《Medical Journal of Australia》:Understanding Chrononutrition for Managing Shift Workers' Health: A Narrative Review and Future Directions
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轮班工作者具有以不规律食物摄入和进食持续时间延长为特征的时间性进食模式,夜班期间更多能量摄入发生在夜间时段。在轮班工作背景下,这些进食模式加剧昼夜节律失调(circadian misalignment),损害心脏代谢(cardiometabolic)特征,并增
轮班工作者具有以不规律食物摄入和进食持续时间延长为特征的时间性进食模式,夜班期间更多能量摄入发生在夜间时段。在轮班工作背景下,这些进食模式加剧昼夜节律失调(circadian misalignment),损害心脏代谢(cardiometabolic)特征,并增加超重和肥胖、糖尿病及心血管疾病的发生风险。限制夜间食物摄入并关注食物选择对夜班有益,但仍需进一步研究以确定食物摄入的适宜时间和组成。夜间适量食物摄入可能对支持个体警觉性和工作表现是必要的,在建议轮班工作者夜间尽量减少食物摄入时应予以考虑。在个体层面,轮班工作者在夜班期间尽量减少夜间食物摄入可能获益。在组织层面,应通过改善夜间健康食物可及性、实施计划性餐休以及向员工提供健康饮食指南信息,鼓励健康食物消费习惯。医学专业人员和认证执业营养师(APD)应认识到昼夜节律失调对代谢健康的影响,并在教育患者遵循健康饮食指南时考虑这一点。
1 引言
轮班工作指在08:00 h至18:00 h常规时间之外工作,包括永久班或轮换的傍晚班、夜班、分班、待命班或24 h班等组合。2023年澳大利亚14.5%的雇员通常从事轮班工作,主要行业包括采矿、医疗保健以及住宿和食品服务。与日班工作者相比,轮班工作者糖尿病风险高14%、心血管疾病(CVD)风险高17%、冠心病患病风险高26%;夜班工作被国际癌症研究机构工作组分类为“可能对人类致癌”。尽管轮班工作者的健康风险可归因于吸烟或社会与家庭压力等生活方式因素,但仍存在仅由夜间清醒导致的疾病发展通路。轮班工作者的工作时间发生于身体按内部昼夜节律应处于休息的时段;该节律由视交叉上核中央钟调控,以约24 h周期振荡,并通过眼睛传递的光/暗信息与外界同步。中央钟通过激素和神经信号协调全身器官的外周钟,决定睡眠/觉醒周期、摄食/禁食周期及生理过程调节。例如,胰岛素分泌、葡萄糖代谢、饮食诱导产热和脂质代谢等代谢过程在白天达峰、夜间下降,深夜进食会扰乱代谢谱。夜班使睡眠/觉醒周期和摄食/禁食周期与24 h光/暗周期失同步,导致昼夜节律失调。昼夜节律失调可导致健康成人及长期轮班工作者糖耐量受损、炎症标志物和血压升高;慢性昼夜节律失调与糖尿病、超重和肥胖及代谢综合征风险增加相关。近年来,24 h昼夜周期中食物摄入时间模式对心脏代谢健康的影响日益受到关注,即昼夜节律营养学(chrononutrition),其对夜班工作者具有相关性。影响心脏代谢健康结局的食物摄入时间因素包括进食窗口持续时间(DEW)、进食时间、频率和规律性。2020年以前的轮班工作者综述描述了其进食模式和相关健康风险、饮食选择原因及饮食干预,但未考虑改变食物时间的优势或障碍,也未纳入可能受轮班期间食物摄入改变影响的工作表现结局。该综述旨在更新2020年以来证据,并:(i)描述不同班型轮班工作者的时间性进食模式;(ii)讨论和评价观察性研究及干预研究中食物摄入时间与轮班工作者或模拟轮班工作健康与表现结局的关系;(iii)总结临床实践的转化潜力及轮班工作者健康昼夜节律营养学管理的未来方向。
2 检索策略
检索在MEDLINE、Embase和APA PsycInfo中进行,使用与“shift work”“shift schedule”“chrononutrition”“temporal patterns of food intake”(如时间、频率和规律性)相关的关键词。检索限制为2020年至2025年发表、英文撰写、包含成人(18岁及以上)人类参与者的文章,并排除动物研究。
3 夜班工作者的时间性进食模式
3.1 进食窗口持续时间
DEW指个体觉醒窗口内第一次至最后一次能量摄入之间的时间。由于觉醒时间延长,夜班工作者与非轮班工作者的DEW可能不同,并可能进一步受排班影响,但数据有限。巴西警察夜班工作者的DEW较日班对照更长,原因在于末次进餐时间更晚;在轮换班军警中,早班而非夜班或休息日与最长DEW相关,原因在于首次进餐时间更早。然而,这些结果可能未反映夜班周围真实进食窗口,因为食物摄入仅捕获24 h,可能遗漏首个夜班前后进食场合。另一些研究在完整觉醒窗口内测量食物摄入,即从参与者主睡眠醒来至下一次主睡眠入睡。当在觉醒窗口而非仅24 h内检查DEW时,两项小型研究报告,男性矿业轮换班工作者及澳大利亚混合行业夜班工作者中,首个夜班(进入首个夜班前的白天)DEW最长,最后一个夜班后一天DEW最短;但在后续夜班(一系列夜班中第二个夜班及以后),DEW与早班无差异。夜班较长DEW对应更短禁食期,在巴西矿工个体内比较及美国护士和巴西军警日班工作者个体间比较中均可见。
3.2 24 h内能量分布
夜班工作还以24 h内能量摄入分布改变为特征。巴西警察在00:00 h至03:59 h能量摄入最多;加拿大警察夜班平均能量摄入时间最晚,为23:08 h。一项针对护士和助产士的小型研究报告能量摄入有两个峰值:23:00 h至午夜以及03:00 h至05:00 h。澳大利亚混合行业轮班工作者夜班首次、末次和最大进食场合时间均较早班更晚。当考虑24 h内所有进食场合时,澳大利亚和其他国家研究发现夜班食物摄入围绕24 h时钟更分散,与夜班DEW更长一致;这与其它班型和休息日形成明显区别,后者约午夜至06:00 h存在清晰的食物消费中断。
3.3 进食频率
在荷兰,轮换班工作者与永久日班工作者之间每日餐次未见显著差异;在巴西和波兰轮换班工作者中,早班、夜班和休息日之间亦无差异。在台湾,报告晚班/夜班餐次少于早班的医院护士以增加零食行为补偿。两项研究进一步区分首个夜班与后续夜班。澳大利亚混合行业和巴西矿业研究均显示,首个夜班餐次多于休息日,但与早班无差异;澳大利亚研究指出夜班周期建立后,后续夜班进食频率低于首个夜班。总之,不同国家和行业中,夜班工作者将进食场合重新分配至夜间和凌晨时段;与早班相比,夜班DEW和进食频率不一定更大,但部分研究识别出进入首个夜班前白天进食窗口延长。班型间进食时间频繁波动可能导致食物消费时间不规律,并与昼夜节律异步。
4 夜间食物摄入与昼夜节律失调的后果
在校正混杂因素后,与夜间较晚进食或DEW较长者相比,夜班工作人群中观察到较差代谢健康及更高心血管疾病风险。其机制包括轮班所致昼夜节律失调与进食时相错误共同引起的脂质、胰岛素和葡萄糖谱扰动。一项受控实验室研究显示,甘油三酯代谢昼夜节律最低点出现在夜间,夜间食物摄入导致甘油三酯水平升高。模拟轮班工作研究中,年轻健康参与者在夜间进食时糖耐量较差;一项随机对照交叉研究比较夜班夜间高糖餐与日班或休息日白天进餐,发现永久夜班/轮换班工作者夜间进食后糖耐量较差。相反,在模拟轮班工作中将食物摄入限制于白天,可使内源性昼夜葡萄糖节律较基线不变并与中央钟节律同步,避免葡萄糖不耐受。观察性研究还显示,夜班工作者总体平均24 h胰岛素水平显著高于日班工作者,夜间进食与超过两倍的胰岛素水平相关;当进食主要发生在白天时,日班和夜班工作者胰岛素水平无差异。这突出表明,尽管从事轮班工作,在白天与昼夜节律同步进食具有益处。
5 限制夜间食物摄入的益处
为减轻夜间进食的代谢后果,研究探讨了夜间避免(禁食)或尽量减少食物摄入对代谢健康结局的潜在益处。男性警察中比较了两夜22:00 h至06:30 h禁食与两夜02:00 h进餐;夜班禁食者晨间胰岛素水平和胰岛素抵抗显著低于未禁食者,但隔夜禁食导致随后白天热量摄入高于未禁食者;禁食虽防止夜间血糖反应不良升高,但后续能量摄入增加若持续可能影响体重。时间限制性进食(TRE)已成为管理体重和多种代谢状况的流行实践。一项12周研究(n=137)将24 h轮班的消防员随机分配接受标准照护(SOC;地中海饮食营养咨询)或SOC加白天10 h TRE(自选进食窗口)。尽管组间能量摄入或体质指数(BMI)无差异,两组能量摄入均降低,TRE组体重和BMI显著下降;事后分析显示,基线糖化血红蛋白HbA
1c较高或血压较高者接受SOC加TRE后这些参数改善,而单用SOC无改善。该研究代谢益处可能源于能量摄入重新安排至白天,并表明实施自选TRE窗口加SOC与单用SOC同样有效,是轮班工作者合适替代方案,对心脏代谢疾病风险增加者可能有益。
6 考虑实际性并应对夜间禁食的挑战
从代谢角度,轮班工作者可能从夜间禁食获益,但定性研究发现夜班进食还具有社交联结、改善团队士气和维持警觉性的作用。日本一项模拟轮班研究为15名健康成人在夜班03:30 h提供零食,其认知表现优于无零食。荷兰轮班护士中,进食频率较高与警觉性较好相关,以反应时更快和失误次数更少衡量,但餐食类型或份量不明确;这些研究未调查心脏代谢健康结局。对于高工作负荷或精神敏锐性对安全至关重要的轮班工作者,维持表现是重要考虑因素。因此,部分研究探讨缩短禁食时长或引入间歇性禁食(IF),另一些研究操纵热量负荷或调整所提供食物的频率和内容。两项随机对照试验限制夜班食物摄入以应对完全省略夜间进食的挑战。澳大利亚一项随机交叉可行性研究中,通常于夜班01:00 h至06:00 h进食的腹型肥胖永久或轮换夜班工作者被要求4周内避免该窗口进食;结果体重和BMI显著降低,而干预期与对照期能量摄入相似(习惯性食物摄入)。尽管该研究体重变化未达临床相关,但为澳大利亚250名夜班工作者的减重试验(SWIFt研究)提供依据。该试验检验改良IF有效性:将能量摄入限制为500 kcal,分别于日班/休息日(IF: 2D)或夜班(IF: 2N)进行,其他日不限制,并与对照持续能量限制(CER;估计能量需求EER的20%)比较。24周后所有组体重下降和胰岛素抵抗降低,IF与CER组间无显著差异;所有组空腹胰岛素、血压、腰围、BMI及脂肪/去脂体重均较基线显著改善。该研究显示夜班工作者成功减重的三种潜在策略,IF: 2N组提供减少夜间进食的机制。对部分研究参与者的定性研究报告,每周仅2天禁食易于遵循并易融入工作安排;参与者未发现夜间禁食具有破坏性,因其不干扰白天社交活动;但工作安排要求连续日禁食者(轮换班工作者常见)报告头痛、饥饿和恶心等副作用,经研究营养师提供策略后改善。模拟或实际夜班中零食与餐食的影响也经过测试,以确定夜间每次进食热量负荷是否重要。澳大利亚模拟轮班研究中,55名健康非肥胖成人随机分配为夜间禁食、夜间零食(EER的10%)或夜间餐食(EER的30%),于00:30 h进食;零食后糖耐量损害小于餐食,但相较于完全无能量摄入仍存在糖耐量损害,强调禁食对葡萄糖稳态的重要性;作者指出将研究食物宏量营养素调整为较高蛋白和较低碳水可能导致不同结果,需进一步研究。荷兰另一项研究操纵夜间食物频率(1餐 vs. 3餐)和内容(高血糖生成指数GI vs. 低GI)。与夜班不进食相比,摄入低GI餐食饥饿感更少且不恶化葡萄糖稳态,不论餐次频率;高GI餐食不论频率均导致更差葡萄糖变异性指标;低GI餐食较高质量GI餐食减少精神运动警觉测试失误次数。采用低GI食物选择是简单方法,可限制血糖损害并支持轮班工作相关警觉性。该综述数据支持少量夜间食物摄入维持工作表现;既往研究(本综述时间范围前发表)发现零食或餐食较避免食物减少困倦并改善认知表现(反应时、精神运动警觉和运行记忆)。尚不明确的是何时进食及进食何种内容可在不损害工作生产率和安全的情况下尽量减少对代谢健康的影响。未来研究需同时评估少量夜间食物对心脏代谢健康结局、认知表现指标和生理舒适度的影响。此外,组织支持对及时休息和提供健康食物是必要的,后者常被引为障碍。总之,这些步骤对确保轮班工作者饮食建议不仅有效,而且长期实际可行和可持续是必要的。
7 通过昼夜节律营养学改善轮班工作者健康的未来方向
来自不同行业和国家的研究一致表明,轮班工作者食物摄入以时间不规律为特征,包括夜班工作期间整夜食物摄入以及首个夜班进食窗口延长。深夜食物摄入损害葡萄糖和脂质谱,长期增加心脏代谢疾病风险。轮班工作的这些影响因轮班工作者而异;轮换医学实习生短期暴露于轮班工作可能与长期轮班工作暴露者非常不同。从昼夜节律营养学角度,有限研究显示减少夜间能量摄入有益,但其长期可持续性及对已有心脏代谢疾病轮班工作者的结局尚待确定。若为表现和安全需要进食,则需进一步研究夜班期间确切进食时间和内容,以尽量减少代谢后果。未来通过优化饮食改善轮班工作者健康应从三个层面推进。个体层面,轮班工作者应关注餐食时间,并确保餐食组成符合澳大利亚健康饮食指南;与同事共同进行饮食调整可能使改变更容易。组织层面,雇主应通过消除健康饮食障碍支持轮班工作者,障碍常被强调为夜间健康食物可及性差以及轮班期间缺乏进餐或准备健康食物时间;夜班较早进食的促进因素包括计划性餐休和工作场所营养教育项目。新开发的昼夜节律营养学问卷可在10–15 min内捕获不同班型时间性进食模式,组织可与熟悉昼夜节律营养学原则的认证执业营养师(APD)合作,设计工作场所健康促进项目以改善其独特员工人群的时间性进食模式。作为医疗保健专业人员,营养师还可为高风险个体提供量身定制营养教育,必要时转诊至医学专业人员或整体照护及随访。医疗系统在澳大利亚各行业中轮班工作者比例第二高(32%),且作为最佳健康的主要提供者和倡导者,应引领轮班工作行业支持其轮班雇员摄入及时、健康食物以优化健康。