指甲矿物质分析作为一种非侵入性工具，用于评估饮食和生活方式因素：来自Fulda NutriNAIL横断面研究的结果

《BioFactors》：Fingernail Mineral Profiling as a Non-Invasive Tool to Assess Dietary and Lifestyle Factors: Results From the Cross-Sectional Fulda NutriNAIL Study

　　指甲矿物质分析与生活方式相关性研究。德国Fulda NutriNAIL研究纳入184名参与者，通过ICP-MS检测指甲中22种矿物质含量，发现钠与钾(r=0.89)、钙与镁(r=0.57)、铁与钴(r=0.66)显著正相关。硒补充者指甲硒含量比非使用者高21%，素食者硒含量显著低于杂食者，甲状腺疾病患者硒含量更高。研究证实指甲矿物谱可非侵入式评估饮食和生活方式对微量元素的影响，为AI辅助诊断提供新方法。

　　本研究通过分析参与者指甲中的矿物质含量，探讨了生活方式、饮食习惯和补充剂使用对这些矿物质分布的影响。研究覆盖了184名年龄在18至81岁之间的德国弗劳恩霍夫市居民，利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术对指甲中的矿物质进行定量分析，并结合问卷调查获取生活方式和健康相关数据。研究结果显示，某些矿物质之间存在显著的正相关关系，例如钠（Na）与钾（K）之间的相关系数高达0.89，钙（Ca）与镁（Mg）之间的相关系数为0.57，铁（Fe）与钴（Co）之间的相关系数为0.66。此外，研究还发现，使用硒补充剂的参与者指甲中的硒含量比非使用者高出21%，并且素食者（特别是严格素食者）的指甲硒含量明显低于其他饮食类型的人群。这些结果表明，指甲矿物质分析可以作为一种非侵入性的工具，用于评估与生活方式和饮食相关的微量营养素状态。

### 研究背景与意义

指甲、头发和趾甲主要由纤维状α-角蛋白蛋白构成，并嵌入脂质和其他结构蛋白中。这些组织不仅能够反映个体的健康状况，还可以沉积微量元素、矿物质和有毒金属。因此，指甲矿物分析在人类生物监测中具有重要价值，尤其是在评估长期暴露于重金属或其他毒素的健康影响方面。已有研究指出，指甲中的硒、锰和锌浓度能够较为可靠地反映长期摄入情况，但不同研究之间的可比性和样本采集与分析的标准不统一，限制了其在流行病学研究中的广泛应用。

本研究的Fulda NutriNAIL项目则首次系统地探讨了饮食习惯和生活方式对指甲矿物组成的影响。除了对指甲矿物含量进行分析，研究还结合了问卷调查，涵盖了社会经济状况、健康状况、营养摄入、药物使用、体育活动等多个方面。研究还特别关注了指甲表面特征与矿物浓度之间的关系，如指甲变脆、纵向条纹和白色斑点，这些表面特征可能预示某些健康问题，并在人工智能模式识别中发挥重要作用。

### 研究方法与数据采集

Fulda NutriNAIL研究采用横断面设计，所有参与者均签署了知情同意书，并通过多种方式招募，包括社交媒体、网站公告、海报和报纸广告。研究排除了指甲长度不足1毫米或年龄低于18岁的参与者。所有指甲样本均采用不锈钢剪刀或指甲剪收集，并密封在带有二维码的拉链袋中，以确保样本匿名性。参与者随后通过智能手机或提供的设备访问在线问卷，回答关于社会人口学特征、行为习惯、饮食摄入、补充剂使用及健康状况的问题。

问卷内容涵盖了多个方面，包括饮食类型（如杂食者、素食者、严格素食者等）、身体活动水平（PAL）、饮食频率、营养缺乏状况、是否服用药物、是否使用指甲护理产品等。研究采用半定量食物频率问卷，根据德国国家营养调查II的标准进行编制，并结合已发表的研究中与指甲矿物含量相关的饮食习惯进行食物分类。此外，研究还特别关注了与指甲结构和颜色异常相关的营养缺乏情况，如指甲变脆、纵向条纹和白色斑点，这些特征可能与某些健康问题有关。

### 研究结果与发现

研究结果显示，参与者群体中女性占比较高（77.7%），平均年龄为38.5岁，BMI平均为23.4。在饮食类型方面，超过60%的参与者为杂食者，10.9%为严格素食者，19.6%为素食者，7%为海鲜素食者。约75%的参与者表示他们正在使用某种膳食补充剂，其中维生素D使用率最高（52%），其次是镁（41.8%）和维生素B12（32.6%）。此外，18%的参与者有规律饮酒，5.4%有吸烟习惯。在健康状况方面，最常见的自我报告疾病包括慢性过敏（如过敏性鼻炎、接触性过敏）、甲状腺疾病、血脂异常、高血压、关节疾病和食物过敏等。

在指甲矿物含量方面，研究发现不同元素的变异系数（CV%）存在显著差异。例如，硼（B）和钴（Co）的变异系数分别达到223%和260%，而硫（S）、硒（Se）、镁（Mg）、锌（Zn）和磷（P）的变异系数则相对较低，分别为16.9%、20.45%、35%、35.1%和39.4%。此外，研究还发现，指甲表面特征与某些矿物质的浓度存在关联。例如，变脆的指甲与较低的钾浓度相关，纵向条纹与钠和钾的减少有关，而白色斑点则与铬的减少有关。这些发现表明，指甲的表面结构可能作为某种矿物质代谢状态的生物标志物。

在硒含量方面，研究发现补充剂使用者的指甲硒含量比非使用者高出18.7%。同时，女性的指甲硒含量显著高于男性（-8.6%），而患有甲状腺疾病的参与者则显示出较高的指甲硒含量（+10.5%）。相比之下，严格素食者的指甲硒含量比其他饮食类型的人群低11.1%。这可能与严格素食者摄入动物源性食物较少，而动物源性食物中硒含量较高有关。例如，鱼类和海鲜富含硒，因此海鲜素食者和杂食者的指甲硒含量较高。此外，研究还发现，指甲中的硒含量与血浆中的硒水平存在一定的关联，这为未来将指甲作为评估硒营养状况的生物标志物提供了依据。

### 矿物间的相关性分析

研究还对指甲中不同元素之间的相关性进行了分析，发现钠与钾之间存在极强的正相关（r=0.89），钙与镁之间也存在显著的正相关（r=0.57），而钙与磷之间存在中等程度的相关性（r=0.52）。锰与钼、铁和铬之间也显示出正相关，而这些相关性在其他研究中也有类似发现。铁与钴之间的相关性（r=0.66）尤其引人注目，这与钢的成分相似，因此可能存在交叉污染的担忧。此外，硒与硫、铜和锌之间也存在一定的正相关（r分别为0.36、0.29和0.29），这些关系在其他研究中也有类似报道。

### 与指甲结构特征的关联

研究进一步分析了指甲表面结构特征与矿物质浓度之间的关系。例如，变脆的指甲与钾浓度降低显著相关（-30.3%），纵向条纹则与钠和钾浓度降低相关（-22.4%和-29.0%），而白色斑点与铬浓度降低显著相关（-29.1%）。这些结果表明，指甲的结构特征可能反映了体内某些矿物质的代谢状况，或者与营养摄入、环境暴露或健康状态有关。

此外，研究发现，纵向条纹与年龄存在显著相关性（p<0.001），这可能与脱水或饮食中水分摄入不足有关。而白色斑点则与年龄呈负相关（p<0.001），这可能意味着随着年龄增长，这种特征的出现频率降低。这些发现为未来利用指甲表面特征进行健康评估提供了新的视角。

### 与饮食和生活方式的关联

研究还探讨了指甲中硒含量与饮食和生活方式之间的关系。结果显示，使用硒补充剂的参与者指甲硒含量显著高于非使用者，且与饮食类型密切相关。例如，杂食者和海鲜素食者的指甲硒含量较高，而严格素食者的含量较低。这可能与动物源性食物中硒的含量较高有关，如鱼类、海鲜、鸡蛋和肉类。此外，研究还发现，指甲中的硒含量与某些健康状况（如甲状腺疾病）存在联系，这可能反映了特定饮食习惯或代谢变化。

然而，研究也指出，其他生活方式因素如体育活动水平、BMI和饮食频率对指甲中的硒含量影响不显著。这可能意味着硒含量的变化主要由饮食和补充剂使用驱动，而其他因素的影响较小。此外，尽管某些研究曾报告硒含量与年龄、性别、吸烟和饮酒存在相关性，但本研究未能在这些方面找到显著关联。

### 研究局限与未来方向

尽管本研究提供了有价值的发现，但其也存在一定的局限性。首先，研究样本并非具有代表性，其年龄和性别分布可能影响结论的普适性。其次，研究中素食者和严格素食者的比例高于德国平均水平，这可能对结果产生偏倚。此外，研究使用的问卷未经过验证，且无法提供精确的饮食摄入量数据。因此，研究结果应谨慎解释，并需进一步验证。

未来的研究可以考虑引入更多的验证性生物标志物，如血浆硒含量、硒蛋白P和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性，以更全面地评估硒营养状况。此外，研究还可以扩展到其他有毒元素，如镉、砷和铅，以更深入地了解指甲中这些元素的分布及其与健康状况的关系。同时，研究应包括更多样化的样本，以提高结果的代表性。

### 结论与展望

总体而言，Fulda NutriNAIL研究为指甲矿物分析作为非侵入性生物标志物的应用提供了重要的实证支持。研究发现，指甲矿物组成不仅反映了个体的营养状况，还与生活方式和健康状况密切相关。此外，指甲表面特征可能作为某种健康状况的早期指标，有助于未来人工智能辅助的健康评估系统的发展。然而，研究仍需进一步探索，以明确不同矿物质之间的关系，以及指甲矿物分析在临床和公共卫生领域的应用潜力。未来的研究应更加关注样本的代表性、问卷的标准化以及与其他生物标志物的整合，以推动指甲矿物分析在健康评估中的广泛应用。