环境热应激对孕产妇，胎儿和婴儿健康的影响：一项队列研究 (BIRTH)

背景

人为气候变化导致全球温度的显着升高，导致更频繁，激烈和长时间的热量事件。 这些气候转变具有深远的健康影响，尤其是对于低资源环境中脆弱人群的影响。 孕妇特别容易受到影响，因为热量暴露会破坏孕产妇的体温调节和胎儿发育，可能会导致并发症，例如先兆子痫，妊娠糖尿病，高血压疾病，心血管事件以及早产的风险增加，并增加了早产，低出生体重（LBW），小成本（LBW），小男孩（SGA（SGA）的出生）和仍然存在。

研究表明，每1°C温度上升的早产率增加了1.04倍，在热浪期间的风险更大。 另外，在热暴露与死产，先天异常和妊娠糖尿病之间也观察到了关联。 尽管越来越多的流行病学证据，但关于推动这些关联的生物学机制的数据有限，尤其是在低收入和中等收入国家（LMIC）。

已经提出了几种生物学途径，以解释热量对怀孕和出生结果的影响。 这些包括在怀孕早期的热诱导的热疗，这与神经管缺陷有关。 已经观察到暴露于高温会导致血液流动改变引起的胎盘功能不全。 慢性子宫牙科功能不全可能会导致胎儿缺氧和宫内生长迟缓（IUGR），而胎龄（SGA）新生儿很小。 热应激感应途径还涉及氧化应激，炎症和前列腺素释放。 在怀孕晚期，热量暴露可能会通过释放催产素和前列腺素引起早期分娩和早产。 孕产妇核心温度升高会通过将血液从子宫重新分布来损害胎儿氧合和生长。

研究理由

尽管人们对极端热量对孕产妇和胎儿健康的影响越来越大，但关于人类生物学途径的证据仍然很稀疏和不一致，这主要是由于将热应激作为在怀孕期间独立暴露的挑战。 尽管动物研究和人类实验研究有限确定了在热应激下的生理变化，但将热暴露与不良妊娠和人类的出生结局联系起来的特定病理生理机制仍然很少了解。 值得注意的是，尽管在低收入和中等收入国家（LMICS）中，早产，死产和胎儿生长限制的负担不成比例，但大多数可用的证据来自高收入国家。

这项研究的目的是通过探索在高危LMIC环境下将热量暴露与不良母体和出生结果联系起来的潜在生物学途径来解决这些差距。 在这项研究所在的巴基斯坦的信德省，孕妇经常暴露于室外和室内的极端温度。 他们经常从事手动农业工作，照顾牲畜，并进行家务，例如在露天大火上做饭，通常不使用冷却机制。 身体劳累，热量暴露和结构性脆弱性的结合使它们处于更高的风险。

研究目标

1. 确定怀孕期间环境热暴露与不良出生结果之间的关联，包括LBW，早产，SGA和死产。
2. 为了研究将热量暴露与不良妊娠结局联系起来的生物学机制，重点是体温调节，炎症，心血管菌株和胎盘血流。
3. 为了评估营养状况和社会人口统计等产妇特征是否会改变热暴露对妊娠结局的影响。

方法

研究设计和研究地点

这是一项前瞻性队列研究，在妊娠不到14周内就读孕妇。 参与者将被遵循，直到产后十二个月。 该研究是在信德省的三个农村地区进行的：Matiari，Tando Muhammad Khan（TMK）和Tharparkar。 这些地区经历了极端的夏季温度，并面临多个社会经济挑战，包括贫困的基础设施，粮食不安全感以及孕产妇和新生儿健康并发症的高率。

样本量

为了检测暴露于热应激的孕妇的LBW风险增加15％（与未暴露的比例相比，以1：2的比例），假设有80％的功率，5％的显着性和20％的损耗，我们将招募6,000名参与者。 基线LBW患病率（26.2％）源自2018年巴基斯坦农村国家营养调查。 对于嵌套的生理子研究，所需的样本量以检测10％的标记变化（例如，心率，皮肤温度），功率为90％和5％的显着性。 但是，考虑到更高的流失和可行性，我们将招募1,000名女性为这一子研究，以允许足够的生理分析。

参与者招募和入学

孕妇将通过公共卫生设施和社区外展确定与夫人卫生工作者（LHWS）合作。 现场团队将进行初步筛查，现场映射和社区参与，以确定新婚妇女，这些妇女是自怀孕以来有1 - 2年或计划概念的妇女。 怀孕测试套件将有助于早期识别。

确认将由指定研究办公室的研究医生通过超声检查进行。 知情同意后，将填写招聘表。 这些办公室将作为产前评估，超声和生物学采样的中心。 对于子研究，将根据愿意佩戴设备并允许皮肤温度监测的意愿选择参与者。 将提供运输支持。

数据收集程序

基线评估

在入学时，将使用胎儿臀部长度进行超声确认妊娠年龄，准确至±7天（增长间-21st）。 基线数据将包括人口统计，过去的医疗和产科历史，工作和住房状况以及人体测量法。 标准化的24小时饮食召回将在ANC访问期间进行，捕获进餐类型，频率，季节性和食谱。

后续评估

串行超声，多普勒和超声心动图评估将在12-14、18-22、28-32和36-37周的妊娠中进行。 将收集母体血液和尿液样品，以评估贫血，铁缺乏症，妊娠糖尿病（GDM）和脱水。 在入学率和28-32周的随访中，将测量以下内容：完全血细胞计数（CBC），HSP-70，C反应蛋白（CRP），皮质醇，胎盘生长因子（PLGF），催产素和前列腺素F2α（PGF2α）。 样品将使用标准化方案进行处理，并在温度控制的容器（2-8°C）中运输，并存储在卡拉奇的Aga Khan大学营养研究实验室（NRL）进行分析。

环境暴露监测

环境室内温度将使用可穿戴温度/湿度记录仪连续记录。 湿鳞球温度计将为室外环境指数提供多种热应力因素（例如，辐射温度，湿度，衣服），并在整个怀孕期间为每个参与者计算WBGT。

一部分参与者将佩戴智能手表，以监控心率，睡眠和体育锻炼。 皮肤温度将使用在腹部皮带中戴的I键顿记录仪记录。 现场团队将每两周监督设备功能和数据传输。

交货和产后随访：

分娩时，新生儿体重，长度，中杆臂围（MUAC）和头围将在出生后48小时内被训练有素的员工记录。 当参与者接近期限时，交付通知系统和常规电话将确保及时捕获结果。

对于亚船体，将在交通后10-15分钟内收集胎盘组织和脐带血，并在-80°C下储存。 还将归档其他生物测量（粪便和痰），以进行未来的分析，包括表观遗传学。

母亲二元组将在交付后十二个月进行，并每月评估人体测量法，喂养实践，免疫，发病率和神经发育。

结果措施

该研究的主要结果包括低出生体重（出生体重<2,500g），早产（37个完工的妊娠期出生），基于间增生21ST标准的小妊娠（SGA）婴儿（SGA）婴儿的发病率（SGA）的小小的发病率（SGA）的小胎儿（SGA）。

次要结果将包括死产，妊娠高血压，母体并发症，新生儿死亡率和其他不良后果的发生率

中级生理结果将包括孕妇心率，血压和活动水平，将在1000名参与者的子样本中使用可穿戴监测技术进行评估

学习人员和质量保证的培训

将雇用经验丰富的当地人员，包括医师，超声医生，护士/助产士和数据收集者。 研究医生将接受先前的妇产科（OBGYN）培训，并在产科超声波方面至少有两年的经验。 他们将在Aga Khan University（AKU）的超声和母体超声心动图上接受3个月的培训，以及完成国际妇产科超声学会（ISUOG）超声波课程的培训。

每个研究站点将有三个团队（每个团队的两个数据收集者和一名主管）。 集中式培训将包括对研究方案的取向，逐个问题的工具审查以及每个食物和营养技术援助III（FANTA III）指南的人体测量学培训。 将进行现场实践和试点研究。 操作可穿戴设备的人员将获得其他培训，以处理设备和常规数据检索。

母体和婴儿人体测量法将遵循Interrowth-21st标准。 孕产妇的体重将以SECA 874 U量表（精度：0.1 kg）进行测量。 使用SECA 354婴儿量表将在48小时内记录新生体重。 婴儿卧式的长度将用婴儿计测量；头围和MUAC将记录到最近的毫米。 所有设备将每两周校准。 同一人类测量师将两次记录产妇的体重，婴儿测量结果将由两个盲人人类量学师独立采用。

统计分析

主要分析将使用时变，分布式滞后和非线性模型来评估热应激和不良出生结果之间的关联。 将使用通用热气候指数（UTCI）和湿球球温度（WBGT）来量化热量暴露，并在妊娠窗户上计算平均热量指数（每周，每月，孕期和全怀孕）。 暴露类别将使用分布阈值，基于文献的截止和累积指标（例如，极端热量天> 40°C或> 45°C，在分娩前的7天内暴露和昼夜温度范围）来定义。

描述性统计数据将总结产妇，环境和出生数据。 将使用孕期分层的多变量线性和逻辑回归评估与出生体重的关联。 广义添加剂模型将探索非线性暴露结果关系。 敏感性和调解分析将分别评估热应激定义和生物学途径（应激，炎症，胎盘功能障碍）。 所有模型都将调整关键混杂因素。

数据质量保证

将使用配备专用数据收集应用程序的手持设备收集数据，从而实现实时捕获并在注册和随访中对参与者信息的安全存储。 在每天结束时，数据将通过安全的Internet连接传输到Aga Khan University（AKU）服务器。 在不可用的Internet访问的领域，团队负责人将手动将数据导出到受密码保护的设备，以确保不会丢失数据。 可穿戴设备和固定设备的环境数据将通过指定的员工定期检索并上传到服务器。 所有数据将在安全存储库中存档，并通过AKU LAN身份验证限制访问，并且将根据分配的角色管理用户访问。 每天同步的远程备份系统将保护数据免受损失或损坏。

为了确保数据质量，将自动验证检查集成到数据输入平台中，以标记偏僻的值和不一致之处，尤其是在人体测量和饮食数据中。 专门的超声学家将集中监督基于现场的成像活动，并对超声，多普勒和超声心动图数据进行日常质量评估，以确保图像清晰度和诊断准确性。 标准操作程序（SOP）将被传播到所有研究团队，并严格遵循所有阶段，包括参与者招聘，数据收集，数据管理和分析。 生化测定还将遵守具有适当内部质量控制措施的标准化协议。

道德考虑

该研究方案已由Aga Khan大学和国家生物伦理学委员会（NBC）的道德审查委员会（ERC）审查和批准。 在入学前将从所有参与者那里获得知情同意。 在整个研究中，数据机密性和参与者隐私将严格维护。

在每次研究和随访访问中，研究医生将筛选参与者的任何健康问题，包括高血压，脱水或与妊娠有关的并发症。 那些需要护理的人将转交给提供运输支持的适当医疗机构。 转诊途径将适当用于管理医疗机构的并发症和紧急情况。 偶然发现，例如在评估过程中检测到的心脏或胎儿异常，将披露给参与者并转介以进行专业护理。 只有在参与者同意下才能收集妊娠结局数据，所有信息都将保密。