Influencia de la actividad física en la obesidad infantil: efectos sobre la composición corporal, la oxidación de grasa y el apetito.

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(1)Tesis Doctoral. INFLUENCIA DE LA ACTIVIDAD FÍSICA EN LA OBESIDAD INFANTIL: EFECTOS SOBRE LA COMPOSICIÓN CORPORAL, LA OXIDACIÓN DE GRASA Y EL APETITO Influence of physical activity in childhood obesity: effects on body composition, fat oxidation and appetite.. María Martín García Toledo, 2016-2017.

(2) International Doctoral Thesis 2016 - 2017. Influencia de la actividad física en la obesidad infantil: efectos sobre la composición corporal, la oxidación de grasa y el apetito.. Influence of physical activity in childhood obesity: effects on body composition, fat oxidation and appetite.. María Martín García Departamento de Actividad Física y Ciencias del Deporte Facultad de Ciencias del Deporte (Toledo) Programa de Doctorado en Investigación Sociosanitaria y de la Actividad Física.

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(4) “Aprendí que los comienzos dan miedo, los finales son tristes y que lo importante es el camino”. ~ Anónimo ~. 3.

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(6) Influencia de la actividad física en la obesidad infantil: efectos sobre la composición corporal, la oxidación de grasa y el apetito.. Influence of physical activity in childhood obesity: effects on body composition, fat oxidation and appetite.. DIRECTOR DE TESIS:. TUTOR DE TESIS:. Dr. Ignacio Ara Royo. Dr. Luis María Alegre Durán. Facultad de Ciencias del Deporte. Facultad de Ciencias del Deporte. Toledo, España. Toledo, España. Universidad de Castilla-La Mancha. Universidad de Castilla-La Mancha. MIEMBROS DEL TRIBUNAL: Presidente Dr. Vicente Jose Anastasio Martínez Vizcaíno Facultad de Enfermería Cuenca, España Universidad de Castilla-La Mancha Secretaria:. Vocal:. Dra. Beatriz García Cuartero. Dr. Luís B. Sardinha. Servicio de Pediatría. Faculdade de Motricidade Humana. Madrid, España. Cruz-Quebrada, Portugal. Hospital Ramón y Cajal. Universidade de Lisboa. 5.

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(8) Prof. Dr. D. Ignacio Ara Royo Profesor Titular de Universidad Departamento de Actividad Física y Ciencias del Deporte Facultad de Ciencias del Deporte, Toledo Universidad de Castilla-La mancha. Prof. Dr. D. Ignacio Ara Royo, Profesor Titular de la Universidad de Castilla-La Mancha en la Facultad de Ciencias del Deporte de Toledo,. Certifica: Que la Tesis Doctoral titulada “Influencia de la actividad física en la obesidad infantil: efectos sobre la composición corporal, la oxidación de grasa y el apetito” que presenta Dª. María Martín García al superior juicio del Tribunal que designe la Universidad de Castilla-La Mancha, ha sido realizada bajo mi dirección, siendo expresión de la capacidad técnica e interpretativa de su autora en condiciones tan aventajadas que le hacen merecedor del Título de Doctor con Mención Internacional, siempre y cuando así lo considere el citado Tribunal.. Fdo. Ignacio Ara Royo En Toledo, a __ de ___________ de 201_. 7.

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(10) Proyecto de investigación y financiación La doctoranda Dª. María Martín García ha realizado la presente Tesis Doctoral Internacional como beneficiaria de una beca-contrato con cargo al programa de Formación de Profesorado Universitario (FPU) del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte (referencia: AP2010-5476), por Resolución de 30 de noviembre de 2011 de la Secretaría General de Universidades (BOE-A-2011-19787, publicado el 20 de diciembre de 2011). Los estudios que forman parte de la presente Tesis Doctoral Internacional titulado han sido parcialmente financiados por el Consejo Superior de Deportes (CSD089/UPB10/11).. 9.

(11) María Martín García. International Doctoral Thesis. Lista de publicaciones Los resultados derivados de esta Tesis Doctoral se están dando a conocer a través de la elaboración y envío de los siguientes artículos científicos con índice de impacto JCR. Las referencias de cada uno de los artículos que componen este documento se detallan a continuación: Estudio I. Martín-García M., Vila-Maldonado S., Rodríguez-Gómez I., Faya F.M., Plaza-Carmona M., Pastor-Vicedo J.C., Ara I. The Spanish version of the Three Factor Eating Questionnaire-R21 for children and adolescents (TFEQ-R21C): Psychometric analysis and relationships with body composition and fitness variables. Physiology and Behavior. 2016 Oct; 165; 350-7. Estudio II. Martín-García M., Alegre L.M., García-Cuartero B., González-Vergaz A., Carcavilla A., Aragonés A., Ara I. Fat oxidation rates during exercise in pre-pubertal children: do BMI and sex matters? Journal of Applied Physiology. (Submitted). Estudio III. Martín-García M., Alegre L.M., Plaza-Carmona M., García-Cuartero B., Bryant E., Gutin B., Ara I. Effects of a 3-month vigorous physical activity intervention on eating behaviors and body composition in overweight and obese boys and girls. Journal of Sport and Health Science. (Submitted).. Premios I Premio Estrategia NAOS 2011 en el ámbito sanitario: reconocimiento del Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad (Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición) por los resultados generales del Estudio III.. 10.

(12) María Martín García. International Doctoral Thesis. Índice de contenidos Resumen general…………………………………………………………………. 25. 1. Justificación……………………………………………………………………. 29. 2. Introducción………………………………………………………………….... 33. 2.1. Obesidad infantil…………………………………………………………... 35. 2.2. El comportamiento hacia la alimentación en población infantil…………... 36. 2.3. La oxidación de grasas durante el ejercicio en población infantil……….... 37. 2.4. Efectos de la actividad física vigorosa (AFV) en la población infantil con exceso de peso…………………………………………………………….. 40. 3. Hipótesis……………………………………………………………………….. 43. 4. Objetivos……………………………………………………………………….. 47. 5. Material y Métodos……………………………………………………………. 51. 5.1. Estudio I………………………………………………………………….... 53. 5.1.1. Participantes……………………………………………………….... 53. 5.1.2. Proceso de validación del cuestionario TFEQ-R21C)…………….... 53. 5.1.3. Diseño experimental………………………………………………... 54. 5.1.4. Valoración antropométrica y de la composición corporal………….. 55. 5.1.5. Valoración cardiovascular………………………………………….. 56. 5.1.6. Análisis estadístico…………………………………………………. 57. 5.2. Estudio II………………………………………………………………..…. 59. 5.2.1. Participantes……………………………………………………….... 59. 5.2.2. Diseño experimental………………………………………………... 59. 5.2.3. Valoración antropométrica y de la composición corporal………….. 60. 5.2.4. Valoración del metabolismo basal, la oxidación de grasas y la condición cardiovascular……..……………………………………... 11. 60.

(13) María Martín García. International Doctoral Thesis. 5.2.5. Cálculos y análisis estadístico………………………………………. 62. 5.3. Estudio III…………………………………………………………………. 64. 5.3.1. Participantes……………………………………………………….... 64. 5.3.2. Diseño experimental…………..……………………………………. 64. 5.3.3. Valoración antropométrica y de la composición corporal………….. 65. 5.3.4. Valoración del comportamiento hacia la alimentación……………... 65. 5.3.5. Intervención con AFV…………………………………………….... 66. 5.3.6. Análisis estadístico…………………………………………………. 67. 6. Resultados…………………………………………………………………….... 69. 6.1. Estudio I………………………………………………………………….... 71. 6.1.1. Estructura factorial del cuestionario TFEQ-R21C………………….. 71. 6.1.2. Análisis de consistencia interna…………………………………….. 71. 6.1.3. Relación entre las puntuaciones del cuestionario TFEQ-R21C y la composición corporal………………………………….……………. 73. 6.1.4. Relación entre las puntuaciones del cuestionario TFEQ-R21C, actividad física y nivel de condición física…………………………. 75. 6.1.5. Relación entre el cuestionario TFEQ-R21C y la salud……………... 75. 6.1.6. Relación entre el cuestionario TFEQ-R21C y el desarrollo puberal, el sexo y la edad…………………………………………….............. 76. 6.2. Estudio II…………………………………………………………………... 77. 6.2.1. Características antropométricas, composición corporal y condición física……………………………………………………………….... 77. 6.2.2. Oxidación de grasa………………………………………………….. 79. 6.3. Estudio III…………………………………………………………………. 83. 6.3.1. Características físicas y de composición corporal………………….. 83. 6.3.2. Comportamiento hacia la alimentación…………………………….. 88. 12.

(14) María Martín García. International Doctoral Thesis. 6.3.3. Relación entre las puntuaciones iniciales y los cambios producidos por el ejercicio en el cuestionario TFEQ-R21C con los parámetros de composición corporal……………………………………………. 90. 7. Discusión……………………………………………………………………….. 93. 7.1. Estudio I………………………………………………………………….... 95. 7.1.1. Análisis psicométrico del cuestionario TFEQ-R21C……………….. 95. 7.1.2. Composición corporal y el cuestionario TFEQ-R21C…………….... 96. 7.1.3. Actividad física, nivel de condición física y el cuestionario TFEQR21C……………………………………………………………….... 97. 7.1.4. Salud y el cuestionario TFEQ-R21C……………………………….. 98. 7.2. Estudio II…………………………………………………………………... 99. 7.2.1. Oxidación de grasa expresada en valores absolutos vs. valores relativos……………………………………………………………... 99. 7.2.2. Oxidación de grasa en función del grupo de IMC………………….. 100. 7.2.3. Oxidación de grasa en función del sexo……………………………. 100. 7.3. Estudio III…………………………………………………………………. 102. 7.3.1. Cambios en la composición corporal tras la intervención con AFV.. 102. 7.3.2. Efectos de la actividad física sobre el comportamiento hacia la alimentación……………………………………………………….... 103. 7.3.3. Relación entre el comportamiento hacia la alimentación y la composición corporal……………………………………………….. 104. 8. Limitaciones y fortalezas…………………………………………………….... 107. 9. Futuras líneas de investigación……………………………………………….. 111. 10. Conclusiones………………………………………………………………….. 115. 11. Referencias……………………………………………………………………. 119. Apéndice………………………………………………………………………….... 131. 13.

(15) María Martín García. International Doctoral Thesis. Estudio I……………………………………………………………………. 133. Estudio II…………………………………………………………………... 141. Estudio III………………………………………………………………….. 167. Comité ético………………………………………………………………... 201. Consentimiento informado (Estudio III)………………………………….... 203. Portafolio………………………………………………………………………….. 207. Agradecimientos………………………………………………………………….. 211. 14.

(16) María Martín García. International Doctoral Thesis. Table of contents General abstract…………………………………………………………………. 25. 1. Justification……………………………………………………………………. 29. 2. Introduction………………………………………………………………….... 33. 2.1. Childhood obesity…………………………………………………………. 35. 2.2. Eating behavior in child population…………………………...…………... 36. 2.3. Fat oxidation during the exercise in child population…………...……….... 37. 2.4. Effects of vigorous physical activity in child population with excess body mass……………………………………………………………………….. 40. 3. Hypotheses……………………………………………………………………... 43. 4. Aims……………………………………………………………………………. 47. 5. Material and methods……………………………………………………….... 51. 5.1. Study I…………………………………………………………………....... 53. 5.1.1. Participants………………………………………………………...... 53. 5.1.2. Validation process of TFEQ-R21C…………………………………. 53. 5.1.3. Experimental design………………………………………………... 54. 5.1.4. Anthropometric and body composition assessment……..………….. 55. 5.1.5. Cardiovascular assessment…………………………………………. 56. 5.1.6. Statistical analysis…..………………………………………………. 57. 5.2. Study II………………………………………………………………..…. 59. 5.2.1. Participants……………………………………………………….... 59. 5.2.2. Experimental design………………………………………………... 59. 5.2.3. Anthropometric and body composition assessment……..………….. 60. 5.2.4. Basal measurement, fat oxidation and cardiovascular assessment..... 60. 5.2.5. Calculations and statistical analysis……...…………………………. 62. 15.

(17) María Martín García. International Doctoral Thesis. 5.3. Study III...…………………………………………………………………. 64. 5.3.1. Participants…..…………………………………………………….... 64. 5.3.2. Experimental design…………..…………………………………..... 64. 5.3.3. Anthropometric and body composition assessment……..………….. 65. 5.3.4. Valoración del comportamiento hacia la alimentación……………... 65. 5.3.5. Vigorous physical activity intervention..………………………….... 66. 5.3.6. Statistical analysis..…………………………………………………. 67. 6. Results……..………………………………………………………………….... 69. 6.1. Study I…………………………………………………………………....... 71. 6.1.1. Factor structure of the TFEQ-R21C…………….………………….. 71. 6.1.2. Internal consistency analysis……………………………………….. 71. 6.1.3. Relationship between TFEQ-R21C scores and body composition…. 73. 6.1.4. Relationship between TFEQ-R21C scores, physical activity and cardiovascular fitness…………………….…………………………. 75. 6.1.5. Relationship between TFEQ-R21C scores and health….…………... 75. 6.1.6. Relationship between TFEQ-R21C scores and pubertal development, sex and age…………………………………………... 76. 6.2. Study II…………………………………………………………………….. 77. 6.2.1. Anthropometric characteristics, body composition and fitness…...... 77. 6.2.2. Fat oxidation………………………………………………………... 79. 6.3. Study III………………………………………………………………….... 83. 6.3.1. Physical characteristics and body composition…………………….. 83. 6.3.2. Eating behaviors……………………………………………………. 88. 6.3.3. Relationships between the baseline and exercise-induced changes TFEQ-R21C scores and body composition parameters…………….. 16. 90.

(18) María Martín García. International Doctoral Thesis. 7. Discussion…………………………………………………………………….... 93. 7.1. Study I…………………………………………………………………....... 95. 7.1.1. Psychometric analysis of the TFEQ-R21C…………………………. 95. 7.1.2. Body composition and TFEQ-R21C………………………………... 96. 7.1.3. Physical activity, fitness and TFEQ-R21C…………………………. 97. 7.1.4. Health and TFEQ-R21C……………………………………………. 98. 7.2. Study II…………………………………………………………………….. 99. 7.2.1. Fat oxidation expressed in absolute vs. relative values…………….. 99. 7.2.2. Fat oxidation according to BMI group……………………………... 100. 7.2.3. Fat oxidation according to sex…………………………………….... 100. 7.3. Study III………………………………………………………………….... 102. 7.3.1. Changes in body composition after the vigorous physical activity intervention………………………………………………………….. 102. 7.3.2. Effects of physical activity on eating behaviors……………………. 103. 7.3.3. Relationship between eating behaviors and body composition…….. 104. 8. Limitations and strengths…………………………………………………….. 107. 9. Future research………………………………………………………………... 111. 10. Conclusions………………………………………………………………….... 115. 11. References…………………………………………………………………...... 119. Appendix…………………………………………………………………………... 131. Study I…………………………………………………………………….... 133. Study II…………………………………………………………………….. 141. Study III……………………………………………………………………. 167. Ethical Committee…………………………………………………………. 201. Informed consent (Study III)………………………………………………. 203. Portfolio………………………………………………………………………….... 207. 17.

(19) María Martín García. International Doctoral Thesis. Acknowledgements………………………………………………………………... 211. 18.

(20) María Martín García. International Doctoral Thesis. Índice de tablas Tabla 1. Puntuaciones medias en los grupos “Bajo”, “Medio” y “Alto” de cada factor del comportamiento hacia la alimentación………………………... 58. Tabla 2. Carga factorial de los ítems del TFEQ-R21C y comunalidades……….... 72. Tabla 3. Características descriptivas de los participantes……………………….... 73. Tabla 4. Características de los participantes normo-peso y “sobrepeso + obesidad”……………………………………………………………….... 77. Tabla 5. Características de la muestra teniendo en cuenta el grupo de IMC y el sexo de los participantes…………………………………………………. 79. Tabla 6. OMG y FatMax en función del grupo de IMC y del sexo de los participantes ajustando por edad y VO2 pico…………………………........ 80. Tabla 7. Cambios en las características físicas generales y en la composición corporal antes y después de la intervención con AFV…………………... 84. Tabla 8. Cambios en las características físicas generales y en la composición corporal de los chicos antes y después de la intervención……………….. 86. Tabla 9. Cambios en las características físicas generales y en la composición corporal de las chicas antes y después de la intervención……………….. 87. Tabla 10. Modelo de regresión “por pasos” para predecir cambios en las variables residualizadas de masa corporal y masa grasa a partir de las puntuaciones iniciales de los factores del cuestionario TFEQ-R21C….... 19. 92.

(21) María Martín García. International Doctoral Thesis. List of tables Table 1. Average scores in the “Low”, “Medium” and “High” groups of each eating behavior…………………………………………………………... 58. Table 2. Factor loadings of the TFEQ-R21C ítems and communalities………….. 72. Table 3. Participants’ descriptive characteristics………………………………... 73. Table 4. Characteristics of normal-weight and “overweight + obese” participants………………………………………………………………. 77. Table 5. Characteristics of the sample taking into account the participants’ BMI status and sex…………………………………………………………….. 79. Table 6. Maximal fat oxidation and FatMax according to the participants’ BMI status and sex adjusting by age and VO2 peak…………………………….. 80. Table 7. Changes in general physical characteristics and body composition variables before and after the vigorous physical activity intervention…... 84. Table 8. Changes in general physical characteristics and body composition variables before and after the vigorous physical activity intervention in boys………………………………………………………………………. 86. Table 9. Changes in general physical characteristics and body composition variables before and after the vigorous physical activity intervention in girls………………………………………………………………………. 87. Table 10. Stepwise regression model predicting changes in weight and fat mass variables (residualized) with the baseline TFEQ-R21C factors…………. 20. 92.

(22) María Martín García. International Doctoral Thesis. Índice de figuras Figura 1. Representación del concepto de FatMax y oxidación máxima de grasa.. 38. Figura 2. Prueba de densitometría ósea de cuerpo entero……………………….... 56. Figura 3. Ejemplo del protocolo del test incremental en ciclo-ergómetro……….. 57. Figura 4. Prueba de metabolismo basal………………………………………….... 61. Figura 5. Test de ejercicio incremental en ciclo-ergómetro………………………. 62. Figura 6. Relaciones entre los factores del TFEQ-R21C y las variables de composición corporal…………………………………………………... 74. Figura 7. Los factores del TFEQ-R21C según el nivel de salud…………………. 76. Figura 8. Valores de oxidación de grasa durante el ejercicio según la carga (% VO2 pico) en los participantes divididos por sexo………………….... 81. Figura 9. Cambios en los factores del cuestionario TFEQ-R21C antes (pre) y después (post) de la intervención con AFV de 3 meses de duración…... 21. 89.

(23) María Martín García. International Doctoral Thesis. List of figures Figure 1. Representation of FatMax and rate of maximum fat oxidation……….... 38. Figure 2. Whole body densitometry scan…………………………………………. 56. Figure 3. Example of incremental exercise test protocol with ciclo-ergometer….. 57. Figure 4. Basal measurement of resting metabolic rate…………………………... 61. Figure 5. Incremental exercise test in cycle-ergometer………………………….... 62. Figure 6. Relationships between TFEQ-R21C factors and body composition variables………………………………………………………………... 74. Figure 7. TFEQ-R21C factors according to the status of health…………………. 76. Figure 8. Fat oxidation values during exercise as a function of workload (%VO2 peak). in the participants according to their sex………………………….. 81. Figure 9. Changes in TFEQ-R21C factors before (pre) and after (post) the 3month vigorous physical activity intervention…………………………. 22. 89.

(24) María Martín García. International Doctoral Thesis. Abreviaturas [Abbreviations] ANCOVA: análisis de covarianza [analysis of covariance]. ANOVA: análisis de varianza [analysis of variance]. AFV: actividad física vigorosa [vigorous physical activity]. CD: “Comer Descontroladamente” [“Uncontrolled Eating”]. CE: “Comer Emocional” [“Emotional Eating”]. DE: desviación estándar [standard deviation]. DXA: absorciometría fotónica dual de rayos X [dual-energy x-ray absorptiometry]. EEM: error estándar de la media [standard error mean]. Extrem.: extremidades [extremities]. FatMax: intensidad del ejercicio a la que se produce la oxidación máxima de grasa [exercise intensity at which maximal fat oxidation occurs]. GC: grupo control [control group]. GI: grupo intervención [intervention group]. IMC: índice de masa corporal [body mass index]. MG: masa grasa [fat mass]. MM: masa magra [lean mass]. NP: normo-peso [normal-weight]. OB: obesidad [obesity]. OMG: oxidación máxima de grasa [maximal fat oxidation]. RC: “Restricción Cognitiva” [“Cognitive Restraint”]. SP: sobrepeso [overweight]. TE: tamaño del efecto [effect size]. TFEQ: cuestionario Three Factor Eating Questionnaire [Three Factor Eating Questionnaire]. 23.

(25) María Martín García. International Doctoral Thesis. TFEQ-R21: cuestionario Three Factor Eating Questionnaire de 21 ítems [21 itemThree Factor Eating Questionnaire]. TFEQ-R21C: cuestionario Three Factor Eating Questionnaire de 21 ítems adaptado a población infantil española [21 item-Three Factor Eating Questionnaire adapted to Spanish childhood population]. VCO2: producción de dióxido de carbono [carbon dioxide production]. VO2: consumo de oxígeno [oxygen uptake]. VO2 máx: consumo de oxígeno máximo [maximal oxygen uptake]. VO2 pico: consumo de oxígeno pico [peak oxygen uptake].. 24.

(26) María Martín García. International Doctoral Thesis. Resumen General El aumento de los niveles de obesidad infantil a nivel mundial en las últimas décadas ha llevado consigo un notable aumento de la investigación en este campo con el fin de intentar colaborar en la prevención y reducción de las consecuencias de esta patología a corto y largo plazo en este colectivo. Aunque a día de hoy las investigaciones parecen indicar que existe un “plateau” en la evolución de las prevalencias de sobrepeso y/u obesidad infantil, las cifras siguen estando lejos de los niveles recomendables. Por esta razón, el objetivo de la presente Tesis Doctoral es ampliar el conocimiento sobre el rol de la actividad física en la lucha contra la obesidad infantil, y su influencia en la composición corporal y el comportamiento hacia la alimentación (p.e. el apetito). El documento lo componen tres estudios con el propósito de validar un cuestionario para la valoración del comportamiento hacia la alimentación en niños y adolescentes (Estudio I); aportar conocimiento sobre la oxidación de grasas durante el ejercicio en niños y niñas pre-púberes (Estudio II); y, por último, determinar la influencia de tres meses de actividad física vigorosa sobre la composición corporal y el comportamiento hacia la alimentación (Estudio III). Un total de 337 niños, niñas y adolescentes entre 8 y 17 años han participado en los estudios. La composición corporal se evaluó mediante absorciometría fotónica dual de rayos X (densitometría ósea), el comportamiento hacia la alimentación se midió a través del cuestionario Three Factor Eating Questionnaire-R21C diseñado y validado especialmente para población infantil española, y la condición física junto con el grado de oxidación de grasas durante el ejercicio se determinaron a través de una prueba de ejercicio incremental en ciclo-ergómetro mediante calorimetría indirecta. Los resultados y conclusiones principales que se derivan de esta Tesis Doctoral son: que la combinación de dos factores (una buena condición física y un nivel de peso normal) son necesarios para encontrar diferencias en el patrón del comportamiento hacia la alimentación (Estudio I); no se observan diferencias en la capacidad de oxidar grasas durante el ejercicio en niños pre-púberes en función del nivel de obesidad, pero sí en función del sexo por cuanto los niños parecen oxidar mayores cantidades de grasa que las niñas (Estudio II); y que los efectos de la actividad física vigorosa no se reducen exclusivamente a la mejora en la composición corporal y en la condición física, sino que. 25.

(27) María Martín García. International Doctoral Thesis. también produce cambios en el comportamiento hacia la alimentación en los jóvenes con exceso de peso (Estudio III).. 26.

(28) María Martín García. International Doctoral Thesis. General Abstract Increasing levels of childhood obesity worldwide during recent decades has been associated with a significant increase in research in this field in order to try to collaborate in the prevention and reduction of the consequences of this disease, both in the short and the long term, in this population. Although nowadays research seems to indicate that a "plateau" in the evolution of the prevalence of childhood overweight and/or obesity exits, the figures are still far from the recommended levels. For this reason, the aim of this Doctoral Thesis is to expand knowledge about the role of physical activity in the fight against childhood obesity, and its influence on body composition and eating behaviors (e.g. appetite). This document is composed of three studies in order to validate a questionnaire for assessing the eating behaviors in children and adolescents (Study I); to provide knowledge about fat oxidation during exercise in pre-pubertal boys and girls (Study II); and, finally, to determine the influence of three months of vigorous physical activity on body composition and eating behaviors (Study III). A total of 337 children and adolescents between 8 and 17 years old participated in the studies. Body composition was evaluated using dual-energy X-ray absorptiometry (bone densitometry), eating behaviors was measured using the Three Factor Eating Questionnaire-R21C designed and validated specifically for Spanish child population, and fitness together with fat oxidation rates during exercise were determined by an incremental exercise test in cycle-ergometer using indirect calorimetry. The main results and conclusions derived from this Doctoral Thesis are: the combination of two factors (a good level of fitness plus a normal-weight status) are needed to find differences in the pattern of eating behaviors in children (Study I); no differences in the ability to oxidize fat during exercise depending on the level of obesity were observed in pre-pubertal children, however significant differences according to sex were found as shown by the fact that males seem to oxidize greater amounts of fat than females (Study II); and that the effects of a program based on vigorous physical activity improve not only the body composition and fitness, but also produces favorable changes in eating behaviors in overweight young (Study III).. 27.

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(30) 1.. JUSTIFICACIÓN. [JUSTIFICATION]. 29.

(31) 30.

(32) María Martín García. International Doctoral Thesis. Durante los últimos años se viene abogando por el tratamiento de la obesidad infantil desde distintos ámbitos y a través del trabajo conjunto de diversas instituciones. La presente Tesis Doctoral viene a ser un ejemplo del resultado de estas sinergias entre varias instituciones. En concreto, han sido partícipes de este trabajo 5 entidades: el Colegio San Juan Bautista de Toledo, el Hospital Virgen de la Salud de Toledo, el Hospital Severo Ochoa de Leganés (Madrid), el Ayuntamiento de Leganés (Madrid) y la Universidad de Castilla La Mancha. Gracias a la colaboración entre entidades de ámbitos a priori tan distintos pero con un objetivo común (la reducción de los altos niveles de obesidad infantil en nuestro país así como de las repercusiones de esta enfermedad en la etapa adulta), se ha podido elaborar este documento. La presente Tesis Doctoral recoge un cuestionario válido para medir el comportamiento hacia la alimentación en la población infantil (Estudio I), datos transversales sobre un ámbito del conocimiento hasta el momento poco investigado como es la oxidación de grasas durante el ejercicio en población pre-púber (Estudio II), así como resultados longitudinales de los efectos de la actividad física vigorosa sobre la composición corporal y el comportamiento hacia la alimentación en niños y adolescentes con exceso de peso (Estudio III).. 31.

(33) 32.

(34) I. 2. NTRODUCCIÓN [INTRODUCTION]. 33.

(35) 34.

(36) María Martín García. International Doctoral Thesis. 2.1. Obesidad infantil La prevalencia de la obesidad infantil ha ido en aumento en los países desarrollados desde 1971 (1). A pesar de que estudios publicados recientemente sugieren que este incesante aumento se está frenando en varios países como España, Francia o Estados Unidos (2, 3), las tasas de sobrepeso y obesidad infantil a día de hoy siguen siendo muy elevadas. Y por ello, la obesidad infantil es considerada como “uno de los problemas de salud pública más graves del siglo XXI” según la Organización Mundial de la Salud (4). Ese imparable ascenso en las cifras de obesidad infantil a nivel mundial durante las últimas décadas ha llevado a la comunidad científica e investigadora a cuestionarse todos aquellos factores (genéticos, ambientales, o relacionados con la nutrición y/o la actividad física) que podrían llevar a la acumulación excesiva de grasa y a las consecuencias que esta enfermedad conlleva (5). Aunque en la actualidad las causas concretas de la obesidad aún no han sido completamente explicadas, el desequilibrio energético (hábitos nutricionales inadecuados junto con la inactividad física) es considerado por algunos autores como la principal razón de la obesidad infantil, y adulta también (6). Dicho desequilibrio energético, que lleva a un aumento del peso y de la masa grasa, está probablemente causado por los diferentes factores mencionados previamente, lo que convierten a la obesidad en un problema multifactorial. En concreto, en España, el estudio ALADINO publicado en 2013 (3) sitúa la prevalencia del sobrepeso y la obesidad infantil entre el 31-44 % en niños entre 6 y 9 años. Los últimos datos de la Encuesta Nacional de Salud de España (ENSE) presentados en Junio de 2015 a través del “Informe anual del Sistema Nacional de Salud de 2012”, sitúan el sobrepeso en torno al 18 % y la obesidad en torno al 10 % en la población infantil entre 2 y 17 años (7). La discrepancia existente entre las cifras se debe probablemente a diferencias metodológicas entre las fuentes. Por un lado, los límites de edad son distintos en los dos estudios presentados (6-9 años en el Estudio ALADINO vs. 2-17 años en la ENSE) y, por otro lado, la valoración del peso y la talla también difiere entre ellos (índice de masa corporal -IMC- medido objetivamente en el estudio Aladino vs. IMC reportado por los progenitores en la ENSE). A pesar de estas diferencias, y aunque las cifras en nuestro país corroboran el estancamiento internacional de la obesidad infantil (2, 3), es innegable que el hecho de que al menos 1. 35.

(37) María Martín García. International Doctoral Thesis. de cada 3 niños o adolescentes tenga exceso de peso constituye un grave problema de salud pública a nivel nacional que requiere de los esfuerzos de todas las áreas implicadas para dotar al sistema de las herramientas, el conocimiento y los programas de intervención adecuados para reducir estas cifras.. 2.2. El comportamiento hacia la alimentación en la población infantil. En la actualidad en nuestro país existen diferentes instrumentos validados para medir la actividad física (8) o el gasto energético (9) en población infantil. Sin embargo, sigue existiendo la necesidad de sacar a la luz herramientas válidas y prácticas para seguir profundizando en la etiología y la evolución de la obesidad infantil, evaluando cada uno de los factores que contribuyen al exceso de peso. En este sentido, no hay muchas herramientas que permitan valorar la naturaleza cognitivo-comportamental de la ingesta de alimentos (10), y en particular, que sean capaces de recoger de manera precisa información sobre los comportamientos hacia la alimentación en niños y adolescentes españoles y relacionarla con otros factores como la condición física. A nivel internacional, el Cuestionario de Tres Factores de la Alimentación (The Three Factor Eating Questionnaire -TFEQ-) desarrollado por Stunkard y Messick (11) es uno de los cuestionarios más utilizados para valorar el comportamiento hacia la alimentación en población normo-peso y/o con obesidad. En su versión original, el TFEQ (11) consta de 51 ítems divididos en tres factores: factor I, Restricción; factor II, Desinhibición; y factor III, Hambre. Recientemente, Cappelleri et al. (12) han desarrollado una versión psicométrica más robusta y corta del cuestionario original TFEQ (TFEQ-R21), caracterizada por tener una estructura factorial estable y por la validez de constructo demostrada en estudios previos (13), así como por la reducción del número de ítems de los 51 originales a 21. Esta nueva versión mantiene la estructura de tres factores aunque reformula ligeramente su contenido y su definición: factor I, Restricción Cognitiva (RC), entendido como el esfuerzo consciente del individuo por controlar lo que come con el fin de mantener o perder peso; factor II, Comer Descontroladamente (CD), que expresa la tendencia a comer excesivamente en respuesta a la pérdida de control sobre la propia comida; y factor III, Comer Emocional (CE), entendido como la necesidad de comer en exceso cuando el individuo es incapaz de afrontar situaciones o estados de humor emocionalmente negativos.. 36.

(38) María Martín García. International Doctoral Thesis. Tanto el cuestionario TFEQ original como sus versiones reducidas han sido utilizados en varios estudios previos con el fin de evaluar el comportamiento hacia la alimentación en grupos de jóvenes y adultos con diferentes niveles de peso (14-19). Sin embargo, hasta la fecha no existe una adaptación validada diseñada específicamente para una muestra infantil española. Uno de los principales objetivos de evaluar estos comportamientos en los niños es el de establecer los rasgos característicos de su perfil de alimentación en relación con la edad, el sexo y el peso de los participantes. En relación con el peso corporal, la literatura existente destaca la relación positiva entre la restricción cognitiva hacia la comida y el peso así como con el IMC en niños y adolescentes (15, 18, 20). Sin embargo, los factores emocionales y de pérdida de control sobre la comida no han mostrado una relación tan clara con el exceso de peso en niños (21). En los últimos años, se ha tratado de indagar en la relación entre el perfil del comportamiento hacia la alimentación de los individuos (medido a través del TFEQ) y el mayor o menor éxito de intervenciones basadas en actividad física. Aunque a día de hoy no existen datos en niños y adolescentes, estudios previos en adultos sugieren que la pérdida de peso inducida por el ejercicio es mayor en aquellas personas con mayor desinhibición inicial hacia la comida antes de empezar el entrenamiento (22). No obstante, aquellos que en mayor medida reducen su desinhibición hacia la comida y su sensación de hambre, y aumentan la restricción tras el período de ejercicio son los que tienen más éxito en la pérdida de peso (19, 22).. 2.3. La oxidación de grasas durante el ejercicio en población infantil. La oxidación de sustratos energéticos durante el ejercicio en niños y adolescentes es una línea de investigación que ha experimentado un gran auge en los últimos años (23). El creciente interés por este tema se debe principalmente a las implicaciones prácticas que podría tener la mejora en la oxidación de grasa de los niños en el ámbito del rendimiento, pero especialmente en el ámbito de la salud (24). En líneas generales, el metabolismo de las grasas y carbohidratos constituyen la principal fuente de energía durante el ejercicio (25). La aportación energética de estos sustratos viene regulada principalmente por la intensidad del ejercicio (26), aunque hay otros factores como el sexo, la dieta o el glucógeno muscular que también influyen (27). La grasa es el principal aporte energético cuando la intensidad del ejercicio se encuentra 37.

(39) María Martín García. International Doctoral Thesis. por debajo del 25 % del consumo de oxígeno máximo (VO2 máx), y es entonces cuando, a partir de esa intensidad, se produce un incremento progresivo de la contribución de la oxidación de carbohidratos (25). La calorimetría indirecta es el método más usado para medir la capacidad de oxidar sustratos energéticos que tiene un sujeto. Es una técnica no invasiva y por ello parece adecuada para trabajos de investigación con niños (27). La calorimetría indirecta se basa en los valores de consumo de oxígeno (VO2) y de producción de dióxido de carbono (VCO2) para determinar la oxidación de carbohidratos y grasas a través de ecuaciones de estequiometría. La relación entre VCO2 y VO2 se conoce como cociente respiratorio y es una herramienta ampliamente utilizada para determinar la oxidación de sustratos en estado de reposo o durante el ejercicio (28). El valor teórico del cociente respiratorio oscila entre 0.70, donde las grasas son el principal combustible, y 1, lo que significa que los carbohidratos son la única fuente de energía. La oxidación máxima de grasa (OMG) es la mayor cantidad de grasa que un sujeto es capaz de oxidar durante el ejercicio, y la intensidad del ejercicio a la que se produce la OMG se ha denominado generalmente como FatMax y se expresa en porcentaje del VO2 máx ó VO2 pico en niños (23) (Figura 1).. Oxidación máxima de grasa (OMG). FatMax. Figura 1. Representación del concepto de FatMax y oxidación máxima de grasa (adaptada de Zakrzewski y Tolfrey) (23).. 38.

(40) María Martín García. International Doctoral Thesis. Durante el ejercicio, los niños y niñas emplean más carbohidratos exógenos y más grasa endógena en comparación con los adultos (24). Este modelo de utilización de sustratos hace pensar que los niños poseen un mecanismo de protección con el que reservar los carbohidratos endógenos para el crecimiento y el desarrollo del tejido músculo-esquelético y del sistema nervioso central. De hecho, hay un gran número de estudios que confirman que a medida que el niño se va desarrollando es cada vez menos “oxidativo” y más “glucolítico” (29-34). Aparte de determinar la OMG y el FatMax, los estudios relacionados con este tema han tratado de investigar la posible influencia de algunos factores sobre estos parámetros. En concreto, en la población infantil, se ha prestado especial importancia a la influencia que pudiera tener el desarrollo puberal, el sexo, la obesidad y el grado de entrenamiento (23). Como consecuencia de que las posibles diferencias entre hombres y mujeres en la capacidad de oxidar grasa parecen ser debidas a las hormonas sexuales, la literatura existente ha considerado que prácticamente no hay diferencias en la capacidad de oxidar grasas hasta el comienzo de la pubertad (23). Por esta razón, el interés en esta línea de trabajo se ha centrado en muestras adolescentes (35-37), y en aquellas investigaciones que además se han incluido participantes pre-púberes eran principalmente sólo chicos (29-32, 34, 38, 39) y, en menor medida, sólo chicas (40, 41). Los escasos trabajos que han analizado los valores de oxidación de grasa en sujetos pre-púberes de ambos sexos no han encontrado diferencias entre chicos y chicas ni a intensidades submáximas absolutas (por ejemplo, cuando chicos y chicas tienen un VO2 de 1 L · min-1) (42, 43) ni en la OMG (43). Sin embargo, en concreto los chicos normo-peso (NP) sí parecen oxidar más grasa que las chicas cuando son comparados a la misma intensidad relativa (43). No hay datos sobre lo que sucede en niños prepúberes con sobrepeso (SP) u obesidad (OB), e incluso los datos de Zakrzewski y Tolfrey (43) hay que tomarlos con cautela ya que había diferencias en el VO2 pico entre los dos sexos, lo que podría influir en los resultados relativos a la capacidad de oxidar grasas durante el ejercicio dada la conocida mayor eficiencia de los sujetos más entrenados. A pesar de que los hallazgos sobre la influencia de la obesidad en la oxidación de grasas durante el ejercicio podrían ayudar a comprender mejor las claves del éxito de 39.

(41) María Martín García. International Doctoral Thesis. una intervención con actividad física dirigida a reducir la obesidad infantil, no hay muchos estudios que comparen la capacidad de oxidar grasas entre grupos con diferente IMC (35, 37, 40-42). En presencia de valores similares de VO2 no parece haber diferencias en la oxidación de grasas entre adolescentes (desarrollo puberal ≥ III de Tanner) con distinto IMC (35, 42). Pero sin embargo, hay cierta controversia en los efectos que tiene el IMC en la capacidad oxidativa de los más jóvenes (Tanner I-II), ya que los mayores valores de oxidación de grasa se han encontrado tanto en niñas con OB (40) como en niñas NP (41).. 2.4. Efectos de la actividad física vigorosa (AFV) en la población infantil con exceso de peso En la actualidad, no existe un consenso sobre cuál es la forma más adecuada y eficiente para reducir los altos niveles de obesidad entre los jóvenes. Las estrategias para reducir el sobrepeso y la obesidad se han basado tanto en iniciativas centradas en un único objetivo como en programas que han combinado varios factores, tales como: la actividad física (aumentando el número de horas de ejercicio o reduciendo el tiempo sedentario), la nutrición (reduciendo la ingesta calórica o evitando ciertos alimentos) y los cambios en el comportamiento dirigidos hacia un estilo de vida más saludable (44). Al tratarse de una población joven, en plena fase de crecimiento, parece totalmente necesario un balance energético positivo del que puedan obtener los nutrientes necesarios para un desarrollo óptimo (45). Se ha demostrado que la proporción en la que estos nutrientes son destinados al desarrollo de tejido magro, óseo o adiposo depende en gran medida de la estimulación mecánica de los tejidos (46, 47). Por tanto, una mayor estimulación mecánica, a través de, por ejemplo, la AFV, haría que las células madre se diferenciasen en células óseas y musculares antes que en células adiposas (46, 47). Este hallazgo, junto con el hecho de que los mayores porcentajes de grasa en niños no se encuentran en los que tienen una mayor ingesta calórica, sino en aquellos que son menos activos (48), deberían centrar el foco de las intervenciones contra la obesidad infantil en el aumento de la AFV. El impacto de la actividad física en el tratamiento contra el exceso de peso no sólo influye en el gasto energético y en la reducción del tiempo sedentario, sino que también actúa sobre otros factores como el apetito (49). De hecho, King et al. (50) han observado que el grado de compensación de los sujetos, es decir, en qué medida las 40.

(42) María Martín García. International Doctoral Thesis. personas reemplazan la energía gastada durante la actividad física, puede predecir el éxito o no en la pérdida de peso. La compensación por el déficit energético causado por el ejercicio en sujetos adultos se ha detectado más claramente en aquellas intervenciones de hasta 14 días de duración (50), sugiriendo que las respuestas y los mecanismos compensatorios podrían tener un papel más importante en las intervenciones con actividad física a largo plazo. Los efectos que la actividad física tiene sobre el apetito en niños no están claramente explicados debido a la escasez de información, así como la inconsistencia de algunos datos. De manera aguda (tras 1-2 sesiones), el ejercicio parece tener efectos muy dispares sobre la ingesta calórica: algunos estudios han hallado que la ingesta calórica no se modifica (51, 52), que disminuye (52-54) o que aumenta (53, 55). Por otro lado, los cambios respecto a las sensaciones de hambre, saciedad y apetito medidos en. las. investigaciones. anteriores. tampoco. aportan. resultados. concluyentes.. Recientemente, Jáuregui et al. (17) han observado que los niños que consideran que tienen una baja condición física tienen mayores puntuaciones en el cuestionario utilizado para medir el comportamiento hacia la alimentación, lo que significa que estos participantes tienen una mayor restricción cognitiva, pérdida de control ante la comida y comen en exceso ante situaciones negativas en comparación con los niños con un nivel de condición física normal o alto. Muy pocos estudios han evaluado qué influencia tienen la actividad física a medio o largo plazo (5-6 semanas de ejercicio) sobre el apetito en población infantil. Parece ser que después de un período de duración media de actividad física en adolescentes con OB la sensación de hambre aumenta y la saciedad disminuye (tras 6 semanas) (56), pero sin embargo la ingesta energética no se ve modificada (tras 10 semanas) (57). No obstante, se observó una gran variabilidad interindividual en estos trabajos.. 41.

(43) 42.

(44) 3. [HYPOTHESES]. 43. HIPÓTESIS.

(45) 44.

(46) María Martín García. International Doctoral Thesis. La etapa infantil y adolescente es un período de constantes cambios tales como modificaciones en los niveles de actividad física y en la alimentación, que pueden llegar a estar íntimamente relacionados entre sí, llevando en última instancia a provocar cambios en la composición corporal. Por esta interrelación, nuestras hipótesis de investigación fueron las siguientes: Hipótesis 1. Es necesaria la combinación de una adecuada adiposidad y un nivel de condición física óptimo para determinar un comportamiento hacia la alimentación más saludable en niños y adolescentes (Estudio I). Hipótesis 2. Una inadecuada combinación de estos elementos (actividad física y alimentación) puede llevar a los jóvenes a situaciones de exceso de peso y/o adiposidad. Este exceso no se asocia con una deficiencia en la capacidad de oxidar grasas durante el ejercicio en niños y niñas pre-púberes (Estudio II). Hipótesis 3. La actividad física vigorosa, propuesta desde hace tiempo como una potente herramienta para disminuir los niveles de obesidad infantil actuales, no sólo tiene efectos beneficiosos sobre la composición corporal, sino que también puede favorecer una mejora del comportamiento hacia la alimentación de niños y adolescentes con sobrepeso u obesidad (Estudio III).. 45.

(47) María Martín García. International Doctoral Thesis. Childhood and adolescence are periods of constant changes, such as alterations in levels of physical activity or diet, which can be closed linked to each other, ultimately leading to changes in body composition. Due to these relationships, we hypothesized that: Hypothesis 1. It would be necessary to combine both high physical condition and a normal-weight status to find a healthier pattern in the eating behaviors in children and adolescents (Study I). Hypothesis 2. An inappropriate combination of these elements (physical activity and diet) could lead young people to excess body weight and adiposity. This excess would not be associate to an impaired fat oxidation ability during exercise in prepubertal boys and girls (Study II). Hypothesis 3. The vigorous physical activity, suggested as a powerful strategy to decrease the childhood obesity rates for years, would have not only beneficial effects on the body composition, but also could favor an improvement in the eating behaviors of children and adolescents with overweight or obesity (Study III).. 46.

(48) 4. [AIMS]. 47. OBJETIVOS.

(49) 48.

(50) María Martín García. International Doctoral Thesis. El objetivo general de la presente Tesis Doctoral es analizar los efectos que la actividad física vigorosa tiene sobre la composición corporal (i.e. masa magra y masa grasa) y los comportamientos hacia la alimentación (e.g. el apetito) en niños y adolescentes con exceso de peso, así como estudiar la influencia de la obesidad y del sexo sobre la capacidad de oxidar grasa durante el ejercicio. Los objetivos específicos de los tres estudios que componen esta Tesis Doctoral son los siguientes: 1. Validar el cuestionario TFEQ-R21C en español con el fin de poder valorar el comportamiento hacia la alimentación en la población infantil (Estudio I). 2. Determinar si existe un patrón característico en el comportamiento hacia la alimentación de niños y adolescentes según agrupaciones por nivel de condición física y composición corporal (Estudio I). 3. Evaluar si existen diferencias en la oxidación de grasas durante el ejercicio en niños pre-púberes en función de su nivel de IMC (normo-peso vs. exceso de peso) y su sexo (chicos vs. chicas) (Estudio II). 4. Examinar la influencia de tres meses de actividad física vigorosa sobre la composición corporal y el comportamiento hacia la alimentación en niños y adolescentes con exceso de peso (Estudio III).. 49.

(51) María Martín García. International Doctoral Thesis. The general aim of the present Doctoral Thesis is to analyze the effects that the vigorous physical activity has on the body composition (i.e. lean and fat masses) and eating behaviors (e.g. appetite) in children and adolescents with excess of body weight, and also to study the influence of the obesity and sex on fat oxidation ability during exercise. The specific objectives of each of the three manuscripts that constitute this Doctoral Thesis are: 1. To validate the TFEQ-R21C questionnaire in Spanish language in order to assess the eating behaviors in child population (Study I). 2. To determine if there is a characteristic pattern among the eating behaviors of children and adolescents according to different physical fitness level groups and body composition (Study I). 3. To evaluate if there are differences in the fat oxidation ability during exercise in pre-pubertal children according to their BMI (normal-weight vs. overweight) and their sex (boys vs. girls) (Study II). 4. To examine the influence of 3-month vigorous physical activity on the body composition and eating behaviors in children and adolescents with excess of body weight (Study III).. 50.

(52) 5.. MATERIAL Y MÉTODOS. [MATERIAL AND METHODS]. 51.

(53) 52.