Hypiend - Multikomponenten-Verhaltensintervention bei präpubertären Kindern (Hypiend-PPC) (Hypiend-PPC)

1. HINTERGRUND UND BEGRÜNDUNG

   1.1. UMFANG UND BEWERTUNG DES AKTUELLEN WISSENSSTANDES DIREKT IN BEZUG AUF DIE WISSENSCHAFTLICHEN FRAGEN, DIE IN DER KLINISCHEN STUDIE BEANTWORTET WERDEN SOLLEN Mehrere epidemiologische Studien haben besorgniserregende Zusammenhänge zwischen hoher EDC-Exposition und negativen gesundheitlichen Auswirkungen bei Kindern und Jugendlichen identifiziert. Als anschauliches Beispiel analysierten Lange et al. (2022) im Rahmen des Human Biomonitoring for Europe (HBM4EU)-Projekts die Risikobewertung der kombinierten Exposition gegenüber anti-androgenen Phthalaten (Di(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP), Diisobutylphthalat (DiBP), Di-n-butylphthalat (DnBP), Butylbenzylphthalat (BBzP) und Di-isononylphthalat (DiNP)) bei Kindern (6–11 Jahre) und Jugendlichen (12–18 Jahre) aus verschiedenen europäischen Ländern. Die Autoren berichteten, dass DnBP und DiBP als Haupttreiber des erhöhten Hazard Index (HI) eines Phthalatgemisches in einer großen Kohorte europäischer Kinder und Jugendlicher identifiziert wurden. Interessanterweise wäre dieses Risiko jedoch bei 63 % dieser Probanden, die einen HI > 1 aufwiesen, nicht erkannt worden, wenn das Risiko für jede Chemikalie einzeln analysiert worden wäre, was die Bedeutung der Durchführung von Risikobewertungsanalysen für Gemische verdeutlicht. Darüber hinaus fanden die Autoren Unterschiede im expositionsbezogenen HI zwischen europäischen Regionen, wobei Kinder und Jugendliche in östlichen Regionen stärker exponiert waren als in südlichen und westlichen Regionen, was die Bedeutung der Einbeziehung von Ländern mit unterschiedlichem Expositionsgrad hervorhebt, um ganzheitlichere Schlussfolgerungen zu ziehen und angepasste Maßnahmen, Richtlinien und Empfehlungen umzusetzen. Verschiedene epidemiologische Studien deuten darauf hin, dass der Anstieg der Exposition gegenüber EDCs mit hormoneller Aktivität in den letzten Jahrzehnten, insbesondere gegenüber Substanzen mit direkter östrogener Aktivität, zu den Ursachen gehören könnte, die für den beobachteten Anstieg des Pubertätsbeginns bei Mädchen und Jungen in entwickelten Ländern verantwortlich gemacht werden. In diesem Zusammenhang ergab eine sehr aktuelle Querschnittsstudie mit 1539 spanischen Kindern, dass höhere Konzentrationen bestimmter nicht-persistenter Pestizide mit einer größeren Wahrscheinlichkeit für eine frühere Pubertätsentwicklung sowohl bei Jungen als auch bei Mädchen verbunden waren und dass dieser Zusammenhang vom Body-Mass-Index (BMI) des Kindes abhing.

   Nach Kenntnis der Prüfer gibt es sehr wenige und nicht schlüssige Daten zu EDCs, die darauf abzielen, die Exposition gegenüber diesen Substanzen bei präpubertären Kindern zu reduzieren, wobei die meisten davon weniger als 100 Kinder umfassen, maximal zwei verschiedene Familien von EDCs analysieren und eine Kontrollgruppe fehlt.

   HYPIEND zielt darauf ab, zu bewerten, ob eine multizentrische, multikomponentige kontrollierte Intervention (Einführung eines plastikfreien Speisesaals in der Grundschule + schulbasiertes Bildungsprogramm für Kinder + Elternworkshops + mobile Anwendung für Eltern, die darauf ausgelegt ist, die EDC-Exposition zu begrenzen), die in Grundschulen bei präpubertären Kindern durchgeführt wird, in der Lage ist, die Urinkonzentrationen verschiedener EDCs zu reduzieren und ob dies den früheren Beginn der Pubertätsphase verhindern kann, der mit einer hohen EDC-Exposition verbunden ist. Darüber hinaus werden auch verschiedene anthropometrische Maße bewertet. Die Effekte werden mit einer Kontrollinterventionsgruppe verglichen, die nur Placebo-Workshops mit Informationen über die Gefahren von Bildschirmen, die Vorteile körperlicher Aktivität und die Bedeutung guter Schlafgewohnheiten erhält. Die Intervention wird über zweieinhalb aufeinanderfolgende Schuljahre (von November 2025 (Beginn der Intervention) bis Dezember 2027) umgesetzt und wird geeignete Techniken und Modelle zur Verhaltensänderung berücksichtigen, um eine hohe Adhärenz an der Intervention zu erreichen.

   Schulen werden aus verschiedenen Umweltzonen (ländlich und städtisch) rekrutiert, um unterschiedliche Expositionen gegenüber Umweltkontaminanten zu berücksichtigen. Die Prüfer werden die Konzentration von Biomarkern der Exposition gegenüber verschiedenen Familien von EDCs im Urin der Kinder zu drei verschiedenen Zeitpunkten bewerten (zu Studienbeginn und am Ende des ersten und dritten Schuljahres). Eine Risikobewertung der EDC-Exposition wird durchgeführt, die alle zu verschiedenen Zeitpunkten im Urin erhaltenen Daten einschließt. Darüber hinaus werden multivariate Analysen durchgeführt, um die Möglichkeit zu untersuchen, die EDC-Exposition durch prädiktive Variablen wie Ernährungsgewohnheiten, Verhaltensgewohnheiten im Zusammenhang mit der EDC-Exposition, Schulumgebung und sozioökonomischen Status zu bestimmen. Schließlich wird die Studie in zwei verschiedenen Ländern (Belgien und Spanien) durchgeführt. Insgesamt wird dieser Ansatz dazu beitragen, ein genaueres Bild der EDC-Exposition und des Grades der EDC-Expositionsreduktion als Reaktion auf die umgesetzte Intervention zu erhalten, wobei verschiedene wichtige Faktoren berücksichtigt werden, die an der EDC-bedingten Belastung beteiligt sind.

   1.2. ERGEBNISSE ABGESCHLOSSENER KLINISCHER STUDIEN UND ANZAHL LAUFENDER KLINISCHER STUDIEN MIT DERSELBEN INTERVENTION FÜR DIESELBE INDIKATION.

   Kürzlich zeigten Sessa et al. (2021), dass eine Schulkantinenintervention (Einführung eines plastikfreien Services) an 5 Tagen pro Woche über 6 Monate die Urinspiegel von Bisphenol A sowohl zwischen den Gruppen als auch innerhalb der Gruppe, die an der plastikfreien Schulkantine teilnahm, signifikant senkte. Es sind jedoch größere MBI-Studien erforderlich, die Schulen und auch Familien einbeziehen, mit Unterstützung von Experten für Verhaltensänderung und Bildungswissenschaften, um lang anhaltende Effekte zu fördern und so die Gesamtexposition gegenüber verschiedenen EDCs auf eine schlüssigere Weise zu minimieren.

   1.3. EVIDENZGRAD IN BEZUG AUF DEN WIRKUNGSMECHANISMUS DER INTERVENTION IN DER GEPlANTEN KLINISCHEN STUDIENPOPULATION.

   EDC-Mix-Risk und ENDpoiNTs sind zwei herausragende Horizon-2020-Projekte, die experimentelle Forschung sowohl in Zellen als auch in Tieren mit epidemiologischen Daten kombinierten. Forscher aus beiden Projekten und anderen zeigten sehr gut unter Verwendung eines statistischen Modells für multivariate Regression mit Daten aus der SELMA-Schwangerschaftsstudie, dass verschiedene EDCs (einschließlich Phthalate, Alkylphenole und perfluoralkylierte Substanzen), die im Urin oder Serum von Frauen in der 10. Schwangerschaftswoche analysiert wurden, mit Sprachverzögerungen bei Kindern im Alter von 2,5 Jahren assoziiert waren. Anschließend wurden die identifizierten EDCs gemischt und in menschlichen Hirnorganoiden sowie in Xenopus laevis und Danio rerio getestet, um die molekularen und funktionellen Auswirkungen der Exposition aufzuklären. Schließlich integrierten die Autoren experimentelle und epidemiologische Daten und führten einen Risikobewertungsansatz durch, wobei sie erhöhte Chancen für Sprachverzögerungen bei bis zu 54 % der Nachkommen fanden, die pränatale Expositionen oberhalb experimentell abgeleiteter Bedenkenwerte aufwiesen. Trotz dieser hochrelevanten Erkenntnisse hat eine begrenzte Anzahl humaner Studien Licht auf die Mechanismen geworfen, die EDC-vermittelten Dysfunktionen der HPA-Achse zugrunde liegen, einschließlich der Induktion epigenetischer Veränderungen in Schlüsselgenen, die an der neuroendokrinen Regulation und der vorzeitigen Pubertät beteiligt sind, sowie Veränderungen in der Entzündungsreaktion und der Darmmikrobiota (Dysbiose). EDCs können das Risiko von neuroentwicklungsbedingten Störungen bei Kindern erhöhen, indem sie die Östrogen- und Schilddrüsenhormonsignalgebung oder den Stoffwechsel im frühen Leben stören. Kürzlich wurde gezeigt, dass erhöhte Urinspiegel eines Gemischs verschiedener Umweltchemikalien (Phenole, toxische Metalle und nicht-persistente Pestizide), gemessen bei Jugendlichen im Alter von 15–17 Jahren, mit höheren zirkulierenden Spiegeln des Kiss54-Proteins und niedrigeren Methylierungsgraden an verschiedenen Cytosin-Phosphat-Guanin (CpG)-Stellen im Kiss1-Gen assoziiert waren. Darüber hinaus hatten Jugendliche mit höherem Serum-Kiss54 höhere Luteinisierendes Hormon (LH)-Spiegel, und die Methylierungsprozentsätze des dritten Tertils von CpG1, CpG2 und Gesamt-CpG waren mit niedrigeren Follikelstimulierenden Hormon (FSH)- und Östradiol (E2)-Spiegeln assoziiert. Diese Befunde deuten darauf hin, dass Kiss-Proteine, ein von Vorläufern abgeleitetes neuroaktives Peptid (Prohormon, Pre-Pro-Kisspeptin), das von Neuronen im Hypothalamus freigesetzt wird, ein vielversprechender Biomarker für die Wirkung von Umweltchemikaliengemischen auf das reproduktive Hormonprofil sein könnten. Trotz dieser Evidenz haben nach Kenntnis der Prüfer keine humanen Interventionsstudien, die darauf abzielen, die EDC-Exposition zu reduzieren, die molekularen Auswirkungen analysiert, die diese Veränderungen in der EDC-Exposition begleiten könnten. Weitere Forschung ist erforderlich, um mehr Licht auf diese Fragen zu werfen, einschließlich molekularer und omics-Analysen beim Menschen, um aufzuklären, ob humane Interventionsstudien, die darauf abzielen, die EDC-Exposition zu reduzieren, in der Lage sind, diese molekularen Veränderungen günstig zu modulieren.

   In diesem Projekt werden verschiedene molekulare und omics-Ansätze durchgeführt, um im Rahmen der HPA-Achse mehr Licht auf die epigenetischen Treiber zu werfen, die am anfälligsten für Veränderungen sind, und auf die Wechselwirkung zwischen Darmmikrobiota und den Auswirkungen der EDC-Exposition auf die systemische Entzündung. Diese Analysen werden an Proben durchgeführt, die in der Studie gewonnen wurden, unter Berücksichtigung von Ergebnissen aus präklinischen Modellen, die EDC-Gemischen ausgesetzt sind, die versuchen, die reale menschliche Exposition nachzuahmen, um die Chancen auf robuste und zuverlässige Ergebnisse unter Verwendung eines gezielten Ansatzes zu erhöhen. Insbesondere bei präpubertären Kindern werden die Prüfer neben der Darmmikrobiota auch HPA-Achsen-bezogene Hormone, die Methylierung verschiedener CpG-Stellen von Schlüsselgenen, die an der HPA-Achse beteiligt sind, und zirkulierende Kisspeptinspiegel unter Verwendung von getrockneten Blutstropfen bewerten. Insgesamt werden diese Analysen es uns ermöglichen, tiefer in die Mechanismen einzutauchen, durch die EDCs ihre schädlichen Wirkungen ausüben, sowie wie Interventionsstudien, die darauf abzielen, die Exposition gegenüber diesen Chemikalien zu reduzieren, diese biologischen Pfade und die identifizierten molekularen Expositionsbiomarker modulieren können. Nach Kenntnis der Prüfer wurde dieser Ansatz bisher noch nicht in großen humanen Interventionsstudien im EDC-Bereich durchgeführt.

   1.4. HYPIEND-PROJEKT Die hier vorgestellte Intervention ist Teil des europäischen HYPIEND-Projekts. Dieses Projekt wird vom Technologiezentrum Kataloniens (Eurecat) koordiniert und durch das Rahmenprogramm Horizon Europe finanziert (Fördervereinbarungs-ID: 101137440).

   Das HYPIEND-Projekt untersucht die Auswirkungen der Exposition gegenüber multiplen EDCs auf die Funktion und epigenetische Programmierung der HPA-Achse, um Interventionsstrategien zu entwickeln, um die Exposition und die Folgen für das neuroendokrine System während der perinatalen und präpubertären Stadien zu minimieren.

   Das multidisziplinäre HYPIEND-Konsortium besteht aus 14 Partnern aus acht europäischen Ländern. Darunter: Stichting Radboud Universiteit (Niederlande), Institut de Investigació en Ciències de la Salut Germans Trias i Pujol (Spanien), Sciensano (Belgien), Kungliga Tekniska Högskolan (Schweden), Katholieke Universiteit Leuven (Belgien), University of Granada (Spanien), Centrum Medyczne Kształcenia Podyplomowego (Polen), Protoqsar 2000 sl (Spanien), Enco srl (Italien), Fundación para la investigación del hospital universitario la Fe de la Comunidad Valenciana (Spanien), Université de Liège (Belgien), Université de Genève (Schweiz), King's College London (UK).

   Weitere Informationen zu diesem Projekt finden Sie unter folgenden Links: https://hypiend.eu/ Hier ist eine Übersicht über die Hypiend-Methodik. Daten aus öffentlichen Datenbanken werden kombiniert, um eine Wissensbasis zu entwickeln, die ausgewählte EDC-Exposition mit gesundheitlichen Ergebnissen in Bezug auf die HPA-Achse verknüpft. Quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehung (QSAR)-Methoden werden mit Datenanalyse kombiniert, um Muster der Ko-Exposition zu identifizieren. EDC-Gemische mit hoher Prävalenz in den Zielpopulationen werden sowohl qualitativ als auch quantitativ gemäß den Ko-Expositionsmustern definiert. Kandidaten-EDC-Gemische werden in zellbasierten Modellen getestet, um Dosis-Wirkungs-Muster und Dosierungen für nachfolgende Studien zu definieren. Zebrafischmodelle, die die HP-Achsen rekapitulieren, werden verwendet, um die EDC-Gemische mit der größten Wirkung auszuwählen. Als nächstes werden ausgewählte EDC-Gemische in Plazenta- und BHE-Modellen getestet, um die Diffusion von EDC-Gemischen zu bewerten und die Fraktionen zu charakterisieren, die sowohl den Fötus als auch den Hypothalamus erreichen. Auswirkungen auf die Entwicklung und Funktion von Hypothalamus und Hypophyse werden in aus Stammzellen abgeleiteten Organoiden und OoC bewertet, mit besonderem Augenmerk auf Auswirkungen auf die DNA-Methylierung des gesamten Genoms und die Hormonfunktionalität. Die Ergebnisse werden verwendet, um komplexe EDC-Gemische weiter nach ihrem HP-epigenetischen Programmierungspotenzial und disruptiven Potenzial auszuwählen. Anschließend werden Labortiere von der Trächtigkeit bis zur ersten Generation EDC-Gemischen ausgesetzt, um die Programmierung und kumulativen Effekte der EDC-Exposition auf die HPA-Achse zu bewerten. Physiologische und verhaltensbezogene Folgen der HP-Störung werden überwacht. Parallel werden Auswirkungen auf die DNA-Methylierung von Hypothalamus, Hypophyse und peripheren Blutzellen sowie Veränderungen in spezifischen zirkulierenden ECV bestimmt. Ein KI-basierter systembiologischer Ansatz wird verwendet, um Assoziationen zwischen Hypothalamus/Hypophysenfunktion, Methylierungsmustern hämatoperipherer Blutzellen und Multiomics-Daten zu beschreiben. Diese Assoziationen werden verwendet, um spezifische Signaturen zu etablieren, die mit HP-Störungen durch EDC-Exposition assoziiert sind. Signaturen werden in Proben aus der Zielpopulation (d. h. Kindern in ihren ersten 1000 Tagen und präpubertären Kindern) untersucht, um ihre Übertragbarkeit und Anwendung als Biomarker zu erforschen. Humane Studien werden nicht auf Querschnittsbestimmungen beschränkt sein, sondern sind als neuartige Interventionen gedacht, um eine verringerte EDC-Exposition zu fördern und Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu bewerten. Dies wird die Definition von Biomarkern auf der Grundlage von Daten ermöglichen, die aus den verschiedenen Arbeitspaketen und einem systembiologischen Ansatz gewonnen wurden, um konservierte Wirkmechanismen aufzuklären.

   Die Arbeit wurde als eine Abfolge von Aufgaben vorgeschlagen, die darauf abzielen, die Auswirkungen realistischer EDC-Ko-Exposition auf die HPA-Achse zweier Ziellebensstadien, d. h. präpubertär und perinatal, zu definieren. Die verschiedenen Ebenen, die von Organisationen wie der OECD vorgeschlagen werden, einschließlich NAMs und computergestützter Toxikologie, wurden übernommen, um die Tierforschung zu minimieren. Dieses Design kombiniert translationale Forschung mit Interventionsstudien.

2. HYPOTHESE ODER STUDIENFRAGE Eine MBI in Grundschulen in zwei europäischen Ländern (Spanien und Belgien) über 28 Monate wird die Urin-EDC-Spiegel bei präpubertären Kindern reduzieren und das Wissen über diese Kontaminanten erhöhen.
3. ZIELE

3.1. HAUPTZIEL Das Gesamtziel von HYPIEND ist es, die Auswirkungen der EDC-Ko-Exposition auf die Funktion und epigenetische Programmierung der HPA-Achse zu verstehen, um Interventionsstrategien zu entwickeln, um die Exposition und neuroendokrinen Folgen während der perinatalen und präpubertären Stadien zu minimieren.

In diesem Rahmen ist das Hauptziel der klinischen Studie zu demonstrieren, dass eine MBI, die in Grundschulen in zwei verschiedenen europäischen Ländern über 25 Monate implementiert wird, effektiv die Urin-EDC-Spiegel präpubertärer Kinder reduziert, unter Verwendung der HAPA-Konstrukte zur Verbesserung der Intervention und des Wissens über diese Kontaminanten ihrer Eltern sowie zur Vertiefung des wissenschaftlichen Wissens.

3.2. SEKUNDÄRE ZIELE

1. Zu bestimmen, ob eine Intervention, die darauf ausgelegt ist, die EDC-Exposition zu reduzieren, einige der schädlichen Effekte verhindern kann, die mit veränderter HP bei präpubertären Kindern im Alter von 6 bis 8 Jahren zusammenhängen (früherer Beginn der Pubertätsphase und Veränderungen im BMI und der kognitiven Funktion).
2. Die Beziehung zwischen Urin-EDC-Spiegeln und HP-bezogenen Hormonspiegeln sowie DNA-Methylierungsmustern und Darmmikrobiotazusammensetzung besser zu verstehen und mehr Licht auf die Mechanismen zu werfen, durch die EDCs ihre schädlichen Wirkungen ausüben könnten.
3. Durch multivariate Analyse und Risikobewertungsanalyse Prädiktoren für erhöhte Urin-EDC-Spiegel zu explorieren.
4. Zu bestimmen, ob eine Intervention, die auf den kombinierten HAPA1- und PBS2-Modellen in Grundschulen basiert, effektiv die HAPA-Konstrukte, das Wissen und das Verhalten von Eltern, Kindern und Bildungsteams gegenüber diesen Schadstoffen verbessert, im Vergleich zu einer Placebo-Intervention.