Ocena narażenia na toksyczne metale w diecie wegetariańskiej/wegańskiej, wszystkożernej i niskowęglowodanowej w Izraelu.

Szczegółowy opis badania Pobieranie próbek, kryteria kwalifikowalności i wielkość próby

Rekrutacja uczestników zostanie zainicjowana poprzez kampanie w mediach społecznościowych skierowane do studentów Uniwersytetu Ariel i pobliskich uczelni wyższych. Kwalifikującymi się uczestnikami będą zdrowi dorośli w wieku 20-45 lat, którzy przestrzegali przez co najmniej rok jednego z trzech samookreślonych wzorców żywieniowych:

Dieta roślinna (wegetariańska lub wegańska; cel 20% wegan),

Dieta wszystkożerna („regularna” dieta mieszana), lub

Dieta niskowęglowodanowa (zwierzęce wzorce żywieniowe takie jak paleo lub ketogeniczna).

Wzorzec żywieniowy zostanie zweryfikowany przy użyciu zwalidowanego Kwestionariusza Częstotliwości Spożycia Żywności (FFQ) opracowanego przez Izraelskie Ministerstwo Zdrowia, Departament Żywienia (zaadaptowany z Berman i in., 2023).

Kryteria wykluczenia obejmują otyłość (BMI ≥ 30 kg/m²), niedowagę (BMI ≤ 18,5 kg/m²) lub jakąkolwiek chorobę przewlekłą, zweryfikowane poprzez samoopis i potwierdzone streszczeniem medycznym od lekarza.

Po wyrażeniu świadomej zgody uczestnicy wypełnią FFQ za pośrednictwem oprogramowania do analizy żywieniowej NutRatio® w celu potwierdzenia wzorca diety. Krótka rozmowa telefoniczna i instruktażowy film zapoznają uczestników z procedurami badania i wymaganiami kwalifikacyjnymi.

Planujemy zrekrutować łącznie 250 uczestników, równomiernie rozłożonych na trzy grupy dietetyczne. Uczestnicy będą dopasowani częstotliwościowo według wieku (± 5 lat), BMI (± 3 kg/m²) i statusu palenia, biorąc pod uwagę ustalony związek palenia z ekspozycją na metale. Wielkość próby jest oparta na ANOVA (Cohen's f = 0,25, średni rozmiar efektu).

Protokół dnia pomiarowego

Kwalifikujący się uczestnicy zostaną umówieni na standaryzowaną sesję oceny (~2 godziny) w MetaboLab, Wydział Nauk o Żywieniu, Uniwersytet Ariel.

Krótkoterminowe spożycie żywności: Uczestnicy wypełnią 3-dniowy zapis żywieniowy (dwa dni tygodnia + jeden dzień weekendowy) przy użyciu oprogramowania NutRatio w ciągu dwóch tygodni przed wizytą. Narzędzie integruje bazy danych USDA (SR-28), Izraelskiego Ministerstwa Zdrowia (2017) oraz zaktualizowane bazy danych etykiet żywności (2024). Uczestnicy sfotografują każdy posiłek przed i po jedzeniu, prześlą zdjęcia zespołowi badawczemu i zarejestrują spożyte produkty bezpośrednio po konsumpcji. Zespół będzie codziennie przeglądał wpisy, zapewniając kompletność i logiczną poprawność; brakujące lub niejasne dane będą wyjaśniane telefonicznie następnego dnia.

NutRatio skwantyfikuje energię, makroskładniki (w tym profile kwasów tłuszczowych i aminokwasów), błonnik pokarmowy, wybrane witaminy (np. foliany, B-12) i minerały (np. wapń, żelazo, cynk). Ekspozycja dietetyczna na metale zostanie oszacowana na podstawie zgłoszonych produktów spożywczych przy użyciu zarówno NutRatio, jak i dodatkowych baz danych referencyjnych. Te wartości będą później porównywane z międzynarodowymi progami toksykologicznymi (np. U.S. CDC, Niemiecka Agencja Środowiska).

Pobieranie próbek żywności do oceny metali toksycznych

Na podstawie korelacji między zgłoszonym spożyciem a zmierzonymi poziomami metali we krwi lub moczu, zostaną zidentyfikowane grupy żywności najbardziej powiązane z każdym metalem. Następnie reprezentatywne produkty zostaną pobrane do analizy laboratoryjnej.

Na przykład, jeśli poziomy rtęci silnie korelują ze spożyciem ryb, około sześciu gatunków lub marek ryb najczęściej spożywanych przez uczestników z wysoką ekspozycją zostanie zakupionych i przeanalizowanych. Rodzaj i marka żywności zostanie potwierdzona poprzez obserwację uczestników, gdy będzie to konieczne.

Każdy produkt spożywczy przejdzie trawienie chemiczne i kwantyfikację metali (kadm, ołów, chrom, arsen, rtęć). Zmierzone stężenia będą porównywane z międzynarodowymi zestawami danych, w tym EFSA, Codex Alimentarius, U.S. NCEH i Izraelskim Ministerstwem Zdrowia (Służby Kontroli Żywności, 2016).

Pomiary antropometryczne i demograficzne

Uczestnicy przybędą na wizytę studyjną po nocnym poście (tylko woda). Pomiary będą obejmować:

Wagę i wzrost (standaryzowane protokoły),

Skład ciała przy użyciu InBody 570 (Biospace, Korea), zwalidowanego analizatora impedancji bioelektrycznej dostarczającego danych o tłuszczu ciała, masie mięśniowej i przedziałach wodnych (Miller i in., 2016; Sirirat i in., 2020).

Ankiety zbiorą informacje demograficzne, historię zdrowia, palenie, narażenia zawodowe (w tym służbę wojskową) i czynniki stylu życia związane z ekspozycją na zanieczyszczenia środowiska. Te narzędzia są zaadaptowane z krajowego badania metali ciężkich Izraela (Berman i in., 2023) i europejskiej inicjatywy PARC (https://www.eu-parc.eu

).

Pobieranie próbek biologicznych i analiza chemiczna

Próbki krwi (pełna i surowica) i moczu zostaną pobrane przy użyciu probówek wolnych od BPA i przechowywane w -20 °C do analizy, aby zapobiec degradacji chemicznej. Surowica zostanie oddzielona przez kontrolowane rozmrażanie (2-8 °C przez noc), delikatne mieszanie, krzepnięcie (30 min), wirowanie (15 min, 2000 obr/min) i aspiracyjną pipetą. Próbki pełnej krwi zostaną homogenizowane przez wirowanie w mieszadle.

Próbki (krew, surowica, mocz i żywność) zostaną strawione przy użyciu kwasu azotowego i nadtlenku wodoru o stopniu czystości analitycznej w systemie trawienia mikrofalowego zgodnie z protokołami EPA 3052 (Bocca i in., 2003). Próbki blank będą towarzyszyć każdej partii w celu określenia granic wykrywalności i kwantyfikacji. Kontrola jakości będzie obejmować certyfikowane materiały referencyjne i walidację między laboratoriami przy użyciu podzielonych próbek.

Podstawowe analizy będą przeprowadzane w Laboratorium Metali Śladowych Uniwersytetu Ariel (współkierownik: Dr Daniel Palchan). Dodatkowe lub potwierdzające analizy mogą odbywać się w laboratorium Ministerstwa Zdrowia (Dr Tamar Berman), Uniwersytecie Hebrajskim, Instytucie Weizmanna lub Izraelskim Instytucie Geologicznym, w zależności od dostępności instrumentów.

Kwantifikacja pierwiastków śladowych będzie przeprowadzana przy użyciu Spektrometrii Mas z Indukcyjnie Sprzężoną Plazmą (ICP-MS) zgodnie ze zwalidowanymi metodami (Laur i in., 2020). Protokoły analityczne będą zgodne z CDC DLS 3040.1-01. Stężenia metali we krwi i moczu będą porównywane z wartościami referencyjnymi z krajowych (Berman i in., 2023) i międzynarodowych badań (CDC 2018; EFSA 2010; Niemiecka Agencja Środowiska 2023).

Wyniki będą oceniane w odniesieniu do progów Biomonitorowania Ludzkiego (HBM-I, HBM-II) (Niemiecka Agencja Środowiska 2023). Kreatynina będzie mierzona do normalizacji moczu.

Integracja danych i analiza statystyczna

Wszystkie źródła danych - FFQ, 3-dniowy zapis żywieniowy, pomiary antropometryczne, próbki biologiczne i analizy chemiczne - zostaną zintegrowane w ujednoliconej bazie danych. Analizy statystyczne zbada związki między wzorcem żywieniowym a stężeniami biomarkerów przy użyciu ANOVA, regresji wielozmiennowej i analiz korelacji. Dietetyczne szacunki ekspozycji na metale będą porównywane zarówno ze zmierzonymi poziomami biologicznymi, jak i stężeniami znalezionymi w reprezentatywnych próbkach żywności.

Potencjalne czynniki zakłócające (wiek, BMI, palenie i narażenie zawodowe) będą uwzględniane w modelach wielozmiennowych. Analizy wrażliwości będą badać różnice według płci oraz podgrup wegańskich versus wegetariańskich w grupie roślinnej.

Badanie pilotażowe

Faza pilotażowa z udziałem 10 ochotników poprzedzi pełny zbiór danych. Pilotaż przetestuje rekrutację, komunikację świadomej zgody, wypełnianie FFQ, ocenę antropometryczną, zbiór biopróbek i logistykę wprowadzania danych. Będzie również wykorzystany do optymalizacji protokołów przygotowania próbek w Laboratorium Metali Śladowych.

Jeśli pełne przepływy pracy analitycznej nie mogą być jeszcze wdrożone, zostaną wygenerowane dane symulacyjne dla poziomów metali w celu walidacji struktury bazy danych i wstępnych potoków statystycznych. Próbki biologiczne z pilotażu będą przechowywane zamrożone do późniejszej analizy, gdy pełne procedury ICP-MS będą operacyjne.