Schichtarbeit stört die Genaktivität. Schlüsselprozesse im Körper betroffen -
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Schlüsselprozesse im Körper betroffen

Schicht­ar­beit stört die Genak­ti­vi­tät

©Ralf Geithe - stock.adobe.com
Nachtarbeit bringt den natürlichen Rhythmus des Menschen durcheinander - auch den der Gene. Foto: © Ralf Geithe - stock.adobe.com
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Millio­nen Menschen welt­weit arbei­ten in Wech­sel­schich­ten oder nachts – zu Lasten ihrer Gesund­heit. Welche Rolle dabei die Genak­ti­vi­tät spielt und wie sie sich an die Schicht­ar­beit anpasst, haben jetzt Forscher erst­mals umfas­send unter­sucht. Das Ergeb­nis: Ein Vier­tel der Gene verlo­ren ihren norma­ler­weise typi­schen Tages­rhyth­mus, knapp drei Vier­tel blie­ben beim ursprüng­li­chen, „norma­len“ Akti­vi­täts­takt. Das aber bedeu­tet: Das Arbei­ten gegen die innere Uhr desyn­chro­ni­siert sogar so funda­men­tale Vorgänge wie das Able­sen unse­rer Gene.

Rund 20 Prozent der Berufs­tä­ti­gen in Nord­ame­rika und Europa arbei­ten in Schich­ten – unter ande­rem in der Indus­trie, aber auch in Kran­ken­häu­sern und Pfle­ge­ein­rich­tun­gen. Damit müssen sie regel­mä­ßig gegen den natür­li­chen Rhyth­mus ihrer inne­ren Uhr leben: Wenn ihr Stoff­wech­sel, ihre Hormone und die meis­ten andere Körper­funk­tio­nen auf Nacht und Schla­fen program­miert sind, müssen sie wach sein und teil­weise Höchst­leis­tun­gen abru­fen. Das bleibt nicht ohne Folgen für die Gesund­heit, wie Studien bele­gen. Demnach leiden Schicht­ar­bei­ter häufi­ger unter Über­ge­wicht, Diabe­tes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen und auch das Risiko für einige Krebs­ar­ten steigt an. Die Mecha­nis­men hinter diesem Zusam­men­hang sind aller­dings bisher nur in Teilen geklärt.

Welche Rolle die Genak­ti­vi­tät für mögli­che Gesund­heits­fol­gen der Schicht­ar­beit spie­len könnte, haben nun Laura Kervezee von der McGill Univer­sity in Mont­real und ihre Kolle­gen unter­sucht. Für ihre Studie lebten acht Frei­wil­lige fünf Tage lang in einem Isolier­la­bor mit verscho­be­nen Tages­zei­ten. Licht­re­gime, Essen­zei­ten und Schlaf­pha­sen waren um zehn Stun­den gegen­über dem norma­len Tag-Nacht-Rhythmus verscho­ben – sie lebten damit in einem Takt, der in etwa der Arbeit in Nacht­schicht entsprach. Am ersten und am letz­ten Tag des Versuchs nahmen die Forscher regel­mä­ßig über 24 Stun­den hinweg Blut­pro­ben von ihren Proban­den und unter­such­ten diese auf die Akti­vi­tät von 20.000 Genen.

Mangelnde Anpas­sung

Die Auswer­tung ergab: Die Bedin­gun­gen der simu­lier­ten Nacht­schich­ten führ­ten zu auffal­len­den Verän­de­run­gen in der Genex­pres­sion. Zu Beginn der Studie zeig­ten 3,8 Prozent der Gene eine deut­lich im Tages­rhyth­mus schwan­kende Akti­vi­tät, doch das änderte sich während der Nacht­schicht: „Fast 25 Prozent dieser Gene verlo­ren ihren biolo­gi­schen Rhyth­mus“, berich­ten die Forscher. „73 Prozent der Gene pass­ten sich nicht an den neuen Takt an – sie blie­ben im alten Tages­rhyth­mus. Die Mehr­heit der zu Beginn rhyth­mi­schen Gene war demnach in Bezug auf die neuen Schla­fens­zei­ten im Nacht­schicht­mo­dus verscho­ben.“ Wie bei den meis­ten Berufs­tä­ti­gen mit Wech­sel­schich­ten hatte sich auch bei den Proban­den die im Gehirn sitzende Haupt­uhr des Körpers nicht an die neuen Bedin­gun­gen ange­passt. Weil sie nur lang­sam auf Verschie­bun­gen reagiert, läuft sie bei Jetlag und Schicht­dienst meist noch einige Tage im norma­len Tages­mo­dus weiter.

Nach Ansicht der Wissen­schaft­ler liefern ihre Ergeb­nisse einige Einbli­cke darin, warum die Schicht­ar­beit nega­tive Folgen für die Gesund­heit hat. Denn die mangelnde Anpas­sung der Genak­ti­vi­tät an die neuen Rhyth­men betrifft einige der Schlüs­sel­pro­zesse unse­rer Biolo­gie. „Wir haben beispiels­weise fest­ge­stellt, dass die Expres­sion von Genen des Immun­sys­tems und von Stoff­wech­sel­pro­zes­sen sich nicht an die neuen Bedin­gun­gen anpas­sen“, sagt Seni­or­au­to­rin Diane Boivin von der McGill Univer­sity. „Das könnte zur Entwick­lung von Gesund­heits­pro­ble­men wie Diabe­tes, Über­ge­wicht und Herz-Kreislauf-Erkrankungen beitra­gen, die wir bei Schicht­ar­bei­tern lang­fris­tig beson­ders häufig beob­ach­ten.“ Um dieser Frage weiter nach­zu­ge­hen, müsse nun auch die Genex­pres­sion von echten Schicht­ar­bei­tern genauer unter­sucht werden.

Quelle: Laura Kervezee (McGill Univer­sity, Motreal) et al., Procee­dings of the Natio­nal Academy of Scien­ces, doi: 10.1073/pnas.1720719115

© wissenschaft.de – Nadja Podbre­gar

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