diet v Izraeli.

Podrobný popis studie Vzorkování, kritéria způsobilosti a velikost vzorku

Nábor účastníků bude zahájen prostřednictvím kampaní na sociálních sítích cílených na studenty Arielovy univerzity a blízkých akademických institucí. Způsobilí účastníci budou zdraví dospělí ve věku 20-45 let, kteří dodržovali alespoň jeden rok jeden ze tří samostatně identifikovaných stravovacích vzorců:

Rostlinná strava (vegetariánská nebo veganská; cíl 20 % veganů),

Všežravá strava ("běžná" smíšená strava), nebo

Nízkosacharidová strava (živočišné stravovací vzorce jako paleo nebo ketogenní).

Stravovací vzorec bude ověřen pomocí validovaného dotazníku frekvence konzumace potravin (FFQ) vypracovaného izraelským ministerstvem zdravotnictví, oddělením výživy (upraveno podle Bermana a kol., 2023).

Vylučovací kritéria zahrnují obezitu (BMI ≥ 30 kg/m²), podváhu (BMI ≤ 18,5 kg/m²) nebo jakékoli chronické onemocnění, ověřené prostřednictvím vlastního vyjádření a potvrzené lékařskou zprávou lékaře.

Po informovaném souhlasu účastníci vyplní FFQ prostřednictvím softwaru pro dietní analýzu NutRatio® k potvrzení stravovacího vzorce. Krátký telefonický rozhovor a instruktážní video seznámí účastníky s postupy studie a požadavky na způsobilost.

Naším cílem je celkově získat 250 účastníků, rovnoměrně rozdělených mezi tři dietní skupiny. Účastníci budou frekvenčně spárováni podle věku (± 5 let), BMI (± 3 kg/m²) a kuřáckého statusu, vzhledem k prokázané souvislosti kouření s expozicí kovům. Velikost vzorku je založena na ANOVA (Cohenovo f = 0,25, střední velikost efektu).

Protokol měřicího dne

Způsobilým účastníkům bude naplánována standardizovaná hodnotící sezení (~2 hodiny) v MetaboLab, Katedra nutričních věd, Arielova univerzita.

Krátkodobý příjem potravy: Účastníci vyplní 3denní záznam o jídle (dva všední dny + jeden víkendový den) pomocí softwaru NutRatio do dvou týdnů před svou návštěvou. Nástroj integruje databáze USDA (SR-28), izraelského ministerstva zdravotnictví (2017) a aktualizované databáze potravinových štítků (2024). Účastníci vyfotografují každé jídlo před jídlem a po něm, nahrají fotografie výzkumnému týmu a zaznamenají potraviny bezprostředně po konzumaci. Tým bude záznamy denně kontrolovat, zajišťovat úplnost a logickou přesnost; chybějící nebo nejasná data budou objasněna telefonicky následující den.

NutRatio kvantifikuje energii, makroživiny (včetně profilů mastných kyselin a aminokyselin), vlákninu, vybrané vitamíny (např. folát, B-12) a minerály (např. vápník, železo, zinek). Dietární expozice kovům bude odhadnuta z hlášených potravin pomocí NutRatio a dalších referenčních databází. Tyto hodnoty budou později porovnány s mezinárodními toxikologickými prahy (např. U.S. CDC, německý úřad pro životní prostředí).

Vzorkování potravin pro hodnocení toxických kovů

Na základě korelací mezi hlášeným příjmem a změřenými hladinami kovů v krvi nebo moči budou identifikovány skupiny potravin nejvíce spojené s každým kovem. Reprezentativní položky budou následně odebrány k laboratorní analýze.

Například, pokud hladiny rtuti silně korelují s příjmem ryb, bude zakoupeno a analyzováno přibližně šest druhů ryb nebo značek nejčastěji konzumovaných účastníky s vysokou expozicí. Typ a značka potraviny bude v případě potřeby potvrzena následným kontaktem s účastníkem.

Každá potravinová položka podstoupí chemickou digesci a kvantifikaci kovů (kadmium, olovo, chrom, arsen, rtuť). Naměřené koncentrace budou porovnány s mezinárodními datovými soubory včetně EFSA, Codex Alimentarius, U.S. NCEH a izraelského ministerstva zdravotnictví (služba kontroly potravin, 2016).

Antropometrická a demografická měření

Účastníci se zúčastní studie po nočním půstu (pouze voda). Měření budou zahrnovat:

Váha a výška (standardizované protokoly),

Složení těla pomocí InBody 570 (Biospace, Korea), validovaného analyzátoru bioelektrické impedance poskytujícího údaje o tělesném tuku, svalové hmotě a vodních kompartmentech (Miller a kol., 2016; Sirirat a kol., 2020).

Dotazníky shromáždí demografické informace, zdravotní anamnézu, kouření, pracovní expozice (včetně vojenské služby) a životní styl související s expozicí environmentálním polutantům. Tyto nástroje jsou adaptovány z izraelského národního průzkumu těžkých kovů (Berman a kol., 2023) a evropské iniciativy PARC (https://www.eu-parc.eu

).

Odběr biologických vzorků a chemická analýza

Vzorky krve (plná krev a sérum) a moči budou odebrány pomocí zkumavek bez BPA a skladovány při -20 °C do analýzy, aby se zabránilo chemické degradaci. Sérum bude separováno kontrolovaným rozmrazováním (2-8 °C přes noc), jemným promícháním, srážením (30 min), centrifugací (15 min, 2000 ot./min) a pipetovou aspiraci. Vzorky plné krve budou homogenizovány vortexováním.

Vzorky (krev, sérum, moč a potraviny) budou digerovány pomocí analytické kyseliny dusičné a peroxidu vodíku v mikrovlnném digestorovacím systému podle protokolů EPA 3052 (Bocca a kol., 2003). Prázdné vzorky budou doprovázet každou šarži pro stanovení limitů detekce a kvantifikace. Kontrola kvality bude zahrnovat certifikované referenční materiály a mezilaboratorní validaci pomocí rozdělených vzorků.

Primární analýzy budou provedeny v Laboratoři stopových kovů Arielovy univerzity (spolurešitel: Dr. Daniel Palchan). Další nebo potvrzující analýzy mohou proběhnout v laboratoři ministerstva zdravotnictví (Dr. Tamar Berman), Hebrejské univerzitě, Weizmannově institutu nebo Geologickém průzkumu Izraele, v závislosti na dostupnosti přístrojů.

Kvantifikace stopových prvků bude provedena pomocí hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS) podle validovaných metod (Laur a kol., 2020). Analytické protokoly budou v souladu s CDC DLS 3040.1-01. Koncentrace kovů v krvi a moči budou porovnány s referenčními hodnotami z národních (Berman a kol., 2023) a mezinárodních průzkumů (CDC 2018; EFSA 2010; německý úřad pro životní prostředí 2023).

Výsledky budou vyhodnoceny vůči prahům biomonitorování člověka (HBM-I, HBM-II) (německý úřad pro životní prostředí 2023). Kreatinin bude změřen pro urinární normalizaci.

Integrace dat a statistická analýza

Všechny zdroje dat - FFQ, 3denní záznam o jídle, antropometrická měření, biologické vzorky a chemické analýzy - budou integrovány do jednotné databáze. Statistické analýzy prozkoumají vztahy mezi stravovacím vzorcem a koncentracemi biomarkerů pomocí ANOVA, multivariační regrese a korelačních analýz. Dietární odhady expozice kovům budou porovnány jak s naměřenými biologickými hladinami, tak s koncentracemi nalezenými v reprezentativních vzorcích potravin.

Potenciální rušivé faktory (věk, BMI, kouření a pracovní expozice) budou upraveny v multivariačních modelech. Analýzy citlivosti prozkoumají rozdíly podle pohlaví a podle podskupin veganů versus vegetariánů v rámci skupiny rostlinné stravy.

Pilotní studie

Před plným sběrem dat proběhne pilotní fáze zahrnující 10 dobrovolníků. Pilotní studie otestuje nábor, komunikaci informovaného souhlasu, vyplňování FFQ, antropometrické hodnocení, odběr biologických vzorků a logistiku zadávání dat. Bude také použita k optimalizaci protokolů přípravy vzorků v Laboratoři stopových kovů.

Pokud plné analytické pracovní postupy ještě nelze implementovat, budou vygenerována fiktivní data pro hladiny kovů k validaci struktury databáze a předběžných statistických postupů. Biologické vzorky z pilotní studie budou zmraženy pro pozdější analýzu, jakmile budou plné postupy ICP-MS funkční.