Vurdering av toksisk metalleksponering fra vegetariske/veganske, altetende og lavkarbo-dieter i Israel.

Detaljert studiebeskrivelse: Utvalg, kvalifikasjonskriterier og utvalgsstørrelse

Deltakerrekruttering vil settes i gang gjennom sosiale medie-kampanjer rettet mot studenter fra Ariel University og nærliggende akademiske institusjoner. Kvalifiserte deltakere vil være friske voksne i alderen 20-45 år som har fulgt i minst ett år en av tre selvidentifiserte kostholdsmonstre:

Plantebasert kosthold (vegetarisk eller vegansk; mål 20 % veganere),

Altetende kosthold ("vanlig" blandet kosthold), eller

Lavkarbo-kosthold (dyrebaserte kostholdsmonstre som paleo eller ketogen).

Kostholdsmonster vil bli verifisert ved hjelp av et validert matvarefrekvensspørreskjema (FFQ) utviklet av det israelske helsedepartementets ernæringsavdeling (tilpasset fra Berman et al., 2023).

Eksklusjonskriterier inkluderer fedme (KMI ≥ 30 kg/m²), undervekt (KMI ≤ 18,5 kg/m²) eller kronisk sykdom, verifisert via selvrapportering og bekreftet av en legejournal.

Etter informert samtykke vil deltakerne fullføre FFQ-en gjennom NutRatio® kostholdsanalysesoftware for å bekrefte kostholdsmonster. Et kort telefonintervju og en instruksjonsvideo vil orientere deltakerne om studiefremgangsmåter og kvalifikasjonskrav.

Vi har som mål å rekruttere 250 deltakere totalt, jevnt fordelt på de tre kostholdsgruppene. Deltakere vil bli frekvensmatchet etter alder (± 5 år), KMI (± 3 kg/m²) og røykevaner, gitt røykingens etablerte sammenheng med metalleksponering. Utvalgsstørrelsen er basert på ANOVA (Cohens f = 0,25, middels effektstørrelse).

Protokoll for målingsdag

Kvalifiserte deltakere vil bli planlagt for en standardisert vurderingsøkt (~2 timer) ved MetaboLab, ernæringsvitenskapsavdelingen, Ariel University.

Kortsiktig kostholdsinnntak: Deltakere vil fullføre en 3-dagers matvareoppføring (to ukedager + én helgedag) ved hjelp av NutRatio-software innen to uker før besøket. Verktøyet integrerer USDA (SR-28), det israelske helsedepartementet (2017) og oppdaterte næringsstoffdatabaser (2024). Deltakere vil fotografere hvert måltid før og etter spising, laste opp bilder til forskningsteamet og registrere matvarer umiddelbart etter inntak. Teamet vil gjennomgå oppføringer daglig, sikre fullstendighet og logisk nøyaktighet; manglende eller uklare data vil bli avklart per telefon dagen etter.

NutRatio vil kvantifisere energi, makronæringsstoffer (inkludert fettsyre- og aminosyreprofiler), kostfiber, utvalgte vitaminer (f.eks. folat, B-12) og mineraler (f.eks. kalsium, jern, sink). Kostholdsmessig metalleksponering vil bli estimert fra de rapporterte matvarene ved bruk av både NutRatio og ytterligere referansedatabaser. Disse verdiene vil senere bli sammenlignet med internasjonale toksikologiske terskler (f.eks. amerikanske CDC, tyske Umweltbundesamt).

Matprøvetaking for vurdering av giftige metaller

Basert på korrelasjoner mellom rapportert inntak og målte metallnivåer i blod eller urin, vil matvaregrupper som er mest assosiert med hvert metall bli identifisert. Representative varer vil deretter bli tatt ut som prøver for laboratorieanalyse.

For eksempel, hvis kvikksølvnivåer korrelerer sterkt med fiskeinntak, vil omtrent seks fiskearter eller merker som oftest konsumeres av deltakere med høy eksponering bli kjøpt og analysert. Type og merke av matvare vil bli bekreftet gjennom oppfølging av deltakere nødvendigvis.

Hver matvare vil gjennomgå kjemisk nedbrytning og kvantifisering av metaller (kadmium, bly, krom, arsen, kvikksølv). Målte konsentrasjoner vil bli sammenlignet med internasjonale datasett inkludert EFSA, Codex Alimentarius, amerikanske NCEH og det israelske helsedepartementet (Food Control Services, 2016).

Antropometriske og demografiske mål

Deltakere vil delta på studiebesøket etter en nattes fast (kun vann). Målinger vil inkludere:

Vekt og høyde (standardiserte protokoller),

Kroppssammensetning ved bruk av InBody 570 (Biospace, Korea), en validert bioelektrisk impedansanalysator som gir data om kroppsfett, muskelmasse og vannkompartementer (Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

Spørreskjemaer vil samle inn demografisk informasjon, helsehistorie, røyking, yrkesmessig eksponering (inkludert militærtjeneste) og livsstilsfaktorer relatert til miljøgift-eksponering. Disse verktøyene er tilpasset fra Israels nasjonale undersøkelse av tungmetaller (Berman et al., 2023) og det europeiske PARC-initiativet (https://www.eu-parc.eu

).

Innsamling av biologiske prøver og kjemisk analyse

Blod (hele og serum) og urinprøver vil bli samlet inn ved bruk av BPA-frie rør og lagret ved -20 °C inntil analyse for å forhindre kjemisk nedbrytning. Serum vil bli separert ved kontrollert tining (2-8 °C over natten), forsiktig blanding, koagulering (30 min), sentrifugering (15 min, 2000 rpm) og pipetteaspirasjon. Hele blodprøver vil bli homogenisert ved vortex.

Prøver (blod, serum, urin og mat) vil bli nedbrutt ved bruk av analytisk kvalitet salpetersyre og hydrogenperoksid i et mikrobølge-nedbrytningssystem i henhold til EPA 3052-protokoller (Bocca et al., 2003). Blanke prøver vil ledsake hver batch for å bestemme deteksjons- og kvantifiseringsgrenser. Kvalitetskontroll vil inkludere sertifiserte referansematerialer og interlaboratorie-validering ved bruk av delte prøver.

Primæranalyser vil bli utført ved Ariel Universitys spor-metall-laboratorium (med-PI: Dr. Daniel Palchan). Ytterligere eller bekreftende analyser kan finne sted ved helsedepartementets laboratorium (Dr. Tamar Berman), Hebrew University, Weizmann Institute eller Geological Survey of Israel, avhengig av instrumenttilgjengelighet.

Spor-element-kvantifisering vil bli utført ved bruk av induktivt koblet plasma-massespektrometri (ICP-MS) i henhold til validerte metoder (Laur et al., 2020). Analytiske protokoller vil være i tråd med CDC DLS 3040.1-01. Metallkonsentrasjoner i blod og urin vil bli sammenlignet med referanseverdier fra nasjonale (Berman et al., 2023) og internasjonale undersøkelser (CDC 2018; EFSA 2010; tyske Umweltbundesamt 2023).

Resultater vil bli evaluert opp mot Human Biomonitoring (HBM-I, HBM-II) terskler (tyske Umweltbundesamt 2023). Kreatinin vil bli målt for urinnormalisering.

Dataintegrering og statistisk analyse

Alle datakilder - FFQ, 3-dagers matvareoppføring, antropometriske mål, biologiske prøver og kjemiske analyser - vil bli integrert i en enhetlig database. Statistiske analyser vil undersøke forhold mellom kostholdsmonster og biomarkørkonsentrasjoner ved bruk av ANOVA, multivariabel regresjon og korrelasjonsanalyser. Kostholdsmessige estimater av metalleksponering vil bli sammenlignet med både målte biologiske nivåer og konsentrasjoner funnet i representative matprøver.

Potensielle forstyrrende faktorer (alder, KMI, røyking og yrkesmessig eksponering) vil bli justert for i multivariate modeller. Sensitivitetsanalyser vil utforske forskjeller etter kjønn og mellom veganske versus vegetariske undergrupper innen den plantebaserte gruppen.

Pilotstudie

En pilotfase med 10 frivillige vil gå foran full datainnsamling. Piloten vil teste rekruttering, informert-samtykke-kommunikasjon, FFQ-fullføring, antropometrisk vurdering, biospekimen-innsamling og dataregistreringslogistikk. Den vil også bli brukt til å optimalisere prøveforberedelsesprotokoller i spor-metall-laboratoriet.

Hvis fulle analytiske arbeidsflytter ennå ikke kan implementeres, vil falske data for metallnivåer bli generert for å validere databasestruktur og foreløpige statistiske pipeliner. Biologiske prøver fra piloten vil bli lagret frosne for senere analyse når fulle ICP-MS-prosedyrer er operative.