O impacto da poluição do ar no consumo de antimicrobianos na população em geral (ONAIR)

O projeto ONAIR será composto pelos dois sub-estudos descritos abaixo:

SUBESTUDO 1

1.1 Projeto: Uma análise de série temporal em duas partes da associação entre a concentração dos principais poluentes atmosféricos (PM2,5, PM10, NO2, O3) entre 2006 e 2022 e o consumo diário de antimicrobianos pela população em geral.

1.2 Âmbito do estudo e fontes de informação autorizadas: O estudo será realizado nas 11 cidades da Catalunha com mais de 100.000 habitantes, distribuídas nas quatro províncias da região. Essas cidades abrigam 3.283.501 pessoas. Os dados diários sobre a poluição do ar serão obtidos da Rede de Previsão e Monitoramento da Poluição Atmosférica (XVPCA). O consumo diário de antimicrobianos será estimado a partir dos dados oficiais de prescrição registrados pelo Conselho do Colégio de Farmacêuticos da Catalunha (CCFC) autorizado pelo Departamento de Saúde da Catalunha. As variáveis ​​clínicas secundárias em estudo serão obtidas através da Agência de Avaliação de Qualidade e Saúde da Catalunha.

1.3 Sujeitos do estudo: Adultos e crianças residentes nas 11 cidades em estudo.

1.4 Definições: Poluição do ar. Isso é definido como a detecção de qualquer substância no ar que possa prejudicar a saúde de pessoas, animais ou plantas, ou causar danos materiais. A poluição do ar vem de diferentes fontes; varia de acordo com sua composição que, por sua vez, varia de acordo com a temperatura e umidade do ambiente. Para efeitos deste estudo, uma vez que nem todas as estações de monitorização da qualidade do ar registam dados sobre todos os compostos, serão analisados ​​PM10, PM2,5, NO2 e 03. DDD (dose diária definida). É a unidade técnica de medida e comparação equivalente à dose média diária de manutenção de um medicamento quando utilizado em sua principal indicação por uma determinada via de administração em adultos, expressa em quantidade do princípio ativo. É definido e atualizado pela Organização Mundial da Saúde (OMS) (https://www.whocc.no/ddd/definition_and_general_considera/#General). DDD/TID (dose diária definida por mil habitantes por dia). Este parâmetro destina-se a comparar o consumo de drogas expresso em números de DDD para diferentes áreas geográficas e/ou períodos de tempo. É calculado multiplicando-se o número de DDD consumido por mil habitantes e dividindo-se pelo número de dias do período considerado e pelo número de habitantes. Fórmula DDD/TID = (nºP x NºF x AF x 1000) / (DDD x nº de habitantes x nº de dias) (nºP = número de embalagens dispensadas diariamente. NºF = número de formas farmacêuticas (ou seja, comprimidos, cápsulas etc.) por embalagem. AP = quantidade de princípio ativo por forma farmacêutica). Denominador populacional: para o cálculo do número de habitantes, será utilizada a população (utentes com cartões de saúde individuais e afectos a um centro de cuidados) ao cuidado de cada profissional, calculada a partir dos dados do sistema de informação dos cuidados de saúde primários, incluindo também a enfermagem população doméstica.

1.5 Descrição das variáveis: Principal variável de resultado: dose diária definida de antimicrobianos por 1000 habitantes-dia. Principais variáveis ​​independentes: concentrações de PM10, PM2,5, NO2 e 03.

Variáveis ​​de confusão: Ano, dia da semana, temperatura e humidade relativa.

Variáveis ​​de desfecho secundárias: Custos diários definidos de antimicrobianos por 1.000 habitantes-dia, mortalidade por causas naturais, mortalidade por causas respiratórias, internações hospitalares por causas respiratórias e consultas de atenção primária por sintomas respiratórios.

1.6 Coleta de dados: Dados de poluição: Os dados de poluição nas 11 cidades em estudo de 2006 a 2020 serão obtidos do XVPCA para análise de séries temporais. Em cada zona de qualidade do ar podem ser identificadas áreas distintas de acordo com o uso do solo (nível 1: áreas urbanas, suburbanas ou rurais) e o tipo de fontes de emissão (nível 2: tráfego, industrial ou de fundo).

Serão registradas as séries temporais da média diária de temperatura e umidade relativa do ar de 2006 a 2020, medidas pelo Serviço Meteorológico Catalã. Dados diários sobre poluição, temperatura e umidade nessas áreas em 2021 e 2022 serão coletados prospectivamente. O dia da semana e a série temporal dos casos diários de influenza também serão considerados como variáveis ​​de confusão. As associações das concentrações dos principais poluentes, do consumo diário de antimicrobianos (DDD/TID) e das variáveis ​​secundárias descritas serão avaliadas em análises separadas usando uma abordagem de séries temporais padrão, um protocolo analítico de dois estágios que foi amplamente aplicado em estudos anteriores estudos de séries temporais em muitas cidades diferentes. População e dados de consumo de antimicrobianos. Os dados serão coletados por idade (> 65 anos), sexo e região.

Para o cálculo do DDD/TID e custo dispensado/TID serão coletados os seguintes dados diários por CEP: o medicamento (combinação princípio ativo + forma farmacêutica + dose + número de formas farmacêuticas por embalagem), código ATC, número de embalagens dispensadas, data de dispensação e preço oficial de cada embalagem. Será também registado o número de utentes com cartão individual de saúde e centro de atendimento atribuído.

1.7 Análise estatística: Na primeira etapa, as associações entre a dose diária de antibioticoterapia e os poluentes atmosféricos avaliados serão estimadas em cada cidade usando modelos lineares generalizados quasi-Poisson. Como em estudos anteriores, as seguintes covariáveis ​​serão incluídas no modelo principal: o ano (suavizado por cubic splines) para controlar a tendência e sazonalidade temporal dos indicadores; uma variável que indica o dia da semana para levar em conta as variações semanais de curto prazo; e temperatura (suavizada por splines) e umidade relativa (suavizada por splines) para controlar possíveis efeitos de confusão não lineares do clima em áreas nas quais essas informações estão disponíveis. Uma vez que o possível efeito de um poluente na dose diária de antibiótico pode ser projetado nos dias seguintes, uma gama de defasagens de tempo será explorada nos modelos estimados. O mesmo procedimento será aplicado à temperatura. Na segunda etapa, um modelo de efeitos aleatórios será utilizado para meta-analisar estimativas da associação entre o poluente e o consumo diário de antimicrobianos obtidos em cada cidade. Assim, serão obtidas as estimativas agregadas e seus intervalos de confiança de 95% da variação percentual no consumo diário de antimicrobiano para cada aumento de 10μg/m3. O teste I² será utilizado para avaliar a heterogeneidade entre as cidades. Da mesma forma, modelos serão estimados para avaliar associações entre variáveis ​​de resultados secundários e poluentes atmosféricos. A análise estatística será realizada utilizando o pacote estatístico R (versão 3.6.1 ou superior (R Foundation for Statistical Computing) utilizando mgcv para os modelos principais e rmeta para o modelo de efeitos aleatórios. A significância estatística será considerada para p < 0,05.

1.8 Limitações: Uma possível limitação pode ser a dificuldade em distinguir o impacto da poluição no consumo de antibióticos como relação direta de causa e efeito ou como fator de confusão na relação de causa e efeito entre poluição do ar e exacerbações respiratórias de patologia prévia.

SUBESTUDO 2

2.1 Desenho: Estudo observacional descritivo da concentração de genes de resistência a antibióticos (ARG) na área de Barcelona durante o período 2021-2023. Serão avaliadas as diferenças entre a concentração desses genes em uma estação de monitoramento da qualidade do ar próxima a um hospital e em outra em outro local da cidade, bem como as diferenças intersazonais e intermensais. A presença de determinados genes de resistência será avaliada em relação ao consumo de determinados grupos de antimicrobianos na população de estudo.

2.2 Âmbito do estudo e fontes de informação: O estudo será realizado na cidade de Barcelona. As amostras de poluição do ar serão obtidas para análise em três estações de monitoramento da qualidade do ar do XVPCA: uma delas no centro da cidade, onde há um volume significativo de tráfego, e outra localizada próximo a um hospital de terceiro nível.

2.3 Sujeitos do estudo: Adultos e crianças residentes na cidade de Barcelona.

2.4 Definições: ARG (gene de resistência a antibióticos): fragmento do genoma de um microrganismo que codifica mecanismos de resistência antimicrobiana. Os microrganismos podem adquirir ARGs por herança ou por transferência horizontal de genes de outros microrganismos. Poluição do ar: ver definição no subprojeto 1, seção 1.4.

2.5 Variáveis ​​do estudo: Principal variável de resultado: Concentração de genes de resistência a antibióticos/mês. Variável independente principal: dose diária definida de antimicrobianos por 1000 habitantes-dia.

2.6 Coleta: Coleta de amostras: As amostras dos filtros utilizados para medir as concentrações de PM serão coletadas em três estações da zona XVPCA 1, correspondente à cidade de Barcelona. As amostras serão coletadas em duas estações representativas da poluição relacionada ao tráfego urbano (Plaça Universitat e Poble Nou) e em outra estação representativa de uma área hospitalar (Parc de Vall D'Hebron). A amostragem será realizada na primeira terça-feira de cada mês. Desta forma, serão feitas três medições mensais num total de 30 meses, pelo que serão recolhidas um total de 90 amostras. Se houver um episódio de alta contaminação durante o estudo, uma amostragem extra será avaliada. Os dados meteorológicos correspondentes a cada dia de medição também serão registrados.

Processamento de amostras: As amostras serão coletadas através de filtros de fibra de quartzo Pallflex de alto volume (30m3) (15cm de diâmetro). Antes do uso, os filtros serão esterilizados a 205°C por 5 horas e condicionados por 48 horas a 20°C e 50% de umidade relativa. Cada filtro será pesado três vezes a cada 24 horas em uma microbalança com sensibilidade de 1g. Após a amostragem, os filtros serão levados ao laboratório de microbiologia onde serão extraídas amostras de PM2,5, conforme segue. Primeiro, o filtro será cortado com um cortador esterilizado. Em seguida, cada fragmento do filtro será adicionado a 2mL de água purificada estéril com solução de Tween 20 0,05% em cuba de centrífuga estéril; então, uma sonicação de 20 minutos será realizada seguida de 40 minutos de agitação em vórtice a 2800rpm. As amostras PM2,5 serão armazenadas a -20ºC até serem processadas definitivamente. Extração de DNA e sequenciamento shotgun de DNA microbiano: Da diluição obtida, será extraído 1mg/mL. A extração de DNA será realizada automaticamente usando o equipamento KingFisher (ThermoFisher) com o kit MagMaxTM Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation (ThermoFisher). As bibliotecas serão construídas com o kit Illumina Nextera-XT®.

O sequenciamento será feito 2x150bp em um NextSeq550® da Illumina. A qualidade das sequências será analisada com o programa FastQC1 e a filtragem correspondente será realizada com o programa Trimmomatic2. A contaminação humana será eliminada mapeando as sequências filtradas contra o genoma humano com o programa Bowtie 23. O software Metaphlan v24 será utilizado para inferir a composição microbiana. Para estudar o resistoma, os genes adquiridos de resistência a antibióticos e as mutações pontuais cromossômicas serão identificados com o ResFinder 3.05. Dados populacionais e dados de consumo de antimicrobianos: Esses dados serão coletados da mesma forma descrita para o subprojeto 1 (ver seção), mas na área de Barcelona e especificamente nos códigos postais correspondentes às áreas onde os dados metagenômicos são coletados.

2.7 Análise estatística: Serão criados mapas de calor para a abundância relativa de ARG com base nas diferenças de 2-ΔCT. Uma análise de rede será realizada com base nas correlações de classificação de Spearman para visualizar a coincidência de subtipos de ARG no ar e em comunidades de bactérias. As concentrações de ARG em diferentes meses e estações serão comparadas usando boxplots. Além disso, será feita uma correlação de Pearson para relacionar a concentração de ARG com o consumo de antimicrobianos nas áreas em estudo. Para avaliar a riqueza e diversidade da comunidade bacteriana, a diversidade Alpha será calculada usando Mothur 1.30.1 de acordo com a literatura (Schloss et al, 2009) para um nível de confiança de 95%. A análise estatística será realizada utilizando o pacote estatístico R versão 3.6.1 ou superior (R Foundation for Statistical Computing).

2.8 Limitações: A principal limitação deste subestudo é sua natureza descritiva. O período de tempo em estudo não permite estabelecer relações temporais diretas entre o grau de poluição do ar e a concentração de ARG em um determinado dia. Além disso, devido à complexidade da técnica, apenas um número limitado de determinações de ARG pode ser realizado; portanto, a análise de sua relação com o consumo de antimicrobianos pela população terá que ser descritiva.

3. CONSIDERAÇÕES ÉTICAS: Este projeto de pesquisa biomédica foi avaliado pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Bellvitge University Hospital. Será realizado sob os preceitos da Declaração de Helsinque (Fortaleza, 2013). Serão utilizados dados clínicos agregados do banco de dados do Departamento de Saúde da Catalunha. Por esta razão, a exigência de consentimento informado foi dispensada pelo Comitê de Ética. No entanto, os dados serão tratados de acordo com as normas espanholas (Lei Orgânica 3/2018) e europeias (Regulamento [UE) 2016/679).