In der Krankenpflege gibt es einen Übergangsritus, den fast jeder durchläuft – Nachtschichten.
Manchmal sind die Schichten zusammengeballt, manchmal liegen sie auseinander, sagt Daniel Schweitzer, ein Krankenpfleger in Pittsburgh. Aber sie scheinen immer den gleichen Effekt auf seine innere Uhr zu haben.
„Wenn man ein paar Nächte arbeitet, bekommt man diesen permanenten Jetlag, bei dem man nie richtig wach ist“, sagt er. „
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Forscher studieren Nachtarbeiter seit Jahren und versuchen besser zu verstehen, was mit unserem zirkadianen Rhythmus und unserem Körper passiert, wenn wir zu einer Zeit wach sind, zu der wir eigentlich schlafen sollten. Die Ergebnisse sind eindeutig – Nachtschichtarbeiter haben ein höheres Risiko für Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes und Krebs.
Aber was passiert in uns? Sind die Gene, die unsere innere Körperuhr steuern (es gibt Billionen von Uhren, die gleichzeitig arbeiten, sagte ein Forscher im Gespräch mit STAT), durchgedreht und haben sich auf seltsame Weise hoch- oder heruntergefahren? Oder graben sich diese Gene in ihre Fersen, weigern sich, ihre zyklische Natur aufzugeben und machen es den Körpern von Nachtarbeitern schwerer, sich an ihre umgedrehten Zeitpläne anzupassen?
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Es ist kompliziert und könnte ein bisschen von beidem sein, sagte Laura Kervezee, eine Postdoc-Stipendiatin an der McGill University, die am Montag eine Studie in PNAS veröffentlichte, in der sie zum ersten Mal untersuchte, wie sich die Genexpression in einer echten Nachtschicht-ähnlichen Umgebung verändert. Die Ergebnisse zeigen eine physiologische Unterbrechung – viele der Gene, die mit zirkadianen Zyklen assoziiert sind, behielten ihre Rhythmen bei, schienen aber in geringerer Stärke zu feuern. Viele Gene konnten (oder wollten?) ihre Expression nicht an einen umgedrehten Schlafplan anpassen. Die Genexpression im Zusammenhang mit dem Stoffwechsel, der Funktion bestimmter Immunzellen und potenziell krebserregender Signalwege war ebenfalls verändert.
„Nur sehr wenige Gene passen sich an diesen neuen Nachtschichtplan an“, sagte Kervezee.
Andere Studien haben die Genexpression bei veränderten Schlafplänen untersucht, aber diese Ergebnisse, sagte sie, geben uns einen ersten Einblick in Körper, die versuchen, einen Arbeitsplan zu verwalten, der etwa 25 Prozent der Bevölkerung betrifft. Darauf aufbauend könnten eines Tages Interventionen entwickelt werden.
„Es wird immer üblicher, weil wir erwarten, dass Dienstleistungen rund um die Uhr verfügbar sind“, sagte sie und zählte Berufe mit Nachtschichten auf, wie z. B. im Gesundheitswesen, im Sicherheitsbereich und in Lagerhäusern. „Langfristig wird es immer klarer, dass es negative gesundheitliche Auswirkungen hat. Wir können die Nachtschichtarbeit nicht abschaffen, weil wir all diese Dienstleistungen als Gesellschaft wollen, aber vielleicht können wir Strategien entwickeln, die bei der Nachtschichtarbeit helfen.“
Für die aktuelle Studie nahmen sie und das Team acht Freiwillige, sieben Männer und eine Frau, und ließen sie eine Nachtarbeitssimulation durchlaufen. In der Nacht zuvor schliefen die Probanden nach ihrem normalen Zeitplan und begannen in der nächsten Nacht, vier Nächte lang wach zu bleiben (die Probanden schliefen nicht so lange, wie sie es normalerweise getan hätten).
Das McGill-Team nahm zu Beginn und am Ende der Simulation in bestimmten Abständen Blutproben und untersuchte die Genexpressionsmuster in peripheren mononukleären Blutzellen, einer Untergruppe von Zellen, die als ein gutes Fenster in die allgemeine Funktionsweise des Körpers gilt. Es ist ein Spiegel für den Rest des Körpers“, sagte sie über die Zellen.
Neben dem gedämpften Rhythmus der zirkadianen Gene gab es auch eine gestörte Expression in Immun- und Krebswegen, einschließlich der veränderten Expression von Genen, die mit natürlichen Killerzellen zusammenhängen, einer ersten Angriffslinie gegen Tumorzellen und infizierte Zellen. Kervezee sagte, sie würde diesen Befund gerne weiter erforschen.
Die Studie ist klein, sagte sie. Die Probanden waren jünger als der durchschnittliche Schichtarbeiter. Das abrupte Nacht-Schlaf-zu-Nacht-Arbeitsmuster sollte die reale Schichtarbeit nachahmen, bei der Menschen an freien Tagen zu normalen Mustern zurückkehren könnten, um Zeit mit der Familie zu verbringen. Und die Probanden wurden in gedämpftem Licht gehalten, um die Ergebnisse nicht zu verfälschen, da viele oszillierende Gene lichtempfindlich sind.
Trotz dieser Einschränkungen ist es eine hilfreiche Studie, sagte Frank Scheer, der Direktor des medizinischen Chronobiologieprogramms am Brigham and Women’s Hospital in Boston, der nicht an der Forschung beteiligt war.
„Es ist eine sehr schöne Studie, weil sie simuliert, was Schichtarbeiter durchmachen“, sagte er.
Der nächste Schritt, sagte Kervezee, ist die Durchführung der gleichen Experimente an echten Nachtschichtarbeitern. Der nächste Schritt, so Kervezee, besteht darin, dieselben Experimente mit echten Nachtarbeitern durchzuführen und danach nach Interventionen zu suchen, sei es verhaltenstherapeutisch, wofür sich Scheer interessiert, oder pharmakologisch, ein potenziell lukrativer Weg.
Es gibt einen Namen für die schlafbezogene Seite des Problems – Schichtarbeit-Schlafstörung – und viele Schlafzentren bieten Menschen, die in ungeraden Schichten arbeiten, Hilfe an. Es gibt auch einige Präzedenzfälle für die Zulassung von Medikamenten, die die Schlafseite der zirkadianen Störung adressieren.
Aber Schlaf ist nur ein Teil der Gleichung, sagte Scheer, und es ist ein schwieriger Teil zu behandeln. Die Arbeit seines Labors hat Veränderungen in der Glukosetoleranz, in ernährungsabhängigen Hormonen und Erhöhungen des Blutdrucks und von Entzündungsmarkern festgestellt.
„Wir betrachten die Anpassung der Mahlzeitenzeitenzeiten aus diesem Grund“, sagte er, basierend auf Tier- und Humanstudien.
Schweitzer, der Krankenpfleger, sagte, dass er über Mahlzeiten nachdenkt, wenn er jetzt Nachtschichten arbeitet. Das Wissen, dass es einen Unterschied machen könnte, wie und wann er isst, um zu viel Gewicht zuzulegen, fasziniert ihn.
Er ist weniger an kleinen Molekülen interessiert, die ihn zu einer Nachteule machen könnten, es sei denn, sein Arzt wäre an Bord.
„Ich weiß nicht“, sagte er, jetzt, da er versucht, weniger nachts zu arbeiten. „Ich werde einfach mit den Veränderungen in meinem zirkadianen Rhythmus zurechtkommen, anstatt eine Pille zu nehmen.“