Obesity and environmental pollution: paradigms and scientific revolutions

Abstract
Kuhn in 1962 establishes the revolutionary character of science: "new scientific theories are not born by verification or falsification, but by substitution." The objective of this review was to analyze the ideas and paradigms through which studies on obesity and its relationship with environmental pollutants, diet and epigenetics have passed, in order to illustrate the current situation of this object of study. Articles were managed in December 2020 from the Web of Science. The strategy was Obesity AND (pollution OR contamination) in the Title field, AND (epigenetic* OR obesity OR food OR nutrition OR diet) in the Themes field. 654 articles were obtained: 577 original investigations and 77 reviews. The documents were exported in BibTeXformat to be quantitatively analyzed with the Bibliometrix program. For the qualitative analysis, review articles were selected in whose titles, keywords and/or abstract, carried the word paradigm*, identifying 19 who underwent content analysis. From 1980 to 2020, four periods were recognized, the first and third are classified as normal science; the second and the fourth, crisis of knowledge or revolution. The evolution of the studies has been differentiated. First, the central theme was environmental pollution and secondarily, obesity. For the second and third period, the epigenetics related to environmental pollution and that associated with obesity are investigated separately and at present, causal relationships between environmental pollutants and obesity, nutrients and epigenetics are hypothesized.

Artículo completo
Introducción

A nivel mundial, la carga de las enfermedades no transmisibles (ENT) está aumentando y se ha reconocido como un problema de salud global. Se informa que este grupo de afecciones representan más de la mitad de todos los problemas mundiales de salud y contribuyen sustancialmente a la morbilidad y la mortalidad.^1,2 Entre las ENT destaca la obesidad, porque las personas que la padecen tienen más probabilidades de tener otras enfermedades, como diabetes tipo 2, enfermedades cardiovasculares, apnea del sueño,³ artrosis,⁴ trastornos mecánicos musculoesqueléticos,⁵ síndrome metabólico,⁶  varios tipos de cáncer⁷ como el mamario,⁸ enfermedades respiratorias crónicas,⁹ infertilidad en ambos sexos,¹⁰ enfermedad de la vesícula biliar,⁴  esteatosis hepática⁶ y trastornos psiquiátricos.¹¹

La obesidad es el resultado de una interacción compleja de factores genéticos, metabólicos, conductuales, culturales y ambientales,^1,12-15 y desde 1980 la prevalencia de esta enfermedad se ha duplicado en más de 70 países y ha aumentado continuamente en los demás.^3,16 Los riesgos para la salud asociados con la obesidad y el sobrepeso son particularmente problemáticos cuando inician en la infancia, debido al potencial de consecuencias para la salud a largo plazo.^1,12-15

Un sector de la comunidad científica está intentado dilucidar las causas puntuales de la epidemia de obesidad, con la intención de reducir este problema mundial, destacando la existencia de académicos que han comenzado a ir más allá de los correlatos tradicionales de la obesidad, como los factores dietarios, y han comenzado a explorar más de cerca el papel que las toxinas y los patógenos ambientales pueden desempeñar en la aparición de la obesidad. Además de estos factores, en los últimos años se ha reportado evidencia científica sobre diversos contaminantes ambientales que podrían tener un papel clave en la prevalencia de la obesidad.^16,17,18 Por la razón anterior, es importante analizar el avance de las ideas científicas que relacionan a la obesidad con los contaminantes ambientales.

Thomas Kuhn, en 1962, establece el carácter revolucionario de la ciencia, cuya premisa es: “las nuevas teorías científicas no nacen por verificación ni por falsación, sino por sustitución”. Es decir, un paradigma se conforma por los supuestos teóricos generales, las leyes y las técnicas para su aplicación que adopta una comunidad científica. Tomar una postura dentro de un paradigma implica poner en práctica una ciencia normal, lo que significa investigación basada en una o más realizaciones científicas pasadas, realizaciones que alguna comunidad científica particular reconoce, durante cierto tiempo, como fundamento para su práctica posterior. Esta ciencia normal articula y desarrolla el paradigma, en cuyo proceso surgirán problemas que no quedan explicados por el paradigma. Si estas dificultades se consolidan, se produce una crisis que se puede resolver solo desde un nuevo paradigma. Cuando este nuevo paradigma rompe radicalmente con el anterior, se genera una revolución científica.¹⁹  
El objetivo de esta revisión fue analizar las ideas y los paradigmas por los que han transitado los estudios sobre la obesidad y su relación con los contaminantes ambientales, la alimentación y los mecanismos epigenéticos, con el propósito de ilustrar la situación actual que guarda el objeto de estudio, para facilitar a la comunidad científica el planteamiento de proyectos de investigación que favorezcan la reducción de la pandemia de obesidad.

 
Métodos

Se buscaron artículos científicos en el último bimestre de 2020 de la base de datos Web of Science. El perfil y la estrategia de búsqueda utilizado fue Obesity AND (pollution OR contamination) en el campo Title, AND (epigenetic* OR obesity OR alimentation OR nutrition OR diet) en el campo Themes. No se estableció ningún límite temporal ni otros criterios de exclusión. La búsqueda dio como resultado 654 artículos; de los cuales 577 correspondieron a investigaciones originales y 77, a artículos de revisión. Los artículos se exportaron en formato BibTeX para ser analizados con el programa Bibliometrix, herramienta de código abierto para la investigación cuantitativa en bibliometría.²⁰        
Para distinguir los momentos del ciclo del nacimiento de las nuevas teorías científicas propuesto por Kuhn, se analizó el comportamiento de la producción de investigación, considerándose la gráfica de línea del tiempo arrojada por el programa Bibliometrix. En esta, se reconocieron períodos de producción según la pendiente del número de artículos publicados por año: plana, variabilidad mínima o descenso, se clasificó como “período de ciencia normal”, y al ascender y formar picos, como “período de crisis/revolución”. La identificación de las ideas se basó en el análisis de frecuencia de las palabras clave, palabras en títulos y de las Keywords Plus.

Para el análisis cualitativo de las ideas, los paradigmas y las revoluciones científicas, de los 77 artículos de revisión acopiados se seleccionaron aquellos en cuyos títulos, palabras clave o resumen, llevaran la palabra paradigm*, identificando 17 documentos. Para los años previos a 2009, la búsqueda se agregó a cualquier parte del texto, con lo que se encontró un artículo, mientras que para los años 2013 y 2014 se tuvo que reemplazar paradigm* por theor* para poder acceder a ideas científicas, con lo que se identificaron 2 trabajos; por lo que, en total, se obtuvieron 20 artículos de revisión, a los que se les realizó análisis de contenido.

 
Períodos de ciencia normal y de crisis o revolución científica

En nuestra base de datos, el primer año en que se publica un artículo sobre obesidad y su relación con la contaminación ambiental, la alimentación y los mecanismos epigenéticos fue 1980. La evolución que ha tenido la producción de reportes por año ha sido en forma exponencial. Sin embargo, el comportamiento de la línea de tiempo presenta momentos de producción prácticamente homogénea, intercalándose con momentos de aceleración, que permite la identificación de cuatro períodos. El primero comprende de 1980 a 2008 y el tercero, de 2013 a 2014; ambos períodos se clasifican como ciencia normal; por su parte, el segundo, de 2009 a 2012, y el cuarto, de 2015 a 2020, se consideran como períodos de crisis del conocimiento o de revolución (Figura 1).





 

Palabras en títulos, palabras clave y Keywords Plus más frecuentes, en los períodos de ciencia normal y de crisis o revolución científica

En esta sección se muestra el comportamiento que presentaron las palabras más frecuentes en títulos, palabras clave y Keywords Plus (Figuras 2, 3 y 4, respectivamente), según el período de ciencia normal y de crisis o revolución científica. Se encontró un total de 1224 palabras clave propuestas por los autores y 1879 Keywords Plus.
















La relación entre las cinco palabras más frecuentes en títulos y Keywords Plus con los autores catalogados como grandes productores, según el Índice de Lotka, se presentan en la Figura 5.





  

Ideas científicas y paradigmas

En la Tabla 1 se presentan las ideas científicas y los paradigmas identificados en los artículos de revisión.





 
Discusión

Los estudios sobre obesidad relacionada con la contaminación ambiental, la alimentación y los mecanismos epigenéticos han ido en aumento, y presentan momentos de producción prácticamente homogénea y momentos de aceleración. A los primeros se los clasificó como períodos de ciencia normal y se identificaron dos; a los segundos, se los clasificó como de crisis o revolución del paradigma, reconociéndose también dos. Este resultado es coincidente con el análisis de evolución de las ideas científicas a lo largo de estos cuatro períodos.

Con base en las palabras más frecuentes en títulos, palabras clave, Keywords Plus, autores e ideas científicas detectadas en los artículos de revisión que abordan los paradigmas, se analizan los cuatro períodos de producción de ideas científicas.

El primer período corresponde a ciencia normal, comprende los años 1980 a 2008 y es el lapso más largo, pero con el menor número de investigaciones. Las investigaciones originales en torno a la contaminación ambiental enfatizaban la del aire, la exposición a ella y sus efectos, así como contaminantes específicos, como los hidrocarburos policíclicos aromáticos. En relación con los autores de estos estudios, destacan Hoek y Brunekreef,^39-47 cuyo objeto de estudio es la exposición a la contaminación del aire, mencionando los primeros bosquejos de su impacto en la obesidad. Como la investigación en la temática era aún incipiente, el paradigma propuesto para explicar la obesidad primero fue el “gen ahorrador”, pero evolucionó a finales de este período a “transmisión intergeneracional del fenotipo de obesidad”. El paradigma para tratar la obesidad es el desequilibrio entre ingesta y gasto energético.

El segundo período concierne a una revolución científica gracias a la epigenética, y abarca los años 2009 a 2012. En apenas tres años, las investigaciones se dirigieron hacia cuatro líneas: contaminación ambiental, centrándose aún en la del aire a través de contaminantes específicos, como metales y las partículas en suspensión, la exposición de estos y sus efectos en enfermedades pulmonares, como el cáncer y la enfermedad obstructiva crónica; origen del desarrollo de la salud y la enfermedad (DOHaD, developmental origins of health and disease), que reemplaza a la hipótesis de la transmisión intergeneracional del fenotipo de obesidad; enfermedades cardiovasculares, y la metilación del ADN. En cuanto a los autores de estas investigaciones, resaltan Overvad, Tjonneland,^48-51 Andersen y Sorensen,^52-54 quienes, además de estudiar la exposición de partículas en suspensión en la contaminación del aire y su efecto en la mortalidad, retoman evidencias anteriores y comienzan a impulsar las pesquisas de estos elementos con la obesidad.

El tercer período corresponde a ciencia normal, comprende los años 2013 a 2014 y es el intervalo más corto, pero existe una alta productividad investigativa, que da continuidad a las líneas identificadas en el período anterior:  contaminación ambiental, concentrándose todavía en la del aire a través de partículas en suspensión, la exposición de estas y sus efectos en las enfermedades pulmonares, enfatizando ahora el asma; DOHaD, determinantes sociales y estilos de vida como causantes de obesidad, que reemplaza a las enfermedades cardiovasculares; y el estrés oxidativo como resultado de la metilación del ADN. En relación con los autores de estos estudios, destacan Rajagopalan, Sun y Liu,^55,56 cuyo objeto de estudio es la exposición a la contaminación del aire y su relación con la obesidad.

El cuarto período es el actual, y comienza en 2015. Nos encontramos en una crisis del paradigma del desequilibrio entre ingesta y gasto energético como etiología y tratamiento de la obesidad. En estos años, Schwartz,^57-62 ha publicado el mayor número de investigaciones sobre el impacto de la exposición a contaminantes ambientales en la salud humana; en esta línea, pero en menor grado, se reconoce a Baccarelli.^61,63,64 Ahora bien, los investigadores que han logrado estipular la relación de los contaminantes de manera específica con la obesidad son Rajagopalan^65-70 en primer lugar, le siguen Coull,⁷¹ Overvad,⁷² Tjonneland,⁷³ Andersen,⁷⁴ Lurmann,⁷⁵ Liu,^76,68 y Sorensen.⁷⁶ Se está sugiriendo indagar como alternativa al paradigma hegemónico de la etiología y el tratamiento de la obesidad, a los contaminantes ambientales como disruptores endócrinos, las alteraciones en las funciones neurotransmisoras, los cambios en el epigenoma, la disbiosis de la microbiota intestinal, y los efectos de nutrientes específicos en la función mitocondrial y en las vías de señalización; incluso se está estipulando la relación entre obesidad y asma, proponiéndose tratar a ambas con el mismo fármaco, metformina. Además, se están proponiendo los orígenes paternos de la salud y la enfermedad (POHaD, paternal origins of health and disease) y se recomienda indagar la línea materna para reemplazar el DOHaD.

En conclusión, los estudios sobre la obesidad y su relación con la contaminación ambiental, la alimentación y los mecanismos epigenéticos han tenido una evolución diferenciada en cuanto a la causalidad. Al principio, en el primer período, la temática central fue la contaminación ambiental, y se consideró de manera independiente a la obesidad. Para el segundo período, con la introducción de la epigenética, se investigan por un lado los mecanismos epigenéticos relacionados con la contaminación ambiental, y por otro, los mecanismos asociados con la obesidad. Durante el tercer período continúan estos estudios, y en la actualidad, se plantea la hipótesis sobre la relación causal entre los contaminantes ambientales y la obesidad, cruzando en esta línea los nutrientes y los mecanismos epigenéticos.

En otras palabras, lo que actualmente se está discutiendo es que, una vez establecido que existe un efecto epigenético sobre la obesidad, se han estado investigando los causales epigenéticos u obesogénicos, que pueden ser o no sustancias ingeribles. Otro aspecto que se analiza en este último período es la relación materno-fetal y la paterno-fetal como momento de influencia en la obesidad infantil, y su posterior desencadenamiento en la edad adulta hacia otras enfermedades; es decir, la predisposición a la obesidad y, en cierto sentido, la herencia, por lo que es probable que la biología del desarrollo y los genes HOX tengan un papel fundamental en esta pandemia.

Ambas discusiones se relacionan con la explicación evolutiva, pues estamos adaptados a sobrevivir a la escasez, no a la abundancia, y que, de manera epigenética, esta adaptación se ve modificada. Si fuese así: ¿Qué genes nos permiten sobrevivir a la escasez? ¿Son estos los que se afectan de manera epigenética? Pero si la obesidad es multicausal, ¿son varios genes los que se afectan o será que todas las causas epigenéticas actúan sobre el mismo gen?
 
Agradecimientos: Al Centro de Estudios Justo Sierra, Sinaloa, México y a la Universidad de la Salud del Estado de Puebla, México.

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