Obesity in adolescence - from etiological variability to interventional efficacy in the school context

Tese original para efeitos de obtenção do grau de Doutor em Ciências Químicas e Biológicas apresentada à Universidade de Trás-os-Montes e Alto DouroIntrodução: A obesidade, que tem revelado um crescimento significativo no último meio século, é atualmente considerada como uma das maiores pandemias mundiais do século XXI. Esta tendência tem sido igualmente reportada em crianças e adolescentes, abrangendo territórios outrora relativamente imunes a taxas elevadas de sobrepeso ou obesidade. Este diagnóstico reflecte-se inexoravelmente na qualidade de vida da sociedade contemporânea, sendo um factor de risco para o desenvolvimento de diversas comorbilidades, com efeitos na saúde mental e no relacionamento social dos sujeitos. A isso acresce o agravamento continuado dos custos diretos anuais de cuidados de saúde, suportados pelo próprio ou pela sociedade em geral, assim como os custos indiretos explicados pela quebra de produtividade no trabalho e pelo aumento de absentismo. Tais considerações justificam a redobrada atenção que esta problemática tem suscitado junto de organizações internacionais e particularmente junto da comunidade científica, educativa e dos profissionais de saúde, em áreas diversas do conhecimento especializado. Objectivo: Esta tese explora dois pilares fundamentais no estudo da obesidade na adolescência - a educação nutricional, que assume um carácter preventivo pela procura de soluções inovadoras para a consciencialização da juventude para alimentação saudável; o fenômeno da variabilidade humana, nomeadamente em variáveis de natureza biológica e comportamental. Foram definidos os seguintes objectivos específicos: (i) sistematizar o conhecimento cientifico mais recente sobre o impacto dos programas de educação nutricional em contexto escolar; (ii) analisar quantitativamente o impacto das intervenções escolares no Índice de Massa Corporal (IMC) dos adolescentes; (iii) avaliar o impacto do uso de uma plataforma interativa digital (Obesidata) para ensinar conteúdos nutricionais básicos a adolescentes; (iv) descrever o perfil antropométrico e o padrão de atividade física de adolescentes portugueses; (v) comparar o consumo energético de adolescentes / adultos jovens portugueses com as suas necessidades energéticas; (vi) determinar a acurácia de quatro equações de predição da taxa metabólica basal comumente usadas. Métodos: Pesquisas de literatura foram realizadas utilizando as seguintes bases de dados - Cochrane library, PubMed, Scopus, Science Direct e Web of Science. Os resultados dessa pesquisa foram agrupados por meio de um modelo de efeitos aleatórios com intervalo de confiança de 95%. Foi desenvolvida uma plataforma digital interativa com conteúdo nutricional (“Obesidata”), que foi disponibilizada a 1291 adolescentes durante 2 semanas para estudo autónomo; os adolescentes completaram um questionário de conhecimento antes e imediatamente após o término da intervenção. Dessa amostra inicial, 946 adolescentes (de 6 escolas portuguesas) foram sujeitos a uma avaliação antropométrica simplificada (peso, estatutura e circunferência da cintura), tendo sido ainda registado o seu nível de atividade física (autorrelatado). 287 adolescentes de ambos os sexos registaram sua ingestão alimentar por pelo menos 3 dias, foram sujeitos a uma avaliação antropométrica simples (peso e estatura) e e as necessidades energéticas foram estimadas usando a equação de Harris-Benedict. A taxa metabólica basal foi mensurada por calorimetria indirecta numa amostra de 156 mulheres (idade: 40,3 ± 10,2 anos), recrutada em contexto clínico. Os valores resultantes foram comparados com os valores preditivos das equações de Harris-Benedict, FAO/WHO/UNU, Schofield e Mifflin-St. Jeor em todas as categorias de IMC. Resultados: O uso das tecnologias da informação e comunicação nas estratégias preventivas de saúde alimentar parece ser uma prática pedagógica válida para fornecer educação nutricional junto dos adolescentes, porém os efeitos parecem ser pouco duradoiros. De mesmo modo, o efeito das intervenções escolares no IMC dos adolescentes parece ser estatisticamente significativo embora de baixa magnitude (s. = -0, 55; P = 0, 4; 95% IC =-0, 92,-0, 17). Após 2 semanas de acesso livre a uma plataforma digital interativa (“Obesidata”), 85,8% dos estudantes aumentaram o seu conhecimento nutricional, sobretudo os estudantes mais jovens (P < 0,001) e com um nível de conhecimento de base mais baixo. O nível de conhecimento nutricional apenas diferiu entre os sexos no início da intervenção (p<0.001). A prevalência global de sobrepeso e obesidade nos adolescentes portugueses avaliados foi de 16,5% e 5,9%, respectivamente. Apenas 38,3% dos participantes reporta um nível de atividade física "moderada", "intensa" ou "muito intensa", manifestamente mais baixa entre o sexo feminino (50,1%; versus 29,2%), mas sem um efeito significativo da variável idade. O consumo energético global de adolescentes/adultos jovens foi significativamente menor do que suas necessidades energéticas teóricas, peso normal, sobrepeso e obesos e em todas as classes escolares (P < 0,05). As equações com maior acurácia de estimação da taxa metabólica basal foram a equação de Mifflin-St. Jeor na categoria de peso normal (41,9%) e a equação de Harris-Benedict na categoria de sobrepeso (55,4%) e obesidade (50,9%). Conclusões: As intervenções escolares, nomeadamente baseadas em tecnologia, parecem ser uma ferramenta/estratégia válida de educação nutricional e de estilos de vida saudáveis para adolescentes, embora com efeitos pouco duradoiros e modestos no IMC. O sexo e o conhecimento de base parecem influenciar o processo de aprendizagem, facto que deve ser considerado no desenho de futuras intervenções. Os nossos resultados mostraram ainda que a prevalência do sobrepeso/obesidade nos adolescentes avaliados é relevante (16,5%), sendo que apenas pouco mais de um terço (38%) é fisicamente activo. Concluímos também que, em geral, o consumo energético de adolescentes/adultos jovens parece inferior aos seus requisitos energéticos teóricos. Por último concluímos que a acurácia das equações preditivas da taxa metabólica basal é variavel nas diferentes categorias de IMC, pelo que a sua aplicabilidade individual, em mulheres portuguesas, poderá ser limitada.Introduction: Obesity, which has shown significant growth over the past half century, is now considered to be one of the world's largest pandemics of the 21st century. This trend has also been reported in children and adolescents, covering territories once relatively immune to high rates of overweight or obesity. This diagnosis is inexorably reflected in the quality of life of contemporary society, being a risk factor for the development of various comorbidities, with effects on the mental health and social relationship of the subjects. On top of this is the continued increase in direct annual health care costs, paid by the individual or society in general, as well as the indirect costs explained by the drop in productivity at work and the increase in absenteeism. Such considerations justify the attention that this problem has attracted to international organizations and particularly to the scientific, educational and health professionals community, in diverse areas of specialized knowledge. Objective: This thesis explores two fundamental pillars in the study of obesity in adolescence - nutrition education, which plays a preventive role in seeking innovative solutions for youth awareness of healthy eating; the phenomenon of human variability, namely in the biological and behavioral dimension. The following specific objectives were defined: (i) to systematize the latest scientific knowledge on the impact of nutrition education programs in the school context; (ii) to quantitatively analyze the impact of school interventions on adolescents' Body Mass Index (BMI); (iii) evaluate the impact of using an interactive digital platform (Obesidata) to teach basic nutritional content to adolescents; (iv) describe the anthropometric profile and physical activity pattern of Portuguese adolescents; (v) compare the energy consumption of Portuguese adolescents / young adults with their energy needs; (vi) determine the accuracy of four commonly used basal metabolic rate prediction equations. Methods: Literature searches were performed using the following databases - Cochrane library, PubMed, Scopus, Science Direct and Web of Science. The results of this research were grouped using a random effects model with a 95% confidence interval. An interactive digital platform with nutritional content (“Obesidata”) was developed, which was made available to 1291 adolescents for 2 weeks for autonomous study; The adolescents completed a knowledge questionnaire before and immediately after the intervention ended. From this initial sample, 946 adolescents (from 6 Portuguese schools) underwent a simplified anthropometric assessment (weight, height and waist circumference), and their level of physical activity (self-reported) was also recorded. 287 adolescents of both sexes recorded their food intake for at least 3 days, underwent a simple anthropometric assessment (weight and height) and their energy requirements were calculated using the Harris-Benedict equation. Basal metabolic rate was measured by indirect calorimetry in a sample of 156 women (age: 40.3 ± 10.2 years) recruited in the clinical setting. The resulting values were compared with the predictive values of the Harris-Benedict, FAO / WHO / UNU, Schofield and Mifflin-St equations. Jeor in all BMI categories. Results: The use of information and communication technologies in preventive food health strategies seems to be a valid pedagogical practice to provide nutrition education to adolescents, but the effects seem to be unsustainable over time. Similarly, the effect of school interventions on adolescent BMI appears to be statistically significant although of low magnitude (s. = -0.55; P = 0.4; 95% CI = -0.92, -0.17). After 2 weeks of open access to an interactive digital platform (“Obesiata”), 85.8% of students increased their nutritional knowledge, especially younger students (P <0.001) and with a lower background level. The level of nutritional knowledge differed only between genders at the beginning of the intervention (p <0.001). The overall prevalence of overweight and obesity in the sample was 16.5% and 5.9%, respectively. Only 38.3% of participants reported a "moderate", "intense" or "very intense" level of physical activity, manifestly lower among females (50.1%; versus 29.2%), with no significant effect of age. The energy intake of adolescents/young adults was significantly lower than their requirements for both genders, adolescents, normal weight, overweight and obese individuals and in all school grades (P < 0.05). At an individual level, the equations with the highest percentage of accurate predictions were the Mifflin-St. Jeor equation in normal weight women (41.9%) and the Harris-Benedict equation in overweight (55.4%) and obese (50.9%) women. Conclusions: School-based interventions, particularly with technology support, appear to be a valid tool for nutrition education and healthy lifestyles for adolescents, although with short-term effects and modest impacts on BMI. Gender and background knowledge seem to influence the learning process, which should be considered when designing future interventions. Our results also showed that the prevalence of overweight / obesity in the evaluated adolescents is relevant (16.5%), with only a little over one third (38%) being physically active. We conclude that, in general, the energy intake of adolescents / young adults seems to be lower than their theoretical energy requirements. Finally, we also concluded that the accuracy of the resting metabolic rate prediction equations studied varied by weight status and might have limited applicability for Portuguese women at an individual level