Studio sulla salute portoricano di Boston

Progetto 4 Protocollo:

I. Obiettivi e ipotesi

H1: La filtrazione HEPA attiva in casa ridurrà i livelli di particelle ultrafini (UFP) >70% rispetto alla filtrazione fittizia. Inoltre, la filtrazione HEPA ridurrà altrettanto bene tutte le classi dimensionali di particelle ultrafini.

H2: i marcatori della salute cardiovascolare, tra cui la proteina C-reattiva, il fibrinogeno, l'IL-6 e il recettore alfa del fattore di necrosi tumorale, saranno inferiori dopo aver vissuto con la filtrazione HEPA attiva rispetto alla filtrazione fittizia.

H3: La filtrazione HEPA domestica sarà vista dai responsabili politici come un'opzione politica efficace per ridurre l'esposizione all'UFP nelle residenze vicino alle autostrade.

Lo studio era uno studio incrociato randomizzato in doppio cieco in cui ciascun partecipante serviva da controllo, riducendo così notevolmente il ruolo dei fattori di confusione invariabili nel tempo. Fino a due case sono state arruolate e randomizzate alla volta, con una assegnata per ricevere prima la filtrazione HEPA e l'altra filtrazione fittizia. Dopo tre settimane, le case sono passate dalla filtrazione HEPA alla finta o viceversa. Non c'è stato alcun periodo di interruzione tra la finta e la filtrazione HEPA. Mentre il personale sul campo era a conoscenza del tipo di filtro in uso, i partecipanti e il laboratorio che ha analizzato i campioni di sangue non lo erano. L'approccio ei metodi erano in gran parte simili a un altro intervento HEPA che abbiamo condotto in case popolari nella città di Somerville, che era ancora in corso all'inizio di questo studio.

I partecipanti sono stati reclutati dalla coorte BPRHS. Lo studio principale era in fase di follow-up a circa cinque anni dal basale con quasi 1000 partecipanti rimanenti. Il personale della coorte ha raccomandato partecipanti non fumatori che pensavano potessero essere ricettivi al nostro intervento. Dei 25 partecipanti arruolati, 23 (92%) hanno completato lo studio e sono stati inclusi nell'analisi. Una casa è stata rimossa a causa del guasto del sensore di flusso, che identificava l'aria interna rispetto a quella esterna, mentre l'altra è stata rimossa perché il partecipante ha deciso di terminare lo studio in anticipo. Tutti i partecipanti vivevano nelle città di Boston o Chelsea. I dati sulla demografia e sulla salute sono stati ottenuti da sondaggi raccolti durante il follow-up longitudinale della coorte. Per i partecipanti che hanno ricevuto l'intervento, gli investigatori hanno raccolto ulteriori sondaggi con informazioni su esposizioni recenti, malattie recenti e modelli di tempo-attività dei partecipanti (a casa, lavoro/scuola, viaggi in autostrada, altro).

I partecipanti hanno firmato i moduli di consenso per lo studio dei genitori e un consenso separato per l'intervento di filtrazione dell'aria. Gli studi sono stati approvati dagli IRB presso il Tufts Medical Center, la Northeastern University e l'Università del Massachusetts Lowell.

Sono state utilizzate unità di filtrazione dell'aria HEPAirX montate su finestra (Air Innovations, Inc., North Syracuse, NY, USA) dotate di filtri MERV 17 (classificati per rimuovere ≥99,97% di particelle ≥0,3 μm di diametro). Queste unità possono funzionare a ~10 ricambi/ora in una stanza di 28,3 m3 (103 ft3) e dispongono di elementi di riscaldamento e raffreddamento dell'aria controllati dall'utente. Le unità sono state installate preferenzialmente nei salotti degli appartamenti (N=16), dove i partecipanti trascorrevano gran parte della loro giornata. Otto unità sono state installate nelle camere da letto a causa di limitazioni di spazio o perché le finestre del soggiorno non ospitavano l'unità HEPAirX. Per massimizzare la rimozione delle particelle, le unità HEPA sono state azionate alla massima velocità possibile della ventola e le prese d'aria sono state bloccate in modo che non ci fosse flusso di aria esterna attraverso l'unità nell'appartamento. Inoltre, ai partecipanti è stato chiesto di tenere le finestre chiuse il più possibile durante il periodo di studio per ridurre al minimo le infiltrazioni dall'esterno. I filtri sono stati cambiati in ogni appartamento dopo 21 giorni (HEPA per sham o viceversa). In ogni appartamento è stato utilizzato un nuovo filtro HEPA (MERV 17). Il finto filtro era una scatola di lamiera perforata vuota che aveva le stesse dimensioni e forma e aveva lo stesso aspetto del telaio metallico attorno ai filtri HEPA. L'HEPAirX suonava allo stesso modo indipendentemente dalla finta filtrazione HEPA. Un cartello scritto in inglese e spagnolo è stato posto sulla copertura dell'unità HEPA chiedendo ai partecipanti di non manomettere o esporre il filtro.

Monitoraggio dell'inquinamento atmosferico Le concentrazioni di numero di particelle (PNC) sono state misurate continuamente durante la prova di sei settimane in ciascun appartamento utilizzando contatori di particelle di condensazione a base d'acqua (CPC; modello TSI 3783, d50 7 nm, massima particella rilevabile > 3 µm). I CPC sono stati installati nella stessa stanza dell'unità HEPAirX e hanno registrato un PNC medio di 30 secondi (un PNC medio di un minuto nelle prime cinque case). Sono stati misurati PNC sia all'aperto che al chiuso; un'elettrovalvola commutava ogni 15 minuti tra due tubi di ingresso in silicone conduttivo lunghi 1 m: uno tirato dall'interno e l'altro tirato dall'esterno. Un sensore di flusso in linea ha registrato tensioni diverse a seconda che sia stato rilevato o meno un flusso nella linea (2.49 V con flusso, ~1,00 V senza flusso); questi sono stati utilizzati per identificare i periodi di campionamento indoor e outdoor. Prima dell'inizio dell'intervento in ciascun appartamento, le portate CPC sono state misurate utilizzando un flussometro (TSI Modello 4140) (non sono state osservate discrepanze durante lo studio). Il vuoto CPC è stato anche controllato per eventuali perdite posizionando un filtro a membrana in polietersulfone (valutato con un'efficienza di rimozione del 99,96% per particelle da 0,45 µm) sull'ingresso per assicurare il CPC misurato <100 particelle/cm3. I siti sono stati visitati settimanalmente per la manutenzione ordinaria (verifiche di flusso, azzeramento orari, ecc.) e per il download dei dati. I dati contrassegnati dal CPC come errati (in genere <1% di tutti i dati per casa) sono stati rimossi dal set di dati. Coerentemente con le specifiche del produttore, tutti i CPC si sono comportati entro il 10% l'uno dall'altro nei confronti di laboratorio fianco a fianco.

Lo studio Somerville, che i ricercatori hanno combinato con lo studio attuale in una meta-analisi, ha seguito lo stesso disegno e metodi dello studio con le seguenti differenze: 1) non c'era monitoraggio esterno; 2) tutti i partecipanti allo studio risiedevano entro 200 m da un'autostrada; e 3) i partecipanti allo studio differivano nei loro dati demografici.

Fonti interne Le misurazioni interne riflettono sia la frazione di UFP esterna che si infiltra all'interno sia l'UFP generata all'interno, ad esempio dalla cottura, dalla combustione di candele e incenso e dalla pulizia. Queste sorgenti provocano picchi di grandezza grande ma variabile nelle concentrazioni indoor e inoltre, il tasso di decadimento di questi picchi dipende da diversi fattori, come la forza e la durata della sorgente, il volume della stanza e la velocità di ventilazione. È quindi difficile separare completamente i contributi dalle fonti UFP esterne e interne basate su misurazioni PNC interne. Tuttavia, per testare gli effetti dei picchi indoor sulle associazioni con i biomarcatori, i ricercatori hanno generato una serie temporale PNC per ogni casa e calcolato la mediana mobile di sei ore per le misurazioni PNC indoor. I ricercatori hanno quindi calcolato la deviazione standard per il periodo di tre settimane corrispondente all'HEPA o filtrazione fittizia; le misurazioni indoor che erano due deviazioni standard al di sopra di questa mediana mobile di sei ore sono state classificate come picchi e sostituite con l'ultima misurazione indoor che non era considerata un valore spike. Anche se il metodo dei ricercatori non ha rimosso completamente il contributo delle fonti interne, ha attenuato i contributi dei picchi che hanno distorto i valori medi interni di tre settimane utilizzati come concentrazioni di esposizione.

Biomarcatori Un campione di sangue venoso è stato prelevato all'inizio, al cambio dei tipi di filtro (fine della settimana 3) e alla fine dell'intervento (fine della settimana 6). I campioni sono stati trasportati al Centro di ricerca sulla nutrizione umana sull'invecchiamento (Tufts University, campus di Boston), dove sono stati trasformati in plasma e conservati a meno 80 ºC entro 1-3 ore dalla raccolta. I partecipanti sono stati istruiti a digiunare durante la notte prima dei prelievi di sangue (il 79% ha confermato il digiuno), che si è verificato tra le 8 e le 10 del mattino. I campioni sono stati analizzati in lotti utilizzando kit di dosaggio immunologico per TNF-RII (Quantitative, R&D Systems, Minneapolis, MN, USA) e IL-6 (Quantitative HS, R&D Systems). La CRP ad alta sensibilità (hsCRP) è stata misurata mediante un test immunometrico chemiluminescente in fase solida a due siti (IMMULITE 2000, Siemens Healthcare Diagnostics, Los Angeles, CA 90045). Questi biomarcatori sono una misura dei livelli di infiammazione sistemica.