Субекти

Резюме

Предистория/цел:

Диетичната оценка при децата е трудна, което предполага необходимост от разработване на по-обективни биомаркери за прием. Резонансната Раманова спектроскопия (RRS) е неинвазивен, валидиран метод за измерване на каротеноидния статус в кожата като биомаркер на приема на плодове/зеленчуци. Целта на това проучване е да се изследва възможността за използване на RRS при деца в предучилищна възраст, да се опише междуиндивидуалната вариабилност на състоянието на каротиноидите на кожата и да се идентифицират фактори, свързани с биомаркера в тази популация.

Предмети/методи:

Проведохме проучване на напречното сечение на 381 деца в неравностойно положение в градските центрове в Кънектикът (САЩ). Като цяло 85,5% са чернокожи неиспаноязычни или латиноамериканци, а 14,1% са с наднормено тегло и 16,9% са с наднормено тегло според процентите на индекса на телесна маса (BMI), специфични за възрастта и пола. Децата определят състоянието на каротиноид на кожата от RRS в дланта на ръката. Консумацията на плодове/зеленчуци се оценява от кратък скрининг за честота на храна, завършен от родител/настойник, и проучване на харесванията.

Резултати:

Наблюдавахме междуиндивидуална вариация на RRS стойностите, която беше почти нормално разпределена. При многократен регресионен анализ, по-високият каротеноиден статус, измерен чрез RRS, е положително свързан с консумацията на плодове/зеленчуци (P= 0,02) и предпочитание за плодове/зеленчуци (P

Въведение

Диетичната оценка по своята същност е трудна и включва допълнителни усложнения при децата. Методите за самоотчитане подлежат на пристрастия и грешка в измерването поради проблеми с отчитането, оценка на размера на порциите и неточно изземване. 1, 2 При децата в предучилищна възраст, оценката на диетата изисква съдействието на репортер, обикновено родители или учители. 3 Техниките за пряко наблюдение (например измерване на отпадъци от плочи или цифрова фотография) предлагат по-валидна оценка от въпросниците 4, 5, но тези методи са трудоемки, ограничени до малки популации и не отразяват обичайния хранителен прием. Съществува и литература, подкрепяща използването на скали за харесване на храна/предпочитания за оценка на приема, като се приема, че хората обичайно консумират това, което им харесва, и избягват това, което не. 6, 7 Инвазивността на по-обективни измервания на хранителния статус, обикновено включващи плазмени проби за биохимичен анализ, ограничава тяхната осъществимост за малки деца. По този начин съществува необходимост от валиден, бърз и неинвазивен метод за оценка на хранителния статус при деца, използващи биомаркери, като каротеноиден статус за оценка на приема на плодове и зеленчуци.

Каротеноидите са растителни пигменти, отговорни за червеното, оранжевото и жълтото оцветяване. Класифицирани като антиоксиданти, каротеноидите имат предполагаема роля в превенцията на много заболявания, включително рак, 8, 9, 10, 11 сърдечни заболявания 12, 13, 14 и свързани с възрастта очни заболявания, 15, 16, както и смъртността от всички причини . Тъй като каротеноидите не се намират в значителни концентрации в други храни, но са широко разпространени в плодовете и зеленчуците, те се считат за най-добрият настоящ биомаркер за прием на плодове и зеленчуци. 18 Традиционните подходи за оценка на каротеноидите често зависят от самостоятелно докладван прием на плодове и зеленчуци, свързан с бази данни за състава на храните за оценка на съдържанието на каротеноиди в храните. Въпреки това, резултатите от диетични интервенционни проучвания предполагат, че самоотчитането на приема на каротеноиди може да има пристрастия и грешка в измерването. 19 Алтернативно, биохимични анализи като високоефективна течна хроматография могат да се използват за измерване на каротеноиди в плазмени или тъканни проби. 20, 21

Разработването на неинвазивни, по-евтини, но чувствителни технологии за оптичен мониторинг предоставя алтернатива на високоефективната течна хроматография за измерване на каротеноиди в живите тъкани. По-специално, резонансната Раманова спектроскопия (RRS) се очертава като обективен индикатор за каротеноидния статус. 22, 23 Нова, неинвазивна техника за измерване на каротеноидния статус в кожата с помощта на видима светлина, RRS използва малка сонда с лазер със синя дължина на вълната (λ= 488 nm) за измерване на общата концентрация на каротеноиди в кожата. 24 Рамановата разсеяна светлина създава спектрален отпечатък на каротиноидните молекули въз основа на тяхната уникална молекулярна структура (редуващи се въглеродни двойни и единични връзки) и вибрационни енергийни нива. Едно от предпочитаните места на тялото за сканиране на Раман е дланта на ръката, тъй като роговият слой, външният слой на кожната тъкан, където се концентрират каротеноидите, е относително дебел и съдържанието на меланин е по-малко променливо сред индивидите от различни раси и етнически групи. 23.

Предмети и методи

Проучвайте популация

Базирана в общността извадка от деца в неравностойно положение е набрана от шест федерални и държавни програми за предучилищна възраст в два градски центъра в Кънектикът, САЩ. Общо 381 деца в предучилищна възраст, на възраст 3–5 години, от предимно чернокожи неиспански и латиноамерикански етнически произход, бяха включени в извадката за RRS тестване през август и септември 2008 г. Писмено информирано съгласие за доброволното участие на детето им от родител или болногледач и е получено устно съгласие от децата преди RRS сканиране. Всички процедури бяха одобрени от Институционалните съвети за преглед на Медицинското училище в Йейлския университет и Университета на Кънектикът.

Събиране на данни

Характеристики на участника

Основен въпросник (достъпен на английски и испански) е попълнен от родителите за събиране на демографска информация за тяхното дете, включително дата на раждане, пол, раса/етническа принадлежност, статус на пушач на родител/болногледач и текущо участие на семейството в американската програма за допълнителна оценка на храненето ( SNAP). Датата на раждане и полът на децата са потвърдени със записи за записване в училище. Височината и теглото бяха измерени от регистриран диетолог с помощта на платформена скала и стадиометър (SECA, Хановер, MD, САЩ). Децата бяха претеглени с обувки, за да се съобразят с правилата за противопожарна безопасност в училище. Тези измервания са използвани за изчисляване на индекса на телесна маса (BMI) и специфични за възрастта и пола процентили (BMI%) от стандартите за CDC от 2000 г. (с „наднормено тегло“ th 85-ия персентил и „затлъстяване“ ⩾ 95-ия процентил на BMI). 31, 32

Резонансна Раманова спектроскопия

Прием и предпочитание на плодове и зеленчуци

Статистически анализ

Бяха получени описателни статистически данни за променливата с непрекъснат отговор, средните стойности на RRS за състоянието на каротеноиди на кожата, както и основния ефект на демографските ковариати и приема на плодове и зеленчуци по отношение на променливата на отговора. За да се оцени вариабилността на състоянието на каротеноиди на кожата, за общата проба беше начертана хистограма на RRS стойности (измерена в интензитета на раман на кожата), като се използва средната стойност от трите повторени стойности. Средните стойности на RRS и медианите са оценени за пет расови и етнически групи (испанци, чернокожи неиспаноядрени, бели неиспаноядрени, бирациални и други) и чрез BMI процентил за пол и възраст, като непрекъсната и категорична променлива за състоянието на теглото (поднормено тегло (⩾ 95-ти процентил)). Извършен е дисперсионен анализ, за ​​да се провери дали някое от двугруповите сравнения в средните стойности на RRS е значително различно на ниво 0,05.

Няколко променливи бяха избрани за изследване като основни предиктори на общия кожен каротеноиден статус, измерен чрез RRS в предучилищната популация: прием на плодове и зеленчуци, оценен от докладваното от родителите FFS и проучване на харесванията, процентил на ИТМ за пол и възраст, текущо участие в SNAP ( да/не) и възраст (месеци). Посочени са ковариати на интереса априори и включва раса/етническа принадлежност, пол (мъж/жена) и географски училищен сайт (категорична променлива от шест нива). Основният ефект на всяка предикторна променлива и ковариата е изследван при едномерния анализ на линейна регресия, за да се определят независимите ефекти върху общия статус на каротеноидите на кожата, измерен чрез RRS. След това беше проведен многовариатен регресионен анализ за идентифициране на детерминанти на каротеноидния статус в нашата предучилищна извадка, с корекция за ковариати. Мерките за прием на диета и харесване са моделирани отделно (например, не са включени едновременно в същите модели) като възможни предиктори на RRS. Всички статистически изчисления са проведени с помощта на SAS v. 9.1 (SAS Institute, Inc., Cary, NC, USA) с P-стойност 0,05 считана за статистически значима.

Резултати

Общо 381 деца са оценили състоянието на каротиноид на кожата чрез RRS и диетични въпросници, попълнени от родител или болногледач. Децата си сътрудничиха по време на измерването, без да се срещат неочаквани трудности. Предвид лекотата на използване и бързия характер на RRS, успяхме да сканираме до 60 деца в Таблица 1 Резонансна Раманова спектроскопична мярка за общите каротеноиди по базови характеристики на пробната проба (н= 381)

Фигура 1 показва разпределението на стойностите на RRS, измерени като стойности на интензитет на Раман на кожата (средно от три показания), за пробата от предучилищна възраст. Средната стойност на RRS е 20,48, със стандартно отклонение 6,68. Данните бяха приблизително нормално разпределени, с леко изкривяване на дясно (тест на Андерсън-Дарлинг за нормалност), P Фигура 1

статус

След едновариатен анализ на линейна регресия за определяне на независими ефекти върху общия статус на каротеноидите на кожата, измерен чрез RRS (данните не са показани), беше използвана множествена линейна регресия за идентифициране на основните предиктори на състоянието на каротеноидите на кожата в предучилищната популация, с корекция за ковариати (Таблица 2 ). При коригирани анализи се наблюдава значителна положителна връзка между общия статус на каротеноидите на кожата и отчетения от родителите прием на плодове и зеленчуци, измерен от проучването на харесванията (P Таблица 2 Основни предиктори за състоянието на каротеноиди на кожата, с корекция за ковариати a

Дискусия

В това проучване на недостатъчно подготвени деца в предучилищна възраст ние добре приехме техниката и наблюдавахме приблизително нормално разпределение на състоянието на каротиноиди на кожата, измерено чрез RRS. В допълнение към докладваната от родителите консумация на плодове и зеленчуци, възрастта и бялата неиспанска раса/етническа принадлежност също са положително свързани със състоянието на каротиноидите на кожата в нашето предучилищно население, докато съобщаваното от родителите участие на SNAP и измереният ИТМ прогнозират по-нисък статус на каротеноидите. И двете мерки за диетична консумация на плодове и зеленчуци (прием и предпочитание) са в значителна корелация с обективния индикатор за състоянието на каротеноидите на кожата, въпреки че са били доста кратки и ограничени оценки на приема.

Въпреки че доказателствата, че RRS е надежден и валиден биомаркер за прием на плодове и зеленчуци, идват от много проучвания при здрави възрастни, както беше обсъдено по-рано, това беше първото проучване, използващо RRS за оценка на вариабилността на състоянието на каротиноидите на кожата при голяма извадка от деца. Това усилие включва използването на преносим скенер Raman, разработен специално за използване в това проучване. Рамановият скенер, използван в предишните ни изследвания, не е преносим и стойностите на RRS, отчетени тук, използват различна скала на интензивност в сравнение с други резултати, които публикувахме, получени с помощта на различен инструмент (включително вида на лазера, спектрографа и оптичните компоненти) . 23, 25, 35 Наблюдавахме, че децата са си сътрудничили по време на сканиране, което предполага, че RRS е осъществим, неинвазивен метод за оценка на относителния прием на плодове и зеленчуци при млади популации. Междуиндивидуалната вариабилност, която открихме в тази популация, беше подобна на тази, наблюдавана при възрастни, и предполага, че RRS може да се използва като по-обективна мярка за диета за идентифициране на деца с лош каротеноиден статус, които могат да бъдат изложени на риск от заболявания, свързани с храненето.

Съществува вероятност съдържанието на меланин в кожата да повлияе на RRS мерките за каротеноиден статус, особено при тази разнообразна популация от деца. В предишната ни работа разгледахме внимателно данните за RRS от участници, които се идентифицираха като тъмна кожа в сравнение със светли тонове на кожата. 25 Когато съотношенията на RRS на външната част на ръката (площ с най-голяма пигментация) към дланта (площ с най-малка пигментация) са сравнени между участниците с пигментация на тъмна и светла кожа, няма доказателства, че съотношенията на RRS варират значително с пигментацията на кожата, както може да се очаква, ако настъпва филтриращ ефект върху лазера и разсеяната светлина на Раман. Въпреки това имахме ограничена сила да открием ефект на меланин при сравнително малко тъмнокожи участници. В настоящото проучване сканирахме дланта на ръката, като една от причините е, че меланинът в дланта е по-малко променлив сред децата от различни раси и етноси. В бъдещи проучвания на RRS при възрастни и деца планираме систематично да изследваме ефекта на съдържанието на меланин върху RRS мерките, като използваме установени процедури за количествено определяне на меланина в кожата.

Основна сила на настоящото проучване беше използването на RRS за обективна оценка на състоянието на каротиноидите на кожата в общностна извадка от деца в предучилищна възраст, където диетичната оценка е трудна. Използвахме тези данни, за да придобием разбиране за междуиндивидуалната променливост на състоянието на каротиноиди на кожата в рамките на популацията, тъй като в момента съществуват много малко знания. Ние също така идентифицирахме значителни предиктори за каротеноидния статус в нашата извадка за предучилищна възраст с ниски доходи, така че могат да бъдат създадени по-целенасочени интервенции за по-добро подобряване на хранителните качества на децата с лош каротеноиден статус. Понастоящем измерените стойности на RRS са вътрешно валидни в рамките на проучване, но външната валидност ще зависи от използването на приетия външен стандарт.

В обобщение, резултатите от това проучване показват, че има голяма променливост в състоянието на каротеноиди на кожата при популация от малки деца, както се оценява от RRS. В допълнение към съобщения от родителите прием на плодове и зеленчуци, който беше положително свързан със състоянието на каротеноиди на кожата, няколко демографски фактора също се проследяват с биомаркера, включително някои, за които е доказано, че се проследяват с биомаркера в проучвания при възрастни (например затлъстяване) . Според нашия опит RRS е осъществим биомаркер за прием на плодове и зеленчуци, който може да улесни изследванията върху диетата и здравето при децата. Необходими са бъдещи контролирани проучвания за интервенция при деца, за да продължи развитието на RRS като биомаркер на хранителния статус.

Препратки

Livingstone MB, Robson PJ, Wallace JM: Проблеми в оценката на приема на храна при деца и юноши. Br J Nutr 2004; 92 (Suppl 2), S213 – S222.

Baranowski T, Domel SB: Когнитивен модел на докладване на децата за прием на храна. Am J Clin Nutr 1994; 59 (1 Suppl), 212S – 217S.