Ilmansaasteiden vaikutus mikrobilääkkeiden kulutukseen väestössä (ONAIR)

ONAIR-projekti koostuu kahdesta alla kuvatusta alatutkimuksesta:

ALATUTKIMUS 1

1.1 Suunnittelu: Kaksiosainen aikasarjaanalyysi tärkeimpien ilman epäpuhtauksien (PM2,5, PM10, NO2, O3) pitoisuuksien välillä 2006–2022 ja väestön päivittäisen antimikrobisen kulutuksen välillä.

1.2 Tutkimuksen laajuus ja valtuutetut tietolähteet: Tutkimus suoritetaan Katalonian 11 kaupungissa, joissa on yli 100 000 asukasta ja jotka jakautuvat alueen neljään maakuntaan. Näissä kaupungeissa asuu 3 283 501 ihmistä. Päivittäiset tiedot ilmansaastuksista saadaan XVPCA:sta (Atmospheric Pollution Monitoring and Forecasting Network). Antimikrobisten lääkkeiden päivittäinen kulutus arvioidaan Katalonian terveysministeriön valtuuttaman Council of the College of Pharmacists of Catalonia (CCFC) tallentamien virallisten reseptitietojen perusteella. Tutkittavat toissijaiset kliiniset muuttujat saadaan Katalonian laatu- ja terveysarviointiviraston kautta.

1.3 Tutkimusaiheet: 11 tutkittavassa kaupungissa asuvat aikuiset ja lapset.

1.4 Määritelmät: Ilman saastuminen. Tämä määritellään minkä tahansa aineen havaitsemiseksi ilmassa, joka voi vahingoittaa ihmisten, eläinten tai kasvien terveyttä tai aiheuttaa aineellista vahinkoa. Ilmansaasteet tulevat eri lähteistä; se vaihtelee koostumuksensa mukaan, joka puolestaan ​​vaihtelee ympäristön lämpötilan ja kosteuden mukaan. Koska kaikki ilmanlaadun seuranta-asemat eivät tallenna tietoja kaikista yhdisteistä, tässä tutkimuksessa analysoidaan PM10-, PM2,5-, NO2- ja 03-hiukkasia. DDD (määritetty päiväannos). Tämä on tekninen mitta- ja vertailuyksikkö, joka vastaa lääkkeen keskimääräistä päivittäistä ylläpitoannosta, kun sitä käytetään sen pääasiallisessa käyttöaiheessa määritellyllä antoreitillä aikuisilla, ilmaistuna vaikuttavan aineen määränä. Sen määrittelee ja päivittää Maailman terveysjärjestö (WHO) (https://www.whocc.no/ddd/definition_and_general_considera/#General). DDD/TID (määritelty päiväannos tuhatta asukasta kohti päivässä). Tämä parametri on suunniteltu vertaamaan huumeiden kulutusta DDD-lukuina eri maantieteellisillä alueilla ja/tai ajanjaksoilla. Se lasketaan kertomalla kulutetun DDD:n määrä tuhatta asukasta kohden ja jakamalla tarkastelujakson päivien lukumäärällä ja asukkaiden lukumäärällä. DDD/TID-kaava = (nºP x NºF x AF x 1000) / (DDD x asukkaiden lukumäärä x päivien lukumäärä) (nºP = päivittäin jaettavien pakkausten lukumäärä). NºF = lääkemuotojen (eli pillereiden, kapseleiden jne.) lukumäärä pakkauksessa. AP = vaikuttavan aineen määrä lääkemuotoa kohti). Väestönimittäjä: asukasmäärän laskemiseen käytetään kunkin lääkärin hoidossa olevaa väestöä (yksilölliset terveyskortit ja hoitokeskukseen osoitetut käyttäjät) perusterveydenhuollon tietojärjestelmän tiedoista laskettuna sisältäen myös hoitotyön. kotiväestö.

1.5 Muuttujien kuvaus: Päätulosmuuttuja: määritetty mikrobilääkkeiden päiväannos 1000 asukasta kohti päivässä. Tärkeimmät riippumattomat muuttujat: PM10-, PM2,5-, NO2- ja 03-pitoisuudet.

Hämmentävät muuttujat: vuosi, viikonpäivä, lämpötila ja suhteellinen kosteus.

Toissijaiset tulosmuuttujat: Määritellyt mikrobilääkkeiden päivittäiset kustannukset 1000 asukasta päivässä, luonnollisista syistä johtuva kuolleisuus, hengitysteiden aiheuttama kuolleisuus, hengityssairaalaan ottaminen ja hengitystieoireiden aiheuttamat perusterveydenhuollon konsultaatiot.

1.6 Tiedonkeruu: Saastumistiedot: Tiedot 11 tutkittavan kaupungin saastumisesta vuosina 2006–2020 saadaan XVPCA:lta aikasarjaanalyysiä varten. Jokaisella ilmanlaatuvyöhykkeellä voidaan tunnistaa erilliset alueet maankäytön (taso 1: kaupunki-, esikaupunki- tai maaseutualueet) ja päästölähteiden tyypin (taso 2: liikenne, teollisuus tai tausta) mukaan.

Katalonian ilmatieteen laitoksen mittaama aikasarja vuorokauden keskilämpötilasta ja suhteellisesta kosteudesta 2006–2020 tallennetaan. Päivittäiset tiedot näiden alueiden saastumisesta, lämpötilasta ja kosteudesta vuosina 2021 ja 2022 kerätään tulevaisuuteen. Myös viikonpäivä ja päivittäisten influenssatapausten aikasarjat tulevat olemaan hämmentäviä muuttujia. Pääasiallisten epäpuhtauksien pitoisuuksien, mikrobilääkkeiden päivittäisen kulutuksen (DDD/TID) ja kuvattujen toissijaisten muuttujien yhteydet arvioidaan erillisissä analyyseissä käyttäen standardia aikasarjalähestymistapaa, kaksivaiheista analyyttistä protokollaa, jota on laajalti sovellettu aikaisemmissakin tutkimuksissa. aikasarjatutkimuksia monissa eri kaupungeissa. Väestö- ja mikrobilääkkeiden kulutustiedot. Tiedot kerätään iän (> 65 vuotta), sukupuolen ja alueen mukaan.

DDD/TID:n ja jaettujen kustannusten/TID:n laskemista varten kerätään seuraavat päivittäiset tiedot postinumeron mukaan: lääke (vaikuttavan aineen yhdistelmä + lääkemuoto + annos + lääkemuotojen lukumäärä pakkauksessa), ATC-koodi, jaetut paketit, jakelupäivämäärä ja kunkin pakkauksen virallinen hinta. Myös yksilöllisen terveyskortin ja määrätyn hoitokeskuksen käyttäjien määrä kirjataan.

1.7 Tilastollinen analyysi: Ensimmäisessä vaiheessa antibioottihoidon päivittäisen annoksen ja arvioitujen ilmansaasteiden väliset yhteydet arvioidaan kussakin kaupungissa käyttämällä kvasi-Poissonin yleistettyjä lineaarisia malleja. Kuten aikaisemmissa tutkimuksissa, seuraavat kovariaatit sisällytetään päämalliin: vuosi (tasoitettu kuutiosplineilla) indikaattoreiden trendin ja ajallisen kausiluonteisuuden hallitsemiseksi; muuttuja, joka ilmaisee viikonpäivän viikoittaisten lyhyen aikavälin vaihteluiden huomioon ottamiseksi; ja lämpötila (tasoitettu kiilteillä) ja suhteellinen kosteus (tasoitettu splineillä) sään mahdollisten epälineaaristen häiritsevien vaikutusten hallitsemiseksi alueilla, joilla tämä tieto on saatavilla. Koska saasteen mahdollinen vaikutus päivittäiseen antibioottiannokseen voidaan ennakoida seuraavien päivien aikana, arvioiduissa malleissa tutkitaan erilaisia ​​aikaviiveitä. Samaa menettelyä sovelletaan lämpötilaan. Toisessa vaiheessa satunnaisvaikutusmallilla meta-analysoidaan kussakin kaupungissa saadut arviot saasteen ja päivittäisen antimikrobisen kulutuksen välisestä yhteydestä. Siten saadaan aggregoidut arviot ja niiden 95 %:n luottamusvälit päivittäisen mikrobilääkkeiden kulutuksen prosentuaalisesta muutoksesta jokaisella 10 μg/m3:n lisäyksellä. I²-testiä käytetään kaupunkien välisen heterogeenisyyden arvioimiseen. Samoin arvioidaan malleja toissijaisten tulosmuuttujien ja ilman epäpuhtauksien välisten yhteyksien arvioimiseksi. Tilastollinen analyysi suoritetaan käyttämällä R-tilastopakettia (versio 3.6.1 tai uudempi (R Foundation for Statistical Computing) käyttäen mgcv:tä päämalleille ja rmetaa satunnaisvaikutusten mallille. Tilastollinen merkitsevyys otetaan huomioon p < 0,05.

1.8 Rajoitukset: Mahdollinen rajoitus voi olla vaikeus erottaa saastumisen vaikutus antibioottien kulutukseen suorana syy-seuraussuhteena tai hämmentävänä tekijänä ilmansaasteiden ja aiemman patologian hengitysteiden pahenemisvaiheessa.

ALATUTKIMUS 2

2.1 Suunnittelu: Kuvaava havaintotutkimus antibioottiresistenssigeenien (ARG) pitoisuudesta Barcelonan alueella vuosina 2021-2023. Näiden geenien pitoisuuksien erot sairaalan lähellä sijaitsevalla ilmanlaadun seuranta-asemalla ja muualla kaupungissa muualla sijaitsevalla asemalla sekä vuodenaikojen ja kuukausien väliset erot arvioidaan. Tiettyjen resistenssigeenien esiintyminen arvioidaan suhteessa tiettyjen mikrobilääkkeiden ryhmien kulutukseen tutkimuspopulaatiossa.

2.2 Tutkimuksen laajuus ja tietolähteet: Tutkimus toteutetaan Barcelonan kaupungissa. Ilmansaastenäytteet otetaan analysoitavaksi kolmelta XVPCA:n ilmanlaadun seuranta-asemalta: yksi niistä kaupungin keskustassa, jossa on merkittävää liikennettä, ja toinen lähellä kolmannen tason sairaalaa.

2.3 Oppiaineet: Barcelonan kaupungissa asuvat aikuiset ja lapset.

2.4 Määritelmät: ARG (antibioottiresistenssigeeni): mikro-organismin genomin fragmentti, joka koodaa mikrobilääkeresistenssin mekanismeja. Mikro-organismit voivat hankkia ARG:itä joko periytymällä tai siirtämällä geenejä horisontaalisesti muista mikro-organismeista. Ilmansaasteet: katso määritelmä osahankkeesta 1, kohta 1.4.

2.5 Tutkimusmuuttujat: Päätulosmuuttuja: Antibioottiresistenssigeenien pitoisuus/kk. Pääasiallinen riippumaton muuttuja: määritetty mikrobilääkkeiden päiväannos 1000 asukasta kohti päivässä.

2.6 Keräys: Näytteenotto: Näytteet PM-pitoisuuksien mittaamiseen käytetyistä suodattimista kerätään kolmella asemalla XVPCA-vyöhykkeellä 1, joka vastaa Barcelonan kaupunkia. Näytteet kerätään kahdella asemalla, jotka edustavat kaupunkiliikenteen aiheuttamaa saastumista (Plaça Universitat ja Poble Nou) ja toisella sairaala-aluetta edustavalla asemalla (Parc de Vall D'Hebron). Näytteenotto tapahtuu kunkin kuukauden ensimmäisenä tiistaina. Tällä tavoin mittauksia tehdään kolme kertaa kuukaudessa yhteensä 30 kuukauden aikana, joten näytettä kerätään yhteensä 90 kappaletta. Jos tutkimuksen aikana esiintyy korkea kontaminaatiojakso, ylimääräinen näytteenotto arvioidaan. Myös kunkin mittauspäivän säätiedot tallennetaan.

Näytteen käsittely: Näytteet kerätään Pallflexin suuritilavuuksisilla (30 m3) kvartsikuitusuodattimilla (halkaisijaltaan 15 cm). Ennen käyttöä suodattimia steriloidaan 205 °C:ssa 5 tuntia ja niitä käsitellään 48 tuntia 20 °C:ssa ja 50 % suhteellisessa kosteudessa. Jokainen suodatin punnitaan kolme kertaa 24 tunnin välein mikrovaakassa, jonka herkkyys on 1 g. Näytteenoton jälkeen suodattimet viedään mikrobiologian laboratorioon, jossa otetaan PM2.5-näytteet seuraavasti. Ensin suodatin leikataan steriloidulla leikkurilla. Sitten jokainen suodatinfragmentti lisätään 2 ml:aan steriiliä puhdistettua vettä, jossa on 0,05 % Tween 20 -liuosta steriilissä sentrifugialtaassa; sitten suoritetaan 20 minuutin ultraäänikäsittely, jota seuraa 40 minuutin pyörresekoitus nopeudella 2800 rpm. PM2,5-näytteet säilytetään -20 ºC:ssa, kunnes ne on lopullisesti käsitelty. DNA:n uutto ja mikrobi-DNA:n haulikkosekvensointi: Saadusta laimennuksesta uutetaan 1 mg/ml. DNA-uutto suoritetaan automaattisesti KingFisher (ThermoFisher) -laitteella MagMaxTM Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation (ThermoFisher) -sarjan kanssa. Kirjastot rakennetaan Illumina Nextera-XT® -sarjan avulla.

Sekvensointi suoritetaan 2x150 bp:llä Illuminan NextSeq550®:llä. Sekvenssien laatu analysoidaan FastQC1-ohjelmalla ja vastaava suodatus suoritetaan Trimmomatic2-ohjelmalla. Ihmisen saastuminen eliminoidaan kartoittamalla ihmisen genomia vastaan ​​suodatettuja sekvenssejä Bowtie 23 -ohjelmalla. Mikrobikoostumuksen päättelemiseen käytetään Metaphlan v24 -ohjelmistoa. Resistomin tutkimiseksi hankitut antibioottiresistenssigeenit ja kromosomipistemutaatiot tunnistetaan ResFinder 3.05:llä. Väestötiedot ja mikrobilääkkeiden kulutustiedot: Nämä tiedot kerätään samalla tavalla kuin osaprojektissa 1 kuvattiin (katso kohta), mutta Barcelonan alueella ja erityisesti postinumeroissa, jotka vastaavat niitä alueita, joilla metagenomiset tiedot kerätään.

2.7 Tilastollinen analyysi: ARG:n suhteelliselle runsaudelle luodaan lämpökartat 2-ΔCT:n erojen perusteella. Verkostoanalyysi suoritetaan Spearmanin rankkorrelaatioiden perusteella ARG-alatyyppien yhteensopivuuden visualisoimiseksi ilmassa ja bakteeriyhteisöissä. ARG-pitoisuuksia eri kuukausina ja vuodenaikoina verrataan boxploteilla. Lisäksi tehdään Pearson-korrelaatio ARG-pitoisuuden suhteuttamiseksi mikrobilääkkeiden kulutukseen tutkittavilla alueilla. Bakteeriyhteisön rikkauden ja monimuotoisuuden arvioimiseksi Alpha-diversiteetti lasketaan käyttämällä Mothur 1.30.1:tä kirjallisuuden mukaisesti (Schloss et al, 2009) 95 %:n luottamustasolla. Tilastollinen analyysi suoritetaan käyttämällä R-tilastopaketin versiota 3.6.1 tai uudempaa (R Foundation for Statistical Computing).

2.8 Rajoitukset: Tämän osatutkimuksen tärkein rajoitus on sen kuvaava luonne. Tutkittava ajanjakso ei mahdollista suoria ajallisia suhteita ilman saastumisasteen ja ARG-pitoisuuden välillä tietyssä päivässä. Lisäksi tekniikan monimutkaisuuden vuoksi vain rajoitettu määrä ARG-määrityksiä voidaan suorittaa; sen vuoksi niiden suhdetta väestön mikrobilääkkeiden kulutukseen koskevan analyysin on oltava kuvaava.

3. EETTISET NÄKÖKOHDAT: Bellvitgen yliopistollisen sairaalan tutkimuseettinen komitea on arvioinut tämän biolääketieteellisen tutkimusprojektin. Se toteutetaan Helsingin julistuksen (Fortaleza, 2013) määräysten mukaisesti. Käytetään Katalonian terveysministeriön tietokannan kliinisiä aggregoituja tietoja. Tästä syystä eettinen toimikunta on luopunut tietoisen suostumuksen vaatimuksesta. Tietoja käsitellään kuitenkin Espanjan (Organic Law 3/2018) ja Euroopan (asetus [EU) 2016/679) säännösten mukaisesti.