Влияние загрязнения воздуха на потребление противомикробных препаратов населением в целом (ONAIR)

Проект ONAIR будет состоять из двух дополнительных исследований, описанных ниже:

ПОДРАЗДЕЛ 1

1.1 Схема: Двухкомпонентный анализ временных рядов связи между концентрацией основных загрязнителей воздуха (PM2,5, PM10, NO2, O3) в период с 2006 по 2022 год и ежедневным потреблением противомикробных препаратов населением в целом.

1.2 Объем исследования и официальные источники информации: Исследование будет проводиться в 11 городах Каталонии с населением более 100 000 человек, распределенных по четырем провинциям региона. В этих городах проживает 3 283 501 человек. Ежедневные данные о загрязнении воздуха будут поступать из Сети мониторинга и прогнозирования загрязнения атмосферы (XVPCA). Ежедневное потребление противомикробных препаратов будет оцениваться на основе официальных данных о рецептах, зарегистрированных Советом коллегии фармацевтов Каталонии (CCFC), уполномоченным Министерством здравоохранения Каталонии. Исследуемые вторичные клинические переменные будут получены через Агентство по оценке качества и здоровья Каталонии.

1.3 Субъекты исследования: взрослые и дети, проживающие в 11 изучаемых городах.

1.4 Определения: Загрязнение воздуха. Это определяется как обнаружение в воздухе любого вещества, которое может нанести вред здоровью людей, животных или растений или причинить материальный ущерб. Загрязнение воздуха происходит из разных источников; он варьируется в зависимости от своего состава, который, в свою очередь, зависит от температуры и влажности окружающей среды. Для целей настоящего исследования, поскольку не все станции мониторинга качества воздуха регистрируют данные по всем соединениям, будут проанализированы PM10, PM2,5, NO2 и 03. DDD (определенная суточная доза). Это техническая единица измерения и сравнения, эквивалентная средней суточной поддерживающей дозе лекарственного средства при его применении по основному показанию через определенный путь введения у взрослых, выраженная в виде количества активного начала. Он определяется и обновляется Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) (https://www.whocc.no/ddd/definition_and_general_considera/#General). DDD/TID (определенная суточная доза на тысячу жителей в сутки). Этот параметр предназначен для сравнения потребления наркотиков, выраженного в цифрах DDD, для разных географических районов и/или периодов времени. Он рассчитывается путем умножения количества потребляемых DDD на тысячу жителей и деления на количество дней в рассматриваемом периоде и на количество жителей. Формула DDD/TID = (nºP x NºF x AF x 1000) / (DDD x nº жителей x nº дней) (nºP = количество упаковок, выдаваемых ежедневно. NºF = количество лекарственных форм (например, пилюль, капсул и т. д.) в упаковке. AP = количество активного начала на фармацевтическую форму). Знаменатель населения: для расчета количества жителей будет использоваться население (пользователи с индивидуальными картами здоровья и закрепленными за центром ухода), находящееся под опекой каждого практикующего врача, рассчитанное на основе данных информационной системы первичной медицинской помощи, включая также сестринское дело. домашнее население.

1.5 Описание переменных: Основная переменная результата: определенная суточная доза противомикробных препаратов на 1000 жителей в день. Основные независимые переменные: концентрации PM10, PM2,5, NO2 и 03.

Вмешивающиеся переменные: год, день недели, температура и относительная влажность.

Вторичные переменные исхода: определенная ежедневная стоимость противомикробных препаратов на 1000 жителей в день, смертность от естественных причин, смертность от респираторных причин, госпитализации по респираторным причинам и консультации первичной медико-санитарной помощи по поводу респираторных симптомов.

1.6 Сбор данных: Данные о загрязнении: Данные о загрязнении в 11 изучаемых городах с 2006 по 2020 год будут получены из XVPCA для анализа временных рядов. В каждой зоне качества воздуха можно выделить отдельные зоны в зависимости от землепользования (уровень 1: городские, пригородные или сельские районы) и типа источников выбросов (уровень 2: автомобильный, промышленный или фоновый).

Будут записаны временные ряды среднесуточной температуры и относительной влажности с 2006 по 2020 год, измеренные Каталонской метеорологической службой. Ежедневные данные о загрязнении, температуре и влажности в этих районах в 2021 и 2022 годах будут собираться проспективно. День недели и временной ряд ежедневных случаев гриппа также будут рассматриваться как смешанные переменные. Взаимосвязь концентраций основных загрязнителей, ежедневного потребления противомикробных препаратов (DDD/TID) и описанных вторичных переменных будет оцениваться в отдельных анализах с использованием стандартного подхода временных рядов, двухэтапного аналитического протокола, который широко применялся в предыдущих исследованиях. исследования временных рядов во многих разных городах. Данные о населении и потреблении противомикробных препаратов. Данные будут собираться по возрасту (> 65 лет), полу и региону.

Для расчета DDD/TID и стоимости отпуска/TID будут собираться следующие ежедневные данные по почтовому индексу: лекарство (комбинация активного начала + лекарственная форма + доза + количество лекарственных форм в упаковке), код ATC, количество выданных упаковок, дата выдачи и официальная цена каждой упаковки. Также будет зарегистрировано количество пользователей с индивидуальной медицинской картой и назначенным центром обслуживания.

1.7 Статистический анализ. На первом этапе будут оцениваться связи между суточной дозой антибиотикотерапии и оцененными загрязнителями воздуха в каждом городе с использованием квазипуассоновских обобщенных линейных моделей. Как и в предыдущих исследованиях, в основную модель будут включены следующие ковариаты: год (сглажен кубическими сплайнами) для контроля тренда и временной сезонности показателей; переменная, указывающая день недели для учета недельных краткосрочных колебаний; и температура (сглаженная с помощью сплайнов) и относительная влажность (сглаженная с помощью сплайнов) для контроля потенциальных нелинейных смешанных эффектов погоды в районах, в которых эта информация доступна. Поскольку возможное влияние загрязняющего вещества на суточную дозу антибиотика можно спрогнозировать на последующие дни, в расчетных моделях будет изучен диапазон временных задержек. Та же процедура будет применена к температуре. На втором этапе модель случайных эффектов будет использоваться для метаанализа оценок связи между загрязняющим веществом и ежедневным потреблением противомикробных препаратов, полученных в каждом городе. Таким образом, будут получены совокупные оценки и их 95% доверительные интервалы процентного изменения суточного потребления противомикробных препаратов для каждого увеличения на 10 мкг/м3. Тест I² будет использоваться для оценки неоднородности между городами. Аналогичным образом будут оцениваться модели для оценки связей между вторичными переменными результатов и загрязнителями воздуха. Статистический анализ будет проводиться с использованием статистического пакета R (версия 3.6.1 или выше (R Foundation for Statistical Computing) с использованием mgcv для основных моделей и rmeta для модели случайных эффектов. Статистическая значимость будет рассматриваться при p <0,05.

1.8 Ограничения: Возможным ограничением может быть сложность различения влияния загрязнения на потребление антибиотиков как прямой причинно-следственной связи или как искажающего фактора в причинно-следственной связи между загрязнением воздуха и обострениями респираторной предшествующей патологии.

ПОДРАЗДЕЛ 2

2.1 Дизайн: описательное обсервационное исследование концентрации генов устойчивости к антибиотикам (ARG) в районе Барселоны в период 2021–2023 гг. Будут оценены различия между концентрацией этих генов на станции мониторинга качества воздуха рядом с больницей и на другой станции в другом месте города, а также межсезонные и межмесячные различия. Наличие определенных генов резистентности будет оцениваться в связи с потреблением определенных групп противомикробных препаратов в исследуемой популяции.

2.2 Объем исследования и источники информации: Исследование будет проводиться в городе Барселона. Образцы загрязнения воздуха будут получены для анализа с трех станций мониторинга качества воздуха XVPCA: одна из них находится в центре города, где наблюдается значительный объем движения, а другая расположена рядом с больницей третьего уровня.

2.3 Субъекты исследования: Взрослые и дети, проживающие в городе Барселона.

2.4 Определения: ARG (ген устойчивости к антибиотикам): фрагмент генома микроорганизма, кодирующий механизмы устойчивости к противомикробным препаратам. Микроорганизмы могут приобретать ARG либо по наследству, либо путем горизонтального переноса генов от других микроорганизмов. Загрязнение воздуха: см. определение в подпроекте 1, раздел 1.4.

2.5 Переменные исследования: Основная переменная результата: концентрация генов устойчивости к антибиотикам/месяц. Основная независимая переменная: определенная суточная доза противомикробных препаратов на 1000 жителей в сутки.

2.6 Сбор: Сбор проб: Пробы из фильтров, используемых для измерения концентрации ТЧ, будут собираться на трех станциях в зоне 1 XVPCA, соответствующей городу Барселона. Образцы будут взяты на двух станциях, представляющих загрязнение, связанное с городским транспортом (Plaça Universitat и Poble Nou), и на другой станции, представляющей территорию больницы (Parc de Vall D'Hebron). Отбор проб будет проходить в первый вторник каждого месяца. Таким образом, будут проводиться три ежемесячных измерения в течение 30 месяцев, так что всего будет собрано 90 проб. Если во время исследования произойдет эпизод сильного загрязнения, будет проведена оценка дополнительной выборки. Метеорологические данные, соответствующие каждому дню измерений, также будут записаны.

Обработка проб: Пробы будут собираться через фильтры Pallflex большого объема (30 м3) из кварцевого волокна (диаметром 15 см). Перед использованием фильтры стерилизуют при 205°C в течение 5 часов и кондиционируют в течение 48 часов при 20°C и относительной влажности 50%. Каждый фильтр будет взвешиваться три раза каждые 24 часа на микровесах с чувствительностью 1 г. После отбора проб фильтры будут доставлены в микробиологическую лабораторию, где будут извлечены образцы PM2,5 следующим образом. Сначала фильтр будет разрезан стерилизованным резаком. Затем каждый фрагмент фильтра будет добавлен к 2 мл стерильной очищенной воды с 0,05% раствором Tween 20 в стерильной центрифужной ванне; затем будет выполняться 20-минутная обработка ультразвуком, а затем 40-минутное перемешивание вортексом при 2800 об/мин. Образцы PM2,5 будут храниться при температуре -20ºC до тех пор, пока они не будут окончательно обработаны. Экстракция ДНК и секвенирование микробной ДНК дробовиком: из полученного разведения будет извлечено 1 мг/мл. Выделение ДНК будет выполняться автоматически с использованием оборудования KingFisher (ThermoFisher) с комплектом MagMaxTM Microbiome Ultra Nucleic Acid Isolation (ThermoFisher). Библиотеки будут созданы с использованием набора Illumina Nextera-XT®.

Секвенирование будет выполнено 2x150bp на NextSeq550® от Illumina. Качество последовательностей будет проанализировано с помощью программы FastQC1, а соответствующая фильтрация будет выполнена с помощью программы Trimmomatic2. Человеческое загрязнение будет устранено путем сопоставления последовательностей, отфильтрованных с геномом человека, с помощью программы Bowtie 23. Программное обеспечение Metaphlan v24 будет использоваться для определения микробного состава. Для изучения резистома с помощью ResFinder 3.05 будут идентифицированы приобретенные гены устойчивости к антибиотикам и хромосомные точечные мутации. Данные о населении и данные о потреблении противомикробных препаратов: эти данные будут собираться так же, как описано для подпроекта 1 (см. раздел), но в районе Барселоны и, в частности, в почтовых индексах, соответствующих районам, где собираются метагеномные данные.

2.7 Статистический анализ: Тепловые карты будут созданы для относительной численности ARG на основе различий 2-ΔCT. Сетевой анализ будет выполнен на основе ранговых корреляций Спирмена, чтобы визуализировать совпадение подтипов ARG в воздухе и в бактериальных сообществах. Концентрации ARG в разные месяцы и сезоны будут сравниваться с использованием диаграмм. Кроме того, будет сделана корреляция Пирсона, чтобы связать концентрацию ARG с потреблением противомикробных препаратов в исследуемых областях. Для оценки богатства и разнообразия бактериального сообщества альфа-разнообразие будет рассчитываться с использованием Mothur 1.30.1 в соответствии с литературой (Schloss et al, 2009) для уровня достоверности 95%. Статистический анализ будет выполняться с использованием статистического пакета R версии 3.6.1 или выше (R Foundation for Statistical Computing).

2.8 Ограничения: Основным ограничением этого подисследования является его описательный характер. Исследуемый период времени не позволяет установить прямые временные зависимости между степенью загрязнения атмосферного воздуха и концентрацией АРГ в конкретный день. Кроме того, из-за сложности метода можно выполнить только ограниченное количество определений ARG; поэтому анализ их взаимосвязи с потреблением противомикробных препаратов населением должен быть описательным.

3. ЭТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ: Этот биомедицинский исследовательский проект был оценен Комитетом по этике исследований Университетской больницы Беллвитге. Он будет осуществляться в соответствии с принципами Хельсинкской декларации (Fortaleza, 2013). Будут использованы совокупные клинические данные из базы данных Департамента здравоохранения Каталонии. По этой причине Комитет по этике отменил требование информированного согласия. Тем не менее, данные будут обрабатываться в соответствии с испанскими (Органический закон 3/2018) и европейскими (Регламент [ЕС) 2016/679) правилами.