Epidemiologia nutrizionale e statistica medica

Epidemiologia nutrizione e statistica medica

Giada Pastorelli

Sommario

• Sommario .............................................................................................................................................. 5
• Relazione causa effetto .................................................................................................................................... 6
• Alcol e tumore alla mammella ........................................................................................ 7
• Tipi di studi nella pratica e ricerca clinica e sanitaria ........................................................................................................................................................ 7
• Studi sperimentali .................................................................................................................................................. 10
• Studi osservazionali ....................................................................................................................................................... 10
• Studi descrittivi .......................................................................................................................................................... 11
• Studi analitici ........................................................................................................................................... 14
• Ripasso statistica medica ......................................................................................................................................................................... 15
• Tabelle ........................................................................................................................................ 19
• Rappresentazioni grafiche ............................................................ 21
• Parametri di sintesi (misure di posizione, dispersione e associazione) .............................................................................................................................................. 23
• Distribuzione gaussiana ......................................................................................... 24
• Esempio applicativo di utilità della standardizzazione .................................................................................................... 25
• Teorema del limite centrale ed errore standard ..................................................................................................................................................... 27
• Stime per intervalli ................................................................................................................................................................ 28
• Test di ipotesi .................................................................................................................. 31
• Accuratezza e precisione di una misura ................................................................................................................................................ 32
• Misure di associazione ......................................................................................................................... 33
• Misure di frequenza e associazione ................................................................................................................................................... 33
• Misure di frequenza 36
• Misure di associazione ......................................................................................................................................................................................................................................................................................... 40
• Fattori di confondimento .................................................................................................................................................. 41
• Assessment dietetico ........................................................................................................................ 42
• Dietary record (o diario alimentare) .................................................................................................................................................................... 42
• 24h recall ..................................................................................................................... 43
• Food frequency questionnaire (FFQ) .............................................................................................................................................................. 46
• Cibi e nutrienti ....................................................................................................................................... 48
• Variabilità intra-individuale ............................................................................................................................................................ 49
• Dietary pattern ......................................................................................................................................................... 50
• Approcci a priori ................................................................................................................................................. 50
• Approcci a posteriori

1 Epidemiologia nutrizione e statistica medica Giada Pastorelli

Metodo scientifico ed epidemiologia nutrizionale

R. Pirsig affermò che il metodo scientifico, confrontato con i metodi informali non scientifici, è come un “gran bulldozer”, lento, tedioso, pesante, laborioso, ma invincibile […] ci si mette il doppio del tempo, il quintuplo del tempo, forse una dozzina di volte di più che con i metodi informali, ma alla fine permette di comprendere.

L’epidemiologia è un branca della scienza prevalentemente quantitativa che lavora con i numeri e cerca di aumentare la conoscenza riguardo le malattie. Nello specifico essa studia i fattori che influenzano il verificarsi di una malattia in una popolazione, ossia cerca di comprendere perché le malattie insorgono (eziologia), con che frequenza e con che distribuzione.

L’epidemiologia nutrizionale studia come la nutrizione può influenzare la salute; essa si occupa di verificare se specifici aspetti della dieta possono influenzare l’occorrenza delle malattie nell’uomo. La sua area di ricerca è relativamente recente, anche se da più di 200 anni diversi ricercatori hanno utilizzato metodi epidemiologici per definire l’origine alimentare di diverse malattie.

Le malattie di cui si è occupata storicamente l’epidemiologia nutrizionale sono le malattie generate da carenze alimentari come lo scorbuto o il beri-beri.

• Nel 1753, James Lind, medico di bordo delle navi di Sua Maestà, durante un viaggio identificò alimenti in grado di contrastare lo scorbuto. Egli divise i 12 marinai a bordo in sei gruppi di due. Ogni marinaio ricevette una dieta fissa, uguale per tutti, e un supplemento diverso per ogni coppia: sidro, limoni, arance, acqua salata, aceto e un miscuglio di aglio, mostarda e rafano. La scelta dei supplementi ricadde fra le sostanze che le credenze popolari accreditavano come possibili rimedi per lo scorbuto. Dopo sei giorni di cura, soltanto i quattro marinai che avevano mangiato agrumi migliorarono, al punto da essere rimandati in servizio, gli altri no. Lind in modo inconsapevole fece una sperimentazione clinica seppur non randomizzata né controllata.
• Nel 1885 Kanehiro Takaki, ufficiale della marina giapponese, scoprì l’origine del beriberi. Egli si rese subito conto che la dieta dei marinai giapponesi, composta da riso brillato e poco altro, era piuttosto povera in proteine. Takaki venne a sapere che 25 giovani cadetti di una nave scuola giapponese erano morti durante un viaggio in Nuova Zelanda. Dopo molte insistenze, riuscì a persuadere le autorità competenti a replicare quel viaggio in tutto e per tutto, stessa rotta, stesso numero di persone a bordo e stessa durata e stagione di navigazione. L’unica differenza fu nella composizione e consistenza delle razioni alimentari, alle quali Takaki fece aggiungere latte condensato, carne, verdure, pane e grano, a spese delle razioni di riso brillato che invece furono diminuite. Durante il viaggio della nave di Takaki non ci furono morti per beriberi, e solo 14 casi di malattia tra coloro che non avevano voluto mangiare tutte le razioni extra così come erano state prescritte. Il beriberi era conseguenza di qualcosa che mancava nella dieta ordinaria dei marinai giapponesi ed in poco tempo il beriberi scomparve dalle navi giapponesi. L’Imperatore conferì a Takaki il titolo di Lord.

Alimentazione come esposizione e outcome

In epidemiologia nutrizionale, l’alimentazione può essere sia la risposta che l’esposizione (outcome) di interesse. Ad esempio, possono essere fatti studi che indagano la relazione fra un intervento alimentare e la crescita, fra esposizione ambientale ad un elemento e stato di nutrizione, fra cambiamenti nutrizionali e un intervento alimentare.

L’epidemiologia nutrizionale può giocare un ruolo estremamente importante anche oggi, dove l’attenzione è soprattutto posta alle cause alimentari dell’insorgenza di malattie cronico degenerative e cardiovascolari piuttosto che a patologie da carenze alimentari.

Molti studi epidemiologici fatti su ampie parti della popolazione umana hanno associato un basso consumo di frutta e verdura all’aumento di rischio di diversi tipi di cancro, in particolare epiteliali (polmone 24/25*, bocca 9/9, laringe 4/4, esofago 15/16, stomaco 17/19, pancreas 9/11, cervice 7/8, vescica 3/5, colon-retto 20/35, altro 6/8), ma anche ormone-dipendenti (mammella 8/14, ovaie/endometrio ¾, prostata 1/14). *numero di studi che mostrano un’associazione protettiva su numero di studi eseguiti

Il meccanismo con cui questi alimenti possono proteggere contro il cancro non è ancora stato completamente svelato, ma le consistenti evidenze epidemiologiche hanno comunque portato diverse autorità sanitarie a promuovere campagne per l’aumento di consumo di frutta e verdura.

Il WCRF (World Cancer Research Found) ogni 10 anni pubblica una revisione delle evidenze disponibili sull’associazione fra fattori di rischio certi, probabili e possibili nello sviluppo di tumori. È noto da tempo che le bevande alcoliche sono un fattore di rischio accertato per lo sviluppo di carcinomi di cavo orale, faringe, laringe, intestino, fegato e mammella.

Le carni rosse lo sono per l’intestino, l’arsenico nell’acqua per il sale per lo stomaco, i cereali contaminati di muffe per il fegato, mentre eccessivi supplementi di β-carotene polmone e pelle, lo sono per il polmone.

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Lo stesso WCRF pubblica anche una serie di raccomandazioni per ridurre il rischio di sviluppare tumori, delle 10 raccomandazioni del 2018, 5 riguardano direttamente l’alimentazione e altre 3 lo fanno indirettamente:

1. Be a healthy weight
2. Be physically active
3. Eat a diet rich in wholegrains, vegetables, fruit and beans
4. Limit consumption of ‘fast foods’ and other processed foods high in fat, starches or sugars
5. Limit consumption of red and processed meat.
6. Limit consumption of sugar sweetened drinks
7. Limit alcohol consumption
8. Do not use supplements for cancer prevention
9. For mothers: breastfeed your baby if you can
10. After a cancer diagnosis: follow our recommendations if you can.

Complessità dell’esposizione alimentare

Negli studi caso controllo o negli studi di intervento è previsto un gruppo di soggetti esposti al fattore di rischio o protettivo piuttosto che al trattamento ed un gruppo non esposto o esposto ad un placebo. Nel caso dell’alimentazione questo non vale in quanto tutti siamo esposti al cibo, tutto in qualche modo ci alimentiamo.

L’esposizione agli alimenti è universale, complessa e multifattoriale. È un’esposizione complessa perché è costituita da un insieme di alimenti ognuno composto da molti nutrienti; uno stesso alimento, inoltre, può avere una composizione molto varia in dipendenza di vari fattori, ad esempio climatici nel caso dei vegetali. Anche il metodo di preparazione del cibo può essere importante nel determinare i suoi effetti sulla salute.

L’effetto degli alimenti sulla salute è strettamente dipendente dalla quantità, caratteristica dell’esposizione non sempre facile da stimare. In più l’alimentazione di un soggetto è influenzata dall’età, dal sesso, da caratteristiche demografiche, socioculturali, economiche, familiari, psicologiche, ecc.

I componenti alimentari possono essere tra loro correlati e possono avere effetti antagonistici o sinergici. È anche difficile indagare l’alimentazione di un soggetto perché c’è un’elevatissima variabilità intra- e intersoggettiva dei consumi nel tempo e nello spazio.

Le patologie per cui l’alimentazione può costituire un fattore di rischio, poi, sono multifattoriali e, quindi, dev’essere considerato l’effetto degli altri fattori concorrenti. Inoltre, tali malattie insorgono nell’adulto e soprattutto nell’anziano e non è ancora chiaro se sia rilevante la dieta in ogni fase della vita precedente o solo in uno specifico periodo.

A tal proposito le persone possono non essere in grado di ricordare il proprio pattern alimentare di molti anni prima e questo può essere un problema nel caso di studi retrospettivi. A volte un soggetto può non ricordare anche cibi che ha consumato anche con grande frequenza in periodi precedenti.

Quindi, per valutare gli effetti degli alimenti occorre quantificare o, se non è possibile, per lo meno stimare i consumi alimentari, ma tale valutazione è estremamente difficile perché dipende da tantissimi fattori complessi che interagiscono tra loro. A questo si aggiunge il fatto che persone diverse possono identificare uno stesso alimento con nomi differenti e che uno stesso cibo può essere codificato differentemente in banche dati e in queste non sono disponibili tutti gli alimenti.

Riuscire a fare una stima sia in termini di alimenti che di nutrienti richiede un numero enorme di passaggi molto complessi.

Malattie complesse e periodo di induzione

Le malattie di cui attualmente interessa studiare l’associazione con l’alimentazione sono generalmente complesse, con lunghi periodi di induzione e multifattoriali. Esse non sono integralmente dovute all’alimentazione, sono dovute a diversi fattori che agiscono in modo proattivo, sinergico o antagonista, in contemporanea o in tempi diversi, e devono essere tutti presi in considerazione.

Il periodo di induzione è il periodo di tempo che intercorre tra l’esposizione al fattore di rischio, nel caso in esame l’alimentazione, e la manifestazione della patologia di interesse. Se è molto lungo è difficile conoscere il momento di inizio dell’esposizione e, quindi, quantificare l’esplosione totale.

Le malattie definite multifattoriali sono caratterizzate dall’insorgenza determinata dall’esposizione a più fattori di rischio (alimentazione, genetica, occupazione, aspetti psico-sociali, caratteristiche comportamentali, fattori infettivi) che a loro volta sono spesso responsabili di più patologie.

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Queste potenziali determinanti di malattia possono agire da soli o sinergicamente.

Le malattie cardiovascolari sono caratterizzate da molti fattori di rischio tra cui età, genere, stato menopausale nelle donne, storia familiare, peso, pressione, colesterolo e diabete. Altri fattori sono lo stato ossidativo delle lipoproteine sieriche e l’omocisteina.

Molti di questi fattori di rischio (es. diabete, peso, colesterolo), accertati o sospetti, sono influenzati da aspetti della dieta. Ad esempio, il consumo di diversi acidi grassi influenza il livello di colesterolo e il consumo di tre vitamine del gruppo B (B12 e B6 e folati) influenza il livello di omocisteina.

Quanto più le malattie hanno una natura complessa tanto più è difficile comprenderne le cause ed il loro andamento nel tempo e nello spazio. Un’esposizione complessa che influenza una condizione complessa è qualcosa di difficile da indagare.

Una nota massima afferma che con l’epidemiologia è possibile distinguere una “cosa grande” da una “cosa piccola”, mentre è molto difficile distinguere una cosa piccola dal “niente”. Molte delle associazioni osservate tra alimentazione e malattie sono “piccole cose”, quindi, se l’effetto è reale è davvero molto sottile ed è difficile distinguerlo da un errore di misura o un bias che non è stato possibile eliminare, ossia da un effetto fittizio.

Obiettivi dell’epidemiologia nutrizionale

Gli obiettivi principali dell’epidemiologia nutrizionale sono:

1. Monitorare il consumo di cibi e nutrienti e lo stato nutrizionale di una popolazione.
2. Generare nuove ipotesi sulla relazione alimentazione-salute e valutare la forza, se esiste, di questa relazione. La forza della relazione è molto importante, perché una relazione c’è sempre o quasi sempre dato che non esiste in ambito nutrizionale il gruppo non-esposto.
3. Contribuire alla prevenzione delle malattie e al miglioramento della salute pubblica.

La nutrizione è un ambito molto studiato, soprattutto negli ultimi anni, ma che continua ad essere di interesse di studio perché coinvolge tutta la popolazione e perché si tratta di esposizioni con effetti deboli che sono più difficili da studiare.

Dato che l’esposizione coinvolge tutti anche se l’effetto è debole agire su un fattore di rischio alimentare permette di alleggerire il carico di malattia sul sistema sanitario. Al contrario, l’eliminazione di un fattore di rischio molto potente che però agisce su poche persone è importante, ma non determina un alleggerimento del carico sanitario.

Agire sull’esposizione a fattori di rischio deboli è più difficile perché i benefici non sono evidenti per il soggetto.

I vantaggi dell’epidemiologia nutrizionale