Epidemiologia nutrizionale e statistica medica, parte 1

Corso di epidemiologia nutrizionale e statistica medica

Prof.ssa Monica Ferraroni

Parte 1: dall'introduzione agli studi sperimentali

© Laila Pansera

Introduzione

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. Da “Lo zen e l'arte della manutenzione della motocicletta”, R. Pirsig.

L'epidemiologia studia i fattori che determinano il verificarsi e la diffusione di una malattia; cerca di determinare l'eziologia delle malattie; fornisce le informazioni necessarie a pianificare e gestire servizi per la prevenzione, il controllo e il trattamento delle malattie. Quindi descrive il fenomeno, ma scopre anche i possibili determinanti di patologie nuove e/o già presenti, es. nota un eccesso di patologia in una determinata zona, e poi va a vedere cosa sta succedendo in quella zona.

L'epidemiologia nutrizionale si occupa di verificare se specifici aspetti della dieta possono influenzare l'occorrenza delle malattie nell'uomo. È un'area di ricerca relativamente recente, anche se da più di 200 anni diversi ricercatori hanno utilizzato metodi epidemiologici per definire l'origine alimentare di diverse malattie.

Esempi: scorbuto e beri-beri

SCORBUTO: nel 1753 James Lind, medico a bordo delle navi di Sua Maestà, durante un viaggio si trovò a combattere contro lo scorbuto. Lind divise 12 marinai in 6 gruppi di 2. 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 6 giorni di cura, soltanto i quattro marinai che avevano mangiato agrumi migliorarono, al punto da essere rimandati in servizio. Gli altri no. Quindi inizia a capire che lo scorbuto è determinato da una carenza di vitamina C.

BERI-BERI: nel 1885 Kanehiro Takaki, ufficiale medico della Marina Giapponese, era stato incaricato di trovare una cura alla malattia. Egli si rese subito conto che la dieta dei marinai giapponesi era piuttosto povera in proteine (riso brillato e poco altro). Egli 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, vale a dire 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, ed anche 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 beri-beri, e soltanto 14 casi di malattia tra coloro che non avevano voluto mangiare tutte le razioni extra, così come erano state prescritte. Il beri-beri era conseguenza di qualcosa che mancava nella dieta ordinaria dei marinai giapponesi ed in poco tempo il beri-beri scomparve dalle navi giapponesi. L'Imperatore conferì a Takaki il titolo di Lord. Si è capito in seguito che la carenza era di vitamina B1 (tiamina).

Una volta il compito dei medici era difficile, perché c'erano forti carenze. Oggi invece il contesto in cui viviamo è comunque complesso, ma non per le carenze.

Il ruolo dell'alimentazione in epidemiologia nutrizionale

L'alimentazione in epidemiologia nutrizionale può essere la risposta (outcome, ossia la dieta è stata modificata in seguito a un’altra esposizione o a un altro tipo di intervento), oppure l’esposizione, che quindi avrà delle conseguenze (in questo caso la dieta è il motore che causa la malattia). Posso fare:

• Intervento alimentare e crescita
• Esposizione ambientale, e poi guardo cosa succede al mio stato nutrizionale → lo stato nutrizionale è la risposta
• Cambiamenti nutrizionali come risultato di 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 (scorbuto, beri-beri, pellagra), anche se esse sono molto rare, infatti ad oggi sono più frequenti gli eccessi.

L'esempio classico è quello di molti studi epidemiologici fatti su ampie parti della popolazione umana, che hanno associato un basso consumo di frutta e verdura all'aumento di rischio di diversi tipi di cancro. Ci si basa su articoli ed evidenze scientifiche, es. la tabella mostra l'effetto protettivo della frutta e della verdura per il rischio di tumore, in termini di quantità di studi che hanno mostrato la protezione.

Questa protezione si verifica nel caso dei tumori epiteliali, ma meno in quelli ormone-dipendenti. Lo studio è abbastanza vecchio, comunque i risultati sono abbastanza simili a quelli attuali. Comunque qui ci si riferisce solo all'alimentazione, non si considerano altri fattori come il fumo. Sarebbe opportuno che questi valori siano aggiustati per altri fattori di rischio, es. alcol e fumo, che vengono chiamati fattori confondenti.

Ad ogni modo, i risultati di questi studi hanno portato a promuovere campagne per l’aumento di consumo di frutta e verdura. Occorre essere attenti a concepire strumenti di rilevazione della dieta in cui tutte le domande importanti trovino il loro posto, es. il caffè va sempre messo a parte, mentre l’alcol e il fumo vengono compresi nello stile di vita.

La WCRF e le linee guida per la prevenzione del cancro

La WCRF ogni decennio divide l'evidenza di rischio di certi tumori, attribuendo il rischio di certi tumori, in funzione del consumo di determinati alimenti. Dietro a questo ci sono meccanismi biologici noti. Per arrivare a questa tabella, le evidenze devono essere forti. Ora è disponibile la versione 2018, e sicuramente alcune evidenze rimangono forti, mentre altre potrebbero non essere più valide. Comunque si utilizza un approccio conservativo, per essere sicuri che ci siano evidenze sull'argomento.

Le linee guida del 2007 del WCRF sono:

• Mantenersi snelli per tutta la vita (18.5<BMI<24.9)
• Mantenersi fisicamente attivi ogni giorno (una camminata veloce di mezzora al giorno)
• Limitare cibi ad alta densità calorica (preconfezionati, fast food) ed evitare bevande zuccherate
• Basare l'alimentazione prevalentemente su cibi di provenienza vegetale con un'ampia varietà di cereali non raffinati, legumi, frutta e verdura
• Limitare il consumo di carni rosse (non più di 500g/week) ed evitare il consumo di carni conservate
• Limitare il consumo di bevande alcoliche (1 bicchiere/die per le donne e 2 per gli uomini)
• Limitare il consumo di sale (<5g/die) e cibi sotto sale. Evitare cibi contaminati da muffe o conservati in ambiente umido
• È sconsigliato l'uso di supplementi alimentari
• Allattare al seno i figli

L'alimentazione come esposizione speciale

L'alimentazione è un'ESPOSIZIONE SPECIALE, in quanto:

• Ha un'esposizione universale (tutti mangiamo)
• Ha un'esposizione complessa e multifattoriale, in quanto mangiamo diverse combinazioni di cose in poco tempo
• Le componenti alimentari sono altamente correlate: si tende a seguire dei pattern dati dalle nostre preferenze di gusto
• Le componenti bioattive nei cibi hanno tra loro effetti sinergici o antagonisti
• Esiste una variabilità entro e tra soggetti del consumo nel tempo e nello spazio
• Ci sono forti componenti religiose, socio-economiche e psicologiche interconnesse tra loro e legate ad altri fattori di rischio o protezione (es. alcol per islamici)

Parallelo fumo sigaretta – alimentazione

Lei fuma sigarette?

• Numero di sigarette fumate al giorno
• Tipo o marca di sigarette fumate
• Età di inizio
• Età di cessazione se ex fumatore
• Cambiamenti avvenuti nel tempo nel pattern di consumo di sigarette

Lei mangia?

• Tutti si alimentano
• Tutti sono esposti, a vari livelli, a diversi fattori dietetici
• Il pattern di consumo alimentare varia nel tempo e a volte un soggetto può non ricordare cibi che ha consumato anche con grande frequenza in periodi precedenti
• Persone che mangiano molti alimenti di un genere ne mangiano meno di altri generi, creando così un insieme complesso di intercorrelazioni tra le componenti alimentari
• Un alimento in genere consiste in un insieme più o meno complesso di componenti alimentari che possono variare nel tempo e da persona a persona

Inoltre posso chiedere a una persona quanto mangia a settimana di un certo alimento, ma occorre considerare il metodo di preparazione del cibo e es. il condimento. Se chiedo il caffè, chiedo se è bollito, filtrato o altro, in quanto il caffè bollito contribuisce ad aumentare il livello di colesterolo, mentre quello filtrato no, perché il filtro sembra eliminare le componenti che hanno un effetto sull’aumento del colesterolo. Quindi occorre quantificare (stimare) il consumo alimentare, ma la stima dipende da fattori complessi che interagiscono tra loro.

Ci sono diversi fattori che influenzano la stima alimentare, es. il giovane non mangia le stesse cose dell’adulto, oppure in base alle regioni gli alimenti cambiano nome. Inoltre, noi abusiamo della pazienza delle persone, chiedendo di stagionalità diverse nello stesso questionario, e in base alla modalità di raccolta del questionario può influenzare il soggetto in positivo o negativo. Inoltre, alcune volte non lavoriamo sui cibi, ma sui nutrienti, utilizzando le tabelle di conversione. Questo lo faccio con un excel che effettua la conversione, comunque con alcune criticità, come il mantenimento e l’aggiornamento della banca dati.

È quindi importante pensare e riaggiornare tutto, in base alle nuove conoscenze e alle nuove abitudini alimentari. Le malattie di cui attualmente interessa studiare l’associazione con l’alimentazione sono generalmente complesse, con lunghi periodi di latenza e multifattoriali. Multifattoriale significa che i fattori di rischio della patologia sono molti (alimentazione, genetica, occupazione, aspetti psico-sociali, caratteristiche comportamentali, fattori infettivi), e possono essere in relazione l’uno con l’altro. Questo complica la cosa, nel senso che uno stesso intervento può agire in senso positivo su un fattore, e in senso negativo su un altro, quindi con un intervento possiamo contemporaneamente rimuovere la malattia per un verso e mantenerla per un altro verso. Questo avviene perché nonostante i tanti progressi fatti, la conoscenza della biologia del corpo umano legata alla nutrizione non può ancora dare un quadro completo della situazione, quindi quando pensiamo di ridurre la gravità di una malattia con un certo intervento, possiamo non conoscere altri meccanismi biologici che spiegano perché la malattia non regredisce.

Se il periodo di latenza (periodo di tempo che intercorre tra l’esposizione al fattore di rischio - alimentazione - e la manifestazione della patologia di interesse) è molto lungo, diventa molto difficile conoscere il momento di inizio dell’esposizione e quindi quantificare l’esposizione totale. Es. chiedere a una persona anziana se è stata allattata al seno è molto difficile e poco ragionevole. È difficile anche quantificare l’esposizione cumulativa ai fattori di rischio, es. al fumo. Esiste anche l’effetto del digit preference, ossia fornisco un’informazione tutto sommato arrotondata. Tutto questo crea un profilo abbastanza grezzo dell’informazione che deve essere analizzata.

Esempio: malattie cardiovascolari (CVD)

Le CVD 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, accertati o sospetti, sono influenzati da molti aspetti della dieta. Es. il consumo di diversi acidi grassi influenza il livello di colesterolo (i saturi lo fanno aumentare mentre i MUFA e PUFA lo fanno diminuire) e il consumo di 3 differenti vitamine del gruppo B influenza il livello di omocisteina.

Alcuni fattori di rischio esercitano il loro effetto nel tempo mentre altri sono molto veloci, quindi non tutti agiscono contemporaneamente e con la stessa velocità. Quindi io nel tempo può venire meno l’effetto di un fattore di rischio e presentarsi l’effetto di un secondo fattore di rischio.

Un ultimo punto di complessità è il problema dell’errore di misura connesso alla dieta. Quanto più le malattie hanno una natura complessa, tanto più è difficile comprendere le cause del loro andamento nel tempo e nello spazio. Un concetto importante è che i rischi o le protezioni (ossia le stime delle associazioni dieta-malattia), sono dei numeri molto piccoli, es. ottengo odds ratio di 1.2-1.4, rispetto magari a un 30-40 di altri fattori come il fumo.

Inoltre: “With epidemiology you can tell a little thing from a big thing. What’s very hard to do is tell a little thing from nothing at all”. Molte associazioni tra alimentazione e malattie sono “little things”: se l’effetto è reale è davvero molto sottile. In altre parole nell’associazione dieta-patologia, non si vedono livelli di rischio molto grossi, ma si è intorno a 1.2-1.6, che sono risultati molto rilevanti.

Risulta così difficile distinguere se si è in presenza di un’associazione “debole” o di un errore di misura o un bias che non è stato possibile eliminare.

Obiettivi dell'epidemiologia nutrizionale

Gli obiettivi dell’epidemiologia nutrizionale sono:

• Monitorare il consumo di cibi e nutrienti e lo stato nutrizionale di una popolazione obiettivo → descrittivo
• Generare nuove ipotesi sulla relazione alimentazione-salute e valutare la forza, se esiste, di questa relazione. Se esiste una relazione, cerco di quantificarne l’entità, ossia cerco di dire qual è il rischio
• Contribuire alla prevenzione delle malattie e al miglioramento della salute pubblica.

È possibile calcolare quanti sarebbero i casi evitabili di una malattia, se la popolazione mostrasse un comportamento alimentare migliore → casi prevenibili. Al numero di questi casi prevenibili si può anche associare il risparmio del sistema sanitario, se tutti avessero un buon comportamento alimentare.

Es. grassi: capire il tipo di grassi che fa bene o fa male potrebbe far cambiare il trend di utilizzo, grazie a raccomandazioni sulla salute pubblica. I risultati possono avere un’implicazione diretta sui processi di trasformazione e preparazione dei cibi, ma anche sulla stesura delle linee guida.

Purtroppo, la presenza di bias o distorsioni è un punto di svantaggio. Un bias è un errore di tipo sistematico (distorsione) che comporta una sovra o sottostima della forza dell’associazione tra un’esposizione e la risposta a cui si è interessati. Esistono quindi dei meccanismi che mi portano a misurare una cosa molto lontana rispetto al valore vero che volevo misurare. Le distorsioni note vanno tenute presenti, e bisogna intervenire. Queste distorsioni sono frequenti negli studi che andiamo a vedere, per cui occorre disegnare gli studi in modo da ridurre il più possibile le fonti di distorsione note. Es. se voglio selezionare dei soggetti come controllo per uno studio, ma li seleziono tutti nel reparto di una patologia potenzialmente correlata con quella che voglio studiare, sto commettendo un bias evitabile.

Il bias, a differenza dell’errore casuale, è sistematico, ossia trovo lo stesso tipo di errore in tutte le misure. Invece l’errore casuale è casuale, quindi può essere per difetto o per eccesso indistintamente, nel gruppo di misurazioni, e non c’è molto da fare per prevenirlo.

Inoltre, è difficile determinare se le associazioni trovate sono causali (quindi tanto faccio, tanto vedo). Se l’associazione trovata non è causale allora modificare l’esposizione al fattore non comporta una riduzione del rischio di malattia.

Statistica

La statistica comprende un complesso di metodi che assistono tecnici, ricercatori e clinici nell’interpretare in modo razionale i risultati (dati) ottenuti tramite un’indagine o un esperimento.

Si divide in:

• Statistica descrittiva: insieme di tecniche utili per descrivere quanto osservato secondo schemi strutturati in modo particolare
• Statistica inferenziale: insieme di tecniche utili per trarre conclusioni da quanto osservato o prendere decisioni in condizione di incertezza (letteralmente passare dal particolare al generale, quindi parto da quello che ho osservato nello studio e prendo decisioni da applicare al mondo)

Popolazione e campione

Si tratta di una distinzione importante: la popolazione è il grande insieme che ho di riferimento, che non posso analizzare tutta, perché non ho tempo e fondi. Quindi utilizzo un campione della popolazione, e cerco di trovare informazioni da applicare all’intera popolazione. Quindi la statistica ha il compito di estrarre il campione alla popolazione generale. Scegliere il campione non è semplice: scelgo età, sesso (e proporzione), etnia, provenienza geografica (nord, centro e sud, e dimensione del centro abitato) → un campione deve essere rappresentativo della popolazione di riferimento.