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Schichtarbeit stört die Genaktivität

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

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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