Evaluatie van blootstelling aan giftige metalen via vegetarische/veganistische, omnivore en koolhydraatarme diëten in Israël.

Gedetailleerde studieomschrijving Steekproef, selectiecriteria en steekproefomvang

Werving van deelnemers wordt gestart via sociale mediacampagnes gericht op studenten van de Ariel Universiteit en nabijgelegen academische instellingen. Geschikte deelnemers zijn gezonde volwassenen van 20-45 jaar die minstens één jaar één van drie zelfgeïdentificeerde voedingspatronen hebben gevolgd:

Plantaardig dieet (vegetarisch of veganistisch; streef 20% veganisten),

Allesetend dieet ("regulier" gemengd dieet), of

Koolhydraatarm dieet (dierlijke voedingspatronen zoals paleo of ketogeen).

Voedingspatroon wordt geverifieerd met een gevalideerde Voedselfrequentievragenlijst (FFQ) ontwikkeld door het Israëlische Ministerie van Volksgezondheid, Afdeling Voeding (aangepast van Berman et al., 2023).

Exclusiecriteria omvatten obesitas (BMI ≥ 30 kg/m²), ondergewicht (BMI ≤ 18,5 kg/m²) of chronische ziekten, geverifieerd via zelfrapportage en bevestigd door een medische samenvatting van een arts.

Na geïnformeerde toestemming voltooien deelnemers de FFQ via de NutRatio® voedingsanalysesoftware om het voedingspatroon te bevestigen. Een kort telefoongesprek en een instructievideo informeren deelnemers over studiewerkwijzen en selectiecriteria.

We streven naar 250 deelnemers in totaal, gelijk verdeeld over de drie dieetgroepen. Deelnemers worden frequentiegematcht op leeftijd (± 5 jaar), BMI (± 3 kg/m²) en rookstatus, gezien de bewezen associatie van roken met blootstelling aan metalen. Steekproefomvang is gebaseerd op ANOVA (Cohen's f = 0,25, middelgroot effect).

Protocol meetdag

Geschikte deelnemers worden ingepland voor een gestandaardiseerde assessmentsessie (~2 uur) in het MetaboLab, Afdeling Nutritionele Wetenschappen, Ariel Universiteit.

Korte-termijn voedingsinname: Deelnemers voltooien een 3-daags voedingsdagboek (twee weekdagen + één weekenddag) met NutRatio-software binnen twee weken voor hun bezoek. De tool integreert USDA (SR-28), Israëlisch Ministerie van Volksgezondheid (2017) en bijgewerkte voedseletiketdatabases (2024). Deelnemers fotograferen elke maaltijd voor en na het eten, uploaden foto's naar het onderzoeksteam en registreren voedingsmiddelen direct na consumptie. Het team beoordeelt invoeren dagelijks op volledigheid en logische nauwkeurigheid; ontbrekende of onduidelijke gegevens worden de volgende dag telefonisch opgehelderd.

NutRatio kwantificeert energie, macronutriënten (inclusief vetzuren- en aminozurenprofielen), voedingsvezels, geselecteerde vitaminen (bijv. foliumzuur, B-12) en mineralen (bijv. calcium, ijzer, zink). Dieetgerelateerde metaalblootstelling wordt geschat uit gerapporteerde voedingsmiddelen met NutRatio en aanvullende referentiedatabases. Deze waarden worden later vergeleken met internationale toxicologische drempels (bijv. U.S. CDC, Duitse Milieuagentschap).

Voedselbemonstering voor toxische metaalbeoordeling

Op basis van correlaties tussen gerapporteerde inname en gemeten bloed- of urinemetaalniveaus worden voedselgroepen met de sterkste associatie per metaal geïdentificeerd. Representatieve items worden vervolgens bemonsterd voor laboratoriumanalyse.

Bijvoorbeeld, als kwikniveaus sterk correleren met visinname, worden ongeveer zes vissoorten of merken meest geconsumeerd door hoogblootgestelde deelnemers gekocht en geanalyseerd. Het type en merk voedsel wordt indien nodig bevestigd via deelnemersopvolging.

Elk voedselitem ondergaat chemische digestie en kwantificering van metalen (cadmium, lood, chroom, arseen, kwik). Gemeten concentraties worden vergeleken met internationale datasets inclusief EFSA, Codex Alimentarius, U.S. NCEH en het Israëlische Ministerie van Volksgezondheid (Food Control Services, 2016).

Antropometrische en demografische metingen

Deelnemers bezoeken de studie na een nacht vasten (alleen water). Metingen omvatten:

Gewicht en lengte (gestandaardiseerde protocollen),

Lichaamssamenstelling met InBody 570 (Biospace, Korea), een gevalideerde bio-elektrische impedantieanalysator die lichaamsvet, spiermassa en watercompartimentdata levert (Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

Vragenlijsten verzamelen demografische informatie, gezondheidsgeschiedenis, roken, beroepsblootstellingen (inclusief militaire dienst) en leefstijlfactoren gerelateerd aan milieuvervuilende blootstelling. Deze tools zijn aangepast van Israëls nationale zwaremetalenonderzoek (Berman et al., 2023) en het Europese PARC-initiatief (https://www.eu-parc.eu

).

Biologische monstername en chemische analyse

Bloed (volbloed en serum) en urinemonsters worden verzameld met BPA-vrije buizen en opgeslagen bij -20 °C tot analyse om chemische degradatie te voorkomen. Serum wordt gescheiden door gecontroleerd ontdooien (2-8 °C overnight), voorzichtig mengen, stollen (30 min), centrifugeren (15 min, 2000 rpm) en pipetaspiratie. Volbloedmonsters worden gehomogeniseerd door vortexen.

Monsters (bloed, serum, urine en voedsel) worden gedigereerd met analytisch grade salpeterzuur en waterstofperoxide in een microgolfdigestiesysteem volgens EPA 3052-protocollen (Bocca et al., 2003). Blanco monsters begeleiden elke batch om detectie- en kwantificeringslimieten te bepalen. Kwaliteitscontrole omvat gecertificeerde referentiematerialen en interlaboratoriumvalidatie met gesplitste monsters.

Primaire analyses worden uitgevoerd in het Sporenmetaallaboratorium van de Ariel Universiteit (Co-PI: Dr. Daniel Palchan). Aanvullende of bevestigende analyses kunnen plaatsvinden in het laboratorium van het Ministerie van Volksgezondheid (Dr. Tamar Berman), Hebreeuwse Universiteit, Weizmann Instituut, of Geologische Dienst van Israël, afhankelijk van instrumentbeschikbaarheid.

Spoorelementkwantificering wordt uitgevoerd met ICP-MS volgens gevalideerde methoden (Laur et al., 2020). Analytische protocollen zijn afgestemd op CDC DLS 3040.1-01. Metaalconcentraties in bloed en urine worden vergeleken met referentiewaarden uit nationale (Berman et al., 2023) en internationale onderzoeken (CDC 2018; EFSA 2010; Duits Milieuagentschap 2023).

Resultaten worden geëvalueerd tegen Human Biomonitoring (HBM-I, HBM-II) drempels (Duits Milieuagentschap 2023). Creatinine wordt gemeten voor urinenormalisatie.

Dataintegratie en statistische analyse

Alle gegevensbronnen-FFQ, 3-daags voedingsdagboek, antropometrische metingen, biologische monsters en chemische analyses-worden geïntegreerd in een uniforme database. Statistische analyses onderzoeken relaties tussen voedingspatroon en biomarkerconcentraties met ANOVA, multivariabele regressie en correlatieanalyses. Dieetschattingen van metaalblootstelling worden vergeleken met zowel gemeten biologische niveaus als concentraties in representatieve voedselmonsters.

Potentiële confounders (leeftijd, BMI, roken, beroepsblootstelling) worden geadjusteerd in multivariate modellen. Gevoeligheidsanalyses onderzoeken verschillen per geslacht en tussen veganistische versus vegetarische subgroepen binnen de plantaardige groep.

Pilotstudie

Een pilotfase met 10 vrijwilligers voorafgaand aan volledige datacollectie. De pilot test werving, geïnformeerde-toestemmingscommunicatie, FFQ-voltooiing, antropometrische beoordeling, biospecimenverzameling en data-invoerlogistiek. Het wordt ook gebruikt om sample-preparatieprotocollen in het Sporenmetaallaboratorium te optimaliseren.

Indien volledige analytische workflows nog niet geïmplementeerd kunnen worden, worden mockdata voor metaalniveaus gegenereerd om databasestructuur en preliminaire statistische pijplijnen te valideren. Biologische monsters uit de pilot worden ingevroren opgeslagen voor latere analyse zodra volledige ICP-MS-procedures operationeel zijn.