이스라엘에서 채식/비건, 잡식, 저탄수화물 식단에 의한 유해 금속 노출 평가

상세 연구 설명, 표본 추출, 적격 기준 및 표본 크기

참가자 모집은 아리엘 대학교 및 인근 학술 기관 학생들을 대상으로 하는 소셜 미디어 캠페인을 통해 시작됩니다. 적격 참가자는 20-45세의 건강한 성인으로, 다음 세 가지 자가 식이 패턴 중 하나를 최소 1년 이상 준수한 사람들입니다:

식물 기반 식이(채식주의자 또는 비건; 목표 20% 비건),

잡식 식이("일반" 혼합 식이), 또는

저탄수화물 식이(팔레오 또는 케토제닉과 같은 동물 기반 식이 패턴).

식이 패턴은 이스라엘 보건부 영양과에서 개발한 검증된 식품 빈도 설문지(Berman et al., 2023에서 수정)를 사용하여 확인됩니다.

제외 기준에는 비만(BMI ≥ 30 kg/m²), 저체중(BMI ≤ 18.5 kg/m²) 또는 만성 질환이 포함되며, 자가 보고를 통해 확인되고 의사의 진료 요약으로 확인됩니다.

정보에 기반한 동의 후, 참가자는 NutRatio® 식이 분석 소프트웨어를 통해 FFQ를 완료하여 식이 패턴을 확인합니다. 간단한 전화 인터뷰와 교육용 동영상은 참가자들에게 연구 절차와 적격 요건을 안내합니다.

우리는 세 식이 그룹에 균등하게 분포된 총 250명의 참가자를 모집하는 것을 목표로 합니다. 참가자는 흡연이 금속 노출과 확립된 연관성이 있음을 고려하여 연령(± 5세), BMI(± 3 kg/m²) 및 흡연 상태에 따라 빈도 일치됩니다. 표본 크기는 ANOVA(Cohen's f = 0.25, 중간 효과 크기)를 기반으로 합니다.

측정일 프로토콜

적격 참가자는 아리엘 대학교 영양과학과 MetaboLab에서 표준화된 평가 세션(~2시간)을 위해 예약됩니다.

단기 식이 섭취: 참가자는 방문 2주 전에 NutRatio 소프트웨어를 사용하여 3일간의 식이 기록(평일 2일 + 주말 1일)을 완료합니다. 이 도구는 USDA(SR-28), 이스라엘 보건부(2017) 및 업데이트된 식품 라벨 데이터베이스(2024)를 통합합니다. 참가자는 식사 전후로 각 식사를 촬영하고, 사진을 연구 팀에 업로드하며, 섭취 후 즉시 식품을 기록합니다. 팀은 매일 기록을 검토하여 완전성과 논리적 정확성을 보장합니다; 누락되거나 불명확한 데이터는 다음 날 전화로 명확히 합니다.

NutRatio는 에너지, 대사 영양소(지방산 및 아미노산 프로필 포함), 식이 섬유, 선택된 비타민(예: 엽산, B-12) 및 미네랄(예: 칼슘, 철, 아연)을 정량화합니다. 식이 금속 노출은 보고된 식품에서 NutRatio 및 추가 참조 데이터베이스를 사용하여 추정됩니다. 이 값들은 나중에 국제 독성학적 임계값(예: 미국 CDC, 독일 환경청)과 비교될 것입니다.

유독 금속 평가를 위한 식품 샘플링

보고된 섭취량과 측정된 혈액 또는 소변 금속 수준 간의 상관 관계를 기반으로, 각 금속과 가장 관련된 식품 그룹이 식별됩니다. 그런 다음 대표 항목이 실험실 분석을 위해 샘플링됩니다.

예를 들어, 수은 수준이 어류 섭취와 강하게 상관관계가 있다면, 고노출 참가자가 가장 일반적으로 소비하는 약 6종의 어종 또는 브랜드를 구매하여 분석합니다. 식품의 유형과 브랜드는 필요한 경우 참가자 추적을 통해 확인됩니다.

각 식품 항목은 화학적 소화 및 금속(카드뮴, 납, 크롬, 비소, 수은) 정량화를 거칩니다. 측정된 농도는 EFSA, Codex Alimentarius, 미국 NCEH 및 이스라엘 보건부(식품관리서비스, 2016)를 포함한 국제 데이터 세트와 비교됩니다.

인체 측정 및 인구 통계학적 측정

참가자는 밤새 금식(물만 허용) 후 연구 방문에 참석합니다. 측정 항목은 다음과 같습니다:

체중 및 신장(표준화된 프로토콜),

InBody 570(Biospace, 한국)를 사용한 체성분 측정, 이는 검증된 생체 전기 임피던스 분석기로 체지방, 근육량 및 수분 구획 데이터를 제공합니다(Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

설문지는 인구 통계학적 정보, 건강 기록, 흡연, 직업적 노출(군 복무 포함) 및 환경 오염물질 노출과 관련된 생활 방식 요인을 수집합니다. 이 도구들은 이스라엘 국가 중금속 조사(Berman et al., 2023) 및 유럽 PARC 이니셔티브(https://www.eu-parc.eu

)에서 수정되었습니다.

생물학적 샘플 수집 및 화학 분석

혈액(전혈 및 혈청)과 소변 샘플은 BPA-free 튜브를 사용하여 수집되고 화학적 분해를 방지하기 위해 분석 전까지 -20 °C에서 보관됩니다. 혈청은 제어된 해동(2-8 °C, 밤새), 부드러운 혼합, 응고(30분), 원심분리(15분, 2000 rpm) 및 피펫 흡인에 의해 분리됩니다. 전혈 샘플은 보텍스 혼합기에 의해 균질화됩니다.

샘플(혈액, 혈청, 소변 및 식품)은 EPA 3052 프로토콜(Bocca et al., 2003)에 따라 마이크로웨이브 소화 시스템에서 분석 등급 질산과 과산화수소를 사용하여 소화됩니다. 공백 샘플은 검출 한계와 정량 한계를 결정하기 위해 각 배치에 동반됩니다. 품질 관리에는 공인 참조 물질과 분할 샘플을 사용한 실험실 간 검증이 포함됩니다.

주요 분석은 아리엘 대학교 미량 금속 실험실(공동 연구책임자: Daniel Palchan 박사)에서 수행됩니다. 추가 또는 확인 분석은 기기 가용성에 따라 보건부 실험실(Tamar Berman 박사), 히브리 대학교, 와이즈만 연구소 또는 이스라엘 지질 조사국에서 진행될 수 있습니다.

미량 원소 정량화는 검증된 방법(Laur et al., 2020)에 따라 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)을 사용하여 수행됩니다. 분석 프로토콜은 CDC DLS 3040.1-01과 일치합니다. 혈액과 소변의 금속 농도는 국가(Berman et al., 2023) 및 국제 조사(CDC 2018; EFSA 2010; 독일 환경청 2023)의 참조 값과 비교됩니다.

결과는 Human Biomonitoring(HBM-I, HBM-II) 임계값(독일 환경청 2023)에 대해 평가됩니다. 크레아티닌은 소변 정규화를 위해 측정됩니다.

데이터 통합 및 통계 분석

모든 데이터 소스-FFQ, 3일 식이 기록, 인체 측정, 생물학적 샘플 및 화학 분석-은 통합 데이터베이스로 통합됩니다. 통계 분석은 ANOVA, 다변량 회귀 및 상관 분석을 사용하여 식이 패턴과 바이오마커 농도 간의 관계를 조사합니다. 금속 노출에 대한 식이 추정치는 측정된 생물학적 수준과 대표 식품 샘플에서 발견된 농도 모두와 비교됩니다.

잠재적 교란 변수(연령, BMI, 흡연 및 직업적 노출)는 다변량 모델에서 조정됩니다. 민감도 분석은 식물 기반 그룹 내 성별 및 비건 대 채식주의자 하위 그룹 간의 차이를 탐색합니다.

파일럿 연구

10명의 자원봉사자를 포함하는 파일럿 단계가 전체 데이터 수집에 앞서 진행됩니다. 파일럿 연구는 모집, 정보에 기반한 동의 의사소통, FFQ 완료, 인체 측정 평가, 생체 시료 수집 및 데이터 입력 절차를 테스트합니다. 또한 미량 금속 실험실에서 샘플 준비 프로토콜을 최적화하는 데 사용됩니다.

전체 분석 워크플로를 아직 구현할 수 없는 경우, 금속 수준에 대한 모의 데이터가 생성되어 데이터베이스 구조와 예비 통계 파이프라인의 유효성을 검증합니다. 파일럿의 생물학적 샘플은 전체 ICP-MS 절차가 가동되면 나중에 분석을 위해 냉동 보관됩니다.