Israelilaisen kasvis-/vegaanisen, omnivorisen ja hiilihydraattivähäisen ruokavalion aiheuttaman myrkyllisten metallien altistuksen arviointi.

Yksityiskohtainen tutkimuskuvaus, otanta, kelpoisuuskriteerit ja otoskoko

Osallistujien rekrytointi aloitetaan sosiaalisen median kampanjoilla, joissa kohdennetaan Arielin yliopiston ja läheisten korkeakoulujen opiskelijoita. Kelpoiset osallistujat ovat terveitä 20–45-vuotiaita aikuisia, jotka ovat noudattaneet vähintään vuoden yhtä kolmesta itse tunnistetusta ruokavalioympäristöstä:

Kasvipohjainen ruokavalio (kasvissyöjä tai vegaani; tavoite 20 % vegaaneja),

Kaikkiruokainen ruokavalio ("tavallinen" sekaruokavalio) tai

Hiilihydraatiltaan vähäinen ruokavalio (eläinpohjaiset ruokavalioympäristöt kuten paleo tai ketogeeninen).

Ruokavalio varmistetaan käyttämällä Israelin terveysministeriön ravitsemusosaston kehittämää validoitua ruokataajuuskyselyä (FFQ) (mukautettu Berman et al., 2023).

Poissulkemiskriteereihin kuuluvat liikalihavuus (BMI ≥ 30 kg/m²), alipaino (BMI ≤ 18,5 kg/m²) tai mikä tahansa krooninen sairaus, jotka varmistetaan itseilmoituksen ja lääkärin lääkärintodistuksen kautta.

Tietoiseen suostumukseen jälkeen osallistujat täyttävät FFQ:n NutRatio®-ravitsemusanalysointiohjelmiston kautta vahvistaakseen ruokavaliokuvion. Lyhyt puhelinhaastattelu ja ohjevideo tutustuttavat osallistujat tutkimusmenetelmiin ja kelpoisuusvaatimuksiin.

Pyrimme rekrytoimaan yhteensä 250 osallistujaa tasaisesti kolmen ruokavaloryhmän kesken. Osallistujat taataan taajuusotteella iän (± 5 vuotta), BMI:n (± 3 kg/m²) ja tupakointistatuksen mukaan, ottaen huomioon tupakoinnin vakiintuneen yhteyden metallialtistukseen. Otoskoko perustuu ANOVA-analyysiin (Cohenin f = 0,25, keskikokoinen vaikutuskoko).

Mittauspäiväprotokolla

Kelpoiset osallistujat ajoitetaan standardoidulle arviointitilaisuudelle (~2 tuntia) Arielin yliopiston ravitsemustieteen laitoksen MetaboLabissa.

Lyhytaikainen ravitsemus: Osallistujat täyttävät 3 päivän ruokapäiväkirjan (kaksi arkipäivää + yksi viikonloppupäivä) NutRatio-ohjelmistolla kahden viikon kuluessa ennen käyntiä. Työkalu yhdistää USDA (SR-28), Israelin terveysministeriön (2017) ja päivitetyt elintarvikemerkintätietokannat (2024). Osallistujat valokuvat jokaisen aterian ennen syömistä ja sen jälkeen, lataavat kuvat tutkimusryhmälle ja tallentavat ruoat heti nauttimisen jälkeen. Ryhmä tarkistaa merkinnät päivittäin varmistaen täydellisyyden ja loogisen tarkkuuden; puuttuvia tai epäselviä tietoja selvennetään puhelimitse seuraavana päivänä.

NutRatio määrittää energian, makroravintoaineet (mukaan lukien rasvahappo- ja aminohappoprofiilit), ravintokuitu, valitut vitamiinit (kuten foolihappo, B-12) ja mineraalit (kuten kalsium, rauta, sinkki). Ravitsemuksen metallialtistus arvioidaan raportoiduista ruoista käyttäen sekä NutRatioa että muita viitetietokantoja. Näitä arvoja verrataan myöhemmin kansainvälisiin toksikologisiin kynnysarvoihin (esim. Yhdysvaltain CDC, Saksan ympäristövirasto).

Elintarvikenäytteiden ottaminen myrkyllisten metallien arviointia varten

Raportoidun saannin ja mitattujen veren tai virtsan metallitasojen välisiä korrelaatioita perusteella tunnistetaan ne elintarvikeryhmät, joilla on vahvin yhteys kuhunkin metalliin. Esimerkkiaineita otetaan sitten laboratorioanalyysiä varten.

Esimerkiksi, jos elohopeapitoisuudet korreloivat vahvasti kalansaannin kanssa, noin kuutta korkean altistuksen osallistujien yleisimmin kuluttamaa kalalajia tai -merkkiä hankitaan ja analysoidaan. Elintarviketyyppi ja -merkki varmistetaan tarvittaessa osallistujan jatkoseurannassa.

Jokainen elintarvikenäyte käsitellään kemiallisella hapettamisella ja metallien (kadmium, lyijy, kromi, arseeni, elohopea) määrityksellä. Mitattuja pitoisuuksia verrataan kansainvälisiin aineistoihin, mukaan lukien EFSA, Codex Alimentarius, Yhdysvaltain NCEH ja Israelin terveysministeriö (elintarvikevalvontapalvelut, 2016).

Antropometriset ja demografiset mittaukset

Osallistujat osallistuvat tutkimuskäyntiin yön yli paastottuaan (vain vettä). Mittauksiin kuuluvat:

Paino ja pituus (standardoidut protokollat),

Kehon koostumus InBody 570:llä (Biospace, Korea), validoitu bioelektrinen impedanssianalysaattori, joka tarjoaa tietoa kehon rasvasta, lihasmassasta ja veskompartmenteista (Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

Kyselylomakkeilla kerätään demografista tietoa, terveyshistoriaa, tupakointia, ammattialtistusta (mukaan lukien asepalvelus) ja ympäristömyrkkyjen altistukseen liittyviä elämäntapatekijöitä. Nämä työkalut on mukautettu Israelin kansallisesta raskasmetallitutkimuksesta (Berman et al., 2023) ja eurooppalaisesta PARC-aloitteesta (https://www.eu-parc.eu

).

Biologisten näytteiden kerääminen ja kemiallinen analyysi

Veren (kokoveri ja seerumi) ja virtsanäytteet kerätään BPA-vapaisiin putkiin ja säilytetään -20 °C:ssa analyysiin asti estämään kemiallista hajoamista. Seerumi erotetaan hallitulla sulattamisella (2–8 °C yön yli), lempeällä sekoittamisella, hyytymisellä (30 min), sentrifugoinnilla (15 min, 2000 rpm) ja pipetointi-imulla. Kokoverinäytteet homogenoidaan vortex-sekoittimella.

Näytteet (veri, seerumi, virtsa ja elintarvikkeet) käsitellään analyysipuhtaalla typpihapolla ja vetyperoksidilla mikroaaltohajoitusjärjestelmässä noudattaen EPA 3052 -protokollia (Bocca et al., 2003). Tyhjänäytteet mukana kussakin erässä määrittämään havaitsemis- ja määritysrajat. Laadunvalvonta sisältää sertifioidut vertailumateriaalit ja laboratorioiden välisten validointien käyttämällä jaettuja näytteitä.

Ensisijaiset analyysit suoritetaan Arielin yliopiston jäämämetallilaboratoriossa (yhteistutkija: tohtori Daniel Palchan). Lisä- tai vahvistavat analyysit voidaan suorittaa terveysministeriön laboratoriossa (tohtori Tamar Berman), Hebrean yliopistossa, Weizmannin instituutissa tai Israelin geologisessa tutkimuskeskuksessa riippuen instrumenttien saatavuudesta.

Jäämäelementtien määritys suoritetaan induktiivisesti kytkettyä plasma-massaspektrometriaa (ICP-MS) käyttäen validoitujen menetelmien mukaisesti (Laur et al., 2020). Analyyttiset protokollat noudattavat CDC DLS 3040.1-01 -määritelmiä. Veren ja virtsan metallipitoisuuksia verrataan viitearvoihin kansallisista (Berman et al., 2023) ja kansainvälisistä tutkimuksista (CDC 2018; EFSA 2010; Saksan ympäristövirasto 2023).

Tuloksia arvioidaan ihmisen biomonitoroinnin (HBM-I, HBM-II) kynnysarvoja vastaan (Saksan ympäristövirasto 2023). Kreatiinimia mitataan virtsan normalisointia varten.

Tietojen integrointi ja tilastollinen analyysi

Kaikki tietolähteet - FFQ, 3 päivän ruokapäiväkirja, antropometriset mittaukset, biologiset näytteet ja kemialliset analyysit - yhdistetään yhtenäiseksi tietokannaksi. Tilastolliset analyysit tarkastelevat ruokavaliokuvion ja biomarkkeripitoisuuksien välistä suhdetta käyttäen ANOVA:ta, monimuuttujaregressiota ja korrelaatioanalyysiä. Ravitsemuksen metallialtistusarvioita verrataan sekä mitattuihin biologisiin tasoihin että edustavissa elintarvikenäytteissä löytyneisiin pitoisuuksiin.

Mahdollisia sekoittavia tekijöitä (ikä, BMI, tupakointi ja ammattialtistus) säädellään monimuuttujamalleissa. Herkyysanalyysit tutkivat eroja sukupuolen ja vegaani vs. kasvissyöjä alaryhmien välillä kasvipohjaisessa ryhmässä.

Pilot-tutkimus

Pilot-vaihe, johon osallistuu 10 vapaaehtoista, edeltää täyttä tietojen keruuta. Pilot-tutkimus testaa rekrytointia, tietoiseen suostumukseen liittyvää viestintää, FFQ:n täyttämistä, antropometristä arviointia, biologisten näytteiden keruuta ja datan syöttölogistiikkaa. Sitä käytetään myös jäämämetallilaboratorion näytevalmistelumenetelmien optimointiin.

Jos täysiä analyyttisiä työnkulkuja ei voida vielä toteuttaa, metallitasoille luodaan mallidata tietokantarakenteen ja alustavien tilastollisten putkien validointia varten. Pilot-tutkimuksen biologiset näytteet säilytetään jäädytettyinä myöhempää analyysiä varten, kun täydet ICP-MS-menettelyt ovat käytössä.