Modelos Matemáticos: Obesidade pelos Números

Para maior precisão na pesquisa sobre obesidade.

“Como ser fino”, litografia colorida, escola de inglês, século XX

Fonte: Imagens Bridgeman, usadas com permissão

“… Quando você pode medir o que está falando e expressar em números, você sabe algo sobre isso; mas quando você não pode medir isso … seu conhecimento é de um tipo escasso e insatisfatório; pode ser o começo do conhecimento, mas você quase não avançou para o estágio da ciência … ”

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Assim escreveu o matemático e físico irlandês do século 19, lorde Kelvin, famoso por suas experiências com a energia térmica (e para quem a escala Kelvin de temperatura absoluta foi nomeada.) (Palestra, 1883, em Palestras Populares e Endereços , 1889, Volume 1.) palavras são particularmente relevantes para o estudo da obesidade.

Escola Americana, Século XX, Crédito: Copyright GraphicaArtis

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Essencialmente, a obesidade é uma “desordem do balanço energético”, baseada na Primeira Lei da Termodinâmica, que ocorre quando consumimos mais calorias do que gastamos. Mas, explicam os pesquisadores Kevin Hall e Juen Guo ( Gastroenterology , 2017), isso é apenas uma “estrutura útil” e não fornece nenhuma “explicação causal” para o fato de algumas pessoas serem mais propensas à obesidade do que outras. Eles esclarecem: “… a prevenção da obesidade é muitas vezes erroneamente retratada como uma simples questão de contabilidade”, ou seja, 3500 kcal equivale a um quilo, mas essa visão generalizada, citada em websites e em toda a mídia, é “ingênua e incorreta”. não levar em conta a relação interdependente complexa e dinâmica entre o consumo e o gasto. (Hall e Chow, Revista Internacional de Obesidade, 2013; Thomas et al, International Journal of Obesity , 2013)

Embora essa relação seja conhecida há anos, ela persiste teimosamente na literatura científica. Por exemplo, em resposta a um ponto de vista (Guth, JAMA , 1/16, 2018), Hall et al ( JAMA 6/12, 2018) discordam do entendimento simplista do autor, baseado na regra de 3.500 kcal por libra, que reduções na ingestão calórica irão “progressivamente” levar a perdas de peso “substanciais” ao longo do tempo. Em outras palavras, a regra de 3500 kcal “se compromete demais” (apesar dos esforços contínuos de dieters), e não há uma “perda de peso estável e lenta”, especificamente por causa das adaptações fisiológicas do corpo.

E mesmo em uma revista profissional publicada recentemente, os pesquisadores usaram essa regra “inválida” para seus cálculos projetados de mudança de peso em seu estudo sobre diabetes tipo 2. (Veja os comentários de Andrew W. Brown e colegas no BMJ Open Diabetes Research and Care, 11 de setembro de 2018.)

Wilbur O. Atwater, pesquisador de obesidade do início do século XX, estabeleceu valores de energia para proteína, gordura e carboidratos

Fonte: Wikimedia Commons / domínio público

A regra de 3500 kcal foi estabelecida no final da década de 1950 por Max Wishnofsky ( Jornal Americano de Nutrição Clínica , 1958). Wishnofsky reconheceu que a mudança de peso era complexa, com uma série irregular de altos e baixos, com períodos freqüentes de mudança de peso não aparente, e a regra de 3500 kcal dependia de várias variáveis, incluindo o tempo de observação, se alguém estava jejum e hidratação do corpo. Sua conclusão simplista, porém, foi baseada em uma pequena amostra e observações de curto prazo, bem como uma “compreensão limitada dos processos metabólicos fundamentais”, e sua imprecisão levou “muitos pacientes a se perguntar por que sua perda de peso prescrita é menor do que o esperado. (Thomas et al, Jornal da Academia Americana de Nutrição e Dietética , 2014) No entanto, essa regra de 3500 kcal, com suas “falhas fatais”, tornou-se evangelho, com o resultado de que os pacientes foram culpados e potencialmente estigmatizados ou culpam-se por falta de força de vontade e motivação. (Hall e Kahan, clínicas médicas da América do Norte, 2018)

Foi Wilbur O. Atwater, um pesquisador do início do século XX, que confirmou a lei de conservação de energia em humanos e estabeleceu os valores de energia, ainda em uso hoje, para proteína (4 cal / grama); carboidrato (4 cal / grama); gordura (9 cal / grama); e álcool (7 cal / grama). (Heymsfield et al, Jornal Europeu de Nutrição Clínica , 2017) Mas, dizem Allison e seus colegas, “Poucos componentes dietéticos são cercados por mais desinformação e mitos do que as calorias”, em parte relacionados à nossa “falta de métodos práticos e precisos” para avaliar a ingestão calórica e para estabelecer nossas necessidades calóricas ao longo do tempo. (Heymsfield e outros, American Journal of Clinical Nutrition , 1995)

Artista Francês Robert Delaunay, Os Corredores, 1926, Coleção Particular

Fonte: Wikimedia Commons / domínio público

Durante anos, os pesquisadores aceitaram os auto-relatos dos sujeitos para a sua ingestão calórica, bem como para suas medidas de altura e peso e até mesmo sua atividade física. O que agora foi estabelecido inequivocamente é que esses autorrelatos são muitas vezes grosseiramente imprecisos e levam a “questões de validade de dados”. Dhurandhar e colegas ( International Journal of Obesity , 2015), em resposta ao uso de autorrelatos, enfatizaram “… Algo não é melhor que nada”. As razões para essa declaração incorreta incluem a rotulagem incorreta de alimentos; estimativas imprecisas de porções; negação psicológica e auto-ilusão; memória defeituosa; ou mesmo querendo se apresentar mais favoravelmente. (Heymsfield et al, 1995)

Como substituto para os autorrelatos, agora temos melhores ferramentas de medição, como o método da água duplamente marcado, uma técnica desenvolvida para seres humanos “livres” no início dos anos 80 para avaliar nossa taxa metabólica e o gasto diário total em algumas semanas. e a absorciometria de raios-X de dupla energia – a varredura DXA – desenvolvida na década de 1970 para medir a composição corporal, mas mesmo estes não estão completamente livres de erros. (Thomas et al, American Journal of Clinical Nutrition , 2014; Thomas et al, European Journal of Clinical Nutrition , 2018; Heymsfield et al, Obesity Reviews , 2018) Além disso, em situações de vida livre, usando nossos métodos atuais, estamos limitados para períodos de observação – “instantâneos” – de cerca de duas semanas. (Hall et al, American Journal of Clinical Nutrition , 2012)

Maurice Brazil Prendergast, artista americano, Big Boston Public Garden Sketchbook: Projeto para uma bicicleta, 1895-97

Fonte: Museu Metropolitano de Nova York, Domínio Público, Coleção Robert lehman, 1975

Mais recentemente, porém, os pesquisadores agora estão usando “modelos matemáticos validados”, e eles estabeleceram, por exemplo, que o chamado platô da dieta que ocorre após seis meses de dieta, em que a perda de peso parece parar, é na verdade muito mais uma função de pacientes “experimentando uma decaída exponencial de adesão à dieta.” (Freedhoff e Hall, The Lancet , 2016; Hall e Guo, 2017) Por razões que não são totalmente compreendidas, adesão à dieta, incluindo “sustentar escolhas alimentares e comportamentos” é “tão desafiador que é ruim mesmo em estudos de curto prazo quando todos os alimentos são fornecidos.” (Freedhoff e Hall, 2016) Os pesquisadores enfatizam que há considerável variabilidade individual e, embora a perda de peso e a manutenção sejam difíceis, Há muitas histórias anedóticas de dieters de sucesso. Além disso, embora haja alguma adaptação metabólica à perda de peso, a perda de peso pode retardar o metabolismo por razões complexas, incluindo o declínio calórico com perda de peso (Hall, Obesity , 2018), “mediadores” hormonais da mudança de apetite (Heymsfield et al. , Obesity , 2017) e considerável atividade física é necessária para manter a perda, (Hall, 2018) isso não explica o patamar de seis meses descrito por muitos dieters. É a “perda intermitente aparentemente inócua” da adesão à dieta – isto é, a “fadiga comportamental” (Hall e Kahan, 2018) – que é a maior responsável. (Thomas et al, American Journal of Clinical Nutrition , 2014)

Uma corrida na Grécia antiga

Fonte: Wikimedia Commons / domínio público

Modelos matemáticos também podem ser particularmente úteis na simulação de projetos experimentais que não seriam éticos ou práticos. Outra “nova aplicação” é a sua utilização para prever, a partir de resultados de curto prazo, quais pacientes terão mais sucesso em sua perda de peso a longo prazo, ou seja, determinar quem são os “respondedores” a uma intervenção específica e , para sugerir uma mudança na estratégia, segundo Allison e colaboradores (Dawson et al., Advances in Nutrition , 2014.) Além disso, os pesquisadores usaram um modelo matemático para avaliar as interações complexas entre modos genéticos e não genéticos de transmissão da obesidade e para avaliar as taxas de prevalência. (Ejima et al, Obesity , 2018) Este modelo previu que a prevalência da obesidade, infelizmente, atingirá 41% da população dos EUA até 2030.

Allison e colegas (Ivanescu et al, International Journal of Obesity , 2016), no entanto, apreciam a importância de validar seus modelos matemáticos. Por exemplo, um modelo derivado de uma amostra finita nem sempre será capaz de prever também a população geral de onde a amostra foi tirada ou uma nova amostra de uma população diferente – um fenômeno que eles chamam de encolhimento de validade . Para validar um modelo, novos conjuntos de dados são necessários. Para um excelente exemplo de como os pesquisadores usaram quatro diferentes estudos clássicos, incluindo os de Claude Bouchard e Ancel Keys, para validar seu modelo, ver Thomas e seus colegas no American Journal of Clinical Nutrition, 2014.

Conclusão: Durante anos, a pesquisa sobre obesidade sofreu de graves deficiências metodológicas que levaram alguns pesquisadores a enfatizar a necessidade de uma pesquisa melhor, não necessariamente mais ampla. Por exemplo, quando as pessoas pensam que estão aderindo às dietas, elas podem, mesmo inconscientemente, não estar fazendo isso. Além disso, inúmeros estudos basearam-se não em medições precisas, mas em autorrelatos notoriamente imprecisos de ingestão calórica, gasto calórico, peso e altura. Mesmo a regra de ouro em que 3500 kcal é igual a um quilo é simplista e errônea. Para remediar esses defeitos, os pesquisadores começaram a gerar modelos matemáticos na tentativa de criar maior precisão na medição e esclarecer por que é tão difícil para as pessoas perder peso e, particularmente, para manter essa perda ao longo do tempo. Nenhum modelo é perfeito: os modelos podem ter o que os pesquisadores chamam de encolhimento de validade , e até mesmo os modelos matemáticos são tão bons quanto os dados dos quais são originalmente derivados. Toda a pesquisa é um trabalho em andamento. No entanto, esses modelos matemáticos são uma grande melhoria ao longo de anos de dados imprecisos, e os pesquisadores da obesidade se beneficiarão consideravelmente de incorporá-los em suas pesquisas. Lorde Kelvin aprovaria.

Nota: Para uma ferramenta baseada na web para estimar a perda de peso ao longo do tempo, consulte o Planejador de Peso Corporal. (Hall e Kahan, 2018)

Retrato de Lord Kelvin, matemático e físico irlandês, antes de 1907, por Hubert von Herkomer. Museu de Glasgow.

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