Evaluación de la exposición a metales tóxicos en dietas vegetarianas/veganas, omnívoras y bajas en carbohidratos en Israel.

Descripción detallada del estudio: Muestreo, criterios de elegibilidad y tamaño de la muestra

El reclutamiento de participantes se iniciará mediante campañas en redes sociales dirigidas a estudiantes de la Universidad Ariel y de instituciones académicas cercanas. Los participantes elegibles serán adultos sanos de 20 a 45 años que hayan seguido durante al menos un año uno de los tres patrones dietéticos autoidentificados:

Dieta basada en plantas (vegetariana o vegana; objetivo 20% veganos),

Dieta omnívora (dieta mixta "regular"), o

Dieta baja en carbohidratos (patrones dietéticos basados en animales como paleo o cetogénica).

El patrón dietético se verificará utilizando un Cuestionario de Frecuencia de Alimentos (FFQ) validado desarrollado por el Ministerio de Salud de Israel, Departamento de Nutrición (adaptado de Berman et al., 2023).

Los criterios de exclusión incluyen obesidad (IMC ≥ 30 kg/m²), bajo peso (IMC ≤ 18,5 kg/m²) o cualquier enfermedad crónica, verificada mediante autoinforme y confirmada por un resumen médico del médico.

Tras el consentimiento informado, los participantes completarán el FFQ a través del software de análisis dietético NutRatio® para confirmar el patrón dietético. Una breve entrevista telefónica y un video instructivo orientarán a los participantes sobre los procedimientos del estudio y los requisitos de elegibilidad.

Nuestro objetivo es reclutar 250 participantes en total, distribuidos uniformemente entre los tres grupos dietéticos. Los participantes se emparejarán por frecuencia según edad (± 5 años), IMC (± 3 kg/m²) y estado de tabaquismo, dada la asociación establecida del tabaquismo con la exposición a metales. El tamaño de la muestra se basa en ANOVA (f de Cohen = 0,25, tamaño del efecto medio).

Protocolo del día de medición

Los participantes elegibles serán programados para una sesión de evaluación estandarizada (~2 horas) en el MetaboLab, Departamento de Ciencias de la Nutrición, Universidad Ariel.

Ingesta dietética a corto plazo: Los participantes completarán un registro de alimentos de 3 días (dos días laborables + un día de fin de semana) utilizando el software NutRatio dentro de las dos semanas anteriores a su visita. La herramienta integra las bases de datos del USDA (SR-28), del Ministerio de Salud de Israel (2017) y de etiquetas de alimentos actualizadas (2024). Los participantes fotografiarán cada comida antes y después de comer, subirán las fotos al equipo de investigación y registrarán los alimentos inmediatamente después del consumo. El equipo revisará las entradas diariamente, asegurando la integridad y precisión lógica; los datos faltantes o poco claros se aclararán por teléfono al día siguiente.

NutRatio cuantificará energía, macronutrientes (incluyendo perfiles de ácidos grasos y aminoácidos), fibra dietética, vitaminas seleccionadas (ej., folato, B-12) y minerales (ej., calcio, hierro, zinc). La exposición dietética a metales se estimará a partir de los alimentos reportados utilizando tanto NutRatio como bases de datos de referencia adicionales. Estos valores se compararán posteriormente con umbrales toxicológicos internacionales (ej., CDC de EE.UU., Agencia Alemana de Medio Ambiente).

Muestreo de alimentos para evaluación de metales tóxicos

Basándose en las correlaciones entre la ingesta reportada y los niveles medidos de metales en sangre u orina, se identificarán los grupos de alimentos más asociados con cada metal. Luego, se muestrearán elementos representativos para análisis de laboratorio.

Por ejemplo, si los niveles de mercurio se correlacionan fuertemente con la ingesta de pescado, se comprarán y analizarán aproximadamente seis especies o marcas de pescado más comúnmente consumidas por participantes con alta exposición. El tipo y marca del alimento se confirmará mediante seguimiento con los participantes cuando sea necesario.

Cada alimento se someterá a digestión química y cuantificación de metales (cadmio, plomo, cromo, arsénico, mercurio). Las concentraciones medidas se compararán con conjuntos de datos internacionales que incluyen EFSA, Codex Alimentarius, NCEH de EE.UU. y el Ministerio de Salud de Israel (Servicios de Control de Alimentos, 2016).

Medidas antropométricas y demográficas

Los participantes asistirán a la visita de estudio tras un ayuno nocturno (solo agua). Las mediciones incluirán:

Peso y altura (protocolos estandarizados),

Composición corporal usando InBody 570 (Biospace, Corea), un analizador de impedancia bioeléctrica validado que proporciona datos de grasa corporal, masa muscular y compartimentos de agua (Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

Los cuestionarios recopilarán información demográfica, historial de salud, tabaquismo, exposiciones ocupacionales (incluyendo servicio militar) y factores de estilo de vida relacionados con la exposición a contaminantes ambientales. Estas herramientas están adaptadas de la encuesta nacional de metales pesados de Israel (Berman et al., 2023) y la iniciativa europea PARC (https://www.eu-parc.eu

).

Recolección de muestras biológicas y análisis químico

Se recolectarán muestras de sangre (completa y suero) y orina usando tubos libres de BPA y se almacenarán a -20 °C hasta el análisis para prevenir degradación química. El suero se separará mediante descongelación controlada (2-8 °C durante la noche), mezcla suave, coagulación (30 min), centrifugación (15 min, 2000 rpm) y aspiración con pipeta. Las muestras de sangre completa se homogeneizarán mediante vórtex.

Las muestras (sangre, suero, orina y alimentos) se digerirán usando ácido nítrico de grado analítico y peróxido de hidrógeno en un sistema de digestión por microondas siguiendo los protocolos EPA 3052 (Bocca et al., 2003). Muestras en blanco acompañarán cada lote para determinar límites de detección y cuantificación. El control de calidad incluirá materiales de referencia certificados y validación interlaboratorio usando muestras divididas.

Los análisis primarios se realizarán en el Laboratorio de Metales Traza de la Universidad Ariel (Co-PI: Dr. Daniel Palchan). Análisis adicionales o confirmatorios pueden ocurrir en el laboratorio del Ministerio de Salud (Dr. Tamar Berman), Universidad Hebrea, Instituto Weizmann o Estudio Geológico de Israel, dependiendo de la disponibilidad de instrumentos.

La cuantificación de elementos traza se realizará usando Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS) según métodos validados (Laur et al., 2020). Los protocolos analíticos se alinearán con CDC DLS 3040.1-01. Las concentraciones de metales en sangre y orina se compararán con valores de referencia de encuestas nacionales (Berman et al., 2023) e internacionales (CDC 2018; EFSA 2010; Agencia Alemana de Medio Ambiente 2023).

Los resultados se evaluarán frente a los umbrales de Biomonitorización Humana (HBM-I, HBM-II) (Agencia Alemana de Medio Ambiente 2023). Se medirá creatinina para normalización urinaria.

Integración de datos y análisis estadístico

Todas las fuentes de datos - FFQ, registro de alimentos de 3 días, medidas antropométricas, muestras biológicas y análisis químicos - se integrarán en una base de datos unificada. Los análisis estadísticos examinarán las relaciones entre el patrón dietético y las concentraciones de biomarcadores usando ANOVA, regresión multivariable y análisis de correlación. Las estimaciones dietéticas de exposición a metales se compararán tanto con los niveles biológicos medidos como con las concentraciones encontradas en muestras de alimentos representativas.

Los posibles factores de confusión (edad, IMC, tabaquismo y exposición ocupacional) se ajustarán en modelos multivariables. Los análisis de sensibilidad explorarán diferencias por sexo y por subgrupos veganos versus vegetarianos dentro del grupo basado en plantas.

Estudio piloto

Una fase piloto que involucrará a 10 voluntarios precederá la recolección completa de datos. El piloto probará el reclutamiento, la comunicación del consentimiento informado, la finalización del FFQ, la evaluación antropométrica, la recolección de biomaspecímenes y la logística de entrada de datos. También se utilizará para optimizar los protocolos de preparación de muestras en el Laboratorio de Metales Traza.

Si los flujos de trabajo analíticos completos aún no pueden implementarse, se generarán datos simulados para niveles de metales para validar la estructura de la base de datos y las tuberías estadísticas preliminares. Las muestras biológicas del piloto se almacenarán congeladas para su análisis posterior una vez que los procedimientos completos de ICP-MS estén operativos.