Abschlussbericht. Langfristige Trends und Beiträge relevanter Lebensmittelgruppen zur Jodversorgung von Kindern im Vorschulalter

Abschlussbericht

Langfristige Trends und Beiträge relevanter Lebensmittelgruppen zur Jodversorgung von Kindern im Vorschulalter

Aktenzeichen: 514-06.01 Förderkennzeichen: 2809HS014

Berichtszeitraum: November 2009 – Dezember 2011

Projektleitung:

Prof. Dr. Thomas Remer

Forschungsinstitut für Kinderernährung (FKE) Heinstück 11

44225 Dortmund Tel. 0231- 79 22 10-43 Fax: 0231- 71 15 81 E-Mail: remer@fke-do.de

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis... 3

Tabellenverzeichnis ... 4

Abbildungsverzeichnis ... 5

1 Ziele und Aufgabenstellung des Projekts ... 6

1.1 Planung und Ablauf des Projekts... 6

1.2 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde ... 8

2 Material und Methoden ...10

2.1 Studienpopulation ...10

2.2 Urindaten ...11

2.3 Ernährungsdaten ...13

2.4 Anthropometrische Daten ...13

2.5 Statistische Analyse ...14

3 Ergebnisse ...16

3.1 Ausführliche Darstellung der wichtigsten Ergebnisse ...16

3.1.1 DONALD Kollektiv (2003 – 2010) ...16

3.1.2 Charakteristika der Jodausscheidung des Kollektivs ...17

3.1.3 Verzehrsdaten ...19

3.1.4 Vergleich der in DONALD ermittelten Joduriedaten mit KiGGS ...20

3.1.5 Zeitliche Trends in der Jodtagesausscheidung 2003-2010 ...23

3.1.6 Jodtagesausscheidung 2003-2006 im Vergleich zu 2007-2010 ...25

3.1.7 Beiträge verschiedener Lebensmittelgruppen an der Jodversorgung ...26

3.1.8 Beitrag von jodiertem Speisesalz an der Jodversorgung ...32

3.2 Voraussichtlicher Nutzen und Verwertbarkeit der Ergebnisse ...38

4 Zusammenfassung ...40

5 Gegenüberstellung der ursprünglich geplanten zu den tatsächlich erreichten Zielen; ggf. mit Hinweisen auf weiterführende Fragestellungen ...41

6 Literaturverzeichnis ...44

Abkürzungsverzeichnis BMI Body Mass Index

D-A-CH Deutschland – Österreich - Schweiz – Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr DONALD DOrtmund Nutritional and Anthropometric Longitudinally Designed – Studie FKE Forschungsinstitut für Kinderernährung

KiGGS Bundesweiter Kinder- und Jugendgesundheitssurvey

MJ Megajoule

SAS Statistical Analysis System SDS Standard Deviation Score

UL Upper Level

WHO World Health Organization

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1. Anzahl der 24h-Urine und Ernährungsprotokolle, stratifiziert nach Altersgruppe und Geschlecht………16 Tabelle 2. Anzahl der 24h-Urine und Ernährungsprotokolle, stratifiziert nach Altersgruppe und Untersuchungsjahr..………16 Tabelle 3. Anthropometrische Charakteristika und 24h-Jodurie 2003-2010 bei 3-<6 jährigen Teilnehmern der DONALD Studie, stratifiziert nach Geschlecht……….17 Tabelle 4. Energieaufnahme und Lebensmittelverzehr 3-<6 jähriger Schulkinder 2003-2010 in der DONALD Studie………19 Tabelle 5. Vergleich der für 2003-2006 ermittelten medianen (25., 75. Perzentil) Jodausscheidung von 3-6 Jährigen in DONALD (24h-Urine) mit den Ergebnissen aus KiGGS (Spontanurine)……….20 Tabelle 6. Zeittrends der Jodversorgung in 24h-Urinen gesunder 3-<6 jähriger Vorschulkinder im Zeitraum 2003 bis 2010..………..24 Tabelle 7. Vergleich der medianen Jodausscheidung (25., 75. Perzentil) zwischen den Zeiträumen 2003-2006 und 2007-2010..……….25 Tabelle 8. Prädiktoren der Jodausscheidung (µg·d^-1) 3-<6 jähriger Vorschulkinder mit wiederholt gesammelten 24h-Urinen zwischen 2003 und 2010…...26 Tabelle 9. Zeitlicher Trend und Prädiktoren der 24h-Jodurie (µg·d^-1) 6-12 jähriger DONALD Teilnehmer zwischen 2004 und 2009 [n=278 Kinder mit insgesamt 707 24h-Urinsammlungen (zum Vergleich mit Vorschulkindern)]……….……….30 Tabelle 10: Prädiktoren der energiekorrigierten Jodausscheidung (µg·d^-1·MJ^-1) von DONALD Probanden unterschiedlicher Altersgruppen mit wiederholt gesammelten 24h-Urinen...31 Tabelle 11. Charakteristika der Natriumausscheidung bei 3-<6 jährigen Vorschulkindern zwischen 2003 und 2010, stratifiziert nach Geschlecht und Zeitraum……….…..32 Tabelle 12. Prädiktoren der Jodausscheidung (µg·d^-1) 3-<6 jähriger Vorschulkinder mit wiederholt gesammelten 24h-Urinen zwischen 2003 und 2010, aufgeteilt in die Zeiträume 2003-2006 und 2007-2010..………..33 Tabelle 13. Charakteristika der Natriumausscheidung bei 6-18 jährigen Schulkindern zwischen 2004 und 2006 (1. Urinsammlung) stratifiziert nach Geschlecht (zum Vergleich mit Vorschulkindern)………..………36

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Balkenplan zum Arbeitsprogramm „Langfristige Trends und Beiträge relevanter Lebensmittelgruppen zur Jodversorgung von Kindern im Vorschulalter“…………..7 Abbildung 2. 24h-Jodurie (▲: Median, : 25., 75. Perzentile; |: 5., 95. Perzentile) 3-<6 jähriger Jungen und Mädchen der DONALD Studie, im Vergleich mit der von den Jodzufuhrempfehlungen abgeleiteten Ziel-Jodurie einer adäquaten Jodversorgung (d.h. nach Berücksichtigung 15 % nicht renaler Jodverluste)……….………...…….18 Abbildung 3. Mediane Jodtagesausscheidung (▲, Interquartilbereich) der 3-<6 jährigen DONALD Probanden zwischen 2003-2010 (n=378 Urine, 221 Kinder)…..………...23 Abbildung 4. Energiekorrigierte Jodurie (µg·d^-1·MJ^-1) der 3-<6 jährigen Vorschulkinder im Zeitraum 2003-2010 (n=378 Urine, ● Jungen, ○ Mädchen)..……..…..………..24 Abbildung 5. Prozentuale Beiträge der verschiedenen Lebensmittelgruppen an der täglichen Jodausscheidung der 3-<6 Jährigen (berechnet anhand der Ergebnisse des gemischt linearen Regressionsmodells und den mittleren Verzehrsmengen der Lebensmittel).………28 Abbildung 6. Mediane Jodtagesausscheidung (▲, Interquartilbereich) 6-12 jähriger DONALD Teilnehmer zwischen 2004-2009 (n=707 Urine, 287 Kinder)………..………...29 Abbildung 7. Vergleich des prozentualen Beitrags der verschiedenen Lebensmittelgruppen an der täglichen Jodausscheidung (berechnet anhand der Ergebnisse des gemischt linearen Regressionsmodells und den mittleren Verzehrsmengen der Lebensmittel) – zwischen 3-<6 und 6-12 Jährigen [Johner et al. 2011]………30 Abbildung 8. Schrittweise Berechnung des Jodsalz-Anteils an der Gesamtsalzverwendung auf Grundlage der im longitudinalen Regressionsmodell beobachteten Regressions- koeffizienten für die Natriumausscheidung……….34 Abbildung 9. Entwicklung der Marktanteile von jodiertem Speisesalz am gesamten Speisesalzabsatz in Großgebinden für Lebensmittelindustrie und -handwerk in Deutschland (Daten ab 2008 basieren auf mündlich mitgeteilten Schätzgrößen der Salzproduzenten)….35

1 Ziele und Aufgabenstellung des Projekts 1.1 Planung und Ablauf des Projekts

Gesamtziel des Vorhabens war die detaillierte Untersuchung der Jodversorgung 3-<6 jähriger Vorschulkinder im langfristigen Trend. Grundlage für diese Untersuchung bildete ein entsprechendes Alterskollektiv der DOrtmund Nutritional and Anthropometric Longitudinally Designed Study (DONALD Studie), welches die erforderlichen Untersuchungsdaten auf der Basis von 3-Tage-Wiege-Ernährungsprotokollen sowie 24h-Urinen lieferte.

Folgende wissenschaftliche Arbeitsziele wurden zu Projektbeginn formuliert:

1. Zusammenstellung des Untersuchungskollektivs, Analyse der tatsächlichen Jodtagesausscheidung in 24h-Urinen der 3-5 jährigen Teilnehmer der DONALD Studie mit genau protokollierter Ernährung im Zeitraum 2003 bis 2010

2. Interpretation und Bewertung der Ergebnisse des ersten Untersuchungszeitraumes (2003 bis 2006) im Kontext der zeitlich parallel erhobenen repräsentativen Untersuchungsdaten der KiGGS Studie

3. Durchführung longitudinaler Trendanalysen der 24h-Jodurie zwischen 2003 und 2010 und qualitativer Vergleich der Jodtagesausscheidungsraten von 2003-2006 mit 2007- 2010

4. Ermittlung der Beiträge folgender Lebensmittelgruppen an der Jodversorgung:

Milch und Milchprodukte (molkebasiert) Eier und Eiprodukte

Fleisch und Fleischwaren See- bzw. Meeresfisch

5. Ermittlung des Beitrags von jodiertem Speisesalz an der Jodversorgung von Vorschulkindern

Der genaue zeitliche Ablauf des Projekts und die einzelnen Meilensteine der verschiedenen Teilziele können Abbildung 1 entnommen werden.

Abbildung 1: Balkenplan zum Arbeitsprogramm „Langfristige Trends und Beiträge relevanter Lebensmittelgruppen zur Jodversorgung von Kindern im Vorschulalter“.

Jahr 2009 2010 2011

Monate N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D

1

1

Laboranalysen: Jodausscheidung Laboranalysen: Natriumausscheidung

Charakteristika Jodausscheidung

1

protokolle

Meilensteine 2

Vergleich mit KiGGS (2003-2006)

3

2003 - 2010

3

2003 - 2006 vs. 2007 - 2010

4

Beiträge relevanter Lebensmittelgruppen an der

Jodausscheidung

5

Beitrag zur Jodurie

Zwisch.- bericht

Abschluss- bericht,Wiss. Manuskript

Arbeitsziele Ziel 1 Ziel 2 Ziel 3 Ziel 4 Ziel 5

1.2 Wissenschaftlicher und technischer Stand, an den angeknüpft wurde

Jodmangelkrankheiten gehören weltweit zu den häufigsten Nährstoffmangelerkrankungen.

Auch Deutschland zählte bis vor einigen Jahren zu den Ländern mit einer relevanten Joddefizienz. Allerdings hat sich die Jodversorgung hier seit den 90er Jahren aufgrund von wirkungsvollen Prophylaxemaßnahmen (insbesondere durch ein verstärktes Angebot von handwerklich oder industriell hergestellten Lebensmitteln mit Jodsalz) deutlich verbessert [Thamm et al. 2007a]. Diese Entwicklung gilt auch für die Jodversorgung von Kindern und Jugendlichen, wie das 2003-2006 durchgeführte Jodmonitoring im Rahmen der KiGGS- Studie des Robert Koch Instituts zeigte. So lag die mediane Jodurie in KiGGS bei 117 µg/L (WHO-Zielbereich: 100 – 200 µg/L). Dennoch fanden sich bei immerhin noch 40 % der mehr als 10.000 analysierten Spontanurinproben Messwerte < 100 µg/L. Auch zeigte ein nicht zu vernachlässigender Anteil der untersuchten Kinder moderat vergrößerte Schilddrüsen [Thamm et al. 2007b].

Zu sehr ähnlichen Ergebnissen im Hinblick auf die Jodurie kam auch das vor kurzem im Rahmen der DONALD Studie durchgeführte Projekt „Aktuelle Trends der Beiträge von Lebensmitteln an der Jodversorgung bei Schulkindern und Jugendlichen“, das die Jodversorgung von 6-18 Jährigen im Zeitraum von 2004 bis 2006 betrachtete (Förderkennzeichen 07HS002, [Remer 2007]). Hier lag die 24h-Jodurie bei fast einem Drittel der DONALD Teilnehmer unterhalb der entsprechenden WHO-Zufuhrempfehlung für Jod.

Ein weiteres bemerkenswertes Ergebnis war, dass sich die noch zwischen 2000 und 2003 beobachtete kontinuierliche Verbesserung der Jodversorgung nach 2003 nicht mehr fortsetzte. Dies ging einher mit Erhebungsdaten des Arbeitskreises Jodmangel, die einen Rückgang des Verbrauchs von Jodsalz in Großgebinden im deutschem Lebensmittel- handwerk und in der Lebensmittelindustrie nach 2004 erkennen ließen [Scriba et al. 2007].

Dieser Rückgang war offenbar im Erhebungszeitraum 2004-2006 so moderat, dass er sich noch nicht im Rückgang des Beitrages der Gesamtsalzaufnahme (ermittelt über die Natriumausscheidung) an der Jodausscheidung im 24h-Urin widerspiegelte. Wie sich die Situation für die Jahre ab 2006 darstellt, ist fraglich.

Dieser oben beschriebene Rückgang ist jedoch ein wichtiger Aspekt gerade im Hinblick auf eine bedarfsdeckende Jodversorgung bei Kindern. Untersuchungsdaten aus kontrollierten Studien zeigen, dass eine gezielte Optimierung der Jodversorgung von Schulkindern, die einen moderaten Jodmangel aufweisen, zu einer klaren Verbesserung der kognitiven und motorischen Fähigkeiten führt [Gordon et al. 2009, Zimmermann 2007, Zimmermann et al.

2008]. Zu ähnlichen Ergebnissen kam eine Querschnittsstudie von Santiago-Fernandez et al.

[Santiago-Fernandez et al. 2004]. Hier war der IQ von Kindern mit einer Jodurie > 100 µg/L signifikant höher als von Kindern mit entsprechend geringerer Jodurie. Zudem stand das

Risiko eines IQs unter der 25. Perzentile in direkter Beziehung mit der Zufuhr von nichtjodiertem Speisesalz und mit einem geringen Milchkonsum.

Vor diesem Hintergrund, nämlich einer maßgeblichen Bedeutung der Jodversorgung für die Gehirnreifung und Intelligenz von Kindern, besteht ein dringender Bedarf, die aktuelle, aber auch die zurückliegende Jodversorgung von Vorschulkindern genauer zu analysieren, um künftig möglichen Defiziten an diesem Spurenelement rechtzeitig entgegenwirken zu können.

Zur Jodversorgung von Vorschulkindern liegen bislang nur die Daten vor, die anhand der Spontanurinproben im Rahmen der KiGGS Studie erhoben wurden. Allerdings erlauben die Spontanurin-Jodmessungen lediglich eine grobe Einschätzung der Versorgung mit dem Spurenelement Jod. Erhebliche Confounder der Jodkonzentrationsmessung, wie die Flüssigkeitsversorgung (der Hydratationsstatus) der Probanden, bergen das Risiko von Fehleinschätzungen des Jodstatus [Remer et al. 2006]. Aufgrund der Einfachheit der Durchführung sowie einer rasch möglichen Grobaussage zum durchschnittlichen Jodstatus wird diese Methodik von der WHO zwar präferiert, für einen Vergleich der Jodversorgung von Subgruppen (wie z.B. zwischen den Geschlechtern oder zwischen Kindern und Jugendlichen mit unterschiedlichen Ernährungsgewohnheiten) scheint die Messung der Jodkonzentration allein aufgrund der oben genannten Schwierigkeiten jedoch weniger geeignet zu sein.

Im Unterschied dazu haben wir zeigen können, dass sich durch Längsschnittanalysen in 24h-Urinen und parallele Wiege-Ernährungsprotokolle nicht nur der Jodstatus sondern auch die Beiträge einzelner Lebensmittel bzw. Lebensmittelgruppen an der tatsächlichen Jodtagesausscheidung sehr genau bestimmen lassen [Remer et al. 2006]. Beispielsweise fanden wir im Beobachtungszeitraum 2000 – 2003 einen Beitrag des Lebensmittels Milch an der 24h-Jodurie in Höhe von 70 µg Jod/d je getrunkenem Liter Milch, der im Folgezeitraum 2003-2006 sogar auf 80 µg/d stieg. In direkt in Konsummilchproben durchgeführten Jodanalysen betrug der mittlere Jodgehalt ebenfalls etwa 70 µg/L bzw. 80-90 µg/L [Anonymus 2007]. So erscheint es möglich, aktuelle Trends der Beiträge relevanter nutritiver Jodlieferanten wie Milch, Fisch, Eier mit einer Genauigkeit zu bestimmen, wie sie ansonsten nur noch durch aufwändige direkte Jodanalysen in den Lebensmitteln selbst erreicht bzw.

übertroffen werden können.

Um die künftigen Untersuchungsergebnisse von Studien wie KiGGS besser einordnen und interpretieren zu können, erscheint es deshalb notwendig, genauest mögliche Daten zu den Beiträgen bestimmter Lebensmittel und Lebensmittelgruppen im aktuellen Beobachtungs- zeitraum verfügbar zu machen.

2 Material und Methoden 2.1 Studienpopulation

Die DONALD Studie (DOrtmund Nutritional and Anthropometric Longitudinally Designed Study) wird am Forschungsinstitut für Kinderernährung Dortmund (FKE) seit 1985 durchgeführt und stellt eine Langzeitstudie mit offener Kohorte dar. Sie umfasst Untersuchungen des Ernährungsverhaltens und des Nahrungsverzehrs sowie Erhebungen zu Wachstum, Entwicklung, Stoffwechsel und Hormonhaushalt gesunder Kinder. Zu diesem Zweck werden jährlich etwa 40 Säuglinge neu in die Studie aufgenommen. Voraussetzung ist, dass es sich um gesunde Kinder aus dem Raum Dortmund handelt, deren Eltern zur Teilnahme an einer Langzeitstudie bereit sind. Die Untersuchungen beginnen gemäß dem Studiendesign bei Säuglingen im Alter von 3 Monaten und reichen bis ins junge Erwachsenenalter. Im ersten Lebensjahr werden die Kinder vierteljährlich, im zweiten Jahr zweimal und anschließend einmal pro Jahr untersucht. Durchgeführt werden je nach Alter des Teilnehmers und unter Einbezug der Eltern ein Interview zu Lebensstil und Sozialstatus, eine medizinische Untersuchung, anthropometrische Messungen, ein 3-Tage-Wiege- Ernährungsprotokoll und eine 24-Stunden-Urinsammlung. Seit 2005 werden bei Probanden

> 18 Jahren zusätzlich Blutentnahmen durchgeführt Zu bestimmten Zeitpunkten werden auch die Eltern befragt und untersucht [Kroke et al. 2004].

Aus dem Gesamtkollektiv der DONALD Studie wurden für dieses Projekt all diejenigen Probanden im Alter von 3-<6 Jahren ausgewählt, für die zwischen 2003 und 2010 mindestens einen 24h-Urin mit einer definierten Sammelqualität vorlag, sowie ein zugehöriges plausibles 3-Tage-Wiegeernährungsprotokoll, das prinzipiell den Tag der Urinsammlung umfasste.

Zur Identifikation von möglichem „Underreporting“ in den Ernährungsprotokollen wurde das Ratio von protokollierter Energiezufuhr und individuell berechnetem Grundumsatz herangezogen [Schofield 1985]. Nur solche Protokolle wurden als plausibel eingestuft, deren Ratio oberhalb von alters- und geschlechtsspezifischen Referenzwerten lag [Sichert-Hellert et al. 1998]. Nicht plausible Protokolle wurden von den Analysen ausgeschlossen.

Für den ersten Untersuchungszeitraum (2003-2006) wurden für den Vergleich mit den zeitgleich erhobenen Spontanurinproben in KiGGS zusätzlich 6 jährige Kinder in die Untersuchung eingeschlossen, um im Folgenden die bestmögliche Vergleichbarkeit zwischen den Ergebnissen der der beiden Studienkollektive zu gewährleisten.

Folgende Kriterien führten zum Ausschluss eines 24h-Urins:

Erkrankungen des Kindes wie Infektionen oder Fieber Fehlende Kühlung des Urins

Vorhandensein von Fremdstoffen im Urin, z.B. Blut, Stuhl oder Creme Sammelfehler oder Verdacht auf Sammelfehler

Anzeichen einer Zersetzung Fehlen von Nachturin Unbekannte Ausfallzeit

Dokumentierte Ausfallzeit > 240 min Sammelzeit <20 Stunden

Kreatininausscheidung <0,09 bzw. >0,33 mmol/kg

Des weiteren wurden Urine und zugehörige Ernährungsprotokolle ausgeschlossen, wenn die Überprüfung der Ernährungsprotokolle sowie die Antworten auf entsprechende Fragen im persönlichen Interview die Einnahme jodhaltiger Medikamente oder jodhaltiger Nährstoffpräparate anzeigten.

Die Erfüllung dieser Kriterien gewährleistet die Vergleichbarkeit mit den zu einem früheren Zeitpunkt durchgeführten Trendanalysen der Jodurie für die Jahre 2000 bis 2003 [Remer et al. 2006] ebenso wie mit Trendanalysen für Schulkinder und Jugendliche 2004-2006 in einem früheren Projekt gefördert durch die BLE ([Remer 2007]; Förderkennzeichen:

07HS002).

2.2 Urindaten

Sobald die Teilnehmer der DONALD Studie selbständig die Toilette benutzen können (ab ca.

3 Jahren), wird nach einem standardisierten Prozedere und nach persönlicher sowie schriftlicher Einweisung jährlich ein 24h-Urin gesammelt, in der Regel am 3. Tag der Ernährungserhebung. Die 24h-Urinsammlung beginnt morgens mit der vollständigen Entleerung der Blase; diese Miktion wird verworfen und markiert den Sammelstart. Alle nachfolgenden Urinfraktionen werden vollständig in mit Extran gereinigten (Extran, MA03;

Merck Darmstadt, Deutschland) 1-Liter Plastikbehältern, die frei von sonstigen Konservierungsmitteln sind, gesammelt, wobei die Behälter nach jeder Miktion sofort bei

<–12° C zu Hause tiefgefroren werden. Die genauen Miktionszeitpunkte und gegebenenfalls Besonderheiten werden auf dem Urinsammelprotokoll schriftlich festgehalten. Mit dem vollständigen Auffangen und Tieffrieren des Morgenurins am Folgetag endet die 24h- Urinsammlung; dieser Zeitpunkt entspricht dem Sammelende.

Die 24h-Urinproben werden zusammen mit dem Ernährungsprotokoll von einer Diätassistentin des Instituts abgeholt. Die Mitarbeiterin überprüft die Plausibilität und erfragt Information zu eventuellen Ausfallzeiten. Die Urinproben werden schließlich im Forschungsinstitut bei –22°C gelagert. 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).

Speziell für dieses Projekt wurden in dem nach den oben genannten Kriterien zusammengestellten Kollektiv die Jod- sowie Natriumtagesausscheidungen in den 24h- Urinen im institutseigenen Labor analysiert. Zur Bestimmung der Jodkonzentration wurde die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) empfohlene Sandell-Kolthoff-Methode angewandt, welche auch in KiGGS zur Messung der Jodausscheidung in Spontanurinen eingesetzt wurde [Manz et al. 2002a, Thamm et al. 2007b, Wawschinek et al. 1985]. Natrium wurde in den 24h-Urinen mit Hilfe der Flammen-Atomabsorptionsspektrophotometrie bestimmt, wobei ein Perkin Elmer 1001-Spektrometer (Perkin Elmer, Überlingen) zum Einsatz kam. Außerdem wurden das Urinvolumen (in mL/d) sowie die Urinosmolalität (in mosm/kg) gemessen, um den Hydratationsstatus der Probanden abzuschätzen [Armstrong 2005, Manz et al. 2002b].

Hinsichtlich der Jodausscheidung wurden im Anschluss an die Laboranalysen folgende statistische Kenndaten, ggf. unter Hinzuziehung der Ernährungsprotokolldaten (Energiezufuhr), berechnet:

Jodkonzentration (µg·L^-1) 24h-Jodausscheidung (µg·d^-1)

24h-Jodausscheidung bezogen auf die Körperoberfläche (µg·m^-2·d^-1) energiekorrigierte 24h-Jodausscheidung (µg·MJ^-1·d^-1) =

24h-Jodausscheidung (µg·d^-1) / individuelle Energiezufuhr (MJ·d^-1) 24h-Jodausscheidung (µg·d^-1) energiestandardisiert =

energiekorrigierte 24h-Jodausscheidung (µg·MJ^-1·d^-1) * mediane Energiezufuhr (♂:

5,5 MJ; ♀: 5,3 MJ)

Zusätzlich wurde, analog zur KiGGS Studie, das Jod/Kreatinin-Verhältnis bestimmt. Dazu wurden die im Rahmen der DONALD Studie standardmäßig analysierten Kreatininkonzentrationen herangezogen. Die Kreatininkonzentration wurde mittels Jaffé Methode mit einem Kreatinin-Analyser (Beckman-2; Beckman Instruments Inc, Fullerton, CA) gemessen.

Für die Natriumausscheidung als Marker der Salzzufuhr der Studienpopulation wurden folgende Kenndaten berechnet:

24h-Natriumausscheidung (mmol·d^-1) 24h-Natriumausscheidung (g·d^-1)

energiekorrigierte 24h-Natriumausscheidung (g·MJ^-1·d^-1)

2.3 Ernährungsdaten

In der DONALD Studie erfolgt die Erfassung des Nahrungsmittelverzehrs direkt und prospektiv über 3-Tage-Wiege-Ernährungsprotokolle [Kroke et al. 2004]: Nach einer Einweisung im Forschungsinstitut werden von den Probanden mittels digitaler Waagen (früher Soehnle Digita 8000, Soehnle-Waagen GmbH & Co KG, Murrhardt; jetzt WEDO Digi 2000, Werner Dorsch GmbH, Münster/Dieburg) an drei aufeinander folgenden Tagen alle verzehrten Nahrungsmittel einschließlich Getränke auf 1 g genau gewogen und protokolliert.

Zusätzlich werden die Teilnehmer aufgefordert, Rezepte, Etiketten etc. aufzubewahren und dem Institut zur Verfügung zu stellen. Semiquantitative Angaben (z.B. Teelöffel) sind immer dann zugelassen, wenn das Wiegen der Lebensmittel nicht möglich ist, wie es z.B. beim Außer-Haus-Verzehr der Fall sein kann.

Mittels der Nährstoffdatenbank LEBTAB, die vom FKE entwickelt wurde, kann nach Codierung und Eingabe der Protokollangaben die individuelle Zufuhr von Nährstoffen bzw.

Energie berechnet werden. Die Nährwertdaten basieren vorwiegend auf den Angaben des Bundeslebensmittelschlüssels. Fehlende Nährstoffangaben zu neuen Produkten oder bei veränderten Rezepturen werden anhand der Zutatenliste mittels simulierter Rezepte ermittelt [Sichert-Hellert et al. 2007].

Zur Auswertung der Ernährungsprotokolle des Kollektivs im vorliegenden Projekt wurden die relevanten Daten anhand der arithmetischen Mittelwerte aus den drei Protokolltagen ermittelt. Zum einen wurde die Energiezufuhr (in MJ/d) berechnet, zum anderen wurde der Verzehr verschiedener Lebensmittelgruppen erfasst. Im Einzelnen waren folgende Gruppen tierischer Lebensmittel für dieses Projekt von Interesse:

Milch und Milchprodukte (basierend auf Molkenprotein) Salzwasserfisch

Fleisch und Fleischwaren Eier und Eiprodukte

Der Verzehr dieser Lebensmittelgruppen wurde sowohl als absolute Zufuhr (g·d^-1) als auch korrigiert für die individuelle Energieaufnahme (g·MJ^-1·d^-1) dargestellt. Es wurden nur solche Ernährungsprotokolle in die Analysen eingeschlossen, die vorher als plausibel eingestuft wurden (siehe Abschnitt 2.1).

2.4 Anthropometrische Daten

Abhängig vom Alter der DONALD Teilnehmer erfolgt bei jedem Besuch des Forschungsinstituts die Durchführung verschiedener anthropometrischer Messungen, die von erfahrenem Personal vorgenommen werden. Die Kinder tragen dabei lediglich

Unterwäsche und keine Schuhe. Das Körpergewicht wird bei älteren Kindern auf 100 g genau bestimmt; Bei jedem Untersuchungstermin werden daneben die Körpergröße bzw. - länge (bei Säuglingen) auf 0,1 cm genau erfasst.

Körpergewicht und -größe wurden in diesem Projekt zur besseren Charakterisierung des Kollektivs herangezogen und bildeten die Grundlage zur Schätzung der Körperoberfläche in m² [DuBois & DuBois 1916]. Zudem erfolgte die Berechung der Standard Deviation Scores (SDS) von Gewicht, Größe und Body Mass Index (BMI) nach den Referenzperzentilen aus der KiGGS Studie [Neuhauser et al. 2011].

2.5 Statistische Analyse

Sämtliche statistischen Analysen wurden mit Hilfe des Statistical Analysis System (SAS;

Cary, NC; USA) durchgeführt; das Signifikanzniveau lag bei α=0,05.

Die Charakteristika des Studienkollektivs sind für normalverteilte Variablen als Mittelwert ± Standardabweichung und für nicht-normalverteilte Variablen als Median (25., 75. Perzentile) angegeben.

Die besondere longitudinale Datenstruktur der DONALD Studie bringt für die statistische Auswertung der Daten einige Herausforderungen mit sich. Zum einen liegen für die meisten der Probanden Mehrfachmessungen vor, die nicht als unabhängig voneinander angesehen werden können. Zum anderen muss die spezielle Mehrebenen-Datenstruktur der DONALD Studie (Kinder innerhalb von Familien) berücksichtigt werden. Der Einsatz von gemischt linearen Regressionsmodellen (Prozedur PROC MIXED in SAS) ermöglicht den Umgang mit eben diesen Schwierigkeiten: Um die fehlende Unabhängigkeit von wiederholten Messungen innerhalb eines Kindes zu berücksichtigen, kann ein „repeated statement“ in das statistische Modellierungsprozedere aufgenommen werden, ein „random statement“ berücksichtigt die Variation zwischen den Individuen auf Familienebene. Ein großer Vorteil der gemischt linearen Regressionsmodelle liegt außerdem darin, dass sie den Umgang mit unterschiedlich langen Messreihen bzw. fehlenden Beobachtungen ermöglichen und nicht ausschließlich vollständige follow-up Daten voraussetzen.

Um Verzerrungen durch voneinander abhängigen Mehrfachmessungen zu vermeiden, haben wir in früheren Datenauswertungen [Remer 2007] zur Darstellung der generellen Charakteristika pro Proband nur eine Beobachtung eingeschlossen (d.h. den Zeitpunkt der 1.

Urinsammlung). Inzwischen hat unsere statistische Erfahrung mit der komplexen longitudinalen Datenstruktur der DONALD Studie gezeigt, dass gemischt lineare Regressionsmodelle auch für einfache Mittelwertvergleiche herangezogen werden können.

Daher konnten wir auch für die vorliegende Auswertung in den Charakteristika Tabellen auf alle vorliegenden Untersuchungsdaten zurückgreifen und haben zur Überprüfung möglicher

Geschlechtsunterschiede hinsichtlich der anthropometrischen Charakteristika und Urin- und Ernährungsdaten gemischt lineare Regressionsmodelle verwendet.

Gemischt lineare Regressionsmodelle kamen ebenfalls zum Einsatz, um die Zeittrends der Jodausscheidung zwischen 2003 und 2010 zu analysieren. Das Basis-Regressionsmodell zur Ermittlung der Zeittrends der 24h-Jodurie (Ziel 3) beinhaltete die Zeit (kontinuierlich in Jahren seit 2003) als Prädiktorvariable und wurde zusätzlich adjustiert für Geschlecht, Alter und Urinvolumen [Johner et al. 2010]. Außerdem wurde die Kreatininausscheidung (körperoberflächen-standardisiert) in das Basismodell aufgenommen, um korrelierte Messfehler, die möglicherweise durch Messung von Urinvolumen und Jodausscheidung in der gleichen Urinprobe entstanden sind, zu berücksichtigen.

Um die Beiträge der verschiedenen Lebensmittelgruppen (Milch, Fleisch, Fisch und Eier) an der Jodausscheidung zu ermitteln (Ziel 4), wurde das Basismodell in einem zweiten Schritt um die individuellen Verzehrsmengen der einzelnen Lebensmittelgruppen (g/d) erweitert. Die Natriumausscheidung (g/d) diente als Marker für die Salzzufuhr (Ziel 5) und wurde ebenfalls als Covariate in das finale Modell aufgenommen.

Das finale Modell wurde zusätzlich für die individuelle Energiezufuhr (MJ/d) der Kinder adjustiert, um mögliche Effekte individuell unterschiedlicher Energiezufuhren auszuschließen.

Da die Erhebungen im Gesamtdatensatz tendenziell nicht gleichmäßig über das Jahr verteilt waren (p=0,02 – Ergebnis des Chi-Quadrat Tests), wurde zusätzlich die Jahreszeit der Messung als mögliche Covariate getestet. Da die Jahreszeit selbst keinen signifikanten Einfluss auf die Jodurie zeigte, den Einfluss der Haupt-Untersuchungsvariable (erkennbar an β) nicht nennenswert verändert hat, und gleichzeitig die Güte des Modells verschlechtert hat (Kriterium: AIC/BIC-Werte des PROC MIXED Modells) haben wir uns entschieden, die Variable Jahreszeit nicht in das finale Modell aufzunehmen.

Die 24h-Jodurie (µ/d) stellte die primäre Zielgröße dar, auf die wir uns konzentrierten. Für die Vergleichbarkeit mit vorhergehenden Analysen [Remer 2007], haben wir die Modelle auch mit der energiekorrigierten Jodausscheidung (µg·MJ^-1·d^-1) als Outcome berechnet (siehe hierzu Tab. 10).

3 Ergebnisse

3.1 Ausführliche Darstellung der wichtigsten Ergebnisse 3.1.1 DONALD Kollektiv (2003 – 2010)

Für dieses Projekt standen n=378 24h-Urine mit zugehörigem plausiblem 3-Tage- Wiegeernährungsprotokoll, das prinzipiell den Tag der Urinsammlung umfasste, von 3-<6 jährigen Teilnehmern der DONALD Studie zur Verfügung. Lediglich bei 19 Urinen (5%) erfolgte die Sammlung einige Tage vor bzw. nach der Protokollierung der Ernährung. Die Verteilung der Urine nach Altersgruppen sowie nach Geschlecht ist in Tabelle 1 aufgeführt.

Tabelle 1. Anzahl der 24h-Urine und Ernährungsprotokolle, stratifiziert nach Altersgruppe und Geschlecht.

Alter (Jahre)

3 4 5 Gesamt

Jungen 45 61 75 181 (48 %) Mädchen 56 68 73 197 (52 %) Gesamt 101 129 148 378

Im Mittel konnten pro Proband 1,7 Urine bzw. Ernährungsprotokolle für die vorliegenden Analysen genutzt werden. Tabelle 2 fasst die Verteilung der 24h-Urine sowie Protokolle nach Altersgruppen und Untersuchungsjahr zusammen.

Tabelle 2. Anzahl der 24h-Urine und Ernährungsprotokolle, stratifiziert nach Altersgruppe und Untersuchungsjahr.

Alter (Jahre)

Jahr 3 4 5 Gesamt

2003 16 19 24 59

2004 14 12 15 41

2005 9 13 16 38

2006 16 20 15 51

2007 6 19 18 43

2008 12 15 21 48

2009 14 16 19 49

2010 14 15 20 49

Gesamt 101 129 148 378

3.1.2 Charakteristika der Jodausscheidung des Kollektivs

Im Folgenden sind Charakteristika der Jodausscheidung sowie anthropometrische Daten des Untersuchungskollektivs zusammengefasst.

Tabelle 3. Anthropometrische Charakteristika und 24h-Jodurie 2003-2010 bei 3-<6 jährigen Teilnehmern der DONALD Studie, stratifiziert nach Geschlecht ¹.

Jungen Mädchen P ²

n (Beobachtungen) 181 197

Alter (Jahre) 4,7 ± 0,9 4,6 ± 0,9 0,2

Anthropometrische Daten

Gewicht (kg) 19,5 ± 3,4 18,6 ± 3,1 0,048

Größe (cm) 111,6 ± 7,7 109,2 ± 7,8 0,02

BMI (kg/m²) 15,6 ± 1,4 15,5 ± 1,1 0,3

SDS Gewicht 0,24 ± 0,94 0,17 ± 0,92 0,4

SDS Größe 0,51 ± 0,96 0,35 ± 1,07 0,03

SDS BMI -0,13 ± 1,08 -0,05 ± 0,82 0,9

Körperoberfläche (m²) 0,77 ± 0,09 0,75 ± 0,09 0,03

Urindaten³

24h-Volumen (mL) 582,4 (416,4; 792,0) 579,1 (440,5; 790,0) 0,7 Osmolalität (mosm·kg^-1) 663,0 (513,0; 867,0) 599,0 (451,0; 727,0) 0,04 Jodkonzentration (µg·L^-1) 124,4 (91,8; 169,2) 105,3 (76,6; 154,6) 0,02 Jod/Kreatinin Ratio (µg·g^-1) 231,6 (175,5; 272,6) 213,2 (169,7; 278,6) 0,3 24h-Jodausscheidung (µg·d^-1) 71,1 (57,0; 89,4) 65,2 (49,0; 81,7) 0,03 24h-Jodausscheidung,

bezogen auf die

Körperoberfläche (µg·m^-2·d^-1) 93,3 (72,4; 116,2) 85,5 (65,5; 112,6) 0,1 energiekorrigierte 24h-

Jodausscheidung (µg·MJ^-1·d^-1) 12,7 (10,3; 15,2) 11,9 (9,4; 16,1) 0,5 24h-Jodausscheidung (µg·d^-1)

- energiestandardisiert ³ 70,1 (56,7; 83,8) 63,1 (49,7; 85,2) 0,2

1 Mediane (25., 75. Perzentil) oder arithmetische Mittelwerte ± Standardabweichung.

2 Mittelwertvergleiche zwischen den Geschlechtern wurden anhand gemischt linearer Regres- sionsmodelle (PROC MIXED in SAS) durchgeführt, um statistische Abhängigkeiten infolge von Mehrfachurinsammlungen eines Kindes innerhalb des Untersuchungszeitraumes berücksichtigen zu können.

3 energiekorrigierte 24h-Jodausscheid. (µg·MJ^-1·d^-1) * mediane Energiezufuhr (♂: 5,5 MJ; ♀: 5,3 MJ).

Jungen und Mädchen unterschieden sich signifikant hinsichtlich der Jodkonzentration sowie der absoluten täglichen Jodausscheidung im 24h-Urin (p<0,05). Diese Unterschiede blieben nach Korrektur der Jodausscheidung für die Energiezufuhr oder Kreatininausscheidung jedoch nicht bestehen (p>0,3). Wie diese Geschlechtsunterschiede bei Jodkonzentration (µg/L) und absoluter Jodurie (µg/d) zu erklären sind und ob es sich dabei um tatsächliche Unterschiede in der Jodversorgung zwischen den Geschlechtern handelt, soll im Abschnitt 3.1.4 anhand des direkten Datenvergleichs mit dem repräsentativen KiGGS Survey veranschaulicht werden.

Die von der WHO veranschlagte mediane Jodkonzentration, die eine adäquate Jodversorgung vermuten lässt, liegt bei 100 µg/L [FAO/WHO 2004]. Dieser Grenzwert wird sowohl von den Mädchen als auch den Jungen des vorliegenden Kollektivs erreicht (siehe Tab. 3). Allerdings kann die Jodkonzentration deutlich durch den Hydratationsstatus einer Population beeinflusst werden, daher haben wir gezielt auch die absolute 24h-Jodurie (µg/d) der Kinder zur Bewertung des Jodstatus herangezogen. Da die 24h-Jodurie eine Charakterisierung der täglichen Jodzufuhr erlaubt, kann sie mit den Jodzufuhrempfehlungen verglichen werden. Bei Berücksichtigung von ca. 15% nicht-renalen Jodverlusten, ergibt sich z.B. aus der WHO Empfehlung einer Jodzufuhr von 90 µg/d für diese Altersgruppe [FAO/WHO 2004] eine wünschenswerte Jodurie von 77 µg/d. Ein Vergleich der beobachteten Joduriewerte der Vorschulkinder mit dieser „Ziel-Jodurie“ zeigt, dass nicht einmal 50 % der Kinder diesen Wert erreichen (vlg. Median (▲) Abb. 2). Zieht man die DACH Referenzwerte von 120 µg/ zur Beurteilung der Jodversorgung heran [Deutsche Gesellschaft für Ernährung (Hrsg.) 2008], erreichen noch nicht einmal 25 % der Kinder die

„Ziel-Jodurie“. Allerdings enthalten solche Zufuhrempfehlungen immer deutliche Sicherheitszuschläge, um eine bedarfsdeckende Jodzufuhr in nahezu der gesamten Bevölkerungsgruppe zu gewährleisten. Dass die Mehrzahl der DONALD Probanden diese Zufuhrempfehlung nicht erreicht, ist somit nicht mit einem definitiven Jodmangel gleichzusetzen, zeigt aber dennoch deutlich eine in Gänze nicht zufrieden stellende Situation auf.

Abbildung 2. 24h-Jodurie (▲: Median, : 25., 75. Perzentile; |: 5., 95. Perzentile) 3-<6 jähriger Jungen und Mädchen der DONALD Studie, im Vergleich mit der von den Jodzufuhrempfehlungen abgeleiteten Ziel-Jodurie einer adäquaten Jodversorgung (d.h. nach Berücksichtigung von 15 % nicht renaler Jodverluste).

40 60 80 100 120

Jodurie (µg/d)

"Ziel-Jodurie"

DACH

WHO

0

Jungen Mädchen

3.1.3 Verzehrsdaten

Aus den zeitgleich zu den 24h-Urinsammlungen vorliegenden 3-Tage-Wiege-Ernährungs- protokollen wurden die Energiezufuhr der Kinder sowie die Zufuhrmengen wichtiger jodliefernder Lebensmittelgruppen berechnet (Tab. 4).

Anhand der Auswertung der Ernährungsprotokolle und spezifischer Fragen im persönlichen Interview konnte ermittelt werden, dass > 90 % der Kinder regelmäßig zu Hause Jodsalz verzehren.

Aufgrund der nur sehr geringen Verzehrshäufigkeit von Fisch (der mediane Fischverzehr von Null bedeutet, dass von den untersuchten Kindern weniger als 50 % an einem der drei Protokolltage Fisch verzehrt haben), haben wir für den Fischverzehr zusätzlich den Mittelwert (± Standardabweichung) angegeben, um eine (wenn auch nur sehr grobe) Einschätzung der mittleren täglichen Fischzufuhr zu ermöglichen.

Tabelle 4. Energieaufnahme und Lebensmittelverzehr 3-<6 jähriger Vorschulkinder 2003- 2010 in der DONALD Studie ¹.

1 Mediane (25., 75. Perzentile) oder arithmetische Mittelwerte ± Standardabweichung.

2 Mittelwertvergleiche zwischen den Geschlechtern wurden anhand gemischt linearer Re- gressionsmodelle (PROC MIXED in SAS) durchgeführt, um statistische Abhängigkeiten infolge von Mehrfachurinsammlungen eines Kindes innerhalb des Untersuchungszeitraumes berücksichtigen zu können.

3 Basierend auf Molkenprotein.

4 Salzwasserfisch.

5 Eier und Eiprodukte.

6 Fleisch und Fleischwaren.

Jungen Mädchen P ²

n (Protokolle) 181 197

Energie (MJ·d^-1) 5,5 (5,0; 6,2) 5,3 (4,7; 5,8) 0,001

Milch ³ (g·d^-1) 245,9 (152,4; 327,5) 217,9 (129,1; 307,9) 0,4 Milch ³ (g·MJ^-1·d^-1) 42,8 (25,7; 59,2) 38,8 (25,3; 58,8) 0,9 Fisch ⁴ (g·d^-1) 0,0 (0,0; 11,1) 0,0 (0,0; 11,8) 0,4 Mittelwert (±SD) 8,1 (±14,3) 7,2 (±11,4)

Fisch ⁴ (g·MJ^-1·d^-1) 0,0 (0,0; 2,0) 0,0 (0,0; 2,5) 0,6

Mittelwert (±SD) 1,4 (±2,5) 1,4 (±2,1)

Ei ⁵ (g·d^-1) 8,4 (0,2; 19,0) 8,0 (0,2; 20,6) 0,8

Ei ⁵ (g·MJ^-1·d^-1) 1,6 (0,04; 3,4) 1,6 (0,04; 3,9) 0,9 Fleisch ⁶ (g·d^-1·) 48,1 (29,1; 66,9) 47,7 (28,0; 70,8) 0,8 Fleisch ⁶ (g·MJ^-1·d^-1) 8,6 (5,4; 12,7) 9,1 (5,8; 13,0) 0,5

3.1.4 Vergleich der in DONALD ermittelten Joduriedaten mit KiGGS

In Tabelle 5 sind die Ergebnisse zur Jodausscheidung der 3-6 jährigen DONALD Kinder (2003-2006) denen gegenübergestellt, die zeitgleich in Spontanurinproben von 3-6 Jährigen in der KiGGS Studie gemessen wurden. Die DONALD Studie bietet aufgrund von aufwändigen 24h-Urinsammlungen die einzigartige Möglichkeit, den Jodversorgungsstatus anhand des Goldstandards 24h-Jodurie zu erheben. Da in KiGGS lediglich Spontanurinproben gesammelt wurden, wurde zur Abschätzung der Jodtagesausscheidung zusätzlich das Verhältnis Jod- zu Kreatininausscheidung berechnet.

Tabelle 5. Vergleich der für 2003-2006 ermittelten medianen (25., 75. Perzentil) Jodausscheidung von 3-6 Jährigen in DONALD (24h-Urine) mit den Ergebnissen aus KiGGS (Spontanurine).

DONALD KiGGS

Jungen Mädchen P ¹ Jungen Mädchen

n (Urine) 126 134 1660 ² 1497 ²

Jodkonzentration

(µg·L^-1) 134,7

(99,4; 179,6) 115,9

(85,6; 161,2) 0,03 127,0

(74,9; 184,2) 113,0 (59,7; 167,6) Jod-/Kreatinin

Quotient (µg·g^-1) 231.4

(178,1; 282,2) 207,9

(163,0; 272,0) n.s. 187,5

(120,2; 276,5) 186,1 (119,8; 266,0) 24h-

Jodurie (µg·d^-1) 77,4

(59,7; 99,8) 65,7

(51,6; 83,9) 0,0004 63,1 ³

(40,4; 93,0) 55,6 ³ (35,8; 79,5) energiekorr. 24h-

Jodurie (µg·MJ^-1·d^-1) 13,7

(10,3; 17,1) 12,4

(9,6; 16,0) n.s. 9,9 ⁴

(6,3; 14,5) 9,6 ⁴ (6,9; 13,7)

1 Signifikanzlevel der Mittelwertvergleiche. Diese wurden in DONALD anhand gemischt linearer Regressionsmodelle (PROC MIXED) durchgeführt, um statistische Abhängigkeiten infolge von Mehrfachurinsammlungen eines Kindes innerhalb des Untersuchungszeitraumes berücksichtigen zu können.

2 n-Zahl der Urine, in denen sowohl Jod als auch Kreatinin gemessen wurde; n-Zahl der Urine mit ausschließlicher Jodkonzentrationsmessung: 1723 (♂), 1557 (♀).

3 Die Schätzung der 24-h Jodurie in KiGGS erfolgte anhand des medianen (25.; 75. Perzentile) Jod/Kreatinin Quotienten, unter Berücksichtigung geschlechtsspezifischer, körpergewichtsbezogener Kreatininreferenzwerte [Remer et al. 2002] (das dem Alter entsprechende Gewicht wurde den DACH- Referenzwerten entnommen [Deutsche Gesellschaft für Ernährung (Hrsg.) 2008]).

4 berücksichtigt wurden die alters- und geschlechtsspezifischen Referenzwerte der Energiezufuhr [Deutsche Gesellschaft für Ernährung (Hrsg.) 2008].

Grau hinterlegt sind all die Werte, die im Nachhinein im Rahmen dieses Projektes aus den in KiGGS veröffentlichen Jod-Kreatinin Quotienten kalkuliert wurden.

Trotz des verhältnismäßig kleinen Studienkollektivs (n=260 24-h Urinsammlungen) aus der DONALD Kohorte bestätigt die bemerkenswert gute Übereinstimmung der gemessenen medianen Jodkonzentrationen von 3-6 Jährigen mit den Analysen im repräsentativen KiGGS Kollektiv die allgemeine Übertragbarkeit und deutschlandweite Relevanz der DONALD Ergebnisse (Tab. 5). Um die direkte Vergleichbarkeit auch mit den in KiGGS ermittelten Jod/Kreatinin-Quotienten zu ermöglichen, haben wir ebenfalls in unserer DONALD

Subkohorte zusätzlich die renale Kreatininausscheidung der Kinder berücksichtigt und das entsprechende Verhältnis der Jodkonzentration zur Kreatininkonzentration berechnet.

Wiederum zeigt sich, wenn auch in etwas eingeschränktem Maße, eine gute Übereinstimmung zwischen den in DONALD und KiGGS erhobenen Jodausscheidungs- Charakteristika (Tab. 5).

Wird die Jodkonzentration als Marker des Jodversorgungsstatus herangezogen, deuten sich sowohl in DONALD als auch in KiGGS deutliche Geschlechtsunterschiede an (Tab. 5). So liegt die bei Jungen gemessene Jodkonzentration ca. 10-15 % höher als diejenige der Mädchen. Auch die in DONALD gemessene tatsächliche Jodtagesausscheidung (µg/d) liegt bei Jungen signifikant höher als bei Mädchen. Werden die Jodausscheidungscharakteristika allerdings weitergehend untersucht und um die zwischen den Geschlechtern differente Energiezufuhr (MJ/d) korrigiert (was in DONALD aufgrund der gleichzeitig vorliegenden Ernährungsprotokolle möglich ist), zeigt sich für Mädchen und Jungen eine vergleichbare Jodurie (P=0,1). Diese um die individuelle Energiezufuhr korrigierte Jodtagesausscheidung reflektiert die physiologischen Gegebenheiten der biologisch relevanten Jodversorgung von Jungen und Mädchen realistischer: Mädchen haben aufgrund ihres geringeren Energiebedarfs (und ihrer geringeren täglichen Energiezufuhr) eine natürlicherweise geringere Jodzufuhr. Gleichzeitig ist aber auch der Jodbedarf von Mädchen niedriger aufgrund ihres geringeren Körpervolumens (Körpergröße, -gewicht, -oberfläche) und der entsprechend an den etwas geringeren Grundumsatz angepassten reduzierten Schilddrüsenhormonsekretion. Eine abweichende absolute Jodtagesausscheidung zwischen den Geschlechtern ist somit nicht gleichbedeutend mit einem divergierenden Jodversorgungsstatus. Dies trifft ebenfalls auf die in beiden Studien gefundenen Geschlechtsunterschiede bei der Jodkonzentration zu. Hier spielt jedoch eher der in der Regel bessere Hydratationsstatus von Mädchen [Ebner et al. 2002, Manz et al. 2011] eine entscheidende Rolle. Auch im vorliegenden Untersuchungskollektiv haben Mädchen eine signifikant niedrigere Urinosmolalität als Jungen (Tab. 3).

Der Jodstatus wurde in KiGGS außerdem anhand der Berechnung des Verhältnisses von Jodkonzentration zu Kreatininkonzentration abgeschätzt (Tab. 5). Anhand dieses Schätzers ließen sich in KiGGS und erst recht in DONALD > 80% der 3-6 Jährigen in die Kategorie

“adäquate Jodversorgung“ einteilen (Referenz Jod/Kreatinin Verhältnis: >100 µg/g [Thamm et al. 2007b]). Die gemessenen 24-h Jodausscheidungsdaten (Goldstandard in DONALD) belegen jedoch eine ungünstigere Jodversorgung. So ergibt der entsprechende Vergleich mit der von der WHO empfohlenen Jodzufuhr für 3-6 Jährige in Höhe von 90 µg/d für die DONALD Kinder ein deutliches Defizit. Dieses bleibt auch bestehen, wenn man allgemein von etwa 15% nicht-renalen Jodverlusten ausgeht, was einer theoretischen Jodurie von 77 µg/d entspräche (bei 90 µg/d Zufuhr). Der im DONALD Kollektiv gemessene Median der 24h-

Jodurie entspricht bei Jungen exakt diesem Grenzwert und liegt bei Mädchen (entsprechend ihres etwas geringeren Energiebedarfs) knapp darunter. Das bedeutet, dass nur etwa 50 % der untersuchten Kinder eine Zufuhrempfehlungs-entsprechende Jodzufuhr haben. Die scheinbare Differenz zwischen den Jodurie-Leveln, je nach dem, ob das Jod-Kreatinin Ratio oder die absolute 24h-Jodurie als Beurteilungskriterium herangezogen werden, lässt sich durch die besonders starke Altersabhängigkeit der Kreatininausscheidung selbst erklären [Remer et al. 2002]. Wie bereits im Abschlussbericht der KiGGS Studie angedeutet, muss diese Altersabhängigkeit spezifisch berücksichtigt und rechnerisch eliminiert werden, um eine plausible Schätzung der 24h-Jodurie durch den Jod/Kreatinin-Quotienten zu gewährleisten. Dies haben wir für die in KiGGS gefundenen Jod/Kreatinin Ratios getan (Tab.

5 – farblich hinterlegte Werte) und unter Berücksichtigung von Geschlecht, individuellem Körpergewicht und für gesunde Kinder publizierten 24h-Kreatininausscheidungs- Referenzdaten [Remer et al. 2002] die tatsächliche 24h-Jodurie geschätzt. In Ermangelung der individuellen Körpergewichtsdaten haben wir auf alters- und geschlechtsspezifische Gewichtsdaten der D-A-CH Referenzwerte [Deutsche Gesellschaft für Ernährung (Hrsg.) 2008] zurückgegriffen. Dieses Vorgehen könnte die Abweichungen der tatsächlichen 24h- Joduriemessung in DONALD und der 24h-Jodurieschätzung in KiGGS erklären. Unabhängig von diesen moderaten Unterschieden zeigt sich nun auch in KiGGS anhand der aus dem Jod/Kreatinin Ratio geschätzten Jodtagesausscheidung, dass nicht einmal 50 % der Kinder die WHO Empfehlung der Jodzufuhr erreichen.

Zusammenfassend zeigen die Joduriedaten beider Studien eine gute Übereinstimmung und bestätigen nochmals die Eignung von Untersuchungen im Rahmen der DONALD Kohorte für ein sensitives überregionales Jodmonitoring in der Altersgruppe der 6-12 Jährigen.

3.1.5 Zeitliche Trends in der Jodtagesausscheidung 2003-2010

Die mediane Jodausscheidung von 3-<6 jährigen DONALD Kindern zwischen 2003 und 2010 ist in Abbildung 3 dargestellt. Um ein Confounding durch Energiezufuhr und Hydratationsstatus der Probanden auszuschließen, wurde eine Standardisierung der Jodurie auf die mediane Energiezufuhr der Kinder (siehe Tab. 4) vorgenommen. Die Ableitung der

„Ziel-Jodurie“ gemäß WHO und DACH erfolgte wie in Abschnitt 3.1.2 beschrieben.

Abbildung 3. Mediane Jodtagesausscheidung (▲, Interquartilbereich) der 3-<6 jährigen DONALD Probanden zwischen 2003-2010 (n=378 Urine, 221 Kinder).

*standardisiert auf die erfasste mediane Energiezufuhr der Probanden (♀: 5,5 MJ/d ♂: 5,3 MJ/d).

**abgeleitet von den WHO und DACH Zufuhrempfehlungen (d.h. nach Berücksichtigung von zu erwartenden nicht renalen Jodverlusten in Höhe von 15% der Zufuhr).

Die graphische Darstellung deutet ein leichtes Absinken der täglichen medianen Jodurie im Laufe der Zeit (2003-2010) an. Anhand gemischt linearer Regressionsmodelle (PROC MIXED in SAS) haben wir diese Hypothese auf statistische Signifikanz überprüft. Tatsächlich fand sich für den Zeitraum 2003-2010 ein signifikanter Rückgang der 24h-Jodurie um im Mittel 1 µg pro Jahr (β=-1,13, P=0,03; Tab. 6, Abb. 4). Wurde statt der absoluten Jodtagesausscheidung (µg/d) die Jodkonzentration (µg/L) oder die energiekorrigierte 24h- Jodurie (µg/MJ/d) als Outcome Variable betrachtet, zeigten sich für diesen Zeitraum ähnliche Ergebnisse. Der stärkere Trend, der für die Jodkonzentration gefunden wurde (β=-2,86), lässt sich möglicherweise durch eine gleichzeitige Veränderung im Trinkverhalten der Kinder erklären. Um dies zu überprüfen, haben wir die Trendanalyse auch für die Urinosmolalität (als indirekter Marker des Hydratatiosstatus) durchgeführt. Im Trend (P=0,1) zeigte sich

0

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

40 60 80 100 120

Jodurie (µg/d) - energiestandardisiert*

DACH **

WHO **

„Ziel-Jodurie“

tatsächlich eine rückläufige Urinosmolalität, was auf einen leicht verbesserten Hydratationsstatus hinweist und somit einen Erklärungsansatz für den durch alleinige Betrachtung der Jodkonzentration suggerierten stärkeren Rückgang der Jodurie darstellen könnte.

Tabelle 6. Zeittrends der Jodversorgung in 24h-Urinen gesunder 3-<6 jähriger Vorschulkinder im Zeitraum 2003 bis 2010.

2003-2010 n=378 Urine

221 Kinder

Outcome β ¹ P

Jodkonzentration (µg·L^-1·) -2,86 0,006

24h-Jodurie (µg·d^-1) -1,13 0,03

energiekorrigierte 24h-Jodurie (µg·MJ^-1·d^-1) -0,24 0,02

1 Regressionskoeffizient für Zeittrend (seit 2003, in Jahren) basierend auf gemischten linearen stati- stischen Modellen (PROC MIXED in SAS). Die Regressionskoeffizienten geben die Stärke der Zunahme oder die Stärke der Abnahme (-) des jeweiligen Jodparameters mit der Zeit (d.h. pro Jahr) an. Die Modelle für alle 3 Outcomes berücksichtigen die Covariaten (Einflussvariablen) Geschlecht, Alter, Urinvolumen und Kreatininausscheidung (standardisiert auf die Körperoberfläche).

Abbildung 4. Energiekorrigierte Jodurie (µg·d^-1·MJ^-1) der 3-<6 jährigen Vorschulkinder im Zeitraum 2003-2010 (n=378 Urine, ▲ Jungen, ∆ Mädchen). *Ergebnis des longitudinalen Regressionsmodells, adjustiert für Geschlecht, Alter, Urinvolumen und Kreatininausscheidung (standardisiert auf Körperoberfläche) (siehe Tab. 6).

β = -1,13*

P=0,03

0 5 10 15 20 25 30 35

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Jodausscheidung energiekorrigiert (µg/MJ/d)

β = -0,24*

P = 0,02

3.1.6 Jodtagesausscheidung 2003-2006 im Vergleich zu 2007-2010

Der direkte Vergleich der Jodtagesausscheidungs-Level zwischen 2003-2006 und 2007- 2010 unterstützt den bereits in den longitudinalen Regressionsmodellen beobachteten negativen Trend. Unabhängig vom betrachteten Parameter der Jodausscheidung, zeigte sich ein Rückgang der Jodurie. Für die Jodkonzentration und die 24h-Jodausscheidung war dieser signifikant, für die energiekorrigierte Jodurie zeigte sich ein Trend.

Tabelle 7. Vergleich der medianen Jodausscheidung (25., 75. Perzentil) zwischen den Zeiträumen 2003-2006 und 2007-2010.

2003-2006 n=189 Urine

129 Kinder

2007-2010 n=189 Urine

119 Kinder

P ¹

Alter (Jahre) 5,0 (4,0; 5,1) 5,0 (4,0; 5,1) 0,3

Jodkonzentration (µg·L^-1) 126,4 (91,8; 172,0) 108,5 (76,6; 144,1) <0,0001 24h-Jodurie (µg·d^-1) 68,7 (54,0; 88,3) 65,2 (50,2; 83,6) 0,02 energiekorrigierte 24h-

Jodurie (µg·MJ^-1·d^-1) 12,9 (10,1; 16,0) 12,2 (9,6; 15,0) 0,09

1 Mittelwertvergleiche zwischen den Zeiträumen wurden anhand gemischt linearer Regressions- modelle (PROC MIXED in SAS) durchgeführt, um statistische Abhängigkeiten infolge von Mehrfachurinsammlungen eines Kindes innerhalb des Untersuchungszeitraumes berücksichtigen zu können.

Separate Trendanalysen (PROC MIXED) innerhalb der beiden Zeiträume (2003-06 und 2007-10) konnten nicht zu einer weiteren Charakterisierung der Entwicklung der Jodausscheidung in den letzten Jahren beitragen. So zeigte sich weder für den ersten noch für den zweiten Zeitraum eine Veränderung der Jodausscheidung. Zu vermuten ist, dass die n-Zahl (<200) in solch einer Subgruppen-Analyse zu gering war, um statistische Signifikanz zu erreichen.

3.1.7 Beiträge verschiedener Lebensmittelgruppen an der Jodversorgung Die Jodausscheidung im Urin spiegelt in der Regel ca. 90 % der mit der Nahrung zugeführten Jodmenge wider. Um die wichtigsten Jodlieferanten in der Ernährung der untersuchten Vorschulkinder zu identifizieren, haben wir die Beiträge, die die verschiedenen jodhaltigen Lebensmittelgruppen an der Jodausscheidung (-versorgung) der Kinder haben, untersucht. Dazu haben wir das Basis-Regressionsmodell der Trendanalyse der Jodausscheidung in einem weiteren Schritt um die verschiedenen Ernährungsvariablen (Milch-, Fisch-, Fleisch- und Eiverzehr) sowie die Natriumausscheidung als Marker der Salzzufuhr der Kinder als zusätzliche Prädiktoren erweitert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 dargestellt.

Tabelle 8. Prädiktoren der Jodtagesausscheidung (µg·d^-1) 3-<6 jähriger Vorschulkinder mit wiederholt gesammelten 24h-Urinen zwischen 2003 und 2010.

2003-2010 n=378 Urine 221 Kinder

β ¹ P

Zeit (Jahre) -0,98 0,02

Natriumausscheidung (g·d^-1) 13,71 <0,0001

Milch (g·d^-1) ² 0,08 <0,0001

Fisch (g·d^-1) ³ 0,10 0,2

Eier (g·d^-1) ⁴ 0,26 0,0003

Fleisch (g·d^-1) ⁵ 0,06 0,08

1 Regressionskoeffizienten des gemischten linearen Regressionsmodells (PROC MIXED, adjustiert für Geschlecht, Alter, Urinvolumen und Kreatininausscheidung (standardisiert auf Körperoberfläche) und Energie).

2 Basierend auf Molkenprotein.

3 Salzwasserfisch.

4 Eier und Eiprodukte.

5 Fleisch und Fleischwaren.

Die Regressionskoeffizienten (β) geben die Stärke der Zunahme oder die Stärke der Abnahme (-) der Jodtagesausscheidung an (in µg/d), wenn die betreffende Prädiktorvariable (z. B. die Natriumausscheidung) um eine Einheit zunimmt. Somit sind die β-Werte gleichzeitig ein Schätzer der Jodgehalte der Lebensmittel. Die Regressionskoeffizienten der vier Lebensmittelgruppen (Milch, Fisch, Eier, Fleisch, berechnet aus den Ernährungsprotokollen) sind pro Gramm Lebensmittelverzehr zu interpretieren, der Regressionskoeffizient der Natriumausscheidung bezieht sich auf die Ausscheidung von einem Gramm Natrium, was in etwa dem Verzehr von 0,4 g Kochsalz entspricht.

Von den untersuchten Jodlieferanten erwiesen sich im Regressionsmodell die Natriumausscheidung, Milch und Eier als signifikante Prädiktoren der Jodausscheidung. Für den Fleischverzehr zeigte sich ein Trend, der Fischverzehr (See- und Meeresfisch) leistete

zunächst unerwarteterweise keinen signifikanten Beitrag zur Jodausscheidung. Dies ist sehr wahrscheinlich dadurch zu erklären, dass der Fischverzehr generell nur sehr gering war und in mehr als 50 % der Ernährungsprotokolle kein Fischverzehr protokolliert wurde (vgl.

Median Fischverzehr = 0, Tab. 4). Dieser seltene und dazu geringe Fischverzehr ist üblich in Deutschland [Mensink et al. 2007, Sichert-Hellert et al. 2009]. Möglicherweise war somit aufgrund der wenigen vorhandenen Daten die statistische Power zu gering, um im Regressionsmodell einen Zusammenhang zwischen Fischverzehr und Jodausscheidung zu identifizieren.

Dass sich die Simultananalysen von 3-Tage-Wiegeernährungsprotokollen und 24h-Urinen ideal als Grundlage zur Ermittlung der Beiträge von verschiedenen Lebensmittelgruppen an der Jodversorgung und als direkter Schätzer der Jodgehalte der Lebensmittel eignen, haben wir bereits in vorhergehenden Arbeiten zeigen können [Remer 2007, Remer et al. 2006].

Diese Präzision hat sich für die Auswertung für die Vorschulkinder weitgehend bestätigt.

Entsprechend der Ergebnisse unserer Regressionsanalyse (Tab. 8) steigt die Jodausscheidung pro verzehrtem Gramm Milch um 0,08 µg/d. Übertragen auf übliche Portionsgrößen und nach Berücksichtigung von ca. 15 % nicht-renalen Jodverlusten, würde dies eine Jodzufuhr von 9,2 µg pro 100 g Milchverzehr bedeuten. Dies wiederum stimmt sehr gut mit dem für diesen Zeitraum (2003-2010) gefundenen mittleren Jodgehalt von deutscher Konsummilch von 9,8 µg/100 mL überein [Johner et al. 2012].

Auch für Eier zeigt sich eine sehr gute Übereinstimmung. In der Literatur beschriebene Werte von 28 µg/100 g [Röttger et al. 2008] konnten in unserem Regressionsmodell fast exakt wiedergefunden werden, der β-Wert von 0,26 µg/g lässt sich in einen geschätzten Jodgehalt von Eiern von 31 µg/100 g übersetzen.

Die gefundenen Regressionskoeffizienten für Fleisch stimmen sehr gut mit denen für die 6- 18 jährigen DOANLD Probanden überein (3-<6 Jährige: 0,06; 6-18: 0,05 [Remer 2007]).

Umgerechnet auf den Jodgehalt des von den Kindern verzehrten Fleisches, entspricht der Regressionskoeffizient von 0,05 einem mittleren Jodgehalt von 7 µg/100 g und stimmt damit beachtlich mit den in deutschen Lebensmitteltabellen angegebenen Werten für Fleisch überein (Rindfleisch, mager: 5,4 µg/100 g; Schweinefleisch, mager: 4,5 µg/100 g;

Hähnchenfleisch: 10 µg/100 g – [Einträge aus der institutseigenen Lebensmitteldatenbank LEBTAB]).

Die Größe der Regressionskoeffizienten, wie wir sie in den Regressionsmodellen gefunden haben, trifft zunächst nur eine Aussage über den absoluten Beitrag des entsprechenden Lebensmittels pro verzehrtem Gramm an der Jodversorgung. Die quantitative Bedeutung der verschiedenen Lebensmittelgruppen an der Jodversorgung wird zusätzlich entscheidend durch die mittleren Verzehrsmengen (siehe Tab. 4) bestimmt. Die prozentualen Beiträge der

verschiedenen Lebensmittelgruppen an der täglichen Jodversorgung, die sich aus dem Jodgehalt des Lebensmittels und der täglichen Verzehrsmenge ergeben, sind in Abbildung 5 graphisch dargestellt.

Abbildung 5. Prozentuale Beiträge der verschiedenen Lebensmittelgruppen an der täglichen Jodausscheidung der 3-<6 Jährigen (berechnet anhand der Ergebnisse des gemischt linearen Regressionsmodells und den mittleren Verzehrsmengen der Lebensmittel).

Den wichtigsten Beitrag zur Jodversorgung der 3-<6 jährigen DONALD Kinder leisten Milch und Salz. Zusammen machen diese beiden Gruppen mehr als 80 % der insgesamt durch die untersuchten Lebensmittelgruppen bedingten täglichen Jodzufuhr aus. Fisch leistet trotz des eigentlich hohen Jodgehalts nur einen sehr geringen Beitrag zur Jodversorgung der Kinder, bedingt durch die sehr geringen Verzehrsmengen.

Für die korrekte Interpretation der Ergebnisse gilt es hier unbedingt zu beachten, dass sich die Regressionskoeffizienten und damit auch die berechneten prozentualen Beiträge der verschiedenen Lebensmittelgruppen ausschließlich auf die Jodgehalte der „natürlichen“

Lebensmittel selbst beziehen. Jod, das in zubereitete oder verarbeitete Lebensmittel aufgrund von Jodsalz eingebracht wurde (z.B. mit Jodsalz hergestellte Salami, das zur Fischzubereitung verwendete Jodsalz, etc.) wird separat über die Natriumausscheidung erfasst und fließt somit in den Beitragsschätzer für Salz ein – nicht aber in die Beitragsschätzer der zugehörigen Lebensmittelgruppe (wie z.B. Fleisch oder Fisch).

Vergleich mit Jodurie 6-12 Jähriger

Das bereits 2009 abgeschlossene BLE Projekt „Aktuelle Trends der Beiträge von Lebensmitteln an der Jodversorgung bei Schulkindern und Jugendlichen“ betrachtete die Jodversorgung von 6-18 Jährigen im Zeitraum von 2004 bis 2006. Inzwischen konnten wir die Analysen des Kollektivs der 6-12 Jährigen bis 2009 erweitern und international

42%

42%

7%

7% 2

% Milch

Salz Fleisch

Eier Fisch

publizieren [Johner et al. 2011]. Die Entwicklung der medianen 24h-Jodausscheidung über die Jahre ist in Abbildung 6 dargestellt.

Ebenso wie bei den 3-<6 Jährigen (Abb. 2, 3) haben wir auch für die 6-12 Jährigen einen Vergleich zu den Jodzufuhrempfehlungen gezogen, um den Jodstatus bewerten können. Es zeigt sich für die beiden Altersgruppen ein sehr ähnliches Bild: auch in der Altergruppe der Schulkinder erreichten nicht einmal 50 % der Kinder die Zufuhrempfehlungen.

Abbildung 6. Mediane Jodtagesausscheidung (▲, Interquartilbereich) 6-12 jähriger DONALD Teilnehmer zwischen 2004-2009 (n=707 Urine, 287 Kinder).

*standardisiert auf die erfasste mediane Energiezufuhr der 6-12 Jährigen (♀: 7,2 MJ/d ♂: 6,5 MJ/d).

** abgeleitet von der WHO Zufuhrempfehlung und den DACH Referenzwerten (d.h. nach Berücksichtigung von zu erwartenden nicht renalen Jodverlusten in Höhe von 15% der Zufuhr).

Die zeitlichen Trends der Jodurie wurden analog zu den Analysen des vorliegenden Projekts in longitudinalen, gemischt linearen Regressionsmodellen untersucht (Tab. 9). Der identische Modellaufbau ermöglicht die direkte Vergleichbarkeit der Ergebnisse.

Ähnlich wie im Kollektiv der 3-<6 Jährigen zeigte sich auch für die 6-12 Jährigen ein signifikanter Rückgang der 24h-Jodurie über den beobachteten Zeitraum (2004,2009; β=- 1,10, P=0,02). Noch bis 2003 war in dieser Altersgruppe ein klarer Anstieg der Jodurie zu verzeichnen [Remer et al. 2006]. Auch die ermittelten Beiträge der verschiedenen Lebensmittelgruppen zeigten eine vergleichbare Größenordnung für die 6-12 Jährigen wie für die 3-<6 Jährigen. Die größere „Stabilität“ der Ergebnisse (sehr hohe Signifikanz der

0 20

2004 2005 2006 2007 2008 2009

40 60 80 100 120

Jodurie (µg/d) - energiestandardisiert*

"Ziel-Jodurie"

DACH **

WHO **