Gesundheitsstudie aus Boston in Puerto Rico

Projekt 4 Protokoll:

I. Ziele und Hypothesen

H1: Dass die aktive HEPA-Filtration im Haus den Gehalt an ultrafeinen Partikeln (UFP) im Vergleich zur Scheinfiltration um mehr als 70 % reduziert. Darüber hinaus reduziert diese HEPA-Filtration alle Größenklassen von ultrafeinen Partikeln gleich gut.

H2: Dass Marker der kardiovaskulären Gesundheit, einschließlich C-reaktives Protein, Fibrinogen, IL-6 und Tumornekrosefaktor-Alpha-Rezeptor, nach dem Leben mit aktiver HEPA-Filtration im Vergleich zur Scheinfiltration niedriger sein werden.

H3: Die Heim-HEPA-Filtration wird von politischen Entscheidungsträgern als wirksame politische Option zur Reduzierung der UFP-Exposition in Wohnhäusern in der Nähe von Autobahnen angesehen.

Die Studie war eine doppelblinde, randomisierte Crossover-Studie, bei der jeder Teilnehmer als seine eigene Kontrolle diente, wodurch die Rolle zeitinvariabler Confounder stark reduziert wurde. Bis zu zwei Haushalte wurden gleichzeitig aufgenommen und randomisiert, wobei einem zuerst eine HEPA-Filtration und dem anderen eine Scheinfiltration zugewiesen wurde. Nach drei Wochen wurden die Häuser von HEPA-Filtration auf Schein oder umgekehrt umgestellt. Es gab keine Auswaschperiode zwischen Schein- und HEPA-Filtration. Während die Außendienstmitarbeiter den verwendeten Filtertyp kannten, war dies den Teilnehmern und dem Labor, das die Blutproben analysierte, nicht bekannt. Der Ansatz und die Methoden waren weitgehend ähnlich wie bei einer anderen HEPA-Intervention, die wir in Sozialwohnungen in der Stadt Somerville durchgeführt haben und die zu Beginn dieser Studie noch im Gange war.

Die Teilnehmer wurden aus der BPRHS-Kohorte rekrutiert. Die Elternstudie befand sich etwa fünf Jahre nach Studienbeginn im Follow-up-Prozess mit fast 1000 verbleibenden Teilnehmern. Das Kohortenpersonal empfahl nichtrauchende Teilnehmer, von denen sie dachten, dass sie für unsere Intervention empfänglich sein könnten. Von den 25 eingeschriebenen Teilnehmern schlossen 23 (92 %) die Studie ab und wurden in die Analyse eingeschlossen. Ein Haus wurde aufgrund des Ausfalls des Durchflusssensors, der Innen- und Außenluft identifizierte, entfernt, während das andere entfernt wurde, weil der Teilnehmer sich entschied, die Studie vorzeitig zu beenden. Alle Teilnehmer lebten in den Städten Boston oder Chelsea. Die demografischen und gesundheitlichen Daten wurden aus Erhebungen gewonnen, die während der Langzeitnachbeobachtung der Kohorte erhoben wurden. Für die Teilnehmer, die die Intervention erhielten, sammelten die Ermittler zusätzliche Umfragen mit Informationen über kürzliche Expositionen, kürzliche Krankheiten und Zeit-Aktivitätsmuster der Teilnehmer (zu Hause, Arbeit/Schule, Reisen auf Autobahnen, andere).

Die Teilnehmer unterzeichneten Einwilligungsformulare für die Elternstudie und eine separate Einwilligung für die Luftfiltrationsintervention. Die Studien wurden von den IRBs des Tufts Medical Center, der Northeastern University und der University of Massachusetts Lowell genehmigt.

Es wurden die am Fenster montierten HEPAirX-Luftfiltereinheiten (Air Innovations, Inc., North Syracuse, NY, USA) verwendet, die mit MERV 17-Filtern ausgestattet waren (mit einer Bewertung zur Entfernung von ≥ 99,97 % der Partikel mit einem Durchmesser von ≥ 0,3 μm). Diese Einheiten können in einem 28,3 m3 (103 ft3) großen Raum mit ~10 Austauschvorgängen/Stunde betrieben werden und verfügen über benutzergesteuerte Luftheiz- und Kühlelemente. Die Geräte wurden vorzugsweise in Wohnzimmern von Wohnungen (N=16) installiert, in denen die Teilnehmer einen Großteil ihres Tages verbrachten. Acht Einheiten wurden aufgrund von Platzbeschränkungen oder weil die Wohnzimmerfenster nicht für die HEPAirX-Einheit geeignet waren, in Schlafzimmern installiert. Um die Partikelentfernung zu maximieren, wurden die HEPA-Einheiten mit der höchstmöglichen Lüftergeschwindigkeit betrieben und die Lüftungsschlitze blockiert, sodass keine Außenluft durch die Einheit in die Wohnung strömen konnte. Außerdem wurden die Teilnehmer gebeten, die Fenster während des Studienzeitraums so weit wie möglich geschlossen zu halten, um das Eindringen von außen zu minimieren. Filter wurden in jeder Wohnung nach 21 Tagen gewechselt (HEPA für Schein oder umgekehrt). In jeder Wohnung kam ein neuer HEPA-Filter (MERV 17) zum Einsatz. Der Scheinfilter war ein leerer, perforierter Blechkasten, der die gleiche Größe und Form hatte und das gleiche Aussehen hatte wie der Metallrahmen um die HEPA-Filter. Der HEPAirX klang unabhängig von Schein- oder HEPA-Filtration gleich. Auf der Abdeckung der HEPA-Einheit wurde ein Schild in englischer und spanischer Sprache angebracht, in dem die Teilnehmer aufgefordert wurden, den Filter nicht zu manipulieren oder freizulegen.

Überwachung der Luftverschmutzung Die Partikelanzahlkonzentrationen (PNC) wurden während des sechswöchigen Versuchs in jeder Wohnung kontinuierlich mit wasserbasierten Kondensationspartikelzählern (CPC; TSI Modell 3783, d50 7 nm, maximal nachweisbare Partikel > 3 µm) gemessen. Die CPCs wurden im selben Raum wie das HEPAirX-Gerät installiert und zeichneten eine durchschnittliche 30-Sekunden-PNC (eine Minute durchschnittliche PNC in den ersten fünf Haushalten) auf. Sowohl Outdoor- als auch Indoor-PNC wurden gemessen; ein Magnetventil schaltet alle 15 Minuten zwischen zwei 1 m langen leitfähigen Silikon-Einlassschläuchen um: einer von innen und der andere von außen. Ein Inline-Durchflusssensor zeichnete unterschiedliche Spannungen auf, je nachdem, ob ein Durchfluss in der Leitung erkannt wurde (2.49 V mit Durchfluss, ~1,00 V ohne Durchfluss); Diese wurden verwendet, um Probenahmezeiträume im Innen- und Außenbereich zu identifizieren. Vor Beginn der Intervention wurden in jeder Wohnung die CPC-Flussraten mit einem Durchflussmesser (TSI-Modell 4140) gemessen (während der gesamten Studie wurden keine Abweichungen beobachtet). Das CPC-Vakuum wurde auch auf Undichtigkeiten geprüft, indem ein Polyethersulfon-Membranfilter (auf 99,96 % Entfernungseffizienz für 0,45-um-Partikel bewertet) am Einlass platziert wurde, um sicherzustellen, dass der gemessene CPC < 100 Partikel/cm 3 war. Die Standorte wurden wöchentlich zur regelmäßigen Wartung (Durchflussprüfungen, Zeitrücksetzungen usw.) und zum Herunterladen von Daten besucht. Vom CPC als fehlerhaft gekennzeichnete Daten (typischerweise <1 % aller Daten pro Haushalt) wurden aus dem Datensatz entfernt. In Übereinstimmung mit den Herstellerspezifikationen lagen alle CPCs in Labor-Side-by-Side-Vergleichen innerhalb von 10 % voneinander.

Die Somerville-Studie, die die Forscher in einer Metaanalyse mit der aktuellen Studie kombinierten, folgte dem gleichen Studiendesign und den gleichen Methoden mit folgenden Unterschieden: 1) es gab kein Outdoor-Monitoring; 2) alle Studienteilnehmer wohnten im Umkreis von 200 m um eine Autobahn; und 3) die Studienteilnehmer unterschieden sich in ihrer Demographie.

Quellen in Innenräumen Messungen in Innenräumen spiegeln sowohl den Anteil an UFP im Freien wider, der in Innenräume eindringt, als auch UFP, die in Innenräumen erzeugt werden – z. B. durch Kochen, Abbrennen von Kerzen und Weihrauch und Reinigen. Diese Quellen führen zu großen, aber unterschiedlich großen Spitzen bei Konzentrationen in Innenräumen, und außerdem hängt die Abklinggeschwindigkeit dieser Spitzen von mehreren Faktoren ab, wie z. B. der Quellenstärke und -dauer, dem Raumvolumen und der Belüftungsrate. Es ist daher eine Herausforderung, die Beiträge von Outdoor- und Indoor-UFP-Quellen basierend auf Indoor-PNC-Messungen vollständig zu trennen. Um die Auswirkungen von Indoor-Spitzen auf Assoziationen mit Biomarkern zu testen, erstellten die Ermittler dennoch eine PNC-Zeitreihe für jedes Haus und berechneten den sechsstündigen gleitenden Median für Indoor-PNC-Messungen. Die Ermittler berechneten dann die Standardabweichung für den dreiwöchigen Zeitraum, der einer HEPA- oder Scheinfiltration entspricht; Indoor-Messungen, die zwei Standardabweichungen über diesem gleitenden Sechs-Stunden-Median lagen, wurden als Spikes klassifiziert und durch die letzte Indoor-Messung ersetzt, die nicht als Spike-Wert betrachtet wurde. Obwohl die Methode der Ermittler den Beitrag von Innenraumquellen nicht vollständig entfernte, schwächte sie die Beiträge von Spitzen ab, die die als Expositionskonzentrationen verwendeten dreiwöchigen Innenraum-Durchschnittswerte verzerrten.

Biomarker Zu Beginn, beim Wechsel des Filtertyps (Ende der 3. Woche) und am Ende des Eingriffs (Ende der 6. Woche) wurde jeweils eine venöse Blutprobe entnommen. Die Proben wurden zum Human Nutrition Research Center on Aging (Tufts University, Campus Boston) transportiert, wo sie zu Plasma verarbeitet und innerhalb von 1–3 h nach der Entnahme bei minus 80 °C gelagert wurden. Die Teilnehmer wurden angewiesen, vor den Blutentnahmen (79 % bestätigten das Fasten), die zwischen 8 und 10 Uhr morgens stattfanden, über Nacht zu fasten. Die Proben wurden chargenweise unter Verwendung von Immunoassay-Kits für TNF-RII (Quantitative, R&D Systems, Minneapolis, MN, USA) und IL-6 (Quantitative HS, R&D Systems) getestet. Hochempfindliches CRP (hsCRP) wurde durch einen Chemilumineszenz-Immunometrie-Festphasentest an zwei Stellen (IMMULITE 2000, Siemens Healthcare Diagnostics, Los Angeles, CA 90045) gemessen. Diese Biomarker sind ein Maß für das Ausmaß der systemischen Entzündung.