一项新实验研究表明,夜班工作引起的昼夜节律失调可导致肿瘤相关基因表达变化,从而增加基因对引发癌症的DNA损伤的敏感性。此研究基于对昼夜节律在自然DNA修复过程中作用的深入理解。
2019年,国际癌症研究机构(IARC)的独立委员会明确指出夜班工作可能诱发人类癌症。多年实验与观察已有力证实,夜班工作者面临多种癌症风险的增加。
近日,华盛顿州立大学的研究人员在" Journal of Pineal Research "期刊上发表了题为"Night shift schedule causes circadian dysregulation of DNA repair genes and elevated DNA damage in humans"的研究。
研究发现,夜班工作引起的昼夜节律紊乱可以改变肿瘤相关基因的表达,从而使一种基因更容易受到导致癌症的DNA损伤的影响。
国际癌症研究机构(IARC)召集的一个独立委员会特别宣布夜班工作“可能对人类致癌”。数年的实验和观察性研究表明,夜班工人面临几种癌症的风险增加。
尽管先前的研究发现夜班工作与多种疾病之间存在联系,但长期破坏人体昼夜节律可能增加患癌风险的机制尚不清楚。
研究人员招募了14名健康志愿者,进行了为期7天的全面实验室研究。
在验室
中,一半的受试者完成了72小时的模拟日班计划,而另一半则完成了模拟的夜班计划。模拟后,参与者完成了一个恒定的常规规程,在恒定的光照下他们保持清醒24小时。
研究人员说,模拟的夜班时间表显著改变了癌症标志性途径中所涉及基因的正常昼夜节律。DNA修复途径在模拟的白班日程安排中显示出丰富的节律基因,但在模拟的白班日程安排中没有。
这表明不仅某些昼夜节律的破坏直接改变了某些与癌症相关的基因的表达,而且夜班安排似乎对人体的天然DNA修复过程也产生了负面影响。转到体内实验,研究人员试图更好地了解这些基因表达变化对健康细胞的影响。
研究人员调查了参与者的白细胞后,发现夜班受试者的DNA损伤更大。研究人员还使白细胞暴露于电离辐射下,并发现夜班组的那些细胞更容易受到辐射引起的DNA损伤。
总而言之,这些研究结果表明,夜班时间表打乱了癌症相关基因的表达时间,在最需要的时候降低了人体DNA修复过程的有效性。
与许多科学研究一样,新发现提出了与答案一样多的问题。研究人员的下一步将是调查现实生活中的夜班工人,以查看这些发现是否转化为那些已经进行了昼夜节律困扰数年的人。某些人的系统可能会适应这种长期轮班工作,并减轻短期研究中看到的这些剧烈变化。
华盛顿州立大学睡眠与表现研究中心主任表示:“夜班工人面临着巨大的健康差异,从代谢和心血管疾病的风险增加到精神疾病和癌症。现在是时候为这些服务水平不足的基本工人找到诊断和治疗解决方案,以便医学界可以应对他们独特的健康挑战。”
新研究的共同通讯作者Shobhan Gaddameedhi表示:“已有大量证据显示癌症在夜班工人中更为常见,促使世界卫生组织国际癌症研究机构将夜班工作列为可能的致癌因素。然而,上夜班为何提高癌症风险的机制尚不明晰,这是我们研究试图解答的问题。”
尽管先前研究揭示夜班工作与多种疾病关联,但长期扰乱个体昼夜节律如何提升癌症风险的具体机制仍不清楚。为此,一组美国研究人员招募了14名健康志愿者,开展为期7天的综合实验室研究。
在华盛顿州立大学睡眠实验室中,一半受试者执行72小时模拟白班任务,另一半则执行模拟夜班任务。模拟结束后,所有参与者在连续24小时光照下保持清醒,以使研究能独立于外部环境因素考察生物节律。
研究者在新发布的论文中写道:“模拟夜班模式显著改变了与癌症相关通路相关的基因正常昼夜节律。DNA修复途径显示,节律基因在模拟白班后显著富集,而在模拟夜班后未见富集。”
这意味着不仅某些癌症相关基因的表达因昼夜节律紊乱而直接改变,夜班模式似乎还对机体自然DNA修复过程产生负面影响。为进一步探究这些基因表达变化对健康细胞的影响,研究人员进行了体内实验。
他们检测了参与者的白细胞,发现夜班组的DNA损伤程度更高。同时,当白细胞暴露于电离辐射时,夜班组的白细胞对辐射诱导的DNA损伤更为敏感。
共同通讯作者Jason McDermott总结道:“这些发现揭示,夜班模式扰乱了癌症相关基因的适时表达,削弱了人体在最需要时DNA修复过程的有效性。”
如众多科研成果一样,这些新发现引发的问题与解答同样重要。研究人员下一步计划研究现实生活中长期从事夜班工作的人员,观察上述发现是否适用于昼夜节律长期紊乱的人群。部分人群的生理系统可能对长期轮班工作有所适应,减轻短期研究所观察到的剧烈变化。
此外,该研究也有助于临床医生优化癌症治疗方案,考虑患者昼夜节律调整治疗策略。
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