Modeling night shift work and gastrointestinal function.

Abstract

Skiftarbeid er assosiert med negative helse konsekvenser relatert til mage-tarm kanalen som økt risiko for å utvikle mage-tarm sykdommer, irritabel tarms syndrom og kreft i tykktarm eller endetarm (kolorektal kreft). Tidligere studier foreslår forstyrrelse i døgnrytme som en mulig underliggende mekanisme. I min master oppgave benytter jeg en rottemodell for å undersøke konsekvensene av skiftarbeid på protein markører i avføring, og på gen- uttrykk i slimhinnelaget (mucosa) fra tarmveggen. Deretter diskuterer jeg mulige mekanismer for de observerte forandringene. For å etterligne menneskelig skiftarbeid ble rotter plassert i roterende hjul for å holdes våkne under «skiftarbeidet» som varte i 8 timer. En gruppe med rotter jobbet i hvile-fasen (RW), mens en annen jobbet i den aktive-fasen (AW). I tillegg var det to kontroll grupper som ikke ble eksponert for «skiftarbeid» som ble avlivet på samme tidspunkt som RW og AW slik at de kunne sammenlignes. Simulert skiftarbeid varte i tre sammenhengende dager. Variasjon i tid på døgnet ble observert for oksidativt stress protein markør i avføring, som var upåvirket av skiftarbeid. I tillegg ble det observert en tid-på-døgnet variasjon i alle målte klokkegener, med unntak av én, i tarmslimhinnen i kolon. Uttrykk av klokkegener var signifikant endret hos RW. Uttrykk av et klokke-kontrollert gen som er involvert i celledeling var kun endret hos RW. Dette er en indikasjon på en mulig mekanisme bak assosiasjonen av økt kolorektal kreft hos skiftarbeidere. Konklusjonen er at tre dager med arbeid i hvilefasen er nok til å forårsake forandringer i uttrykk av klokkegener i slimhinnen i kolon.

Shift work is associated with negative health outcomes related to the gastrointestinal system such as risk for developing gastrointestinal diseases, irritable bowel syndrome and colorectal cancer. Previous research suggests circadian rhythm disruption is an underlying mechanism. In my master thesis, I investigate the consequences of shift work in a rat model on protein markers in feces and gene expression in intestinal mucosa, and discuss possible mechanisms for the observed changes. To mimic human shift work, rats were kept awake by being placed in rotating wheels during their “work shifts” for 8 h. One group worked in their rest phase (RW) another during their active phase (AW). Another two groups not exposed to the “work shifts” served as time- matched controls as they were sacrificed at same time points as RW and AW. The simulated shift work protocol lasted for three consecutive days. A time-of-day variation in oxidative stress marker was found in protein markers in feces, but these markers were not affected by shift work. In addition, a time-of-day variance was observed in all, with the exception of one, measured clock genes in colonic intestinal mucosa. The clock gene expression were significantly altered in RW. Expression of a clock-controlled gene involved in cell proliferation was also altered in RW, and not in AW, indicating a possible mechanism behind the association of increased colorectal cancer seen among shift workers. In conclusion, three days of rest phase work induced changes in clock gene expression in colonic mucosa tissue.