Valutazione dell'esposizione ai metalli tossici da diete vegetariane/vegane, onnivore e a basso contenuto di carboidrati in Israele.

Descrizione Dettagliata dello Studio Campionamento, Criteri di Eleggibilità e Dimensione del Campione

Il reclutamento dei partecipanti sarà avviato attraverso campagne sui social media rivolte agli studenti dell'Università di Ariel e delle istituzioni accademiche vicine. I partecipanti eleggibili saranno adulti sani di età compresa tra 20 e 45 anni che hanno aderito per almeno un anno a uno dei tre modelli dietetici auto-identificati:

Dieta a base vegetale (vegetariana o vegana; obiettivo 20% vegani),

Dieta onnivora (dieta mista "regolare"), o

Dieta a basso contenuto di carboidrati (modelli dietetici a base animale come paleo o chetogenica).

Il modello dietetico sarà verificato utilizzando un Questionario sulla Frequenza Alimentare (FFQ) convalidato sviluppato dal Ministero della Salute israeliano, Dipartimento di Nutrizione (adattato da Berman et al., 2023).

I criteri di esclusione includono obesità (BMI ≥ 30 kg/m²), sottopeso (BMI ≤ 18,5 kg/m²) o qualsiasi malattia cronica, verificata tramite autodichiarazione e confermata dal riassunto medico di un medico.

Dopo il consenso informato, i partecipanti completeranno l'FFQ tramite il software di analisi dietetica NutRatio® per confermare il modello dietetico. Un breve colloquio telefonico e un video didattico orienteranno i partecipanti alle procedure dello studio e ai requisiti di eleggibilità.

Miriamo a reclutare 250 partecipanti in totale, equamente distribuiti tra i tre gruppi dietetici. I partecipanti saranno abbinati per frequenza in base all'età (± 5 anni), al BMI (± 3 kg/m²) e allo stato di fumatore, data l'associazione consolidata del fumo con l'esposizione ai metalli. La dimensione del campione si basa sull'ANOVA (f di Cohen = 0,25, dimensione dell'effetto media).

Protocollo del Giorno della Misurazione

I partecipanti eleggibili saranno programmati per una sessione di valutazione standardizzata (~2 ore) presso il MetaboLab, Dipartimento di Scienze della Nutrizione, Università di Ariel.

Assunzione dietetica a breve termine: i partecipanti completeranno un diario alimentare di 3 giorni (due giorni feriali + un giorno del fine settimana) utilizzando il software NutRatio entro due settimane prima della loro visita. Lo strumento integra i database USDA (SR-28), del Ministero della Salute israeliano (2017) e dei dati aggiornati delle etichette alimentari (2024). I partecipanti fotograferanno ogni pasto prima e dopo aver mangiato, caricheranno le foto al team di ricerca e registreranno gli alimenti immediatamente dopo il consumo. Il team esaminerà le voci quotidianamente, garantendo completezza e accuratezza logica; i dati mancanti o non chiari saranno chiariti per telefono il giorno successivo.

NutRatio quantificherà l'energia, i macronutrienti (inclusi i profili di acidi grassi e aminoacidi), le fibre alimentari, vitamine selezionate (ad esempio, folato, B-12) e minerali (ad esempio, calcio, ferro, zinco). L'esposizione alimentare ai metalli sarà stimata dagli alimenti segnalati utilizzando sia NutRatio che ulteriori banche dati di riferimento. Questi valori saranno successivamente confrontati con le soglie tossicologiche internazionali (ad esempio, U.S. CDC, Agenzia per l'Ambiente tedesca).

Campionamento Alimentare per la Valutazione dei Metalli Tossici

Sulla base delle correlazioni tra l'assunzione riportata e i livelli misurati di metalli nel sangue o nelle urine, saranno identificati i gruppi alimentari più associati a ciascun metallo. Articoli rappresentativi saranno quindi campionati per l'analisi di laboratorio.

Ad esempio, se i livelli di mercurio correlano fortemente con l'assunzione di pesce, circa sei specie o marche di pesce più comunemente consumate dai partecipanti ad alta esposizione saranno acquistate e analizzate. Il tipo e la marca dell'alimento saranno confermati attraverso un follow-up con i partecipanti quando necessario.

Ogni articolo alimentare subirà digestione chimica e quantificazione dei metalli (cadmio, piombo, cromo, arsenico, mercurio). Le concentrazioni misurate saranno confrontate con set di dati internazionali inclusi EFSA, Codex Alimentarius, U.S. NCEH e il Ministero della Salute israeliano (Servizi di Controllo Alimentare, 2016).

Misure Antropometriche e Demografiche

I partecipanti parteciperanno alla visita di studio dopo un digiuno notturno (solo acqua). Le misurazioni includeranno:

Peso e altezza (protocolli standardizzati),

Composizione corporea utilizzando InBody 570 (Biospace, Corea), un analizzatore a bioimpedenza elettrica validato che fornisce dati su grasso corporeo, massa muscolare e compartimenti idrici (Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

I questionari raccoglieranno informazioni demografiche, anamnesi, fumo, esposizioni occupazionali (incluso il servizio militare) e fattori legati allo stile di vita correlati all'esposizione a inquinanti ambientali. Questi strumenti sono adattati dall'indagine nazionale israeliana sui metalli pesanti (Berman et al., 2023) e dall'iniziativa europea PARC (https://www.eu-parc.eu

).

Raccolta di Campioni Biologici e Analisi Chimica

Campioni di sangue (intero e siero) e urina saranno raccolti utilizzando provette prive di BPA e conservati a -20 °C fino all'analisi per prevenire la degradazione chimica. Il siero sarà separato mediante scongelamento controllato (2-8 °C durante la notte), miscelazione delicata, coagulazione (30 min), centrifugazione (15 min, 2000 giri/min) e aspirazione con pipetta. I campioni di sangue intero saranno omogeneizzati mediante vortex.

I campioni (sangue, siero, urina e alimenti) saranno digeriti utilizzando acido nitrico di grado analitico e perossido di idrogeno in un sistema di digestione a microonde seguendo i protocolli EPA 3052 (Bocca et al., 2003). Campioni bianchi accompagneranno ogni lotto per determinare i limiti di rilevazione e quantificazione. Il controllo di qualità includerà materiali di riferimento certificati e validazione inter-laboratorio utilizzando campioni divisi.

Le analisi primarie saranno condotte presso il Laboratorio di Metalli in Tracce dell'Università di Ariel (Co-PI: Dott. Daniel Palchan). Analisi aggiuntive o di conferma potrebbero avvenire presso il laboratorio del Ministero della Salute (Dott.ssa Tamar Berman), Università Ebraica, Istituto Weizmann, o Servizio Geologico di Israele, a seconda della disponibilità degli strumenti.

La quantificazione degli elementi in tracce sarà eseguita utilizzando la Spettrometria di Massa con Plasma Accoppiato Induttivamente (ICP-MS) secondo metodi validati (Laur et al., 2020). I protocolli analitici si allineeranno con CDC DLS 3040.1-01. Le concentrazioni di metalli nel sangue e nelle urine saranno confrontate con i valori di riferimento di indagini nazionali (Berman et al., 2023) e internazionali (CDC 2018; EFSA 2010; Agenzia per l'Ambiente tedesca 2023).

I risultati saranno valutati rispetto alle soglie di Biomonitoraggio Umano (HBM-I, HBM-II) (Agenzia per l'Ambiente tedesca 2023). La creatinina sarà misurata per la normalizzazione urinaria.

Integrazione dei Dati e Analisi Statistica

Tutte le fonti di dati - FFQ, diario alimentare di 3 giorni, misure antropometriche, campioni biologici e analisi chimiche - saranno integrate in un database unificato. Le analisi statistiche esamineranno le relazioni tra il modello dietetico e le concentrazioni dei biomarcatori utilizzando ANOVA, regressione multivariabile e analisi di correlazione. Le stime dietetiche dell'esposizione ai metalli saranno confrontate sia con i livelli biologici misurati che con le concentrazioni trovate nei campioni alimentari rappresentativi.

I potenti fattori confondenti (età, BMI, fumo ed esposizione occupazionale) saranno aggiustati nei modelli multivariati. Le analisi di sensibilità esploreranno le differenze per sesso e per sottogruppi vegani versus vegetariani all'interno del gruppo a base vegetale.

Studio Pilota

Una fase pilota che coinvolge 10 volontari precederà la raccolta completa dei dati. Il pilota testerà il reclutamento, la comunicazione del consenso informato, il completamento dell'FFQ, la valutazione antropometrica, la raccolta di biospecimen e le logiche di inserimento dati. Sarà anche utilizzato per ottimizzare i protocolli di preparazione dei campioni nel Laboratorio di Metalli in Tracce.

Se i flussi di lavoro analitici completi non possono ancora essere implementati, verranno generati dati simulati per i livelli di metalli per convalidare la struttura del database e le pipeline statistiche preliminari. I campioni biologici del pilota saranno conservati congelati per analisi successive una volta che le procedure ICP-MS complete saranno operative.