《npj Biological Timing and Sleep》：The nutritional and metabolic impact of night shift work in a real-world setting
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日益增多的来自流行病学（epidemiological）和实验室对照研究的证据将夜班工作与不良健康结局联系起来，但来自真实职业环境（real-world occupational environments）的证据仍然有限。研究人员使用多种可穿戴设备（weara
日益增多的来自流行病学（epidemiological）和实验室对照研究的证据将夜班工作与不良健康结局联系起来，但来自真实职业环境（real-world occupational environments）的证据仍然有限。研究人员使用多种可穿戴设备（wearable devices）和移动健康应用程序（mobile health apps），并结合其他客观和主观评估工具，评估了从瑞士一家单中心医院招募的72名轮班工作者（82%为女性；中位年龄31岁；体质指数（body mass index, BMI）22.7 kg/m2）在连续三个夜班和连续三个白班期间的营养摄入（nutritional intake）和心脏代谢参数（cardiometabolic parameters）。与白班相比，夜班期间热量（calories）、蛋白质（protein）和脂肪（fat）摄入减少，而血糖变异性（glycemic variability, GV）和餐后血糖峰（postprandial glucose spikes）增加。连续三个夜班后，血浆皮质醇（plasma cortisol）降低，24 h心率（heart rate, HR）和心率变异性（heart rate variability, HRV）发生改变。探索性分析显示，较高的蛋白质摄入与较低的血糖变异性相关，而夜间进食（nighttime eating）与血糖变异性增加相关。未来的干预性研究应探索调整餐食组成（meal composition）和进餐时间（meal timing）能否改善夜班工作者的血糖变异性。
论文解读：真实世界夜班工作的营养与代谢影响
研究背景。根据欧洲工作条件调查2024，欧盟轮班工作者占雇员21%。在瑞士，约600,000名雇员从事不规则工作时间，如轮转班或永久夜班，常见于人类健康和社会工作服务、运输仓储、住宿餐饮等部门。夜班工作伴随夜间光照、晚餐延迟和睡眠时长减少，可使内源生物钟与环境线索去同步，导致昼夜节律错位（circadian misalignment）。流行病学证据表明，长期夜班工作增加肥胖、2型糖尿病、高血压和代谢综合征易感性，并导致癌症和心血管死亡等长期并发症。实验室对照条件下模拟轮班工作的昼夜节律错位方案提供了机制线索：3天模拟夜班工作降低肌肉胰岛素敏感性并增加空腹血浆葡萄糖；8天模拟夜班导致餐后葡萄糖升高，尽管胰岛素水平同时增加；昼夜节律错位还增加血压、损害注意力，后者与困倦增加相关；健康慢性轮班者中错位方案导致糖耐量受损和胰岛素敏感性降低，并减少总睡眠时间、增加24 h血压。然而，严格实验室条件不能完全复现真实轮班工作者环境中影响昼夜节律的各种环境和行为因素，包括环境光和温度暴露变化、实际工作负荷、身心耗竭、饮食和体力活动模式变异以及吸烟和咖啡因摄入。因此，需要在真实职业环境中开展观察性研究，以弥合流行病学与实验室对照证据之间的知识缺口。可穿戴技术和移动健康应用（mobile health apps）的进展使实时数据采集成为可能，而非回顾性自报，可更准确、实时地了解健康参数和行为。基于此，研究人员开展OPTI-SHIFT观察性研究，旨在利用多种可穿戴设备、移动健康应用以及其他客观和主观评估工具，评估真实环境中夜班工作的营养与代谢影响。主要目标是比较日班系列和夜班系列之间营养摄入和葡萄糖偏移的差异；次要目标比较两班期间心脏代谢、体力活动、睡眠质量、认知表现、心理健康和幸福感。研究人员假设夜班暴露会对营养摄入和葡萄糖调节产生不利影响，并与不利的心脏代谢、行为、生理和心理结局相关。同一队列的光暴露和核心体温数据已另行发表。
研究概况与结论。该研究为前瞻性、观察性、单中心研究，在瑞士日内瓦大学医院（Geneva University Hospitals, HUG）开展，纳入72名夜班工作者，其中96%为医务工作者。参与者82%为女性，中位年龄31岁（四分位距（interquartile range, IQR）28至35），BMI 22.7 kg/m
2（IQR 20.4至26.2）。每位参与者接受两个时间点评估：连续三个夜班（昼夜节律错位）与连续三个白班（昼夜节律对齐）。自报夜班时间约为21:40 h±01:12 h至07:30 h±00:42 h，白班为07:00 h±00:36 h至16:30 h±01:42 h；两个系列中位间隔10.3周。参与者平均轮班工作5年，当前轮班模式3年，平均每周40 h。两名参与者未完成白班系列。总体而言，夜班工作与营养摄入、血糖调节、心脏代谢、自主神经、认知、睡眠和心理感知的多项短期改变相关。夜班降低热量、蛋白质和脂肪摄入但不改变碳水化合物摄入，并改变24 h进食时间；降低24 h平均葡萄糖但增加夜间血糖变异性；降低基线葡萄糖但增强餐后葡萄糖峰；较高蛋白质饮食和避免夜间进食与较低血糖变异性相关；夜班后晨间心率和血浆皮质醇较低；心率及副交感激活节律出现时相特异性改变；认知表现和睡眠质量更差、疲劳更高；情绪压力更高但时间压力更轻。这些发现提示，改变宏量营养素摄入和进餐时间可能有益，但需随机对照试验验证。
关键技术方法（不超过250字）。OPTI-SHIFT为前瞻性观察性单中心研究，样本队列来源于瑞士日内瓦大学医院招募的72名夜班工作者，96%为医务工作者；82%女性，中位年龄31岁，BMI 22.7 kg/m
2。每位参与者比较连续三个夜班与连续三个白班。主要关键技术包括：MyFoodRepo智能手机食物日记应用记录食物和饮料时间戳、照片、条码或文本；连续血糖监测（continuous glucose monitor, CGM）使用Abbott FreeStyle Libre Pro每15 min记录间质葡萄糖；CamNTech ActiHeart胸带设备测量活动计数、心率（HR）和心率变异性（HRV，log(RMSSD)）；SART评估持续注意；PSQI、MEQ、IPAQ、WHO-5、PHQ-9、SSS等问卷；生物电阻抗、血压和血液检测；并用数学模型拟合餐后葡萄糖峰和24 h基础葡萄糖节律，统计采用配对检验和线性混合模型。
结果。
1 参与者特征与轮班模式。研究人员纳入72名夜班工作者，96%为医务工作者，82%为女性，中位年龄31岁，BMI 22.7 kg/m
2。两人未完成白班系列，一人退出，一人失访。夜班和白班自报时间如上，中位间隔10.3周。参与者平均轮班5年，当前模式3年，每周40 h。
2 夜班降低热量、蛋白质和脂肪摄入，不改变碳水化合物摄入，并改变24 h进食时间。通过MyFoodRepo时间数据，夜班与一天中食物饮料消费时间显著变化相关，夜间热量摄入更高、午餐摄入减少，趋势在热量、碳水、蛋白、脂肪和纤维中相似；但夜班夜间相对碳水化合物消费高于蛋白和脂肪。按每日总消费，夜班热量略低（平均?164±530 kcal/day，p=0.015），蛋白质低（?9.6±28.1 g/day，p=0.007），脂肪低（?8.9±29.3 g/day，p=0.017），碳水相似（?3.6±59.2 g/day，p=0.62）。夜班碳水比例更高（+2.6%，IQR ?1.3至8.6，p=0.002）。与瑞士营养参考值比较，白班碳水供能比例略低；两种轮班蛋白摄入均达每日推荐，脂肪比例超过推荐。膳食纤维夜班略低（?1.93±6.36 g/day，p=0.017），两者均未达30 g/日推荐。这些客观数据与自报进食习惯一致：夜班主观食欲更低（p=0.008）、每日餐数减少（p=0.01）、进餐时间不规律（p=0.03）、晚餐成为主餐（p=0.004）、屏幕前进食频率更高（p=0.001）、饮酒更少（p<0.001）。n=66。
3 夜班与较低24 h平均葡萄糖和增加夜间血糖变异性相关。通过CGM，移动平均葡萄糖在夜班和白班间随时相显著不同，夜班最低葡萄糖在中午，白班最大葡萄糖在14:00 h。移动平均血糖变异性在多个时块显著不同，夜班夜间变异系数（coefficient of variation, CV）更高，而午后早期CV更低，可能因夜班跳午餐。总体夜班全局平均葡萄糖中度降低（?0.19±0.61 mmol/L，p=0.02），全局CV增加（+1.45%±4.5%，p=0.02），平均血糖波动幅度（mean amplitude of glycemic excursions, MAGE）增加（+0.21±0.64 mmol/L，p=0.02）。n=58。
4 夜班工作与较低基线葡萄糖但更明显餐后葡萄糖峰相关。通过数学模型，将葡萄糖水平建模为餐后葡萄糖峰（使用MyFoodRepo时间戳）和24 h基础葡萄糖节律的叠加。夜班基础葡萄糖最低点（谷值）比白班低?0.29±0.69 mmol/L（p=0.003）。24 h基础葡萄糖节律显著移动（p<0.001），白班峰值在下午，夜班峰值在晚夜间。平均餐后血糖升高幅度夜班高0.23±0.38 mmol/L（p<0.001）。n=55。
5 较高蛋白饮食和避免夜间进食与轮班工作者较低血糖变异性相关。通过汇总两种班次的线性混合模型，较高碳水比例与较高葡萄糖CV相关（p=0.03）；较高蛋白摄入与较低CV（p=0.002）和较低MAGE（p=0.003）相关；脂肪摄入比例与CV（p=0.53）或MAGE（p=0.92）无显著相关。夜间进食定义为05:00 h前最后一次热量摄入，夜间持续进食者CV更高（p=0.037）、MAGE更高（p=0.008）。探索性假设：针对30%蛋白摄入的干预可能将夜班平均MAGE从1.59降至0.98 mmol/L；限制20:00 h至05:00 h进食可能将夜班MAGE从1.59降至1.33 mmol/L。n=59白班、n=67夜班数据。
6 夜班后晨间心率和血浆皮质醇较低。比较人体测量、心脏代谢和自报体力活动，未发现体重、BMI或舒张压差异。夜班后晨间收缩压较高（+1.9±6.9 mmHg，p=0.03），但多重校正后不再显著；心率较低（?3.5±10.0 beats/min，p=0.005），血浆皮质醇较低（?108 nmol/L，IQR ?210至33，p=0.007），校正后仍显著。其他心脏代谢参数或自报体力活动无显著差异。
7 夜班与心率及副交感激活节律的时相特异性差异相关。ActiHeart连续监测显示，夜班导致夜间活动水平更高、白天活动水平更低；清晨（06:00 h至08:00 h）和傍晚/晚间（17:00 h至22:00 h）活动相似。连续HR显示24 h HR波动显著扰动；08:00 h活动在两种班次相当，但夜班HR更低，与独立晨间静息HR测量一致。全局HRV无显著差异，但夜班中午附近白天HRV显著更高。n=43。
8 夜班导致认知表现和睡眠质量更差，疲劳更高。使用SART在班末评估，夜班平均准确性更低（?0.4%，IQR ?2.2至0.4，p<0.001），commission errors更高（4%，IQR ?4至16，p=0.001）；遗漏错误、反应时间和逆效率无显著差异。SART前困倦更高（7分制+2，IQR 0至2，p<0.001）。自报睡眠和疲劳显示，轮班安排显著影响主睡眠-觉醒模式时相（p<0.001），夜班小睡更多（p<0.001），睡眠质量更差、睡眠不足、睡眠后休息不充分、比预期早醒（均p<0.001）。同一队列此前睡眠日记分析显示，白班主睡眠时长稳定，夜班第一个夜班前睡眠更长，后续夜班更短（p<0.001）。夜班报告疲劳比例更高（p<0.001）。
9 夜班期间感知更高情绪压力但更轻时间压力。自报心理健康和幸福感在夜班和白班间相似（均p>0.05）。使用修改版标准轮班指数，多数参与者表示两班差不多，但夜班情绪压力更常被感知为更高，时间压力通常被认为更轻。
讨论部分总结。研究人员认为，该研究通过多种可穿戴设备、智能手机饮食应用、临床实验室检测和注意力测试，全面评估真实职业环境中轮班工作对营养、心脏代谢、行为、生理和心理结局的短期影响。观察到同一参与者在夜班和白班期间饮食行为显著变化，尤其是热量和宏量营养素摄入及进餐时间；这些变化可能部分导致夜班期间葡萄糖代谢改变。与近期元分析不一致，但有几项研究支持夜班摄入较低；本研究能量摄入差异与Bouillon-Minois et al.报告相近。工作相关压力诱导的食物限制可能解释夜班能量摄入减少，主观食欲降低和餐数减少支持这一观点。较低能量摄入源于蛋白质和脂肪减少而非碳水化合物；高能量密度零食可解释碳水化合物摄入。夜班膳食纤维低于白班且两者均低于推荐。进餐时间分布研究较少，本研究表明夜班餐时显著移动，夜间摄入更多；夜班后白天睡眠常导致跳午餐，晚餐成为主餐，与定性研究一致。实验室和流行病学研究表明夜班/昼夜节律错位增加空腹血糖、糖耐量受损、餐后葡萄糖、胰岛素和降低胰岛素敏感性；本研究扩展发现夜班增加血糖变异性并提高餐后葡萄糖峰。即使无糖尿病，较高血糖变异性是冠状动脉粥样硬化风险因素，并可预测心血管事件和2型糖尿病。机制可能包括β细胞功能降低、胰岛素敏感性降低、骨骼肌非氧化葡萄糖处置减少、肌肉分子钟错位使肌内脂肪酸代谢优先于葡萄糖代谢，以及β细胞对葡萄糖反应受损（Morris et al.、Wefers et al.、Sharma et al.）。本研究中餐食组成与血糖变异性相关：较高碳水比例与较高血糖变异性，较高蛋白与较低；但这些是假设生成，不能证明高蛋白饮食干预改善血糖变异性。蛋白与碳水同餐可降低餐后血糖峰；夜间高蛋白低碳水餐显著减少餐后葡萄糖偏移。机制涉及膳食蛋白促胰岛素特性和胃排空减慢。夜间进食与高血糖变异性相关，扩展了先前观察；但调整班次后餐时与MAGE关系置信区间变宽，因夜班和深夜进食强相关，观察数据难以分离。HR和HRV存在昼夜节律，夜班改变自主神经系统24 h模式，可能由睡眠、体力活动和姿势等行为因素解释。近期元分析显示轮班者交感神经活动升高、HRV降低，本研究未观察到，需进一步研究适应或不良。皮质醇方面，夜班后晨间皮质醇较低，与Ernst et al.一致，可能因皮质醇节律改变，晨间上升后移；恢复约需两天，但本研究未测休息日。醒-采血间隔差异可能混杂。睡眠剥夺和睡眠障碍在轮班者中常见，本研究扩展同一队列发现夜班睡眠质量差、睡眠不足、休息不充分和早醒，与Boivin et al.一致。睡眠障碍影响工作表现，导致疲劳、认知功能如注意和执行表现受损及倦怠；本研究发现夜班后疲劳增加、SART注意力下降。褪黑素和小睡等干预有前景，本队列约15.3%使用褪黑素，夜班小睡更多。优势包括真实世界、同一参与者比较、人群同质、连续可穿戴测量、MyFoodRepo提高准确性。局限包括夜班和白班顺序非随机；人群健康年轻正常BMI，限制普遍性；未评估月经周期；工作责任、暴露年限和轮班模式变异；仅急性短期效应，需长期随访；轮班总时长与年龄强相关，调整年龄后未见过往长期轮班与代谢综合征成分显著关联；未连续测血压和皮质醇；多数未空腹；未延伸至夜班系列后；两个时段间隔数周至数月且跨季节可能偏倚，未来应控制季节。
结论翻译：总之，夜班工作与不良心脏代谢健康和认知结局相关。迫切需要实施生活方式干预措施以改善轮班工作者的健康与福祉。此处报告的研究人员的研究结果表明，改变宏量营养素摄入和进餐时间在夜班工作期间可能有益。现在需要通过随机对照试验评估这些饮食策略以改善夜班工作者的心脏代谢健康。
