夜班为何增加患癌风险?

作者: 徐锐

来源: 中国科学报

发布日期: 2021-03-11 08:45:10

一项新研究揭示了夜班工作如何通过扰乱癌症基因的24小时自然节律,增加DNA损伤和降低DNA修复机制的有效性,从而提高患癌风险。研究团队通过模拟轮班工作的实验,发现夜班条件下癌症相关基因的节律与白班不同,特别是在DNA修复基因的表现上。研究结果表明,夜班工作可能增加实际生活中长期夜班工作者的患癌风险,未来研究将聚焦于验证这一发现,并可能用于预防策略和药物研发。

你上夜班吗?小心癌症找上你。最近,一项新研究为解释夜班工作者比白班工作者患某种癌症风险更高提供了新线索。研究表明,夜班扰乱了某些癌症基因24小时的自然节律,使夜班工作者的DNA更易损伤,同时导致人体DNA修复机制不能及时处理这种损伤。这项发表于《松果体研究杂志》网络版的研究,是美国华盛顿州立大学(WSU)斯波坎分校睡眠与行为研究中心,和美国能源部太平洋西北国家实验室(PNNL)合作项目的一部分。

越来越多的证据表明,癌症在夜班工作者中更为普遍,这导致世界卫生组织的国际癌症研究机构将夜班工作归类为可能致癌的因素。论文通讯作者、北卡罗莱纳州立大学人类健康与环境中心副教授Shobhan Gaddameedhi说,然而,目前还不清楚为什么夜班工作会增加患癌风险,我们的研究试图解释这一问题。Gaddameedhi和其他WSU科学家,以及PNNL的生物信息学家合作,研究了生物钟的潜在作用。

生物钟是生物体内生命活动的内在节律性,它使人体保持着健康的24小时昼夜循环。事实上,几乎每个细胞都有自己的生物钟。这种细胞“时钟”涉及被称为时钟基因的基因群,它们的表达是有节律的,这意味着其活动水平随着时间而变化。因此,研究人员假设,癌症相关基因的表达可能也存在节律性,而夜班工作可能会破坏这些基因的节奏。为了验证这一点,研究人员进行了一项模拟轮班工作的实验。

他们让14名志愿者在WSU斯波坎分校的睡眠实验室住了7天,其中一半人完成3天的模拟夜班计划,另一半人则完成3天的模拟白班计划。然后,所有志愿者都执行一个恒定的常规方案,从而在不受任何外部影响的情况下,研究人体内部产生的生物节律。其间,志愿者在恒定的光照和室温下以半卧的姿势保持24小时不睡觉,每小时摄入相同的零食,每3小时抽取一份血样。

从血液样本中提取的白细胞表明,许多癌症相关基因的节律在夜班条件下与白班不同。值得注意的是,与DNA修复相关的基因在白班条件下表现出明显的节律性,而在夜班条件下则失去了节律性。随后,研究人员观察了癌症相关基因表达变化的后果,进而发现,从夜班志愿者血液中分离出的白细胞DNA损伤比白班志愿者更多。

更重要的是,当研究人员在一天中的两个不同时间将分离的白细胞暴露于电离辐射后,发现在晚上受到辐射的细胞中,夜班志愿者白细胞DNA损伤比白班志愿者更严重。辐射是引发DNA损伤和癌症的危险因素,上述研究结果意味着夜班志愿者白细胞在辐射中更易受到外部损伤。研究结果表明,夜班降低了人体最需要的DNA修复过程的有效性,打乱了癌症相关基因的表达时间。PNNL计算科学家Jason McDermott说。

研究人员下一步将对实际生活中长期上白班或夜班的人进行同样的实验,以确定夜班工作者未修复的DNA损伤是否会随着时间的推移而累积,最终增加患癌风险。如果实验结果与目前的研究结果一致,那么它将被用于相关预防策略的制定和药物研发,以解决DNA修复时机的问题。此外,该成果还可以作为优化癌症治疗时机策略的基础,以便在疗效最大、副作用最小的情况下进行治疗。

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