Shift Work and its Effect on Fertility

Abstract

Maiņu darba sistēmas tiek izvietotas visā pasaulē daudzās ekonomikas nozarēs. Tas ļauj uzņēmumiem izmantot visas noteiktās dienas 24 stundas, sadalot darbu vairākiem darbiniekiem un ļaujot viņiem strādāt secīgās maiņās. Tā kā miegs ir būtisks virtuālajām visām cilvēka ķermeņa orgānu sistēmām un maiņu darba sistēmas bieži saduras ar dabisko miega ciklu, tiek pieļauts, ka tas var negatīvi ietekmēt auglību.

Visa informācija par šo darbu tika apkopota, izmantojot tādas publiskas datubāzes kā Google Scholar, PubMed, Cochrane Library un citas. Turklāt tika izmantotas zinātniskās mācību grāmatas par profesionālajām tēmām, pamatzinātnēm un klīnisko medicīnu.

Maiņu darbs nav jauna parādība, bet to var izsekot jau agrīnos mednieku savācējos, kuri praktizēja secīgus miega paradumus grupas indivīdu vidū, lai vienmēr būtu viens individuāls trauksmes signāls, kas tādējādi darbotos kā sargs, kas aizsargā grupu no iespējamiem plēsējiem. Mūsdienu pasaules maiņu darbs ir izplatīts tēma, kurai acīmredzami ir priekšrocības no īstermiņa ekonomiskā viedokļa, tomēr tai var būt kaitīgi trūkumi gan indivīdam, gan vēlāk sabiedrībai kopumā. Šie trūkumi galvenokārt rodas no tā, ka cilvēka fizioloģija ir pieskaņota vienmēr atkārtojošajam dienas un nakts ciklam. Šī fizioloģiskā pieskaņošana ir apkopota kā diennakts ritms. Tā kā miegs un nomods ir riteņbraukšana pa nakti un dienu, tāpat rīkojas pārpilnība bioloģisko procesu, kurus vada sarežģīta sistēma, kuru pastāvīgi pielāgo tā sauktais endo- un eksogēnais zeitgeber. Šie zeitgeber piegādā papildu informāciju no vides un pēc tam tiek integrēti sistēmā. Šo bioloģisko ritmu traucēšanas procesu sauc par hronoloģisko sadalījumu.

Tā kā šīs disertācijas mērķis ir pārbaudīt hipotēzi, ka maiņu darbs negatīvi ietekmē auglību, vispirms ir svarīgi izveidot pamata izpratni par miegu. Kā to regulē ar diennakts ritmu (process-c) un miega modināšanas homeostāze (process-s). Procesu c galvenokārt realizē anatomiskā struktūra, ko sauc par suprachiasmatic nucleus (SCN). Tonizējošās darbības potenciāla frekvence, ko izstaro SCN neironi, periodiski mainās, aptuveni ik pēc 24 stundām. Vides apstākļu precīzu noregulēšanu atvieglo gaismas signāli, kas caur retino-hipotalāma traktu nonāk SCN. No otras puses, process regulē mūsu vēlmi gulēt, un to realizē endogēnas ķīmiskas vielas, ko sauc par adenozīnu, uzkrāšanās.

Hipotalāma-hipofīzes-dzimumdziedzeru ass ir ļoti svarīga cilvēka reproduktīvajai veselībai un pēc tam auglībai. HPG ass ir cieši saistīta ar diennakts ritmu un miegu. Tā rezultātā maiņu darbs, šķiet, var pasliktināt cilvēka auglību.

Tā kā cilvēku lauka pētījumi par hronoloģisko traucējumu un auglības saistību ir maz, ir nepieciešami vairāk pētījumu, lai padziļinātu mūsu izpratni par šo tēmu.

Shift work systems are deployed all over the world in many branches of the economy. It enables companies to use all 24 hours of a given day by distributing work on several employees and letting them work in sequential shifts. Since sleep is essential for virtual all organ systems within the human body and shift work systems often collide with the natural sleeping cycle, it is hypothesized that it can have negative effects on fertility.

All information for this thesis were gathered by using public databases like Google Scholar, PubMed, Cochrane Library and others. Furthermore, scientific textbooks covering occupational topics, basic sciences and clinical medicine were used.

Shift work isn't a new phenomenon but can be traced back to early hunter gatherers which practiced sequential sleeping patterns among individuals of a group in order to always have one individual alert hence acting as a sentinel protecting the group from possible predators. In today’s world shift work is a common theme which obviously has advantages from a short-term economical point of view however, it can have detrimental drawbacks for an individual and subsequently for society as a whole. These drawbacks mainly originate from the fact that human physiology is attuned to the ever-repeating day and night cycle. This physiological attunement is summarized as the circadian rhythm. As sleep and wakefulness is cycling trough night and day so do a plethora of biological processes guided by complex system that is constantly fine-tuned by so called endo- and exogenous zeitgeber. These zeitgeber deliver additional information from the environment and subsequently get integrated within the system. The process of interfering with these biological rhythms is called chronodisruption.

As the goal of this thesis is to examine the hypothesis that shift work has negative effects on fertility it is important to first establish a basic understanding of sleep. How it is regulated via the circadian rhythm (process-c) and the sleep wake homeostasis (process-s). Process-c is mainly realized by an anatomical structure called the suprachiasmatic nucleus (SCN). The tonic action potential frequency that the neurons of the SCN are emitting is changing periodically, approximately every 24-hours. The fine tuning to the environmental conditions is facilitated by light signals which reach the SCN via the retino-hypothalamic tract. Process-s on the other hand is governing our urge to sleep it is realized by the accumulation of an endogenous chemical called adenosine.

The hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axis is of major importance to human reproductive health and subsequently fertility. The HPG-axis is closely connected to the circadian rhythm and sleep. As a result, shift work seem to be able to impair human fertility.

Since human field studies on the connection of chronodisruption and fertility are scarce more research is needed to deepen our understanding of this topic.