Оценка воздействия токсичных металлов при вегетарианских/веганских, всеядных и низкоуглеводных диетах в Израиле.

Подробное описание исследования: выборка, критерии отбора и размер выборки

Набор участников будет инициирован через кампании в социальных сетях, направленные на студентов Университета Ариэля и близлежащих учебных заведений. Подходящие участники - здоровые взрослые в возрасте 20-45 лет, которые придерживались в течение не менее одного года одного из трех самостоятельно определенных диетических режимов:

Растительная диета (вегетарианская или веганская; целевой показатель 20% веганов),

Всеядная диета ("обычная" смешанная диета), или

Низкоуглеводная диета (животная диета, такая как палео или кетогенная).

Диетический режим будет проверяться с использованием валидированного опросника частоты потребления пищи (FFQ), разработанного Министерством здравоохранения Израиля, Департаментом питания (адаптировано из Berman et al., 2023).

Критерии исключения включают ожирение (ИМТ ≥ 30 кг/м²), недостаточный вес (ИМТ ≤ 18.5 кг/м²) или любое хроническое заболевание, подтвержденное самоотчетом и подтвержденное медицинской сводкой врача.

После информированного согласия участники заполнят FFQ через программное обеспечение для диетического анализа NutRatio® для подтверждения диетического режима. Краткое телефонное интервью и обучающее видео ознакомят участников с процедурами исследования и требованиями к участию.

Мы планируем набрать в общей сложности 250 участников, равномерно распределенных по трем диетическим группам. Участники будут частотно сопоставлены по возрасту (± 5 лет), ИМТ (± 3 кг/м²) и статусу курения, учитывая установленную связь курения с воздействием металлов. Размер выборки основан на дисперсионном анализе (критерий Коэна f = 0.25, средний размер эффекта).

Протокол дня измерений

Подходящие участники будут запланированы на стандартизированную оценочную сессию (~2 часа) в MetaboLab, Департамент наук о питании, Университет Ариэля.

Краткосрочное потребление пищи: Участники заполнят 3-дневный пищевой дневник (два будних дня + один выходной день) с использованием программного обеспечения NutRatio в течение двух недель до их визита. Инструмент интегрирует базы данных USDA (SR-28), Министерства здравоохранения Израиля (2017) и обновленные базы данных пищевых этикеток (2024). Участники будут фотографировать каждую еду до и после приема пищи, загружать фотографии исследовательской группе и записывать продукты сразу после потребления. Команда будет ежедневно проверять записи, обеспечивая полноту и логическую точность; отсутствующие или неясные данные будут уточняться по телефону на следующий день.

NutRatio будет количественно определять энергию, макронутриенты (включая профили жирных кислот и аминокислот), пищевые волокна, выбранные витамины (например, фолат, B-12) и минералы (например, кальций, железо, цинк). Диетическое воздействие металлов будет оценено из сообщенных продуктов питания с использованием как NutRatio, так и дополнительных справочных баз данных. Эти значения позже будут сравниваться с международными токсикологическими порогами (например, U.S. CDC, Немецкое агентство по охране окружающей среды).

Отбор проб пищи для оценки токсичных металлов

На основе корреляций между сообщенным потреблением и измеренными уровнями металлов в крови или моче будут идентифицированы группы продуктов, наиболее связанные с каждым металлом. Затем репрезентативные образцы будут отобраны для лабораторного анализа.

Например, если уровни ртути сильно коррелируют с потреблением рыбы, примерно шесть видов рыб или брендов, наиболее часто потребляемых участниками с высоким воздействием, будут приобретены и проанализированы. Тип и бренд пищи будут подтверждены через последующее наблюдение за участниками при необходимости.

Каждый пищевой продукт пройдет химическое растворение и количественное определение металлов (кадмий, свинец, хром, мышьяк, ртуть). Измеренные концентрации будут сравниваться с международными наборами данных, включая EFSA, Codex Alimentarius, U.S. NCEH и Министерство здравоохранения Израиля (Службы контроля за продуктами питания, 2016).

Антропометрические и демографические измерения

Участники посетят исследование после ночного голодания (только вода). Измерения будут включать:

Вес и рост (стандартизированные протоколы),

Состав тела с использованием InBody 570 (Biospace, Корея), валидированного анализатора биоимпеданса, предоставляющего данные о жировой массе, мышечной массе и водных компартментах (Miller et al., 2016; Sirirat et al., 2020).

Анкеты соберут демографическую информацию, историю здоровья, курение, профессиональные воздействия (включая военную службу) и факторы образа жизни, связанные с воздействием загрязнителей окружающей среды. Эти инструменты адаптированы из национального обследования тяжелых металлов Израиля (Berman et al., 2023) и европейской инициативы PARC (https://www.eu-parc.eu

).

Сбор биологических образцов и химический анализ

Образцы крови (цельная и сыворотка) и мочи будут собраны с использованием трубок, не содержащих BPA, и храниться при -20 °C до анализа для предотвращения химической деградации. Сыворотка будет отделена контролируемым оттаиванием (2-8 °C на ночь), легким перемешиванием, свертыванием (30 мин), центрифугированием (15 мин, 2000 об/мин) и аспирацией пипеткой. Образцы цельной крови будут гомогенизированы вортексом.

Образцы (кровь, сыворотка, моча и пища) будут растворены с использованием аналитической чистой азотной кислоты и перекиси водорода в системе микроволнового растворения в соответствии с протоколами EPA 3052 (Bocca et al., 2003). Пустые образцы будут сопровождать каждую партию для определения пределов обнаружения и количественного определения. Контроль качества будет включать сертифицированные стандартные образцы и межлабораторную валидацию с использованием разделенных образцов.

Основные анализы будут проводиться в Лаборатории следовых металлов Университета Ариэля (Со-руководитель: Др. Даниэль Пальчан). Дополнительные или подтверждающие анализы могут проводиться в лаборатории Министерства здравоохранения (Др. Тамар Берман), Еврейском университете, Институте Вейцмана или Геологической службе Израиля, в зависимости от доступности приборов.

Количественное определение микроэлементов будет выполнено с использованием масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) в соответствии с валидированными методами (Laur et al., 2020). Аналитические протоколы будут соответствовать CDC DLS 3040.1-01. Концентрации металлов в крови и моче будут сравниваться с референсными значениями из национальных (Berman et al., 2023) и международных обследований (CDC 2018; EFSA 2010; Немецкое агентство по охране окружающей среды 2023).

Результаты будут оценены по пороговым значениям биомониторинга человека (HBM-I, HBM-II) (Немецкое агентство по охране окружающей среды 2023). Креатинин будет измерен для нормализации мочи.

Интеграция данных и статистический анализ

Все источники данных - FFQ, 3-дневный пищевой дневник, антропометрические измерения, биологические образцы и химические анализы - будут интегрированы в единую базу данных. Статистические анализы изучат взаимосвязи между диетическим режимом и концентрациями биомаркеров с использованием дисперсионного анализа, многомерной регрессии и корреляционного анализа. Диетические оценки воздействия металлов будут сравниваться как с измеренными биологическими уровнями, так и с концентрациями, обнаруженными в репрезентативных образцах пищи.

Потенциальные искажающие факторы (возраст, ИМТ, курение и профессиональное воздействие) будут скорректированы в многомерных моделях. Анализы чувствительности исследуют различия по полу и по подгруппам веганов и вегетарианцев в рамках растительной группы.

Пилотное исследование

Пилотная фаза с участием 10 добровольцев предшествует полному сбору данных. Пилотное исследование проверит набор, коммуникацию информированного согласия, заполнение FFQ, антропометрическую оценку, сбор биологических образцов и логистику ввода данных. Оно также будет использовано для оптимизации протоколов подготовки образцов в Лаборатории следовых металлов.

Если полные аналитические рабочие процессы еще не могут быть реализованы, будут сгенерированы модельные данные по уровням металлов для валидации структуры базы данных и предварительных статистических конвейеров. Биологические образцы из пилотного исследования будут храниться замороженными для последующего анализа, как только будут операционны полные процедуры ICP-MS.