Clocks at Work - Introducing chronotype measures to epidemiological shift work research
Final Report Abstract
Das Leben gegen die innere Uhr, auch circadiane Disruption genannt, scheint eine zentrale Rolle in der Ätiologie chronischer Erkrankungen im Schichtarbeitskontext zu spielen. Innerhalb der Bevölkerung zeigt sich jedoch eine breite Verteilung der individuelle Synchronisationsphase der inneren Uhr zeigt (Chronotyp, oft als "Lerchen" und "Eulen" bezeichnet), welche u.a. auch die Taktung von Verhalten, Physiologie und Genexpression reguliert. Um das Ausmaß der circadianen Disruption im Arbeitskontext zu quantifizieren, ist somit nicht nur die Kenntnis von Arbeitszeiten, sondern auch des individuellen Chronotyp wichtig. Zur Erfassung des Chronotyps sind bereits erfolgreich Fragebögen entwickelt worden, allerdings sind diese oft zu ausführlich um in großangelegten Kohortenstudien benutzt zu werden. Um Schichtarbeitsexposition auf individueller Ebene zu erfassen und so ein besseres Verständnis für die Entstehungsprinzipien chronischer Erkrankungen zu erlangen, hat dieses Projekt einen schicht-unabhängigen, Fragebogen-basierten Chronotyp-Parameter identifiziert, nämlich die Mitte des Schlafes an freien Tagen. Dieser Parameter zeigte sich am geringsten beeinflusst von vorrangegangen Schichten, gleichzeitig am variabelsten über die Studienteilnehmer hinweg. Dieses Ergebnis, das auf Selbstauskunft basierte, wurde auch durch objektiv gemessene Aktimetrie bestätigt. Die Schlafphase an freien Tagen wurde bereits in einer Vielzahl an Studien mit einem etablierten physiologischen Phasenmarker der inneren Uhr, nämlich dem Zeitpunkt des Anstiegs des Melatoninspiegels, assoziiert worden. So konnten die entsprechenden Fragen, die nötig sind um Einschlaf- sowie Aufwachzeitpunkt zu erfassen, nach Rücksprache mit den Projektleitern der Nurses’ Health Study II (N=116,434) sowie der Nurses’ Health Study 3 (momentan ca. N≈40,000) ohne ursprünglich geplante weitere Validierung in die Kohorten eingebracht werden. Zusätzlich zu den ursprünglich definierten Projektzielen habe ich zwei weitere Studien durchführen können. Einerseits konnte ich in Nurses’ Health Study II zeigen, dass das Risiko an Typ 2 Diabetes zu erkranken kaum mit Chronotyp per se assoziiert zu sein scheint, vor allem bekannte Risikofaktoren in Betracht gezogen wurden – sondern auch von der Schichtarbeitshistorie abhängt. Diese ersten Daten sind im Einklang mit mechanistischen und Beobachtungsstudien, die darauf hinweisen, dass circadiane Disruption, zusätzlich zu Schlafmangel und etablierten Risikofaktoren den Metabolismus stört. Eine weitere Studie untersuchte den Zusammenhang zwischen Schichtarbeit und koronaren Herzerkrankungen in der Nurses’ Health Study und der Nurses’ Health Study II; bei dieser bislang größten Untersuchung haben mehr als 189,000 Teilnehmerinnen über einen 24-Jahreszeitraum mehr als 10,000 koronare Herzerkrankungen berichtet. Insgesamt zeigte sich, dass Schichtarbeit das Risiko einer Herzerkrankung in einem moderaten Ausmaß erhöht, auch über den Einfluss von Risikofaktoren wie z.B. Rauchen, ungesunder Ernährung, oder Bewegungsarmut hinaus. Frauen, die länger als 10 Jahre im Schichtdienst mit Nachtschichtanteil gearbeitet haben, zeigten ein 15-18% erhöhtes Risiko eine Herzerkrankung zu erleiden. In der Nurses’ Health Study II, zeigte sich auch dass das Erkrankungsrisiko mit Ende der Schichtarbeit wieder zu sinken scheint – dieses Phänomen wurde zum ersten Mal beobachtet und bedarf weiterer Folgestudien. Die Ergebnisse dieser Studie wurden in einem Autorenvideos (http://jama.jamanetwork.com/multimediaPlayer.aspx?mediaid=12758547) zusammengefasst, sowie international in den Medien besprochen (https://jamanetwork.altmetric.com/details/6970783/news). Das Hauptergebnis dieses Projekts – also die systematische Erfassung von Chronotyp in den Nurses’ Health Studies – wird mittel- und langfristig einen Beitrag zur 1) Identifikation von Risikofaktoren, 2) der Quantifikation des individuellen Ausmaß der circadiane Disruption, und 3) Erforschung der Entstehungsmechanismen von chronischen Erkrankungen im Schichtarbeitskontext leisten. Weitere Ergebnisse des Projekts – nämlich der Abhängigkeit des Typ 2 Diabetes Risiko von Chronotyp und Schichtarbeitshistorie, sowie die Tatsache, dass das Risiko von koronaren Herzerkrankungen nach Beendigung der Schichtarbeit zu sinken scheint - könnten der Entwicklung neuer Präventionsstrategien zu Gute kommen.
Publications
- (2015). Mismatch of Sleep and Work Timing and Risk of Type 2 Diabetes. Diabetes Care, 38(9): 1707-13
Vetter, C., Devore, E.E., Ramin, C.A., Speizer, F.E., Willett, W.G., & Schernhammer, E.S.
(See online at https://doi.org/10.2337/dc15-0302) - (2016). Association between rotating night shift work and risk of coronary heart disease among women. JAMA, 315(16): 1726-1734
Vetter, C., Devore, E.E., Wegrzyn, L.R., Massa, J. Speizer, F.E., Kawachi, I., Rosner, B., Stampfer, M.J. Schernhammer, E.S.
(See online at https://doi.org/10.1001/jama.2016.4454)
