Работа в ночную смену или другой нестандартный график работы увеличивает риск ожирения и развития диабета и других метаболических нарушений, что в конечном итоге также повышает риск сердечных заболеваний, инсульта и рака.
Неясно, почему именно это происходит, но новое исследование, проведенное в Университете штата Вашингтон (WSU), приблизило ученых к поиску ответа.
Исследование, опубликованное в онлайн-выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences на этой неделе, опровергает мнение о том, что нарушение обмена веществ у сменных рабочих вызвано главным образом главными часами мозга, которые обычно поддерживают цикл день-ночь и используют световые подсказки для синхронизации ритмов органов и тканей тела. Вместо этого исследование показало, что отдельные биологические часы (так называемые периферические осцилляторы) в печени, кишечнике и поджелудочной железе имеют собственное сознание.
Работая с коллегами из Университета Суррея, команда WSU собрала образцы крови у здоровых добровольцев, которые только что выполнили смоделированный график дневной смены или смоделированный график ночной смены. Исследователи проанализировали образцы крови на наличие метаболитов – продуктов химических реакций, участвующих в пищеварении, таких как распад и окисление молекул пищи, а также других метаболических процессов в клетках и органах. Они обнаружили, что в соответствии с графиком ночной смены 24-часовые ритмы метаболитов, связанных с пищеварительной системой, сдвинулись на полные 12 часов, хотя основные биологические часы в мозгу участников двигались только примерно на 2 часа.
Биологические часы в органах пищеварения
"Никто не знал, что биологические часы в пищеварительных органах людей так сильно и быстро меняются из-за сменных графиков работы, хотя главные часы мозга с трудом приспосабливаются к таким графикам," сказал соавтор исследования Ханс Ван Донген, директор Исследовательского центра сна и производительности WSU и профессор Elson S. Медицинский колледж Флойда. "В результате одни биологические сигналы в телах сменных рабочих говорят, что сейчас день, а другие сигналы говорят, что наступила ночь, что вызывает нарушение обмена веществ."
Ван Донген сказал, что следующим шагом будет выяснить, вызваны ли смещенные ритмы метаболитов измененным графиком сна / бодрствования сменных рабочих, изменением времени приема пищи или и тем, и другим. Как только это станет известно, ученые смогут попытаться определить лежащие в основе клеточные и / или гормональные процессы, которые будут поддерживать разработку новых методов лечения для ресинхронизации мозговых и биологических часов сменных рабочих, чтобы предотвратить негативные долгосрочные последствия для здоровья.
Долгосрочные последствия для здоровья
Работа исследовательской группы также может иметь значение для изучения других хронических заболеваний, к которым вахтовые рабочие более подвержены, включая хронические заболевания почек и рак груди, простаты и кожи.
"Мы считаем, что наше первое исследование предлагает механизм связи между сменной работой и хроническим заболеванием почек," сказал соавтор исследования Шобхан Гаддамееди, доцент Колледжа фармации и фармацевтических наук WSU. Он отметил, что группа, имитирующая ночную смену, изменила ритмы двух метаболитов, обычно связанных с хроническим заболеванием почек – триптофана и кинуренина.
Однако, как биолог-онколог, Гаддамееди в первую очередь хочет выяснить связь между сменной работой и раком.
"Возможно, что изменения в метаболизме сменных рабочих связаны с измененной активностью клеточных процессов, которые могут быть вовлечены в развитие рака в более позднем возрасте," Гаддамееди сказал. "Как только мы поймем эти клеточные процессы, мы потенциально сможем идентифицировать задействованные гены и использовать эти знания, чтобы найти способы предотвратить рак у вахтовых рабочих."
Метаболомика, используемая для изучения ритмов
В исследовании приняли участие 14 участников, каждый из которых провел семь дней в лаборатории сна в кампусе WSU Health Sciences в Спокане. Во-первых, половина из них отработали трехдневный смоделированный график ночной смены, а остальные работали по трехдневному смоделированному графику дневной смены. Затем, после завершения смоделированных смен, всех участников держали в постоянном рутинном протоколе, используемом для изучения внутренних биологических ритмов людей, независимо от каких-либо внешних воздействий.
Во время этого протокола они не спали в течение 24 часов в полуклонной позе. Они получали одинаковые закуски каждый час и содержались при постоянном освещении и комнатной температуре. Каждые три часа брали образец крови.
Образцы крови были проанализированы в основной лаборатории метаболомики Университета Суррея на 132 различных метаболита, связанных с метаболизмом и пищеварительной системой.
"Двадцать семь метаболитов следовали 24-часовому ритму во время смоделированного графика ночной и дневной смены," сказал первый автор Дебра Скин, профессор нейроэндокринологии в Университете Суррея. "Из них 24 показали резкое 12-часовое изменение ритма в соответствии с смоделированным графиком ночной смены, чего не наблюдалось при графике дневной смены. Это указывает на то, что всего три дня ночной смены могут нарушить обмен веществ. Выявление нарушенных метаболических путей поможет раскрыть механизмы, лежащие в основе сменной работы и метаболических нарушений."