Obesity related to environmental pollutants, diet and epigenetic mechanisms

Abstract
Introduction: Obesity is a chronic disease resulting from environmental, psychological and genetic factors. The objective was to carry out a bibliometry of the scientific literature on this pathology related to environmental pollutants, food and epigenetics, to elucidate lines of research. Materials and method: The documents were managed from the Web of Science database. The search strategy was Obesity AND (pollution OR contamination) in the Titles field, AND (epigenetic * OR obesity OR food OR nutrition OR diet) in Themes. 654 articles were found: 577 original investigations and 77 reviews. The articles were exported in BibTeX format to be analyzed with the Bibliometrix program. Results: The evolution of the production of reports per year has been upward. In 2020, the average number of references of the original articles was 38 and of the review articles, 200. Based on the Lotka index combined with the h index, the most prominent author was Joel Schwartz. The United States concentrated the largest production of scientific articles, which coincides with the location of the institutions with the highest affiliation of the authors. The 5 most frequent keywords were: air pollution, particulate matter, obesity, pollution and epigenetics. Conclusions: A line of research on obesity linked to DNA methylation, oxidative stress and PM2.5 is proposed; which will contribute to reducing this pandemic and, therefore, will impact the morbidity and mortality profiles of non-communicable diseases and COVID-19.

Key words
bibliometrics, obesity, epigenetics, environmental pollutants, diet

Artículo completo
Introducción

La obesidad es una enfermedad crónica progresiva de etiología compleja, resultante de múltiples factores ambientales, psicológicos y genéticos, la cual se define como la acumulación de exceso de grasa corporal y un índice de masa corporal (IMC) igual o mayor de 30 kg/m².^1-4 Al aumentar una unidad de IMC, se estima una reducción de la vida útil de siete meses;⁵ además, ante la emergencia sanitaria por COVID-19, se ha detectado que las personas con obesidad son potencialmente más vulnerables a esta infección, demostrándose que el aumento de la mortalidad y el IMC alto se correlacionan con hospitalización, ventilación mecánica y disminución de la supervivencia.^6,7

La actual transición epidemiológica se caracteriza por una disminución de la morbilidad de padecimientos infecciosos a enfermedades no transmisibles, incluida la obesidad, junto con un aumento en la esperanza de vida. En 2015, el 12% de los adultos en todo el mundo eran obesos y un IMC elevado representaba 4 millones de muertes. Según la OMS, el sobrepeso y la obesidad son la quinta causa de muerte a nivel global y un importante factor de riesgo para las enfermedades no transmisibles. Se ha proyectado que a nivel mundial 1350 millones y 573 millones de personas tendrán sobrepeso y obesidad, respectivamente, para el año 2030. La obesidad que comienza a una edad temprana se vuelve permanente durante la pubertad y continúa hasta la edad adulta.^1-4,8-14

La Organización Mundial de la Salud (OMS) y la Organización Panamericana de la Salud (OPS) estipulan que la región de las Américas es la que presenta la mayor prevalencia de obesidad infantil y adulta, Estados Unidos ocupa el primer lugar, seguido de México.^15,16 En los últimos años, América latina ha experimentado un proceso de urbanización acelerado, con importantes cambios demográficos, epidemiológicos y socioeconómicos; como la transición nutricional, la mayor asequibilidad y accesibilidad de alimentos altamente procesados o insalubres y cambios en los estilos de vida, disminuyendo la actividad física.^17-19

Durante varias décadas, el paradigma clínico para el tratamiento de la obesidad ha sido una función simple de la ingesta de energía versus gasto calórico. Otros factores de riesgo bien estudiados implicados en la obesidad incluyen la genética, fumar durante el embarazo, el estrés, el microbioma y el momento del consumo de comida, entre otros.¹⁴ Además de estos factores, en los últimos años se ha presentado evidencia científica sobre diversos contaminantes ambientales que podrían tener un papel clave en la prevalencia de la obesidad.^20,21

Es así, que el presente reporte tiene como objetivo realizar un análisis bibliométrico de la literatura científica publicada sobre la obesidad y su relación con los contaminantes ambientales, la alimentación y los mecanismos epigenéticos, con la intención de dilucidar líneas de investigación que contribuyan a disminuir la pandemia de obesidad.


Métodos

Se realizó un análisis bibliométrico de referencias gestionadas en diciembre de 2020 de la base de datos Web of Science. El perfil y 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 referencias; de las cuales 577 correspondieron a investigaciones originales y 77 a artículos de revisión.

Las referencias se exportaron en formato BibTeX para ser analizadas con el programa Bibliometrix, herramienta de código abierto para la investigación cuantitativa en bibliometría.²² Las variables estudiadas fueron: evolución de las publicaciones por año, referencias, autores; productividad, grupos de investigación y adscripción; revistas, evolución de temas identificados a través de palabras clave y Keywords Plus y, finalmente, productividad por país.


Resultados
Evolución de las publicaciones por año

Los resultados de la búsqueda hecha en la Web of Science comprenden un período que abarca desde 1980 a 2020. La evolución que ha tenido la producción de informes por año ha sido ascendente, con un comportamiento exponencial tal como lo predice la ley de crecimiento exponencial de Price,²³ mostrando una aceleración franca desde 2018 (Figura 1).






Referencias

El promedio del número de referencias del primer artículo original de 1980 contiene 38 citas, y los de 2020, una media de 60 referencias. Para el caso de artículos de revisión, el más antiguo que la Web of Science infrma es de 1980 y presenta 39 citas, mientras que el promedio de las referencias de las revisiones de 2020, fue de 200.


Autores

De los 3560 autores identificados en las referencias, 36 eran autores únicos y 2452, coautorías. El comportamiento de los autores coincide con lo establecido por Lotka en 1926,²⁴ que indica que el mínimo de autores concentra la mayor aportación de artículos.

Como se aprecia en la Figura 2, se identificaron seis redes de colaboración construidas entre los autores. La primera red trabaja las líneas de envejecimiento, métodos bioestadísticos, salud infantil y adolescente, enfermedad crónica, salud ambiental, genética y salud urbana. Esta red la conforman Wolf K, Peters A, Baccarelli AA, Coull BA, Schwartz J, Kloog I, Cyrys J, Zhong J, Just AC, Wright RJ y Byun HM. La segunda red se especializa en riesgos para la salud asociados con la exposición a la contaminación del aire y el ruido; está integrada por Gruzieva O, Xu CJ, Merid SK, Auffray C, Den Dekker HT, Anto JM, Sunyer J, Bousquet J, Soderhall C, Kere J, Pershagen G, Koppelman GH, London SJ, Melen E, Korek M y Bellander T. La tercera red de colaboración está conformada por Lurmann F, Breton CV y Jerrett M, quienes trabajan los temas de exposición a la contaminación del aire y efectos sobre la salud, entorno construido, actividad física y cambio climático. La cuarta red trabaja líneas de investigación relacionadas con las ciencias ambientales y la integran Sorensen M, Tjonneland A, Raaschou-Nielsen O, Overvad K y Andersen ZJ. La quinta red se especializa en patologías cardiovasculares y enfermedades no transmisibles; la conforman Rajagopalan S, Sun Q, Liu C, Xu X y Wang A. La sexta red de colaboración la integran Hoogh K, Vineis P, Brunekreef B, Hoek G, Eeftens M, Beelen R, Key TJ y Bueno de Mesquita HB; quienes trabajan sobre la línea de investigación “una sola salud” y evaluación de riesgos.






Las diez instituciones de adscripción que concentraron el mayor número de autores fueron: la Universidad de Harvard, con una frecuencia de 87; la Universidad Estatal de Ohio, 45; la Universidad de Utrecht, 38; la Universidad de Aarhus, 32; la Universidad de Columbia, la Escuela Icahn de Medicina de Mount Sinaí y la Universidad de Copenhague, una frecuencia de 31 cada una; la Universidad de California en Berkeley, 27; la Universidad de Columbia Británica y la Universidad de Michigan tuvieron una frecuencia de 25 cada una. Seis de estas instituciones se ubican en los Estados Unidos, dos en Dinamarca, otra en Holanda y una más en Canadá.

En relación con en el índice de Lotka sobre la productividad de los autores,²⁵ se reconocieron 17 como grandes productores. Sin embargo, estos autores han publicado de manera distinta a través del tiempo. Por ejemplo, Schwartz J, autor ubicado a la cabecera, ha trabajado en el tema desde 2001, pero en 2015 fue su máxima producción como se aprecia en la Figura 3.






Con base en el índice de Lotka, aunado con el índice h sobre la productividad y el impacto de las publicaciones de los autores,²⁶ el autor más destacado identificado en este análisis bibliométrico fue Joel Schwartz, ya que es el único autor con el mayor número de publicaciones y con el índice h más alto. Le sigue Sanjay Rajagopalan que, aunque ocupa el tercer lugar como autor con mayor número de publicaciones, es el segundo con índice h más alto.


Revistas

Se encontraron 226 revistas que publican artículos sobre obesidad y su relación con los contaminantes ambientales, la alimentación y los mecanismos epigenéticos. De estas, las que concentraron el mayor número de publicaciones fueron: Environmental Health Perspectives tuvo un factor de impacto de 8.341 en 2019.²⁷ El factor de impacto de Science of the Total Environment en 2019 fue de 6.551.²⁸ Environmental Pollution tuvo un factor de impacto de 6.793 en 2019.²⁹ El factor de impacto de Environment International en 2019 fue de 7.577,³⁰ y Journal of Epidemiology tuvo un factor de impacto de 3.691 en 2019.³¹


Palabras clave

Se encontró un total de 1224 palabras clave propuestas por los autores y 1879 Keywords Plus. De 1980 a 2020, las diez palabras clave más frecuentes fueron: contaminación del aire, material particulado, obesidad, contaminación, epigenética, asma, tránsito automovilístico, metilación del ADN, inflamación y metales pesados; mientras que exposición, obesidad, mortalidad, asociación, riesgo, salud, exposición a largo plazo, material particulado, inflamación y estrés oxidativo fueron las Keywords Plus más mencionadas en el mismo período.

La evolución que han tenido las ocurrencias de las palabras clave y las Keywords Plus reflejan la evolución teórica conceptual que ha tenido el avance científico de la obesidad relacionada con la contaminación ambiental, la alimentación y la epigenética, como se muestra en las Figuras 4 y 5, respectivamente.






En las palabras clave propuestas por los autores, se reconocieron cinco ideas científicas publicadas de 1980 a 2015, a saber: epidemiología, mecanismos epigenéticos, contaminación del aire, metales pesados y contaminación en general. Mientras que, de 2016 a 2020, las ideas científicas derivadas de estas investigaciones fueron: contaminación del aire, embarazo, infancia, obesidad, salud ambiental y PM2.5. En ambos períodos, la idea científica que concentró el mayor número de palabras fue la contaminación del aire. Sin embargo, cada idea desde su origen en 1980 presentó una evolución particular. Epidemiología evoluciona a contaminación del aire; mecanismos epigenéticos a partir de 2016 se bifurca en dos ideas: contaminación del aire e infancia; contaminación del aire también en 2016 se ramifica en seis ideas: embarazo, infancia, obesidad, salud ambiental, PM2.5, y la última rama se mantiene en contaminación del aire; metales pesados evoluciona a infancia; y la idea de contaminación en su sentido más genérico, evoluciona y se diversifica en cinco ideas: contaminación del aire, infancia, obesidad, salud ambiental y PM2.5.






Las Keywords Plus registraron cinco ideas científicas en el período comprendido de 1980 a 2015 y cuatro ideas entre 2016 y 2020. En el primero se identificó mortalidad, exposición, contaminación del aire, obesidad e infancia y en el segundo período se reconocieron como ideas científicas principales a la exposición en general, exposición a largo plazo, estrés oxidativo y obesidad. En ambos períodos, las ideas científicas con mayor número de Keywords Plus fueron exposición y obesidad. No obstante, cada temática, desde su origen en 1980, presentó una evolución particular. A partir de 2016 mortalidad se bifurca en exposición en su sentido más genérico y exposición a largo plazo; exposición en 2016 se ramifica en cuatro: exposición a largo plazo, estrés oxidativo, obesidad y se conserva una cuarta como exposición; contaminación del aire se divide en tres: exposición en general, obesidad y exposición a largo plazo; obesidad se ramifica en cuatro: exposición genérica, exposición a largo plazo, estrés oxidativo y una cuarta se conserva como obesidad; y la idea de infancia se bifurca en exposición y obesidad.


Países

Los 10 países con mayor número de autores de los artículos originales y de revisión sobre obesidad y su relación con la contaminación ambiental, la alimentación y los mecanismos epigenéticos, de 1980 a 2020, fueron: Estados Unidos con una frecuencia de 760; China, 153; Canadá, 134; Holanda, 126; España, 121; Reino Unido, 101; Italia, 95; Dinamarca, 94; Francia y Alemania con una frecuencia de 82 cada una. De estos países, Estados Unidos, Canadá y Francia son los que publican más artículos en colaboración con grupos de investigación de otros países.


Conclusión

La obesidad es un problema de salud pública que, con la pandemia de COVID-19, puso de manifiesto aun más su relevancia porque disminuye significativamente la esperanza y la calidad de vida de las poblaciones a nivel mundial, agudizándose en zonas con alta prevalencia de obesidad, como sucede en el continente americano.

La tendencia en investigación sobre la obesidad relacionada con la contaminación ambiental, la alimentación y los mecanismos epigenéticos es ascendente y tiene un punto de aceleración notable a partir de 2018. Nuestro resultado coincide con lo informado por Manoel Alves y colaboradores en 2019.³² Este comportamiento puede ser interpretado como un aumento en el interés por comprender cómo la contaminación ambiental está correlacionada con la obesidad. Si dicho comportamiento continúa, se puede esperar que las áreas del conocimiento relacionadas aceleren las explicaciones.

En relación con lo anterior y, tomando en cuenta el número de referencias bibliográficas de los artículos analizados, se identificó en el presente estudio el patrón en ascenso predicho por Derek J de Solla Price en 1965;³³ que al aumentar el número de citas, se enriquecen así los artículos cada vez más desde una perspectiva teórica. Por lo que la predicción realizada por de Solla, es pertinente.

En lo concerniente a los autores, se reconocieron seis redes de colaboración, tres de ellas trabajan la línea de riesgos para la salud asociados con la exposición a la contaminación ambiental, dos se especializan en enfermedades no transmisibles, y una desde la veterinaria, trabaja la línea de “una sola salud” y la evaluación de riesgos. Nuestro resultado es consistente con lo informado por Khan y colaboradores,³⁴ por Aletaha, Soltani y Dokhani, ³⁵ y por Nicastro y colaboradores.³⁶ Si bien sus trabajos no especifican los temas de las redes de colaboración como se muestra en el presente análisis bibliométrico, revelan la existencia de un número semejante de redes de investigadores.

Acerca de la bibliometría por países, Estados Unidos concentró la mayor producción de artículos científicos, quintuplicando casi la productividad del país que está en segundo lugar: China; lo que coincide con la ubicación de las instituciones con más adscripción de los autores. Nuestros datos concuerdan con los reportes de Khan y colaboradores,³⁴ Yao y colegas,³⁷ y con los de Zhao y su grupo.³⁸ Estos resultados son consistentes con la obesidad como problema de salud pública, siendo Estados Unidos el país en el mundo con mayor número de personas con esta enfermedad.^15,16

En relación con las palabras clave propuestas por los autores y con las Keywords Plus se identificó que los contaminantes ambientales inicialmente investigados fueron los metales pesados y la exposición a la contaminación del aire, pero en la actualidad se evalúa específicamente la exposición a largo plazo y, más reciente aun, se analiza el papel que podrían tener las PM2.5 en la evolución de la obesidad y considerando las redes de colaboración entre los autores, se puede reconocer el surgimiento del paradigma de la salud ambiental en el estudio de la prevalencia de obesidad.

Se identificó que la alimentación continúa considerándose como la principal etiología de la obesidad, investigándose primero su comportamiento epidemiológico, especialmente durante el embarazo y la infancia. Nuestro resultado coincide con lo reportado por Kiss y colaboradores,³⁹ y podría explicarse con la hipótesis de los DOHaD. Esta hipótesis ha destacado el vínculo entre las fases periconceptual, fetal y etapa temprana de la vida infantil, con el posterior desarrollo de la obesidad adulta y el síndrome metabólico. La hipótesis de los DOHaD propone que el grado de desajuste entre los entornos prenatal y posnatal es un determinante importante del riesgo de enfermedad posterior.^1,40

El mecanismo epigenético más frecuente en este análisis bibliométrico fue la metilación del ADN, lo que es incongruente con lo señalado por Alves y colaboradores³² en 2019. Esta anomalía podría explicarse por el análisis que los autores hicieron a sus palabras clave, ya que al haber empleado como perfil de búsqueda “micro-ARN”, el único mecanismo epigenético identificado en su blibliometría relacionado con la obesidad fue precisamente el dependiente del ARN; incluso, contabilizaron como palabras más frecuentes las empleadas en su perfil de búsqueda. No obstante, lo importante a resaltar es que los estudios epigenéticos han ofrecido en los últimos años valiosas herramientas para comprender la pandemia de obesidad, postulándose como mecanismos moleculares etiológicos en la hipótesis de los DOHaD, reportándose también asociados con los contaminantes ambientales, las modificaciones de la microbiota intestinal, estrés oxidativo y la ingesta de alimentos desequilibrados, que pueden inducir, a través de mecanismos epigenéticos, aumento de peso y consecuencias metabólicas alteradas.^1,41-45

Ahora bien, los artículos publicados acerca de la obesidad y su relación con los contaminantes ambientales, la alimentación y los mecanismos epigenéticos que fueron empleados en esta bibliometría se recopilaron de la base de datos Web of Science y se analizaron de manera exhaustiva y objetiva. Sin embargo, el escaso número de publicaciones en idiomas distintos del inglés limita la recopilación de datos científicos de países menos desarrollados.

El presente análisis bibliométrico expone los indicios de la evolución de ideas científicas y el surgimiento de nuevos paradigmas de la obesidad relacionada con la contaminación ambiental, la alimentación y los mecanismos epigenéticos, de lo cual podemos deducir que se abren varias áreas de oportunidad para probables líneas de investigación a futuro, lo que se refuerza con el crecimiento exponencial de las publicaciones. Así, se propone una línea de investigación sobre la obesidad que retome los siguientes temas: metilación del ADN, estrés oxidativo y PM2.5. Otro aspecto a destacar es la importancia de iniciar y desarrollar una red latinoamericana que investigue este aspecto y que inicialmente puede ser apuntalada por Schwartz y Rajagopalan. Además, diseñar estrategias de socialización del conocimiento con otras regiones del mundo que, por resultados de esta bibliometría, no están considerando la obesidad como objeto de estudio prioritario, corriendo el riesgo de aumentar esta epidemia con las implicaciones propias en la salud pública.

La investigación científica sobre la obesidad que considere los nuevos paradigmas aportados a través de la presente bibliometría, contribuirá a reducir esta pandemia y, por lo tanto, impactará en los perfiles de morbimortalidad de las enfermedades no transmisibles y de la COVID-19.

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