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Wie Nachtschichten das Krebsrisiko erhöhen können
Nachtschichten wirken sich störend auf den zirkadianen Rhythmus des Körpers aus, was laut einer Reihe von Studien das Risiko einer Krebsentstehung erhöhen kann. Jetzt haben Forscher die Mechanismen hinter dieser Assoziation beleuchtet.
Forscher haben herausgefunden, wie Schichtarbeit das Krebsrisiko erhöhen kann.
Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) zeigen, dass eine Störung des zirkadianen Rhythmus auch zur Schädigung von zwei Tumorsuppressorgenen führt, die das Tumorwachstum anregen können.
Leitender Autor Thales Papagiannakopoulos vom MIT Koch Institut für Integrative Krebsforschung und Kollegen veröffentlichen ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Zellstoffwechsel.
Etwa 15 Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten arbeiten Nachtschichten oder andere unregelmäßige Zeitpläne, von denen Studien gezeigt haben, dass sie negative Auswirkungen auf die Gesundheit haben können.
Eine Studie von Medizinische Nachrichten heute Im vergangenen Jahr fand man beispielsweise einen Zusammenhang zwischen rotierender Nachtschichtarbeit und erhöhtem Sterberisiko bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Lungenkrebs und allen Ursachen.
Der zirkadiane Rhythmus
Schichtarbeit stört den zirkadianen Rhythmus des Körpers - der ungefähre 24-Stunden-Zyklus, der reguliert, wenn wir schlafen gehen und wenn wir aufwachen, hauptsächlich als Reaktion auf Licht und Dunkelheit in der Umgebung.
Der zentrale zirkadiane Rhythmus des Körpers, die "Hauptuhr", besteht aus etwa 20.000 Nervenzellen im Gehirn, die zusammen als suprachiasmatischer Kern (SCN) bezeichnet werden.
Im Hypothalamus erhalten die SCN Informationen über helle und dunkle Ebenen von der Netzhaut der Augen, und diese Informationen werden an die Körperzellen gesendet.
Papagiannakopoulos und Kollegen beschreiben zwei Gene in Zellen, die eine Rolle bei der Regulierung des zirkadianen Taktes spielen: Bmal1 und Per2.
Bmal1 ist verantwortlich für die Aktivierung von Per2. Nach der Aktivierung schaltet Per2 eine Reihe von biologischen Prozessen ein, die durch den zirkadianen Rhythmus reguliert werden, einschließlich Zellteilung und Metabolismus, was nach Ansicht des Teams zwei Kennzeichen von Krebs sind.
Die Forscher stellen fest, dass die Proteine, die von diesen Genen kodiert werden, normalerweise den ganzen Tag schwanken, aber diese Fluktuationen nehmen ab, wenn die Licht- und Dunkelzyklen unterbrochen werden.
"Zellen brauchen den Licht-Cue, der wie ein Reset-Knopf für die Uhr ist. Wenn Sie diesen Hinweis verlieren, verlieren Sie den normalen Rhythmus in jeder Zelle Ihres Körpers", erklärt Papagiannakopoulos.
Der "Jetlag" -Plan beschleunigte das Tumorwachstum bei Mäusen
Für ihre Studie untersuchten die Forscher, wie die Störung von Hell- und Dunkelzyklen die Genaktivität von Bmal1 und Per2 beeinflusst und wie dies die Krebsentwicklung beeinflussen könnte.
Um ihre Ergebnisse zu erreichen, modifizierte das Team genetisch Mäuse, um nicht-kleinzelligen Lungenkrebs zu entwickeln, der eine Form von Lungenkrebs ist, der für etwa 80-85 Prozent aller Fälle verantwortlich ist.
Die Mäuse wurden in zwei Gruppen eingeteilt. Jede Gruppe wurde verschiedenen Hell / Dunkel-Zeitplänen ausgesetzt und das Team analysierte die Genaktivität und das Tumorwachstum der Nagetiere.
Eine Gruppe von Mäusen wurde einem normalen Hell / Dunkel-Plan ausgesetzt, der 12 Stunden Licht, gefolgt von 12 Stunden Dunkelheit, beinhaltete. Die andere Gruppe folgte einem "Jetlag" -Programm, bei dem alle zwei bis drei Tage zusätzliche 8 Stunden Licht benötigt wurden.
Die Forscher stellen fest, dass der Jet-Lag-Plan die Störung des zirkadianen Rhythmus simulierte, die Menschen erleben, wenn sie nachts arbeiten oder durch verschiedene Zeitzonen reisen.
Verglichen mit Mäusen, die dem normalen Hell / Dunkel-Plan ausgesetzt waren, erfuhren diejenigen, die dem Jetlag-Plan ausgesetzt waren, ein schnelleres und aggressiveres Tumorwachstum, fand das Team.
Bmal1, Per2-Unterbrechung führt zum Aufbau von krebsförderndem Protein
Als nächstes "knockten" die Forscher die Bmal1- und Per2-Gene von Mäusen aus und setzten die Nager normalen Licht- / Dunkelzeitplänen aus. Auch dies führte zu einem schnelleren Tumorwachstum.
"Wenn Sie diese Gene in jeder Zelle des Körpers stören, gelten die Lichtsignale, die Sie normalerweise erhalten, nicht", bemerkt Papagiannakopoulos. "Es ist ein Weg, einen molekularen Hammer zu schlagen und einfach diese Uhr zu brechen."
Bei weiteren Untersuchungen stellten die Forscher fest, dass die Gene Bmal1 und Per2 regulieren, wenn die Produktion eines Proteins c-myc stattfindet. Es ist bekannt, dass dieses Protein das Krebswachstum fördert.
Das Team erklärt, dass, wenn diese Gene gestört sind, c-myc sich anhäuft, was einen Anstieg des Zellstoffwechsels, des Wachstums und der Teilung auslöst. Dies kann die Krebsentwicklung fördern.
Durch die Analyse von menschlichen Lungentumorproben konnten die Forscher die Ergebnisse der Bmal1- und Per2-Genexpression sowie die Expression anderer Gene, die den zirkadianen Rhythmus regulieren, signifikant senken.
Die Autoren erklären, dass ihre Ergebnisse Aufschluss darüber geben, wie Schichtarbeit und andere Faktoren, die die zirkadiane Uhr stören, zur Krebsentwicklung führen können:
"Wir zeigen, dass sowohl die physiologische Störung (Jetlag) als auch die genetische Mutation der zentralen circadianen Uhrenkomponenten das Überleben verringert und das Wachstum und die Progression des Lungentumors gefördert hat.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass sowohl die systemische als auch die somatische Störung des zirkadianen Rhythmus zur Progression des Krebses beitragen. "
Papagiannakopoulos plant nun zu untersuchen, ob Krebszellen, in denen zirkadian-takt-regulierende Gene beeinträchtigt sind, Sicherheitslücken aufweisen, die mit Medikamenten angesprochen werden könnten.
Außerdem möchte er untersuchen, wie eine Störung des zirkadianen Rhythmus die Entwicklung anderer Krebsformen beeinflussen kann.
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