母体、胎児、乳児の健康に対する環境熱ストレスの影響：コホート研究 (BIRTH)

背景

人為的な気候変動は、地球規模の気温の大幅な上昇をもたらし、より頻繁で、激しい、長時間の熱イベントをもたらしました。 これらの気候変動は、特に低リソースの設定における脆弱な集団にとって、深い健康への影響を及ぼします。 熱曝露は母体の体温調節や胎児の発達を混乱させる可能性があり、子lamp前症、妊娠糖尿病、高血圧障害、心血管イベント、妊娠中出生、低出生体重（LBW）、小産生（SGA）の出生などのリスクの増加などの合併症を引き起こす可能性があるため、妊娠中の女性は特に影響を受けやすくなります。

研究では、温度上昇1°Cあたりの早産オッズが1.04倍増加し、熱波のリスクがさらに大きくなりました。 さらに、熱への曝露と死産、先天性異常、および妊娠糖尿病との間の関連性が観察されています。 疫学的証拠が高まっているにもかかわらず、特に低所得国と中所得国（LMIC）でこれらの関連性を促進する生物学的メカニズムに関するデータは限られています。

妊娠および出生結果に対する熱の影響を説明するために、いくつかの生物学的経路が提案されています。 これらには、妊娠初期の熱誘発性温熱療法が含まれ、これは神経管の欠陥に関連しています。 血流の変化による胎盤不足を誘発するために、高温への曝露が観察されています。 慢性子宮内植物性不足は、胎児の低酸素症と子宮内成長遅延（IUGR）を引き起こし、妊娠年齢（SGA）の新生児のために小さい場合があります。 熱ストレス誘発経路には、酸化ストレス、炎症、プロスタグランジンの放出も含まれます。 妊娠後期には、熱にさらされると、オキシトシンとプロスタグランジンの放出を通じて早期の分娩と早産を誘発する可能性があります。 母体のコア温度の上昇は、子宮から血流を再分配することにより、胎児の酸素化と成長を損なう可能性があります。

理論的根拠を研究する

母体および胎児の健康に対する極端な熱の影響に対する懸念が高まっているにもかかわらず、人間の生物学的経路に関する証拠はまばらで一貫性のないままであり、主に妊娠中の独立した曝露として熱ストレスを分離する際の課題によるものです。 動物研究と限られた人間の実験的研究により、熱ストレスの下での生理学的変化が特定されていますが、ヒトの妊娠の有害および出生結果に熱曝露をリンクする特定の病態生理学的メカニズムは、よく理解されていないままです。 特に、早産、死産、胎児の成長制限の負担が低および中所得国（LMIC）で不均衡に高いという事実にもかかわらず、利用可能なほとんどの証拠は高所得国に由来しています。

この研究の目的は、高リスクのLMIC環境での妊産婦および出生結果の有害な結果を結びつける潜在的な生物学的経路を調査することにより、これらのギャップに対処することを目的としています。 この研究に基づいているパキスタンのシンド州では、妊娠中の女性は屋外と屋内の両方で極端な気温に頻繁にさらされています。 彼らはしばしば、手作業での農業活動に従事し、家畜の世話をし、多くの場合、冷却メカニズムを利用せずに、開いた火の上で調理するなどの家事を行います。 身体的運動、熱への曝露、および構造的脆弱性のこの組み合わせは、リスクを高めます。

学習目標

1. 妊娠中の環境熱曝露と、LBW、早産、SGA、死亡などの有害な出生結果との関連を決定する。
2. 熱曝露を有害な妊娠転帰に結びつける生物学的メカニズムを調査し、体温調節、炎症、心血管株、および胎盤血流に焦点を当てています。
3. 栄養状態や社会人口統計などの母体の特性が、妊娠の結果に対する熱曝露の影響を変更するかどうかを評価する。

方法

研究デザインと研究サイト

これは、妊娠14週未満で妊婦を登録する前向きコホート研究です。 参加者は、産後12か月まで追跡されます。 この研究は、シンドの3つの農村地区、マティアリ、タンドムハンマドカーン（TMK）、およびサルパルカーで実施されています。 これらの地域は、極端な夏の気温を経験し、インフラストラクチャの低さ、食料不安、母体および新生児の健康合併症の高い割合など、複数の社会経済的課題に直面しています。

サンプルサイズ

熱ストレスにさらされた妊婦のLBWリスクの15％の増加を検出するために（1：2の比率では暴露と比較して）、80％のパワー、5％の有意性、20％の消耗を想定すると、6,000人の参加者を登録します。 ベースラインLBW有病率（26.2％）は、パキスタンの田舎の2018年の全国栄養調査に由来しています。 ネストされた生理学的サブスタディの場合、90％のパワーと5％の有意性を持つマーカー（たとえば、心拍数、皮膚温度）の10％の変化を検出するために必要なサンプルサイズが参加者に推定されます。 ただし、より高い消耗と実現可能性を考慮して、適切な生理学的プロファイリングを可能にするために、このサブスタディのために1,000人の女性を募集します。

参加者の募集と登録

妊娠中の女性は、レディヘルスワーカー（LHW）と協力して、公衆衛生施設とコミュニティアウトリーチを通じて特定されます。 フィールドチームは、予備のスクリーニング、サイトマッピング、およびコミュニティの関与を実施して、新しく既婚女性、最後の妊娠から1〜2年の女性、または計画の受胎を特定します。 妊娠テストキットは、早期の識別を支援します。

確認された学習オフィスの研究医師による超音波を介して確認が行われます。 インフォームドコンセントの後、採用フォームが完成します。 これらのオフィスは、出産前評価、超音波、および生物学的サンプリングのセンターとして機能します。 サブスタディの場合、参加者はデバイスを着用し、肌の温度モニタリングを許可する意欲に基づいて選択されます。 輸送サポートが提供されます。

データ収集手順

ベースライン評価

登録時には、胎児のクラウンのランプの長さを使用して超音波を介して妊娠年齢が確認され、±7日間（成長21）が正確です。 ベースラインデータには、人口統計、過去の医学的および産科歴、仕事と住宅条件、人体測定が含まれます。 標準化された24時間の食事リコールは、ANCの訪問中に実施され、食事の種類、頻度、季節性、レシピをキャプチャします。

フォローアップ評価

連続超音波、ドップラー、および心エコー評価は、12-14、18-22、28-32、および36-37週間の妊娠で続きます。 母体の血液および尿サンプルは、貧血、鉄欠乏、妊娠糖尿病（GDM）および脱水を評価するために収集されます。 登録時および28〜32週間の追跡時に、完全な血液数（CBC）、HSP-70、C反応性タンパク質（CRP）、コルチゾール、胎盤成長因子（PLGF）、オキシトシン、プロスタグランジンF2α（PGF2α）。 サンプルは、標準化されたプロトコルを使用して処理され、温度制御容器（2〜8°C）で輸送され、分析のためにカラチのAga Khan University Nutrition Research Laboratory（NRL）に保存されます。

環境暴露監視

周囲の屋内温度は、ウェアラブル温度/湿度ロガーを使用して連続的に記録されます。 ウェット電球グローブの温度計は、屋外の環境インデックスを提供し、複数の熱ストレス因子（放射温度、湿度、衣類など）を占め、妊娠中の各参加者のWBGTを計算します。

参加者のサブセットは、心拍数、睡眠、身体活動を監視するためにスマートウォッチを着用します。 皮膚温度は、腹部ベルトで摩耗したIボタンロガーを使用して記録されます。 フィールドチームは、2週間にわたってデバイス機能とデータ転送を監督します。

配信と出生後のフォローアップ：

出産時には、新生児の重量、長さ、中upper腕の周囲（MUAC）、および頭周囲は、出生後48時間以内に訓練を受けたスタッフによって記録されます。 参加者が近い期間である場合の配信通知システムと定期的な呼び出しにより、タイムリーな結果キャプチャが確保されます。

サブコホートの場合、胎盤組織と臍帯血は、出産後10〜15分以内に収集され、スナップフローズン、-80°Cで保存されます。 追加の生物脊柱（便とsput）は、エピジェネティクスを含む将来の分析のためにアーカイブされます。

マザーインファントダイアドは、配信後12か月間、人体測定、摂食慣行、予防接種、罹患率、神経発達の毎月の評価を受けます。

アウトカム測定

この研究の主な結果には、低出生体重（出生体重<2,500g <2,500g）、早産（妊娠37週間の完了した週前の出生）、小規模年齢（SGA）乳児の発生率、21番目の基準（SGA）、小規模な脆弱な新生児（SVN）の発生率が含まれます。

二次的な結果には、死産の発生率、妊娠高血圧、母体の合併症、新生児死亡率、および産後期間中に追跡されたその他の有害な結果が含まれます。

中間生理学的結果には、母体の心拍数、血圧、活動レベルが含まれ、ウェアラブル監視技術を使用して1000人の参加者のサブサンプルで評価されます。

学習スタッフと品質保証のトレーニング

医師、音響学者、看護師/助産師、データコレクターなどの経験豊富な地元の人員が雇用されます。 研究医は、産科医学（OBGYN）トレーニング以前の産婦人科（OBGYN）のトレーニングと、産科超音波で少なくとも2年の経験があります。 彼らは、産科婦人科（ISUOG）超音波コースにおける国際超音波学会（ISUOG）の超音波学会の完了とともに、アガカーン大学（AKU）で超音波および母体心エコー検査で3か月のトレーニングを受けます。

各学習サイトには、3つのチーム（チームごとに2つのデータコレクターと1つのスーパーバイザー）があります。 集中トレーニングには、研究プロトコルへのオリエンテーション、質問ごとのツールレビュー、および食品および栄養技術支援III（Fanta III）ガイドラインごとの人体測定トレーニングが含まれます。 フィールドプラクティスとパイロット研究が実施されます。 ウェアラブルデバイスを操作する人員は、デバイスと定期的なデータ取得の処理に関する追加のトレーニングを受けます。

母体および乳児の人体測定は、成長21番目の基準に従います。 母体の体重は、SECA 874 Uスケール（精度：0.1 kg）で測定されます。 新生児の体重は、SECA 354の乳児スケールを使用して48時間以内に記録されます。 乳児の再発の長さは、乳児計で測定されます。頭部円周とMUACは、最も近いミリメートルに記録されます。 すべての機器は隔週で調整されます。 母体の体重は同じ人体測定師によって2回記録され、乳児の測定値は2人の盲検化された人体測定者によって独立して採取されます。

統計分析

一次分析では、時間変化の分散ラグ、および非線形モデルを使用して、熱ストレスと出生不利な結果との関連を評価します。 熱への曝露は、ユニバーサル熱気候指数（UTCI）および湿球球の温度（WBGT）を使用して定量化され、平均熱指数は妊娠窓（毎週、毎月、妊娠、妊娠、妊娠）で計算されます。 露出カテゴリは、分布のしきい値、文献ベースのカットオフ、および累積メトリック（例：極端な熱日> 40°Cまたは> 45°C、出産の7日前の曝露、および日周温度範囲）を使用して定義されます。

記述統計は、母体、環境、出生データを要約します。 出生時体重との関連は、妊娠期間によって階層化された多変数線形およびロジスティック回帰を使用して評価されます。 一般化された添加剤モデルは、非線形暴露結果の関係を探求します。 感度と調停分析は、それぞれ熱ストレスの定義と生物学的経路（ストレス、炎症、胎盤機能障害）を評価します。 すべてのモデルは、主要な交絡因子を調整します。

データ品質保証

データは、専用のデータ収集アプリケーションを備えたハンドヘルドデバイスを使用して収集され、登録とフォローアップ時に参加者情報のリアルタイムキャプチャと安全な保存を可能にします。 毎日の終わりに、AGA Khan大学（AKU）サーバーへの安全なインターネット接続を介してデータが送信されます。 インターネットアクセスが利用できない領域では、チームリーダーはデータをパスワード保護されたデバイスに手動でエクスポートして、データが失われないようにします。 ウェアラブルおよび固定デバイスからの環境データは、指定されたスタッフによって定期的に取得され、サーバーにアップロードされます。 すべてのデータは、AKU LAN認証を通じてアクセスが制限された安全なリポジトリにアーカイブされ、ユーザーアクセスは割り当てられた役割に従って管理されます。 毎日同期したリモートバックアップシステムは、損失または腐敗に対するデータを保護します。

データの品質を確保するために、自動化された検証チェックがデータ入力プラットフォームに統合され、特に人体測定の測定と食事データにおいて、範囲外の値と矛盾にフラグを立てます。 献身的な音響学者は、フィールドベースのイメージング活動を中央に監督し、超音波、ドップラー、および心エコー検査データの毎日の品質評価を実施して、画像の明確さと診断の精度を確保します。 標準的な操作手順（SOP）は、すべての研究チームに普及し、参加者の採用、データ収集、データ管理、分析など、すべての段階で厳密に追跡されます。 生化学的アッセイは、適切な内部品質管理測定を備えた標準化されたプロトコルにも接続されます。

倫理的な考慮事項

この研究プロトコルは、AGA Khan大学および全国生命倫理委員会（NBC）の倫理審査委員会（ERC）によってレビューおよび承認されています。 インフォームドコンセントは、登録前にすべての参加者から取得されます。 データの機密性と参加者のプライバシーは、調査全体で厳密に維持されます。

各研究とフォローアップ訪問で、参加者は、高血圧、脱水症、妊娠関連の合併症など、健康上の問題について研究医によってスクリーニングされます。 ケアを必要とする人は、輸送サポートを備えた適切な医療施設に紹介されます。 紹介経路は、医療施設での合併症と緊急事態を管理するために整備されます。 評価中に検出された心臓または胎児の異常などの偶発的な調査結果は、参加者に開示され、専門的なケアについて紹介されます。 妊娠の結果データは、参加者の同意を得てのみ収集され、すべての情報は機密に保たれます。