Studiendesign und Methoden
Die DONALD Studie
ist als offene Langzeit-Kohorten-Studie konzipiert. Seit 1985 werden jährlich etwa 35-40 gesunde Säuglinge im Alter von drei bis vier Monaten neu in die Studie aufgenommen (bislang über 1.500 Teilnehmer). In die DONALD Studie eingeschlossen werden kaukasisch-stämmige Probanden aus dem Raum Dortmund, deren Mütter oder Väter interessiert und bereit sind, langfristig an einer Longitudinal-Studie teilzunehmen; vorausgesetzt, ein Elternteil verfügt über ausreichend deutsche Sprachkenntnisse. Die Rekrutierung erfolgt unsystematisch über Empfehlungen aktiver Studienteilnehmer, durch Hebammen, Kinderärzte und Eltern-Kind-Gruppen.
Vorgesehen sind engmaschige Untersuchungen vom Säuglings- bis ins Erwachsenenalter mit detaillierter Datenerhebung zu Ernährung, Wachstum, Entwicklung, Stoffwechsel und Gesundheitsstatus. Seit 2005 werden die Teilnehmer im Anschluss zu regelmäßigen Nachuntersuchungen alle 5 Jahre eingeladen.
Die Untersuchungen umfassen jeweils
Anthropometrische Messungen
Je nach Alter der Teilnehmer werden bei jedem Besuch verschiedene anthropometrische Messungen vorgenommen. Für die Messungen tragen die Kinder nur Unterwäsche und keine Schuhe.
Bei jeder Untersuchung werden gemessen:
- Größe bzw. Länge (auf 0,1 cm)
- Gewicht (auf 100 g)
- Oberarmumfang (auf 0,1 cm)
- vier Hautfettfalten (Bizeps, Triceps, subscapulare und iliacale Hautfettfalte, auf 0,1 mm). Basierend auf den Hautfettfalten kann der Körperfettanteil der Probanden zu bestimmten Alterszeitpunkten geschätzt werden.
Ab einem Alter von 3 Jahren werden zusätzlich gemessen:
- Hüft- und Taillenumfang (auf 0,1 cm) und
- Sitzhöhe (auf 0,1 cm)
Nur zu bestimmten Alterszeitpunkten gemessen werden:
- Kopfumfang
- Becken- und Schulterbreite sowie
- Oberschenkel- und Wadenumfang
Eltern werden alle 4 Jahre vermessen.
Alle Messinstrumente werden regelmäßig kalibriert. Die Qualität der vom anthropometrischen Personal erhobenen Messungen (intra- und interindividuelle Variation) wird jährlich an einem Kollektiv von 6-8 jungen Erwachsenen überprüft.
Medizinische Untersuchung
Der gegenwärtige Gesundheitszustand sowie im zurückliegenden Jahr aufgetretene Erkrankungen werden erfasst. Diese Information ist für die Interpretation der anthropometrischen sowie der Ernährungs- und Urindaten von Bedeutung.
- Der Blutdruck wird ab einem Alter von 4 Jahren gemessen.
- Der Blutdruck der Eltern wird mehrfach im Verlauf der Studie erhoben.
- Pubertätsstadien (Brust und Genitalentwicklung sowie Pubesbehaarung (nach Tanner)) werden vor und während der Pubertät bestimmt (ärztliche Untersuchung; im Verlauf der Pubertät auch Selbsteinschätzung). Der Zeitpunkt des Eintretens von Menarche und Stimmbruch wird erfragt.
- Zu bestimmten Altersanlässen werden zusätzliche medizinische Untersuchungen wie Lungenfunktionstests (Spirometrie), Muskelfunktionstests (Sprungplatte) und Gefäßwanddicke (Intima Media) der Arterie Carotis Communis durchgeführt.
Blutabnahme
Seit Januar 2005 werden alle über 18-Jährigen zu einer Nüchternblutabnahme gebeten.
In der Blutprobe werden routinemäßig bestimmt:
- ein großes Blutbild (incl. Leber- und Nierenfunktionswerte, Blutzucker, Blutfettwerte, Eisen)
Das Serum wird durch Zentrifugation bei 3100 U/min gewonnen und in Fraktionen von 500 µl bei –80°C für weitergehende Analysen gelagert. Aus den Proben werden im Rahmen von Drittmittelprojekten spezifische Parameter bestimmt (z.B. Insulin, Parameter der IGF-1-Achse, Entzündungsparameter).
Befragung und Anamnese
Bei jeder Untersuchung werden eine Reihe von Standardfragen gestellt:
- Fragen zu akuten Erkrankungen im zurückliegenden Jahr
- Schlafgewohnheiten
- Stuhlgang
- Ernährungsvorlieben und -abneigungen
- Kinderbetreuung
- Präventivmaßnahmen (Vitamin D und Fluorid)
- Nutzung präventivmedizinischer Dienste.
Ab einem Alter von 12 Jahren werden zusätzlich erfragt:
- Rauchgewohnheiten
- der Konsum alkoholischer Getränke
- Parameter eines restriktiven Ernährungsverhaltens.
Während der Studie werden mehrfach Daten zum sozioökonomischen Status erhoben (elterliche Schulbildung, Ausbildung, Beruf und Wohnsituation).
Körperliche Aktivität und Leistungsfähigkeit
Daten zur körperlichen Aktivität werden in der DONALD Studie mit Fragenbögen erhoben. Ziel ist das Bilden einer Rangordnung innerhalb der Studienpopulation hinsichtlich der Höhe der körperlichen Aktivität und eine Unterscheidung von aktiven und inaktiven Probanden, nicht die Ermittlung absoluter Werte auf Individualebene.
Für die jüngeren Studienteilnehmer (1/2 bis 2 Jahre) werden die Häufigkeiten von 6 üblichen altersgemäßen Aktivitäten abgefragt. Für Teilnehmer ab dem Alter von 3 Jahren wird ein Fragebogen auf Grundlage des Fragebogens des Kinder- und Jugendsurveys des Robert-Koch-Instituts (RKI 2003) und des Adolescent Physical Activity Recall Quesionnaires (APARQ) (Booth et al. 2002) eingesetzt. Erfasst werden
- die Teilnahme am organisierten Sport (z.B. in Vereinen) (Sportart, Dauer, Häufigkeit pro Woche, ganzjährig oder nur Sommer (April bis September) bzw. Winter (Oktober bis März))
- unorganisiertem Sport (z.B. Fahrradfahren, Spazierengehen) (Sportart, Dauer, Häufigkeit pro Woche, ganzjährig oder nur Sommer (April bis September) bzw. Winter (Oktober bis März))
- Dauer und Häufigkeit von Inaktivitäten (Lesen, PC, TV etc.) an Wochentagen und Wochenenden
- der Weg zur Schule/Arbeit
- eine subjektive Einschätzung der Aktivität (bis Anlass 1100) bzw. der Leistungsfähigkeit (ab Anlass 1200)
Bezugszeitraum sind die vergangenen 12 Monate.
Seit Juni 2004 wird die körperliche Leistungsfähigkeit der DONALD Probanden mit einer Ground Reaction Force Platform (GRFP) [NOVOTEC Medical GmbH] erhoben (Fricke et al. 2006). Dabei führen die Probanden einen 2-Bein-Sprung mit dem Ziel maximaler Höhe durch. Gemessen werden Kraft, Beschleunigung, Geschwindigkeit, daraus können u.a. kinetische Energie, Leistung und Effizienz der Bewegung (inter- und intramuskukäre Koordination) abgeleitet werden.
3-Tage-Wiegeprotokolle
An drei aufeinander folgenden Tagen wiegen die Teilnehmer (im Kindesalter die Eltern) alle verzehrten Lebensmittel, Rezepte und Getränke mit Hilfe einer vom Studienzentrum zur Verfügung gestellten digitalen Waage (Genauigkeit: 1 g).
- Datum, Ort und Uhrzeit des Verzehrs werden notiert.
- Stillende Mütter erhalten eine Babywaage, mit der das Kind vor und nach dem Stillen gewogen wird.
- Beim Verzehr von Fertigprodukten wird die Marke des Produktes notiert und die Verpackungen bzw. Etiketten gesammelt und dem Protokoll beigefügt.
- Wird ein Lebensmittel bzw. ein Snack „außer Haus“ verzehrt und die Benutzung einer Waage ist nicht möglich, können die verzehrten Mengen in haushaltsüblichen Maßen (Teelöffel, Esslöffel, Tasse, Stück usw.) unter Angabe der Art, des Markennamens bzw. eines Rezeptes geschätzt werden.
- Die Protokolle werden bei den Studienteilnehmern zu Hause von einer Diätassistentin abgeholt. Hierbei überprüft die Mitarbeiterin anhand eines Fragebogens die Plausibilität des Protokolls und erfragt fehlende Angaben sowie ungewöhnliche Ereignisse während der Protokolltage, die das Ernährungsverhalten verändert haben könnten.
Alle protokollierten Lebensmittel werden kodiert und mit der institutseigenen Lebensmitteldatenbank LEBTAB verknüpft, um je nach Fragestellung die Aufnahme von Nährstoffen und Energie zu berechnen.
- LEBTAB enthält detaillierte Daten (Energie und 47 Nährstoffe) über die in der DONALD Studie protokollierten Grundnahrungsmittel, Produkte für Säuglinge und Kleinkinder, Kinderlebensmittel und Fertigprodukte, Supplemente und diätetischen Lebensmittel.
- Die Nährstoffdaten in LEBTAB basieren auf deutschen Lebensmitteltabellen (Souci, Fachmann, Kraut; Bundeslebensmittelschlüssel) ergänzt um Daten aus anderen nationalen Lebensmitteltabellen (v.a. aus Großbritannien, USA und Niederlande).
- Die Nährstoffdaten beziehen sich auf rohe Lebensmittel, Vitaminverluste werden auf Basis von publizierten Durchschnittsangaben der Deutschen Gesellschaft für Ernährung Vitaminverluste berücksichtigt.
- Nährwerte von Fertigprodukten werden anhand der deklarierten Nährstoffe und Zutatenlisten mit Berücksichtigung der ggf. durchgeführten Anreicherung geschätzt, die Rezeptur wird in LEBTAB hinterlegt. Zusatz- und Aromastoffe werden seit 2004 qualitativ erfasst.
- Jedes neue oder modifizierte von den DONALD Probanden protokollierte Produkt erhält einen neuen Eintrag (Lebensmittelcode) in LEBTAB.
- Im Rahmen spezifischer Projekte wird LEBTAB zudem regelmäßig um zusätzliche Angaben ergänzt (z.B. Vollkornanteil, glykämischer Index, Phytoöstrogene, Anthocyane).
Zurzeit sind in LEBTAB etwa 13.200 Einträge gespeichert (davon 1200 Grundlebensmittel, 11300 Produkte, 700 Medikamente und Supplemente, in den Produkten enthalten sind ca. 3800 Produkte mit Nährstoffanreicherung und 3000 Produkte der Säuglings- und Kleinkinderernährung.
24-Stunden-Urin
Sammlung
- Kann das Kind die Toilette benutzen (ab dem 3.-4. Lebensjahr), wird nach einem standardisierten Prozedere ein 24-Stunden-Urin am 3. Tag der Ernährungserhebung gesammelt.
- Die 24h-Urinsammlung beginnt morgens mit der vollständigen Entleerung der Blase. Diese Miktion wird verworfen und der genaue Zeitpunkt notiert (= Sammelstart).
- Alle nachfolgenden Urinfraktionen werden vollständig in Extran gereinigten (Extran, MA03; Merck Darmstadt, Deutschland) 1-Liter Plastikbehältern (ohne Zusatz sonstiger Substanzen und Konservierungsmittel) gesammelt, wobei die Behälter nach jeder Miktion sofort bei –18°C (mindestens jedoch –12° C) zu Hause tiefgefroren werden. Die genauen Miktionszeitpunkte und gegebenenfalls Besonderheiten werden auf einem Urinsammelprotokoll-Formular schriftlich festgehalten.
- Die 24h-Urinsammlung endet mit dem vollständigen Auffangen und Tieffrieren des Morgenurins am Folgetag, der genaue Zeitpunkt wird notiert (= Sammelende).
- Der 24h-Sammelurin wird zusammen mit dem Ernährungsprotokoll von einer Diätassistentin des Instituts abgeholt. Die Mitarbeiterin überprüft die Plausibilität (u.a. anhand einer Befragung zum Urinsammelprotokoll) und erfragt Information zu eventuellen Ausfallzeiten.
- Die Urinproben werden im Institut bei –22°C gelagert.
Analysen
- Nach dem Auftauen, Mischen und der genauen Bestimmung des 24h-Urinvolumens werden Aliquote der Proben für spätere Analysen und zukünftige Fragestellungen tiefgefroren (Urinbank, –22°C).
- In einem Teil der frischaufgetauten Proben werden Parameter des Säure-Basen-Haushaltes, Kreatinin, Osmolalität und Harnstoff analysiert.
- Zur Prüfung auf eventuell vorliegende Harnwegsinfekte werden die Urine mit handelsüblichen Teststreifen u. a. auf Leukozyten, Eiweiß und Hämoglobin hin untersucht.
- Eine Reihe weiterer ernährungsrelevanter Analyte, Anionen und Kationen wird nachfolgend – z.T. in Abhängigkeit von aktuellen projektbezogenen Fragestellungen – aus wiederaufgetauten Aliquot-Reserven der Urinbank bestimmt.
- Bei ausgewählten Probanden, Sonderfragestellungen oder hypothesenbasierten Drittmittelprojekten werden zusätzlich projektspezifische Stoffwechselparameter, Biomarker und/oder ernährungs- und stoffwechselrelevante Hormonmetabolite gemessen.
