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The Interaction of Social Factors With Air Pollution (SOZIAL)

25. Juli 2017 aktualisiert von: David Diaz-Sanchez, Environmental Protection Agency (EPA)

Purpose:

The purpose of this protocol is to understand how social factors such as psychosocial stress may modify how people respond to air pollution. Ultimately this will help us understand health disparities from poor air quality.

Participants:

Up to 40 healthy adults,18-33 years old with different perception of stress will participate and complete this study.

Procedures (methods):

Subjects will be exposed to clean air and to ozone ( 300ppb) for 2 hours in a controlled environment chamber. Cardiac, vascular, pulmonary and cognitive function will be evaluated pre, immediately post and 18 hr post exposure.

The primary endpoint will be Heart Rate Variability . Secondary endpoints will include pulmonary function, analysis of blood clotting/coagulation factors, biomarkers of stress, cognitive function, radial artery pulse wave measurements and analysis of soluble factors present in plasma.

Studienübersicht

Detaillierte Beschreibung

Over the past decades, air quality in the U.S. has improved significantly. Even so, millions of people in the U.S. still live in counties that do not meet air quality standards for one or more pollutants. Ozone is a major component of photochemical smog and is one of the most thoroughly studied gaseous pollutants. Controlled human exposure studies have been critical in demonstrating that it can cause airway inflammation 1-3, including increases in neutrophil infiltration into the lung and the production of pro-inflammatory mediators 4,5[, and ultimately decrements in lung function [reviewed in 6]. More recent studies have shown that ozone can also increase vascular inflammation, as well as alter autonomic nervous system control of heart rate and cardiac repolarization 7. Numerous epidemiological studies have also demonstrated an association between acute and chronic exposure to ambient levels of ozone and various health effects most notably asthma 6. These studies have also highlighted a need to incorporate social and nonchemical factors into risk assessments 8. Similarly, social factors such as psychological stress are now regarded as important contributors to asthma outcomes 9,10. This protocol is aimed at investigating how stress impacts health responses to air pollutants. Since psychosocial stress-related susceptibility has been proposed to explain social disparities, this will help us understand which populations and individuals are at increased risk from air pollution.

This protocol is designed to determine whether nonchemical stressors exacerbate ozone effects. In particular we will focus on elevated psychosocial stress as it has been shown to contribute to several adverse health outcomes, most notably, to cardiovascular disease. The physiological mechanism by which psychosocial stress leads to health effects is due, at least in part, to elevated circulating glucocorticoids, or stress hormones, which are regulated by the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA). In the last 30 years the concept of allostasis has evolved. Allostasis is the process whereby an organism adapts to the demands of the environment. An allostatic load model applies this concept to chronic stress11. In this model the perception of threat over long time intervals (perceived stress) can cause over-activation of the HPA-axis resulting in changes in physiological systems as chemical imbalances in autonomic nervous system, central nervous system, neuroendocrine, and immune system activity. Factors such as genetics, behavior, life events and diet can impact this model. To our knowledge no clinical study has investigated the link between air pollution effects on cardiovascular disease and psychosocial stress. However, several studies have now shown an association between stress and respiratory outcomes to air pollution. Claugherty and colleagues (2007) found an association between traffic-related air pollution and asthma solely among children exposed to violence 12. Shankardass and colleagues demonstrated that children from stressful households are more susceptible to the effects of traffic-related pollution on the development of asthma 13. In that study, stress was evaluated using the Perceived Stress Scale (PSS) developed by Dr. Sheldon Cohen of Carnegie Mellon University. This is the most widely used psychological instrument for measuring the perception of stress and has been validated in multiple studies. We will use this scale to evaluate the degree to which subjects appraise situations in their life as stressful. Heart rate variability (HRV) is considered to be a reliable biomarker of stress. Chronic stress has been shown to be associated with decreases in HRV 14. Since acute ozone exposure can also cause changes in HRV, we have chosen HRV as our primary endpoint. We hypothesize that the imbalance between the sympathetic and the parasympathetic nervous system caused by chronic stress will result in altered responses to ozone exposure that will be reflected by HRV.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

40

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

    • North Carolina
      • Chapel Hill, North Carolina, Vereinigte Staaten, 27514
        • U.S. EPA Human Studies Facility

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 33 Jahre (Erwachsene)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Studienberechtigte Geschlechter

Alle

Beschreibung

Inclusion Criteria:

  • Healthy men and women between 18 and 33 years of age.

    1. 4-point Perceived Stress Symptom score <2 or >6
    2. Physical conditioning allowing intermittent, moderate exercise for two hours.
    3. Ability to complete the exposure exercise regimen without reaching 80% of predicted maximal heart rate.

      Predicted maximal heart rate will be calculated using the equation (described by Tanaka et al. [2001] J. Am. Coll. Cardiol.): [208bpm-((0.7) x (age in years))]

    4. Normal baseline 12-lead resting EKG, or if the automated reading is not normal the EKG must be approved by a study cardiologist.
    5. Normal lung function Forced vital capacity (FVC) ≥ 80% of that predicted for gender, ethnicity, age and height (according to NHANESIII guidelines).

      Forced expiratory volume in one second (FEV1) ≥ 80%of that predicted for gender, ethnicity, age and height.

      FEV1/FVC ratio ≥ 80% of predicted values.

    6. Oxygen saturation ≥ 96% on room air.

Exclusion Criteria:

  • . Individuals with a history of acute or chronic cardiovascular disease, chronic respiratory disease, diabetes, rheumatologic diseases, or immunodeficiency state.

    2. Individuals with a Framingham risk score (Hard Coronary Heart Disease; HCHD; 10-year risk) ≥10.

    3. Individuals with asthma or a history of asthma. 4. Individuals who are allergic to chemical vapors or gases. 5. Females who are pregnant, attempting to become pregnant, or breastfeeding. 6. Individuals that are unwilling or unable to stop taking vitamin C or E, or medications that may impact the results of ozone challenge such at least two weeks prior to the study and for the duration of the study. Medications not specifically mentioned here may be reviewed by the investigators prior to an individual's inclusion in the study.

    7. Individuals who have smoked tobacco during the last five years or those with a history of >5 pack years.

    8. Individuals living with a smoker who smokes inside the house. 9. Individuals with a body mass index (BMI) >35 or <18. Body mass index is calculated by dividing the weight in kilograms by the square of the height in meters.

    10. Individuals with occupational exposures to high levels of vapors, dust, gases, or fumes on an on-going basis.

    11. Individuals with uncontrolled hypertension (≥150 systolic or ≥90 diastolic).

    12. Individuals that do not understand or speak English. 13. Individuals that are unable to perform the exercise required for the study. 14. Individuals that are taking beta blocker medications. 15. Individuals with a history of skin allergies to adhesives used in securing EKG electrodes.

    16. Individuals with unspecified diseases, conditions, or medications that might influence the responses to the exposures, as judged by the medical staff.

    17. Individuals that are unwilling or unable to stop taking over-the-counter pain medications such as aspirin, ibuprofen (Advil, Motrin), naproxen (Aleve), or other non-steroidal anti-inflammatory ("NSAID") medications for 48 hours prior to the exposures and post-exposure visits.

    18. Individuals that are taking systemic steroids or beta-blocker medications. 19. Individuals with a hemoglobin A1c (HbA1c) level > 6.4%.

Temporary Exclusion Criteria

  1. Individuals with active seasonal allergies during the time of participation in the study.
  2. Individuals suffering from acute respiratory illness within four weeks prior to any of the study exposure series.
  3. Individuals that have been exposed to smoke and fumes within 24 hours of any study visit.
  4. Individuals that have consumed alcohol within 24 hours of any study visit.
  5. Individuals that have engaged in strenuous exercise within 24 hours of any study visit.
  6. Individuals that have been exposed to ozone-based home air purifiers within 24 hours of any study visit.
  7. Individuals that have been exposed to unvented household combustion sources (gas stoves, lit fireplaces, oil/kerosene heaters) within 48 hours of any study visit.

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: Zufällig
  • Interventionsmodell: Crossover-Aufgabe
  • Maskierung: Doppelt

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Ozon
Die Exposition gegenüber Ozon wird in einer Expositionskammer in der EPA Human Studies Facility auf dem UNC-Campus durchgeführt.
Each subject will be exposed up to 0.3ppm ozone for 2 hours. Subjects will exercise on a bike or treadmill. Each exercise session will consist of a 15 minute exercise interval at a level of up to 25 L/min/m2BSA followed by a 15 minute rest period.
Andere Namen:
  • O3
Schein-Komparator: Saubere Luft
Die Exposition gegenüber sauberer Luft wird in einer Expositionskammer in der EPA Human Studies Facility auf dem UNC-Campus durchgeführt.
Each subject will be exposed to clean air for 2 hours. Subjects will exercise on a bike or treadmill. Each exercise session will consist of a 15 minute exercise interval at a level of up to 25 L/min/m2BSA followed by a 15 minute rest period.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Veränderungen der Herzfrequenzvariabilität
Zeitfenster: Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
10-minütige Elektrokardiogramm-Aufzeichnung (gemessen mittels Holter-EKG), bei der die Person zuvor 20 Minuten lang geruht hat. Aufgenommen mit einem Mortara H12+ 12-Kanal-EKG-Rekorder (Mortara Instrument, Inc., Milwaukee, WI). Die digital aufgezeichneten EKGs werden mit 180 Hz abgetastet.
Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Erzwungenes abgelaufenes Volumen in der ersten Sekunde (FEV1)
Zeitfenster: Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Das forciert ausgeatmete Volumen in der ersten Sekunde (FEV1) wird durch Spirometrie bestimmt, die an einem Trockendichtungsspirometer durchgeführt wird, das an einen Computer angeschlossen ist.
Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Index des Gerinnungs-/Koagulationsfaktors
Zeitfenster: Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Der Index der Gerinnungs-/Gerinnungsfaktoren ist die mittlere prozentuale Veränderung eines Korbs von Gerinnungs-/Gerinnungsfaktoren (D-Dimer, PA-1, tPA, vWillebrand-Faktor und Plasminogen) im Blut nach Exposition gegenüber Ozon im Vergleich zu sauberer Luft.
Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Index der Entzündungsmarker
Zeitfenster: Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Der Index der Entzündungsmarker ist die mittlere prozentuale Veränderung eines Korbs von Faktoren im Zusammenhang mit systemischen Entzündungen (IL-6, IL-8, TNF-a, IL-b, CRP) im Blut nach Exposition gegenüber Ozon im Vergleich zu sauberer Luft.
Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Gezwungene Vitalkapazität
Zeitfenster: Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Die forcierte Vitalkapazität (FVC) wird durch Spirometrie bestimmt, die an einem Trockenspirometer durchgeführt wird, das an einen Computer angeschlossen ist.
Vor der Belichtung bis 24 Stunden nach der Belichtung
Cortisol
Zeitfenster: Pre exposure to 24hours post exposure
The mean % change of cortisol levels in the blood following exposure to ozone vs. clean air.
Pre exposure to 24hours post exposure
Cognitive function performance
Zeitfenster: Pre exposure to 24hours post exposure
Index of cognitive function tests measured using six tests of the Cantab Research Suite (Reaction Time Test (RTI), Attention Switching Task (AST), Spatial Working Memory (SWM), Paired Associate Learning (PAL), Rapid Visual Information Processing (RVP), and Stop Signal Task (SST)) following exposure to ozone vs. clean air.
Pre exposure to 24hours post exposure

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Ermittler

  • Hauptermittler: David Diaz-Sanchez, PhD, U.S. Environmental Protection Agency

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Allgemeine Veröffentlichungen

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn

1. Juli 2014

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

1. September 2016

Studienabschluss (Tatsächlich)

1. Januar 2017

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

30. Juli 2014

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

30. Juli 2014

Zuerst gepostet (Schätzen)

1. August 2014

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

26. Juli 2017

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

25. Juli 2017

Zuletzt verifiziert

1. Juli 2017

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

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Klinische Studien zur Clean Air

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