Impatti sullo sviluppo dell'esposizione alle microplastiche nei primi anni di vita (DIMPLE)

Lo studio pilota proposto creerà una nuova coorte di donne sane che allattano dalle aree urbane di Denver (n = 10) e Boulder (n = 10), Colorado. Reclutando donne provenienti da queste due regioni, i ricercatori saranno in grado di garantire che il nostro studio pilota copra una gamma geografica diversificata con diversi livelli di esposizione all’inquinamento atmosferico e determinanti sociali della salute (SDoH). I partecipanti allo studio saranno 1 mese dopo il parto (+/- 2 settimane) e riferiranno di allattare esclusivamente al seno. I ricercatori effettueranno anche una biobanca di campioni di feci materne per future richieste di finanziamento che esamineranno inoltre il microbioma intestinale e il metaboloma fecale.

Altezza, peso, pressione sanguigna e altre misure antropometriche: l'altezza e il peso materni verranno misurati utilizzando una scala medica calibrata e uno stadiometro commerciale. Il peso del neonato sarà misurato in duplicato su una scala digitale accurata ai 10 ge la lunghezza sarà misurata in duplicato con l'approssimazione di 0,1 cm utilizzando un infantometro e l'approccio standardizzato dell'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS). Lo spessore della plica cutanea del neonato sarà misurato in quattro siti con i calibri Holtain. Il peso materno verrà registrato con l'approssimazione di 0,1 kg e l'altezza sarà registrata con l'approssimazione di 0,1 cm. Verrà utilizzata la pressione sanguigna automatizzata utilizzando braccialetti appropriati per ottenere tre letture della pressione sanguigna, da cui verrà registrato il valore medio, secondo le raccomandazioni dell'American Heart Association.

Valutazione dell'assunzione di cibo e dell'attività fisica: i dati dietetici verranno raccolti utilizzando il questionario sulla frequenza alimentare del National Health and Nutritional Examination Survey (NHANES) del National Cancer Institute (NCI). Il questionario è progettato per acquisire informazioni sull'assunzione di cibo nel mese precedente e include domande che descrivono il consumo di frutta, verdura, latticini, cereali integrali e fibre, zucchero e carni rosse e lavorate. Il questionario verrà somministrato sul web con un assistente di ricerca nelle vicinanze per assistere con qualsiasi domanda. Dato che gli investigatori sono interessati all'esposizione alle microplastiche derivanti dagli alimenti, ulteriori dati dietetici saranno raccolti attraverso la somministrazione di richiami dietetici 24 ore su 24 del Nutrition Data System for Research (NDSR) che saranno somministrati telefonicamente da un dietista registrato o dal personale dello studio sotto il supervisione diretta di un dietista registrato. Gli investigatori chiederanno alle madri di completare 3 richiami dietetici per se stesse e 3 per il loro bambino, idealmente per 2 giorni feriali e un fine settimana. Un richiamo dietetico sia per la madre che per il bambino sarà completato durante la visita clinica presso il Clinical Translational Research Center (CTRC). Gli assistenti di ricerca lavoreranno insieme ai partecipanti per stabilire quali giorni sono più adatti a loro per completare i richiami successivi. Infine, per valutare la quantità di latte consumato dai neonati durante una singola poppata, i ricercatori peseranno i neonati durante la visita di studio prima dell'alimentazione. Quindi alle madri verrà chiesto di allattare al seno il loro bambino. Al termine dell'alimentazione, gli investigatori peseranno nuovamente i bambini per catturare approssimativamente la quantità di latte consumato.

Campioni fecali materni e infantili: ai partecipanti idonei verranno forniti kit per la raccolta fecale. Per evitare la contaminazione da plastica, i kit per la raccolta delle feci materne includeranno un tampone assorbente che copre la plastica presente sul cappello per la raccolta delle feci, guanti, un cucchiaio di metallo e un contenitore di vetro. Per la raccolta delle feci dei neonati, alle madri verranno forniti un pannolino, una benda e un panno e tutti i materiali di raccolta privi di plastica. Gli investigatori consegneranno questi materiali per la raccolta e le istruzioni ai partecipanti prima della loro visita in modo che possano raccogliere questi campioni a casa. Gli investigatori chiederanno loro di prelevare i campioni entro 24 ore dall'orario della visita per preservare la composizione microbica dei campioni di feci. Le istruzioni specificheranno che i campioni dovranno essere conservati in frigorifero fino alla visita. Gli investigatori forniranno un frigorifero ai partecipanti per trasportare i campioni al CTRC. Se per qualsiasi motivo, i partecipanti non fossero in grado di ottenere questi campioni a casa, potranno raccoglierli durante la visita. Se raccolti durante la visita clinica, i campioni di feci materne e infantili verranno trasferiti in 3-4 fiale di vetro e conservati in un frigorifero a -4°C per 24 ore prima di essere conservato a -80°C per il sequenziamento della MNP e del microbioma intestinale. Le provette per la raccolta fecale utilizzano un conservante fecale, che previene le modifiche ai batteri aerobici e anaerobici che possono verificarsi durante la spedizione. Il sequenziamento fecale sarà eseguito presso la Emory University (Dr. Douglas Walker). Solo i campioni non identificati verranno inviati al laboratorio del dottor Walker. Il DNA verrà sequenziato sulla piattaforma Illumina HiSeq 4000. I profili di composizione microbica saranno previsti utilizzando MetaPhlan. I campioni verranno mappati funzionalmente utilizzando HUMAnN2 per ottenere il livello di abbondanza delle famiglie di geni dai cluster di riferimento UniProt che verranno ulteriormente mappati nel database dei percorsi metabolici MetaCyc. I geni saranno raggruppati in cluster di gruppi ortologhi dai dati EggNOG. Le abbondanze delle famiglie geniche saranno raggruppate in categorie funzionali più ampie basate sull'annotazione per l'ontologia genetica di UniProt. Per l'analisi metabolomica, i campioni fecali verranno analizzati utilizzando la cromatografia liquida ad ultra prestazioni (UPLC) e la spettrometria di massa tandem/ad alta risoluzione (MS/MS) di Metabolon. I composti di origine esogena, umana e microbica verranno identificati confrontandoli con le voci della libreria di standard purificati o entità sconosciute ricorrenti. Metabolon mantiene una libreria di riferimento di oltre 4.500 metaboliti conosciuti e oltre 9.000 nuovi metaboliti. Le identificazioni biochimiche saranno basate su tre criteri: indice di ritenzione, corrispondenza accurata della massa con la libreria +/- 10 ppm e punteggi diretti e inversi MS/MS tra i dati sperimentali e gli standard autentici.

Estrazione del latte materno: a causa delle potenziali esposizioni derivanti dall'alimentazione del latte materno da bottiglie di plastica, a tutte le madri verrà chiesto di allattare i propri bambini solo dal seno per 7 giorni prima della raccolta delle feci del bambino. Analogamente ai materiali per la raccolta delle feci, i ricercatori forniranno alle madri un tiralatte in silicone Haakaa, un contenitore per la conservazione in silicone con tappo e istruzioni prima della visita di studio. Alle madri verrà chiesto di fornire un'espressione completa di un singolo seno. Se le madri si sentono a disagio nel fornire un'espressione completa, i coordinatori dello studio lavoreranno con le madri per determinare un importo appropriato per la raccolta. Gli investigatori raccoglieranno un minimo di circa 4 g di latte materno. Se le madri non sono in grado di raccogliere il campione di latte materno prima della visita, verrà loro fornita una sala studio privata e tranquilla del CTRC dove potranno estrarre il latte materno utilizzando un tiralatte in silicone Haakaa in un contenitore di conservazione in silicone. Dopo la raccolta, un membro del nostro team di studio aliquoterà le misure in provette di vetro sterili per la conservazione. Dopo la raccolta, tutti i campioni verranno conservati a -80 gradi C prima dell'elaborazione e dell'analisi.

Prelievo di sangue: verranno raccolti prelievi di sangue (50 ml) per l'analisi delle microplastiche. Il sangue verrà raccolto utilizzando un ago 21G in acciaio inossidabile collegato a un contenitore di vetro sotto vuoto, quindi il sangue prelevato direttamente dal partecipante viene depositato nel vacutainer di vetro. I vacutainer in vetro avranno una guarnizione in gomma per la conservazione.