De impact van luchtverontreiniging op de consumptie van antimicrobiële stoffen in de algemene bevolking (ONAIR)

Het ONAIR-project zal bestaan ​​uit de twee hieronder beschreven deelonderzoeken:

SUBSTUDIE 1

1.1 Opzet: een tweedelige tijdreeksanalyse van het verband tussen de concentratie van de belangrijkste luchtverontreinigende stoffen (PM2,5, PM10, NO2, O3) tussen 2006 en 2022 en de dagelijkse antimicrobiële consumptie door de algemene bevolking.

1.2 Reikwijdte van de studie en geautoriseerde informatiebronnen: De studie zal worden uitgevoerd in de 11 steden in Catalonië met meer dan 100.000 inwoners, verspreid over de vier provincies van de regio. In deze steden wonen 3.283.501 mensen. Dagelijkse gegevens over luchtverontreiniging zullen worden verkregen van het Atmospheric Pollution Monitoring and Forecasting Network (XVPCA). De dagelijkse consumptie van antimicrobiële stoffen wordt geschat op basis van de officiële receptgegevens die zijn geregistreerd door de Raad van het College van Apothekers van Catalonië (CCFC), geautoriseerd door het ministerie van Volksgezondheid in Catalonië. De secundaire klinische variabelen die worden bestudeerd, zullen worden verkregen via het Agentschap voor kwaliteits- en gezondheidsbeoordeling van Catalonië.

1.3 Studieonderwerpen: volwassenen en kinderen die in de 11 bestudeerde steden wonen.

1.4 Definities: Luchtverontreiniging. Hieronder wordt verstaan ​​de detectie van elke stof in de lucht die de gezondheid van mensen, dieren of planten kan schaden of materiële schade kan veroorzaken. Luchtverontreiniging komt uit verschillende bronnen; het varieert volgens zijn samenstelling, die op zijn beurt varieert volgens de temperatuur en vochtigheid van de omgeving. Aangezien niet alle meetstations voor de luchtkwaliteit gegevens over alle verbindingen registreren, zullen in het kader van deze studie PM10, PM2,5, NO2 en 03 worden geanalyseerd. DDD (gedefinieerde dagelijkse dosis). Dit is de technische meet- en vergelijkingseenheid die overeenkomt met de gemiddelde dagelijkse onderhoudsdosis van een geneesmiddel bij gebruik voor de hoofdindicatie via een gespecificeerde toedieningsweg bij volwassenen, uitgedrukt in de hoeveelheid van het actieve bestanddeel. Het is gedefinieerd en bijgewerkt door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) (https://www.whocc.no/ddd/definition_and_general_considera/#General). DDD/TID (gedefinieerde dagelijkse dosis per duizend inwoners per dag). Deze parameter is bedoeld om het drugsgebruik, uitgedrukt in aantallen DDD, te vergelijken voor verschillende geografische gebieden en/of tijdsperioden. Het wordt berekend door het aantal verbruikte DDD per duizend inwoners te vermenigvuldigen en te delen door het aantal dagen in de beschouwde periode en door het aantal inwoners. DDD/TID-formule = (nºP x NºF x AF x 1000) / (DDD x aantal inwoners x aantal dagen) (nºP = aantal pakketten dat dagelijks wordt verstrekt. NºF = aantal farmaceutische vormen (d.w.z. pillen, capsules enz.) per verpakking. AP = hoeveelheid werkzame stof per farmaceutische vorm). Noemer van de bevolking: om het aantal inwoners te berekenen, wordt uitgegaan van de bevolking (gebruikers met individuele gezondheidskaarten en toegewezen aan een zorgcentrum) onder de hoede van elke behandelaar, berekend op basis van de gegevens van het eerstelijnsinformatiesysteem, inclusief de verpleegkundige thuis bevolking.

1.5 Beschrijving van de variabelen: Belangrijkste uitkomstvariabele: gedefinieerde dagelijkse dosis antimicrobiële middelen per 1000 inwoners per dag. Belangrijkste onafhankelijke variabelen: concentraties van PM10, PM2,5, NO2 en 03.

Verwarrende variabelen: jaar, dag van de week, temperatuur en relatieve vochtigheid.

Secundaire uitkomstvariabelen: Gedefinieerde dagelijkse kosten van antimicrobiële middelen per 1000inwonersdag, sterfte door natuurlijke oorzaken, sterfte door respiratoire oorzaken, ziekenhuisopnames door respiratoire oorzaken en consultaties eerstelijnszorg wegens respiratoire symptomen.

1.6 Gegevensverzameling: Vervuilingsgegevens: Gegevens over vervuiling in de 11 bestudeerde steden van 2006 tot 2020 zullen worden verkregen van de XVPCA voor tijdreeksanalyse. In elke luchtkwaliteitszone kunnen verschillende gebieden worden geïdentificeerd op basis van landgebruik (niveau 1: stedelijk, voorstedelijk of landelijk gebied) en het type emissiebronnen (niveau 2: verkeer, industrie of achtergrond).

De tijdreeksen van de gemiddelde dagelijkse temperatuur en relatieve vochtigheid van 2006 tot 2020, gemeten door de Catalaanse Meteorologische Dienst, zullen worden geregistreerd. Dagelijkse gegevens over vervuiling, temperatuur en vochtigheid in deze gebieden in 2021 en 2022 zullen prospectief worden verzameld. De dag van de week en de tijdreeks van dagelijkse griepgevallen zullen ook als verstorende variabelen worden beschouwd. De associaties van concentraties van de belangrijkste verontreinigende stoffen, de dagelijkse consumptie van antimicrobiële stoffen (DDD/TID) en de beschreven secundaire variabelen zullen in afzonderlijke analyses worden geëvalueerd met behulp van een standaard tijdreeksbenadering, een tweetraps analytisch protocol dat in voorgaande jaren op grote schaal is toegepast. tijdreeksstudies in veel verschillende steden. Bevolkings- en antimicrobiële consumptiegegevens. Er worden gegevens verzameld naar leeftijd (> 65 jaar), geslacht en regio.

Voor de berekening van de DDD/TID en verstrekkingskosten/TID worden dagelijks de volgende gegevens per postcode verzameld: de medicatie (combinatie werkzame stof + farmaceutische vorm + dosis + aantal farmaceutische vormen per verpakking), ATC-code, aantal verstrekte pakketten, datum van uitgifte en officiële prijs van elk pakket. Ook het aantal gebruikers met een individuele zorgpas en een toegewezen zorgcentrum wordt geregistreerd.

1.7 Statistische analyse: In een eerste fase zullen de associaties tussen de dagelijkse dosis antibioticatherapie en de geëvalueerde luchtverontreinigende stoffen in elke stad worden geschat met behulp van quasi-Poisson gegeneraliseerde lineaire modellen. Net als in eerdere studies zullen de volgende covariabelen worden opgenomen in het hoofdmodel: het jaar (afgevlakt door kubieke splines) om de trend en temporele seizoensgebondenheid van de indicatoren te controleren; een variabele die de dag van de week aangeeft om rekening te houden met wekelijkse kortetermijnvariaties; en temperatuur (afgevlakt door splines) en relatieve vochtigheid (afgevlakt door splines) om mogelijke niet-lineaire verstorende weerseffecten te beheersen in gebieden waarin deze informatie beschikbaar is. Aangezien het mogelijke effect van een polluent op de dagelijkse antibioticadosis over de volgende dagen kan worden geprojecteerd, zal in de geschatte modellen een reeks tijdsvertragingen worden onderzocht. Dezelfde procedure wordt toegepast op de temperatuur. In de tweede fase zal een random effects model worden gebruikt om schattingen van het verband tussen de verontreinigende stof en de dagelijkse antimicrobiële consumptie in elke stad te meta-analyseren. Zo worden de geaggregeerde schattingen en hun 95%-betrouwbaarheidsintervallen verkregen van de procentuele verandering in de dagelijkse antimicrobiële consumptie voor elke toename van 10 μg/m3. De I²-test zal worden gebruikt om de heterogeniteit tussen steden te evalueren. Evenzo zullen modellen worden geschat om associaties tussen secundaire uitkomstvariabelen en luchtverontreinigende stoffen te beoordelen. De statistische analyse wordt uitgevoerd met het R statistisch pakket (versie 3.6.1 of hoger (R Foundation for Statistical Computing) met mgcv voor de hoofdmodellen en rmeta voor het random effects model. Statistische significantie wordt overwogen voor p <0,05.

1.8 Beperkingen: Een mogelijke beperking kan de moeilijkheid zijn om onderscheid te maken tussen de impact van vervuiling op antibioticagebruik als een directe oorzaak-gevolgrelatie of als een verstorende factor in de oorzaak-gevolgrelatie tussen luchtverontreiniging en respiratoire exacerbaties van eerdere pathologie.

SUBSTUDIE 2

2.1 Opzet: Beschrijvend observationeel onderzoek naar de concentratie van antibioticaresistentiegenen (ARG) in de omgeving van Barcelona in de periode 2021-2023. De verschillen tussen de concentratie van deze genen op een meetstation voor de luchtkwaliteit in de buurt van een ziekenhuis en op een ander station elders in de stad zullen worden geëvalueerd, evenals de verschillen tussen seizoenen en maanden. De aanwezigheid van bepaalde resistentiegenen zal worden beoordeeld in relatie tot de consumptie van bepaalde groepen antimicrobiële middelen in de studiepopulatie.

2.2 Reikwijdte van het onderzoek en informatiebronnen: Het onderzoek zal worden uitgevoerd in de stad Barcelona. De luchtverontreinigingsmonsters zullen voor analyse worden verkregen uit drie van de luchtkwaliteitsmeetstations van de XVPCA: één in het stadscentrum waar veel verkeer is, en de andere in de buurt van een ziekenhuis op de derde verdieping.

2.3 Studieonderwerpen: volwassenen en kinderen die in de stad Barcelona wonen.

2.4 Definities: ARG (antibioticaresistentiegen): het fragment van het genoom van een micro-organisme dat codeert voor antimicrobiële resistentiemechanismen. Micro-organismen kunnen ARG's verwerven via overerving of door horizontale overdracht van genen van andere micro-organismen. Luchtverontreiniging: zie de definitie in deelproject 1, paragraaf 1.4.

2.5 Studievariabelen: Belangrijkste uitkomstvariabele: Concentratie antibioticaresistentiegenen/maand. Belangrijkste onafhankelijke variabele: gedefinieerde dagelijkse dosis antimicrobiële stoffen per 1000 inwoners per dag.

2.6 Verzameling: Monstername: Monsters van de filters die worden gebruikt om PM-concentraties te meten, zullen worden verzameld op drie stations in XVPCA zone 1, overeenkomend met de stad Barcelona. Er zullen monsters worden genomen op twee stations die representatief zijn voor stedelijke verkeersgerelateerde vervuiling (Plaça Universitat en Poble Nou) en op een ander station dat representatief is voor een ziekenhuisgebied (Parc de Vall D'Hebron). De bemonstering vindt plaats op de eerste dinsdag van elke maand. Op deze manier worden gedurende in totaal 30 maanden drie maandelijkse metingen uitgevoerd, zodat er in totaal 90 monsters worden verzameld. Als er tijdens het onderzoek een episode van hoge besmetting is, wordt extra bemonstering beoordeeld. Meteorologische gegevens die overeenkomen met elke meetdag zullen ook worden geregistreerd.

Monsterverwerking: Monsters worden verzameld door Pallflex hoogvolume (30m3) kwartsvezelfilters (15cm in diameter). Voor gebruik worden de filters 5 uur gesteriliseerd bij 205°C en 48 uur geconditioneerd bij 20°C en 50% relatieve vochtigheid. Elk filter wordt drie keer per 24 uur gewogen in een microbalans met een gevoeligheid van 1 g. Na bemonstering worden de filters naar het microbiologisch laboratorium gebracht waar monsters van PM2,5 worden geëxtraheerd, als volgt. Eerst wordt het filter doorgesneden met een gesteriliseerde snijder. Vervolgens wordt elk filterfragment toegevoegd aan 2 ml steriel gezuiverd water met 0,05% Tween 20-oplossing in een steriele centrifugekuip; vervolgens wordt een sonicatie van 20 minuten uitgevoerd, gevolgd door 40 minuten vortexbeweging bij 2800 tpm. De PM2,5-stalen worden bewaard bij -20ºC tot ze definitief verwerkt worden. DNA-extractie en shotgun-sequencing van microbieel DNA: uit de verkregen verdunning wordt 1 mg/ml geëxtraheerd. DNA-extractie wordt automatisch uitgevoerd met behulp van KingFisher (ThermoFisher)-apparatuur met de MagMaxTM Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation (ThermoFisher)-kit. De bibliotheken worden gebouwd met behulp van de Illumina Nextera-XT®-kit.

Sequencing zal 2x150bp worden gedaan op een NextSeq550® van Illumina. De kwaliteit van de sequenties wordt geanalyseerd met het FastQC1-programma en de bijbehorende filtering wordt uitgevoerd met het Trimmomatic2-programma. Menselijke besmetting zal worden geëlimineerd door de sequenties die zijn gefilterd tegen het menselijk genoom in kaart te brengen met het Bowtie 23-programma. Metaphlan v24-software zal worden gebruikt om de microbiële samenstelling af te leiden. Om het resistoom te bestuderen, zullen de verworven antibioticaresistentiegenen en de chromosomale puntmutaties geïdentificeerd worden met ResFinder 3.05. Bevolkingsgegevens en antimicrobiële consumptiegegevens: Deze gegevens zullen op dezelfde manier worden verzameld als beschreven voor deelproject 1 (zie sectie), maar in het gebied van Barcelona, ​​en specifiek in de postcodes die overeenkomen met de gebieden waar metagenomische gegevens worden verzameld.

2.7 Statistische analyse: Er zullen heatmaps worden gemaakt voor de relatieve abundantie van ARG op basis van de verschillen van 2-ΔCT. Een netwerkanalyse zal worden uitgevoerd op basis van Spearman's rangcorrelaties om het samenvallen van ARG-subtypes in de lucht en in bacteriegemeenschappen te visualiseren. De ARG-concentraties in verschillende maanden en seizoenen zullen worden vergeleken met behulp van boxplots. Bovendien zal een Pearson-correlatie worden gemaakt om de concentratie van ARG te relateren aan de consumptie van antimicrobiële stoffen in de onderzochte gebieden. Om de rijkdom en diversiteit van de bacteriegemeenschap te beoordelen, zal Alpha-diversiteit worden berekend met behulp van Mothur 1.30.1 in overeenstemming met de literatuur (Schloss et al, 2009) voor een betrouwbaarheidsniveau van 95%. De statistische analyse wordt uitgevoerd met behulp van het R statistisch pakket versie 3.6.1 of hoger (R Foundation for Statistical Computing).

2.8 Beperkingen: De belangrijkste beperking van dit deelonderzoek is het beschrijvende karakter ervan. De bestudeerde periode maakt het niet mogelijk om directe tijdsrelaties vast te stellen tussen de mate van luchtverontreiniging en de concentratie van ARG op een bepaalde dag. Bovendien kan vanwege de complexiteit van de techniek slechts een beperkt aantal ARG-bepalingen worden uitgevoerd; daarom zal de analyse van hun relatie met de consumptie van antimicrobiële stoffen door de bevolking beschrijvend moeten zijn.

3. ETHISCHE OVERWEGINGEN: Dit biomedische onderzoeksproject is geëvalueerd door de Research Ethics Committee van het Bellvitge University Hospital. Het zal worden uitgevoerd volgens de voorschriften van de Verklaring van Helsinki (Fortaleza, 2013). Geaggregeerde klinische gegevens uit de database van het ministerie van Volksgezondheid van Catalonië zullen worden gebruikt. Om deze reden is door de Ethische Commissie afgezien van het vereiste van geïnformeerde toestemming. Niettemin zullen de gegevens worden behandeld in overeenstemming met de Spaanse (organische wet 3/2018) en Europese (verordening [EU) 2016/679) regelgeving.