Schichtarbeit wirkt sich negativ auf den Stoffwechsel aus

Eine aktuelle Studie macht verständlicher, warum Nachtschichten das Risiko erhöhen, an Diabetes und anderen Stoffwechselstörungen zu erkranken.


Englische und amerikanische Wissenschaftler fanden heraus, dass nur drei Tage Nachtschichtarbeit den Stoffwechsel durcheinanderbringen. Diese Störung scheint eher durch separate biologische Uhren (sogenannte periphere Oszillatoren) in der Leber, im Darm und in der Bauchspeicheldrüse als durch eine „Hauptuhr“ im Gehirns verursacht zu werden.

Nachtschichten oder andere nicht standardisierte Arbeitszeiten erhöhen das Risiko, fettleibig zu werden und Diabetes und andere Stoffwechselstörungen zu entwickeln, was letztendlich auch das Risiko von Herzerkrankungen, Schlaganfällen und Krebs erhöht.

Die Ursache dafür ist noch unklar, aber eine neue Studie, die an der Washington State University (WSU) durchgeführt wurde, hat die Wissenschaftlern näher an eine Antwort gebracht.

Die Studie, die in der Online-Ausgabe der „Proceedings der National Academy of Sciences“ veröffentlicht wurde, widerlegt die Annahme, dass die Stoffwechselstörungen bei Schichtarbeitern hauptsächlich durch die Hauptuhr des Gehirns ausgelöst würden, die normalerweise unseren Körper in einem Tag-Nacht-Zyklus funktionieren lässt. Dabei helfen Lichtsignale, den Tag-Nacht-Rhythmus der Organe und Gewebe des Körpers miteinander zu synchronisieren.

Die Studie zeigte nun, dass es separate „biologische Uhren“ (so genannte periphere Oszillatoren) in der Leber, im Darm und in der Bauchspeicheldrüse gibt, die unabhängig voneinander arbeiten.
In Zusammenarbeit mit Kollegen der University of Surrey sammelte das WSU-Team Blutproben von gesunden Freiwilligen, die entweder tagsüber oder nachts gearbeitet hatten, um Schichtarbeit zu simulieren. Die Forscher analysierten, welche Stoffwechselprodukte die Blutproben enthielten - Stoffwechselprodukte, die u.a. bei der Verdauung entstehen sowie bei anderen metabolischen Prozessen in Zellen und Organen. Sie fanden heraus, dass sich die 24-Stunden-Rhythmen in Stoffwechselprodukten, die mit dem Verdauungssystem in Verbindung stehen, nach dem Nachtschichtprogramm um ganze 12 Stunden verschoben hatten, obwohl die biologische Hauptuhr in den Gehirnen der Teilnehmer nur etwa 2 Stunden von dem bisherigen Tag-Nacht-Rhythmus abwich.

„Biologische Uhren“ in Verdauungsorganen

"Niemand wusste, dass biologische Uhren in den Verdauungsorganen der Menschen so grundlegend und schnell durch Schichtarbeit geändert werden, obwohl sich die Hauptuhr des Gehirns kaum an solche Zeitpläne anpasst", berichtete der Mitautor Dr. Hans Van Dongen, Direktor des WSU Sleep and Performance Research Center. "Während einige biologische Uhren dem Körper eines Schichtarbeiters signalisieren, dass es Tag ist, zeigen andere biologische Uhren an, dass es Nacht ist. Das bringt den Stoffwechsel durcheinander."

Van Dongen sagte, der nächste Schritt bestehe darin, herauszufinden, ob die verschobenen Stoffwechselvorgänge durch die veränderten Schlaf-/-Wach-Phasen der Schichtarbeiter, das veränderte Timing ihrer Nahrungsaufnahme oder beides beeinflusst werden. Sobald dies bekannt ist, könnten Wissenschaftler versuchen, die zugrunde liegenden zellulären und / oder hormonellen Prozesse zu bestimmen, was die Entwicklung neuer Behandlungen zur Neusynchronisierung der Gehirn- und Körperuhren von Schichtarbeitern unterstützen würde, um langfristige negative gesundheitliche Folgen zu verhindern. Schichtarbeiter sind u.a. für chronische Nierenerkrankungen sowie Brust-, Prostata- und Hautkrebs anfälliger.

Untersuchung der Biozyklen

Die Studie umfasste 14 Teilnehmer, die jeweils sieben Tage im Schlaflabor der WSU verbrachten. Zunächst musste eine Hälfte von ihnen für drei Tage eine Nachtschicht simulieren, während der Rest tagsüber tätig war. Nach Abschluss der simulierten Schichtdienste musste alle Teilnehmer sich unter gleichen Bedingungen aufhalten, um unabhängig von äußeren Einflüssen die Veränderungen bei Schichtarbeit untersuchen zu können.

Die Probanden sollten für 24 Stunden in einer fast liegenden Haltung wach bleiben. Sie erhielten jede Stunde identische Snacks und waren alle der gleichen konstanten Lichteinwirkung und Raumtemperatur ausgesetzt. Alle drei Stunden wurde eine Blutprobe entnommen.
Die Blutproben wurden auf 132 verschiedene Metaboliten (Stoffwechsel- bzw. Abbauprodukte) untersucht.

"Siebenundzwanzig Metaboliten folgten einem 24-Stunden-Rhythmus sowohl während der simulierten Tages- als auch während der simulierten Nachtschicht", sagte die Erstautorin Debra Skene, Professorin für Neuroendokrinologie an der Universität von Surrey. "Von diesen zeigten 24 eine dramatische 12-Stunden-Verschiebung nach der simulierten Nachtschichtarbeit, die nicht bei den Teilnehmern der „Tagesarbeit-Gruppe“ beobachtet wurden. Dies belegt, dass nur drei Tage Nachtschicht den Stoffwechsel stören können."

Quelle: ScienceDaily, Washington State University, Proceedings of the National Academy of Sciences
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Facharzt für Innere Medizin, Endokrinologie und Diabetologie im Ärztehaus Harlaching: Dr. med. Christoph Dieterle