イスラエルにおけるベジタリアン・ビーガン、雑食、および低炭水化物ダイエットからの有害金属曝露の評価

詳細な研究説明：サンプリング、適格基準、およびサンプルサイズ

参加者募集は、アリエル大学および近隣の学術機関の学生を対象としたソーシャルメディアキャンペーンを通じて開始されます。 適格参加者は、20〜45歳の健康な成人で、以下の3つの自己申告による食事パターンのいずれかを少なくとも1年間継続していることが条件です：

植物ベースの食事（ベジタリアンまたはビーガン；目標20％をビーガン）、

雑食の食事（「通常」の混合食）、または

低炭水化物食事（パレオやケトジェニックなどの動物性食品ベースの食事パターン）。

食事パターンは、イスラエル保健省栄養局（Berman et al., 2023から改変）によって開発された検証済み食物摂取頻度質問票（FFQ）を使用して確認されます。

除外基準には、肥満（BMI≥30 kg/m²）、低体重（BMI≤18.5 kg/m²）、または慢性疾患が含まれ、自己申告により確認され、医師の診療サマリーによって裏付けられます。

インフォームドコンセント後、参加者はNutRatio®食事分析ソフトウェアを通じてFFQを完了し、食事パターンを確認します。 簡単な電話インタビューと説明ビデオにより、参加者は研究手順と適格要件についての説明を受けます。

3つの食事グループ均等に配分された合計250名の参加者を募集することを目指しています。 参加者は、年齢（±5歳）、BMI（±3 kg/m²）、および喫煙状況（金属曝露との確立された関連性を考慮）により頻度マッチングされます。 サンプルサイズはANOVA（Cohen's f = 0.25、中程度の効果量）に基づいています。

測定日プロトコル

適格参加者は、アリエル大学栄養科学科MetaboLabにて標準化された評価セッション（約2時間）を予定されます。

短期食事摂取：参加者は訪問の2週間以内に、NutRatioソフトウェアを使用して3日間の食事記録（平日2日＋週末1日）を完了します。 このツールは、USDA（SR-28）、イスラエル保健省（2017）、および更新された食品表示データベース（2024）を統合しています。 参加者は各食事の前後に写真を撮り、研究チームにアップロードし、摂取後直ちに食品を記録します。 チームは毎日記録を確認し、完全性と論理的正確性を確保します。欠落または不明確なデータは翌日電話で明確にされます。

NutRatioは、エネルギー、マクロ栄養素（脂肪酸およびアミノ酸プロファイルを含む）、食物繊維、特定のビタミン（例：葉酸、B-12）、およびミネラル（例：カルシウム、鉄、亜鉛）を定量化します。 食事による金属曝露は、報告された食品からNutRatioおよび追加の参照データベースを使用して推定されます。 これらの値は後日、国際的な毒性学的閾値（例：米国CDC、ドイツ環境庁）と比較されます。

毒性金属評価のための食品サンプリング

報告された摂取量と測定された血液または尿中金属レベルとの相関に基づき、各金属と最も関連性の高い食品群が特定されます。 その後、代表的な品目が実験室分析のためにサンプリングされます。

例えば、水銀レベルが魚介類摂取と強く相関する場合、高曝露参加者が最も頻繁に消費する約6種の魚種またはブランドが購入され分析されます。 食品の種類とブランドは、必要に応じて参加者へのフォローアップにより確認されます。

各食品項目は化学的消化を経て、金属（カドミウム、鉛、クロム、ヒ素、水銀）の定量化が行われます。 測定された濃度は、EFSA、コーデックス委員会、米国NCEH、およびイスラエル保健省（食品管理サービス、2016）を含む国際的なデータセットと比較されます。

人体計測および人口統計学的測定

参加者は一晩の絶食（水のみ）後に研究訪問に参加します。 測定項目には以下が含まれます：

体重および身長（標準化されたプロトコル）、

InBody 570（Biospace、韓国）を使用した体組成測定。これは検証済みの生体電気インピーダンス分析装置であり、体脂肪、筋肉量、および水分コンパートメントデータを提供します（Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020）。

質問票により、人口統計学的情報、健康歴、喫煙、職業曝露（兵役を含む）、および環境汚染物質曝露に関連する生活習慣要因が収集されます。 これらのツールは、イスラエルの全国重金属調査（Berman et al., 2023）および欧州PARCイニシアチブ（https://www.eu-parc.eu）から改変されています。

生物学的サンプル収集および化学分析

血液（全血および血清）および尿サンプルは、BPAフリーチューブを使用して収集され、化学的分解を防ぐために-20℃で分析まで保存されます。 血清は、制御された解凍（2-8℃、一晩）、穏やかな混合、凝固（30分）、遠心分離（15分、2000 rpm）、およびピペット吸引により分離されます。 全血サンプルはボルテックスにより均質化されます。

サンプル（血液、血清、尿、および食品）は、EPA 3052プロトコル（Bocca et al., 2003）に従い、マイクロ波消化システム内で分析用硝酸と過酸化水素を使用して消化されます。 検出限界および定量限界を決定するため、ブランクサンプルが各バッチに付随します。 品質管理には、認定参照物質および分割サンプルを使用した実験室間検証が含まれます。

主要な分析は、アリエル大学の微量元素実験室（共同研究責任者：Dr. Daniel Palchan）で実施されます。 追加または確認的分析は、機器の利用可能性に応じて、保健省研究所（Dr. Tamar Berman）、ヘブライ大学、ワイツマン研究所、またはイスラエル地質調査所で行われる可能性があります。

微量元素の定量は、検証済みの方法（Laur et al., 2020）に従い、誘導結合プラズマ質量分析（ICP-MS）を使用して実施されます。 分析プロトコルはCDC DLS 3040.1-01に準拠します。 血液および尿中の金属濃度は、国内（Berman et al., 2023）および国際的な調査（CDC 2018; EFSA 2010; ドイツ環境庁 2023）の基準値と比較されます。

結果は、ヒト生体監視（HBM-I、HBM-II）閾値（ドイツ環境庁 2023）に対して評価されます。 尿中補正のためにクレアチニンが測定されます。

データ統合および統計分析

すべてのデータ源—FFQ、3日間食事記録、人体計測、生物学的サンプル、および化学分析—は統合データベースに統合されます。 統計分析では、ANOVA、多変量回帰、および相関分析を使用して、食事パターンとバイオマーカー濃度との関係が調べられます。 食事による金属曝露の推定値は、測定された生物学的レベルおよび代表的な食品サンプル中で見出された濃度の両方と比較されます。

潜在的な交絡因子（年齢、BMI、喫煙、および職業曝露）は、多変量モデルで調整されます。 感度分析では、性別および植物ベースグループ内のビーガン対ベジタリアンのサブグループによる差異が検討されます。

パイロット研究

10名のボランティアを対象としたパイロット段階が本データ収集に先行して実施されます。 パイロット研究では、募集、インフォームドコンセントの伝達、FFQの完了、人体計測評価、生物試料収集、およびデータ入力のロジスティクスがテストされます。 また、微量元素実験室におけるサンプル調製プロトコルの最適化にも使用されます。

完全な分析ワークフローがまだ実施できない場合、金属レベルの模擬データが生成され、データベース構造および予備的統計パイプラインの検証に使用されます。 パイロットからの生物学的サンプルは、完全なICP-MS手順が運用可能になるまで凍結保存され、後日分析されます。