Risk assessment of dietary nitrite and nitrate intakes in a representative sample of the Greek population and associations with health markers

Abstract

Background: Nitric compounds are highly controversial components in human nutrition and have been disputed for years as to their effects on CVD and cancer, the two main causes of mortality worldwide. Specific Acceptable Daily Intake (ADI) levels have been formulated based on current evidence; however, the evolving nutrition transition has increased processed meat consumption and thus nitric compound intake, as they are the main additives used in the meat industry, raising the risk of exceeding the ADIs set. Numerous studies have been conducted to estimate dietary nitrite and nitrate intakes and assess the relevant risk for consumers in other countries, but to our knowledge, to date, no exposure or risk assessment has been conducted in Greece. Furthermore, although many studies have explored the association of dietary nitrite and nitrate with various types of cancer as well as the association of processed meat with CVD, the relationship of processed meat constituents with significant risk factors for CVD, such as blood pressure (BP), remains unclear. Objectives: The primary objective of this thesis was to investigate health risks and benefits linked with dietary nitrite and nitrate in order to address the data underlying the existing conundrum of being considered both healthy and unhealthy. The second objective was to estimate exposure to dietary nitrite and nitrate when used as additives, as well as to identify major food contributors, evaluate the relevant potential risk in the Greek population, and determine the population groups that may be at higher risk. The third objective was to examine the relationship between dietary nitrite and nitrate intake from processed meat and BP while controlling for major confounding factors that may play a role in CVD etiology. Ultimately, this thesis was set out to address the public and authority concerns based on estimated associations between dietary exposures and human health, to help raise public awareness of the potential adverse health effects and support competent authorities in formulating public health recommendations, if and where necessary. Methods: A comprehensive review was conducted to provide an in-depth look at the current literature on the relationship between dietary nitrite and nitrate intake with health risks and benefits, with a focus on plant versus animal sources and drinking water. Based on the outcomes of our literature review, it was decided to proceed with the evaluation of the dietary exposure to nitrite and nitrate from processed meat products, as well as to investigate their relation to Blood Pressure (BP). To do so, individual consumption data from 2152 participant meat consumers (46.7% males) in the Hellenic National Nutrition and Health Survey (HNNHS) were linked with current Maximum Permitted Levels (MPLs) of nitric compounds content. Processed meat intakes were determined by combining data from 24h recalls and frequency of consumption reported in Food Propensity Questionnaires (FPQs) and the results were compared to ADI of nitrite (0.07 mg/kg bw/day) to assess the risk. Finally, data from 1774 adult processed meat consumers (≥18 years, 55.1% females) were used to evaluate the association of dietary nitrite and nitrate intake from processed meat, assessed as nitrite equivalent, with BP. To avoid selection and reverse causality bias, associations with measured diastolic BP (DBP) and systolic BP (SBP) were considered instead of self-reported data of hypertension presence. Participants were divided by tertile of dietary nitrite intake and by level of dietary guideline adherence for sodium (<1500; 1500-2300; ≥2300 mg/day). Multiple regression models were used to examine associations with SBP and DBP, including an interaction term of nitrite with dietary sodium intake, for potential synergy. Results: The results of the narrative review on dietary nitrite and nitrate and human health by intake source, highlighted the beneficial effects of nitrate and nitrite consumption from plant origin on CVD and, to date, no positive correlation has been reported with cancer. On the contrary, high intake of these compounds from processed animal-based foods is related to an increased risk of gastro-intestinal cancer, however no studies conducted to assess the association of nitrite and nitrate from processed meat with CVD were found. Nitrate in drinking water also raises some concern. Median exposure to dietary nitrite and nitrate (assessed as equivalent nitrite) ingested from processed meat products was estimated to be within safe levels for all population groups. However, 6.6% (N=143) of the consumers exceeded the Acceptable Daily Intake (ADI) of nitrite (0.07 mg/kg bw/day), of which 20.3% were children aged 0–9years (N=29) (15.3% of all children participants in the study, N=190). In total, pork meat was the major contributor (41.5%), followed by turkey meat (32.7%) and sausages (23.8%), although contribution variations were found among age groups. Finally, DBP increased by 3.05 mmHg (95% CI:0, 6.06), per tertile increase in nitrite intake and 4.41 mmHg (95% CI: 0.17, 8.66) per level increase in sodium intake, when the interaction effect between nitrite and total sodium intakes was accounted for. By considering the significant synergistic effect of the two factors, DBP finally increased by 0.94 mmHg overall and 2.24 mmHg for subjects in the third tertile compared to those in the first. Also, a rise in total sodium intake of approximately 800 mg, above 1500 mg, caused a 2.30 mmHg increase in DBP. No significant correlations were found with SBP. Conclusions: The outcome of the risk assessment of nitrite and nitrate intake from processed meat and meat products if of important public health concern Especially, exposure among children needs to attract special attention and should be accounted for in public health campaigns. Finally, higher nitrite and nitrate intake from processed meats contributed to the increase of DBP, but the interaction effect with total sodium intake levels should have been accounted for to properly interpret the findings. The up-to-date debate on the role of nitrate and nitrite in human nutrition seems to be justified and more research is required to verify safe consumption. Future research is warranted to evaluate possible associations with health effects by using more refined occurrence data, if available. The concerns raised in this thesis are in line with the concerns of the European Commision, which has recently made the decision to modify the current use conditions of nitrite and nitrate as food additives by reducing their Maximum Permitted Limits in Regulation (EC) 2023/2108 of 6 October 2023.

Γενική επισκόπηση: Τα νιτρώδη και νιτρικά άλατα είναι ιδιαιτέρως αμφιλεγόμενα συστατικά στη διατροφή του ανθρώπου. Η διαχρονική διαμάχη υπέρ και κατά της πρόσληψής τους μέσω της διατροφής οφείλεται στη θετική έως τώρα συσχέτισή τους τους με καρδιαγγειακές παθήσεις και στην αρνητική με καρκίνο, τις δύο κύριες αιτίες θνησιμότητας παγκοσμίως. Επιπλέον, η διαρκώς εξελισσόμενη μεταβολή στις διατροφικές συνήθειες έχει οδηγήσει σε αύξηση της κατανάλωσης επεξεργασμένου κρέατος και συνεπώς σε αυξημένη πρόσληψη και των αλάτων αυτών, καθώς είναι τα κύρια πρόσθετα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανίας κρέατος. Σημαντική έρευνα έχει διεξαχθεί για την εκτίμηση της διατροφικής πρόσληψης νιτρωδών και νιτρικών και την αξιολόγηση του σχετικού κινδύνου για τους καταναλωτές σε άλλες χώρες, αλλά αντίστοιχη μελέτη εκτίμησης έκθεσης ή κινδύνου δεν είχε διεξαχθεί στη χώρα μας. Επιπλέον, αν και πολλές μελέτες έχουν διερευνήσει τη συσχέτιση των νιτρωδών και νιτρικών αλάτων μέσω της διατροφής με διάφορους τύπους καρκίνου, καθώς και τη συσχέτιση του επεξεργασμένου κρέατος με τις καρδιαγγειακές παθήσεις, η σχέση των συστατικών του επεξεργασμένου κρέατος με σημαντικούς παράγοντες κινδύνου για καρδιαγγειακές παθήσεις δεν είχε μελετηθεί επαρκώς και παρέμενε ασαφής. Στόχοι: Ο πρωταρχικός στόχος της παρούσας έρευνας ήταν να διερευνήσει τους κινδύνους και τα οφέλη για την υγεία που συνδέονται με την πρόσληψη νιτρωδών και νιτρικών αλάτων, σε σχέση με την πηγή προέλευσής τους, προκειμένου να δοθεί, ει δυνατόν, τεκμηριωμένη απάντηση στο ερώτημα σχετικά με το αν η κατανάλωσή τους είναι τελικά ωφέλιμη ή επικίνδυνη. Ο δεύτερος στόχος ήταν να εκτιμηθεί η διατροφική έκθεση σε νιτρώδη και νιτρικά άλατα που χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα στην παραγωγή επεξεργασμένων προϊόντων κρέατος, καθώς και να προσδιοριστούν οι τύποι των προϊόντων επεξεργασμένου κρέατος που αποτελούν τις κύριες πηγές έκθεσης, να αξιολογηθεί ο σχετικός δυνητικός κίνδυνος για τον ελληνικό πληθυσμό και να προσδιοριστούν οι ομάδες του πληθυσμού που διατρέχουν πιθανά μεγαλύτερο κίνδυνο. Ο τρίτος στόχος ήταν να αξιολογηθεί η σχέση μεταξύ της πρόσληψης νιτρωδών και νιτρικών αλάτων από επεξεργασμένo κρέας και της αρτηριακής πίεσης, λαμβάνοντας υπόψη συγχυτικούς παράγοντες που ενδέχεται να διαδραματίζουν ρόλο στην αιτιολογία της καρδιαγγειακής νόσου. Τελικά, η παρούσα διατριβή, λαμβάνοντας υπόψη τις χρόνιες ανησυχίες του κοινού και των αρχών, είχε ως στόχο να διερευνήσει τις συσχετίσεις μεταξύ της εκτιμώμενης διατροφικής έκθεσης σε νιτρικά και νιτρώδη άλατα και της ανθρώπινης υγείας, προκειμένου να ευαισθητοποιηθεί το κοινό σχετικά με τις πιθανές δυσμενείς επιπτώσεις στην υγεία και να υποστηριχθούν οι αρμόδιες αρχές στη διατύπωση συστάσεων για τη δημόσια υγεία, εάν και όπου είναι απαραίτητο. Μέθοδοι: Έλαβε χώρα ανασκόπηση της τρέχουσας βιβλιογραφίας για να διερευνηθεί η συσχέτιση της πρόσληψης νιτρωδών και νιτρικών αλάτων με την υγεία, ανάλογα με την πηγή προέλευσης, ήτοι από τρόφιμα φυτικής (φυσικά συστατικά) προέλευσης, ζωικής προέλευσης και κυρίως επεξεργασμένο κρέας (πρόσθετα) και από το πόσιμο νερό (επιμολυντές). Με βάση τα αποτελέσματα της βιβλιογραφικής ανασκόπησης, αποφασίστηκε ο προσδιορισμός της διατροφικής έκθεσης σε νιτρώδη και νιτρικά άλατα από επεξεργασμένα προϊόντα κρέατος και η αξιολόγηση του σχετικού δυνητικού κινδύνου για τον ελληνικό πληθυσμό. Για το σκοπό αυτό, ανακτήθηκαν από την Πανελλαδική Μελέτη Διατροφής και Υγείας (ΠΑΜΕΔΥ) δεδομένα κατανάλωσης από 2152 συμμετέχοντες καταναλωτές επεξεργασμένου κρέατος (46,7% άνδρες), τα οποία και συνδυάστηκαν με τα τρέχοντα ανώτατα επιτρεπτά όρια (MPL) περιεκτικότητας σε νιτρώδη και νιτρικά άλατα. Η πρόσληψη επεξεργασμένου κρέατος προσδιορίστηκε συνδυάζοντας δεδομένα από ανακλήσεις 24 ωρών με τη συχνότητα κατανάλωσης που δηλώθηκε από τους συμμετέχοντες βάσει ερωτηματολογίων συχνότητας κατανάλωσης τροφίμων (Food Propensity Questionnaires, FPQs). Η πρόσληψη προσδιορίστηκε ως ισοδύναμο νιτρωδών αλάτων και το αποτέλεσμα συγκρίθηκε με το αντίστοιχο ADI (0.07 mg/kg bw/day) για την αξιολόγηση του κινδύνου. Στη συνέχεια διερευνήθηκε η συσχέτιση της πρόσληψης νιτρωδών και νιτρικών (ως ισοδύναμο νιτρωδών) με την αρτηριακή πίεση (ΑΠ). Για το σκοπό αυτό, αξιοποιήθηκαν δεδομένα κατανάλωσης από 1774 ενήλικες καταναλωτές επεξεργασμένου κρέατος (≥18 ετών, 55,1% γυναίκες). Για να αποφευχθεί η μεροληψία επιλογής και αντίστροφης αιτιότητας, εξετάστηκαν οι συσχετίσεις με τη μετρούμενη DBP και SBP. Οι συμμετέχοντες ταξινομήθηκαν βάσει του τριτημορίου της πρόσληψης νιτρωδών και ανάλογα με το επίπεδο τήρησης των διατροφικών κατευθυντήριων γραμμών για το νάτριο (<1500-, 1500-2300, ≥2300 mg/ημέρα). Χρησιμοποιήθηκαν μοντέλα πολλαπλής παλινδρόμησης για την εξέταση των συσχετίσεων με τη SBP και τη DBP, συμπεριλαμβανομένου ενός όρου αλληλεπίδρασης των νιτρωδών με τη διατροφική πρόσληψη νατρίου, για την εξέτασης πιθανής συνέργειας. Αποτελέσματα: Η αφηγηματική ανασκόπηση ανέδειξε την ευεργετική επίδραση της κατανάλωσης νιτρωδών και νιτρικών αλάτων φυτικής προέλευσης στην καρδιαγγειακή νόσο και, μέχρι σήμερα, δεν έχει αναφερθεί συσχέτιση με καρκίνο. Αντίθετα, η υψηλή πρόσληψη αυτών των ενώσεων από επεξεργασμένα τρόφιμα ζωικής προέλευσης σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο εμφάνισης καρκίνου του γαστρεντερικού συστήματος, ωστόσο δεν βρέθηκαν μελέτες που να έχουν διεξαχθεί για την αξιολόγηση της συσχέτισης των νιτρωδών και των νιτρικών από επεξεργασμένο κρέας με τη καρδιαγγειακή νόσο. Τα νιτρικά και νιτρώδη άλατα από το πόσιμο νερό προκαλούν επίσης κάποια ανησυχία. Η διάμεση διατροφική έκθεση σε νιτρώδη και νιτρικά άλατα (εκτιμώμενη ως ισοδύναμο νιτρωδών αλάτων) από κατανάλωση επεξεργασμένου κρέατος εκτιμήθηκε ότι είναι εντός ασφαλών επιπέδων για όλες τις ομάδες πληθυσμού. Ωστόσο, το 6.6% (Ν=143) των καταναλωτών υπερέβη την Αποδεκτή Ημερήσια Πρόσληψη (ADI) νιτρωδών (0.07 mg/kg σωματικού βάρους/ημέρα), εκ των οποίων το 20.3% ήταν παιδιά ηλικίας 0-9 ετών (N=29) (15.3% όλων των παιδιών που συμμετείχαν στη μελέτη, N= 90). Συνολικά, το χοιρινό κρέας ήταν η κύρια πηγή έκθεσης (41.5%), ακολουθούμενο από το κρέας γαλοπούλας (32.7%) και τα λουκάνικα (23.8%), αν και διαπιστώθηκαν διαφορές στη συνεισφορά μεταξύ των ηλικιακών ομάδων. Αναφορικά με την επίδραση των νιτρωδών και νιτρικών αλάτων από επεξεργασμένο κρέας στην αρτηριακή πίεση, προσδιορίστηκε πως η DBP αυξήθηκε κατά 3.05 mmHg (95% CI: 0, 6.06), ανά τριτημόριο αύξησης της πρόσληψης νιτρωδών και 4.41 mmHg (95% CI: 0.17, 8.66) ανά επίπεδο αύξησης της πρόσληψης νατρίου. Λαμβάνοντας υπόψη τη σημαντική συνεργιστική επίδραση των δύο παραγόντων, νιτρωδών αλάτων και νατρίου, η DBP αυξήθηκε τελικά κατά 0.94 mm Hg συνολικά και κατά 2.24 mm Hg για τα άτομα στο τρίτο τριτημόριο σε σύγκριση με εκείνα στο πρώτο. Επίσης, η αύξηση της συνολικής πρόσληψης νατρίου κατά περίπου 800 mg, πάνω από τα 1500 mg, προκάλεσε αύξηση της DBP κατά 2.30 mm Hg. Δεν βρέθηκαν σημαντικές συσχετίσεις με τη SBP. Συμπεράσματα: Τα αποτελέσματα της εκτίμησης του κινδύνου της πρόσληψης νιτρωδών και νιτρικών από επεξεργασμένο κρέας και προϊόντα κρέατος προκαλούν ανησυχία για τη δημόσια υγεία. Ειδικότερα, ιδιαίτερη προσοχή στα προγράμματα δημόσιας υγείας πρέπει να δοθεί στα παιδιά έως 9 ετών. Επίσης, υψηλότερη πρόσληψη νιτρωδών και νιτρικών από επεξεργασμένα κρέατα συνέβαλε στην αύξηση της DBP, αλλά η επίδραση αλληλεπίδρασης με τα επίπεδα συνολικής πρόσληψης νατρίου πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για τη σωστή ερμηνεία των ευρημάτων. Η διαχρονική συζήτηση σχετικά με το ρόλο των νιτρικών και των νιτρωδών στη διατροφή του είναι δικαιολογημένη και περαιτέρω έρευνα, με περισσότερα και αναλυτικότερα δεδομένα, απαιτείται. Οι ανησυχίες που διατυπώνονται στην παρούσα διατριβή συνάδουν με τις ανησυχίες της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, η οποία έλαβε πρόσφατα την απόφαση να τροποποιήσει τους ισχύοντες όρους χρήσης των νιτρωδών και των νιτρικών αλάτων ως πρόσθετων τροφίμων, μειώνοντας τα ανώτατα επιτρεπόμενα όρια στον Kανονισμό (ΕE) 2023/2108 της 6ης Οκτωβρίου 2023.