4-6. Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa

Krystyna Zużewicz

4-6.1. Rytmy biologiczne człowieka

Istnienie zegara biologicznego - decydującego o kolejności zdarzeń życiowych w ciągu doby, regulującego przebieg snu i aktywności życiowej w ciągu dnia - jest udowodnione; znane są liczne dowody doświadczalne i naukowe wyjaśniające jego lokalizację i mechanizm działania. Zegar biologiczny umożliwia dostosowanie procesów życiowych organizmu do cyklicznie zmieniających się pór doby, tak by m.in. praca i wypoczynek przypadały na godziny dzienne, a sen następował w nocy.

Zegar biologiczny może ulegać „rozregulowaniu” w wyniku warunków środowiskowych i obyczajów współczesnego człowieka. Zmieniony tryb życia jako wynik pracy zmianowej, a zwłaszcza pracy nocnej, może przyczyniać się do nieprawidłowego biegu zegara biologicznego i w konsekwencji dolegliwości zdrowotnych.

Wykonywanie wielu zawodów jest związane z wykonywaniem pracy w stałych, ale bardzo nietypowych godzinach, np.: piekarze „chleb nasz powszedni” pieką nocą, drukarze prasy codziennej, dostawcy żywności i zaopatrzenia dla dużych aglomeracji miejskich wykonują te czynności również nocą; mleczarze i pracownicy sortowni pocztowych pracują we wczesnych godzinach rannych; pracownicy służby zdrowia, średni personel i lekarze decydują o życiu i zdrowiu pacjentów w ciągu całej doby - podobnie służby odpowiedzialne za bezpieczeństwo publiczne (policja, straże miejskie, straż pożarna itp.) pełnią dyżury przez 24 godziny.

W przemyśle, w służbach publicznych istnieje wiele regulacji pracy zmianowej, różnią się one sposobem rotacji zmian i czasem ich trwania. W tak rozumianej pracy zmianowej wyróżnia się zmiany ranne, popołudniowe i nocne. Definicje pracy zmianowej i nocnej zawarte są w międzynarodowych aktach prawnych, m.in. w Konwencji nr 171 Międzynarodowej Organizacji Pracy i Zaleceniu nr 178 z czerwca 1990 r; Dyrektywie Unii Europejskiej 93/104/EC z 1993 r i Zaleceniu Światowej Organizacji Zdrowia z 1994 r. (Konferencja w Pekinie). Według nich praca w porze nocnej oznacza każdą pracę wykonywaną w okresie nie krótszym niż siedem następujących po sobie godzin, włączając okres pomiędzy godzinami 24:00-5:00. Termin "praca zmianowa" odnosi się do jakiejkolwiek metody organizacji pracy w systemie zmianowym, kiedy to pracownicy zastępują siebie nawzajem na tych samych stanowiskach pracy wedlug pewnego wzoru, łącznie z wzorem rotacyhnym; praca zmianowa może być ciągła lub nie, wiążąca się z potrzebą pracy o różnych porach doby, przez pewną liczbę dni w tygodniu.

Termin "pracownik zmianowy" oznacza jakiegokolwiek pracownika, ktorego rozkład pracy stanowi część pracy w systemie zmianowym.

Powyższa definicja pracy nocnej nie jest identyczna z definicją pracy w porze nocnej obowiążującą zgodnie z Kodeksem pracy (Art. 157 §1), którą przedstawiono na slajdzie. (4-6. slajd 1).

 (4-6. slajd 1)

Na slajdzie  (4-6. slajd 1b), zamieszczono definicję pracy zmianowej wg Kodeksu pracy (Art. 128 §1 p.1)





 (4-6. slajd 1b)

Nie każdy człowiek decyduje się na podjęcie pracy zmianowej lub nocnej, a ci co ją wykonują często rezygnują w wyniku problemów jakie ona niesie. Najczęściej są to problemy psychosocjalne i zdrowotne. Poczucie izolacji od codziennego życia rodziny i znajomych, brak warunków do właściwego wypoczynku po pracy i szereg innych czynników niekorzystnie wpływają na psychikę pracownika rozpoczynając łańcuch negatywnych konsekwencji pracy zmianowej. Długotrwała praca w systemie zmianowym jest źródłem stresu, mogącego wpływać niekorzystnie na stan zdrowia pracownika. U subpopulacji pracowników zmianowych stwierdza się wyższy wskaźnik rozwodów, nadużywania leków, występowania depresji.

Problem fizjologiczny pracy zmianowej, którego istnienie większość pracowników czuje jedynie intuicyjnie, wynika z podejmowania aktywności zawodowej w porach niezgodnych z prawidłową rytmiką okołodobową większości czynności fizjologicznych. W głównej mierze dotyczy on wpływu pracy nocnej na okołodobowy rytm snu i czuwania.

Cechy indywidualne i czynniki środowiskowe mające wpływ na decyzję podejmowania pracy zmianowej nocnej oraz na jej długoczasową akceptację przedstawiono na slajdzie  (4-6. slajd 2).



 (4-6. slajd 2)

U ludzi i zwierząt pozbawionych wpływu czynników środowiska zewnętrznego (izolacja) cyklicznie powtarzające się zjawiska fizjologiczne trwają 20 ÷ 28 godzin. Jest to powód, by powtarzające się codziennie procesy życiowe nazwać rytmami okołodobowymi, a nie dobowymi. Potwierdzeniem endogennego charakteru rytmów okołodobowych, sterowanych przez jeden lub liczne wewnętrzne zegary biologiczne (oscylatory), mogą być badania prowadzone na hodowlach komórek ssaków. Komórki te oddzielone od całości organizmu nadal zachowują zdolność odliczania czasu - kolejnych „dób”. Badania przeprowadzone w celu lokalizacji nadrzędnego zegara biologicznego, doprowadziły do wniosku, że znajduje się on w mózgu, w podwzgórzu, a ściślej - w zespole komórek nerwowych zwanych jądrem nadskrzyżowaniowym (nazwa wynika z faktu, że jądro to położone jest tuż ponad skrzyżowaniem nerwów wzrokowych). Jądro nadskrzyżowaniowe (NSC) ma połączenia nerwowe z gruczołem wydzielania wewnętrznego - szyszynką, produkującą hormon melatoninę. Fakt ten jest ważny ze względu na to, że szyszynka produkuje melatoninę jedynie w ciemności, tj w czasie snu, w godzinach nocnych. Wydzielanie melatoniny do krwiobiegu jest sygnałem informującym organizm człowieka o przeżywaniu nocy.

U ludzi pracujących i wypoczywających w ciągu dnia, a sypiających w nocy wykazano, że sprawność umysłowa jest największa w porze dnia i najmniejsza w środku nocy. Można to prześledzić na przykładzie zmienności dobowej wyników testu dodawania  (4-6. slajd 3). W ocenie bierze się pod uwagę czas i poprawność wykonywanych zadań. Im czas jest dłuższy, tym gorszy wynik testu.



 (4-6. slajd 3)

Można na tej podstawie wywnioskować, iż sprawność umysłowa jest najwyższa w ciągu dnia. Przebieg dzienny charakteryzuje nieznaczne obniżenie sprawności umysłowej w porze wczesnopopołudniowej. Między godzinami 14:00÷15:00 pogarsza się nieznacznie czas reakcji na dźwięk czy koordynacja wzrokowo-ruchowa. W teście dodawania podobne zjawisko występuje nieco wcześniej, bo około 12:00 godz. Trzeba zauważyć, że istnieją czynniki modyfikujące przebieg opisanych parametrów, związane z rodzajem wykonywanej pracy, a ściślej z towarzyszącym jej zmęczeniem czy znudzeniem. Suma obu czynników to znużenie, które osiąga swoje maksimum między godzinami 16:00 ÷18:00. W porze nocy sprawność umysłowa ulega znacznemu pogorszeniu. Najgorsze wyniki testów psychologicznych osiągane są miedzy godzinami 01:00 ÷ 03:00 w nocy. Powyższy fakt ma duże znaczenie dla osób wykonujących swą pracę w nocy, zwłaszcza gdy ma ona znamiona dużej odpowiedzialności.

4-6.2. Sen zdrowego człowieka

Na podstawie badań fizjologicznych, rejestracji czynności bioelektrycznej mózgu (EEG), mięśni (EMG) oraz ruchów gałek ocznych (EOG), dokonano podziału przebiegu snu na 5 charakterystycznych faz. Fazy I - IV oznaczają stany snu o różnej głębokości, przy czym fazy I i II nazywane bywają snem płytkim, zaś fazy III - IV snem głębokim. Każdy sen inicjowany jest fazą I trwającą 10 ÷ 15 minut. Faza II snu zajmuje blisko 50% całkowitego czasu naszego snu. Nie do końca znana jest rola fizjologiczna tej fazy. Wiadomo, że brak jej we wzorze snu oznacza niemożliwość kontynuacji snu, bowiem przejście do fazy III wymaga choćby krótkiego snu w fazie II. Po okresie deficytu snu i po lekach nasennych, we wzorze snu całkowitego obserwuje się wydłużenie fazy II .

Dość niezwykły przebieg ma tzw. sen paradoksalny. Paradoksalność polega na tym, że podczas tego fragmentu snu obserwuje się aktywność bioelektryczną mózgu (w zapisie EEG) taką jak podczas czuwania, przy jednoczesnym zniesieniu napięcia mięśniowego. U osoby śpiącej, znajdującej się w fazie snu paradoksalnego, można zauważyć pod zamkniętymi powiekami szybkie ruchy gałek ocznych. Są to ruchy w kierunku pionowym lub/i poziomym, od których w piśmiennictwie medycznym sen paradoksalny nazywany jest fazą REM (ang. Rapid Eye Movments - szybkie ruchy gałek ocznych). Dla każdego człowieka można opisać charakterystyczny wzór snu, tj. właściwe proporcje czasowe występowania i trwania faz I - IV oraz fazy REM.

W czasie snu zachodzą procesy niezbędne do sprawnego działania człowieka w porze aktywności życiowej. Pozbawienie człowieka fazy REM we śnie, co ma miejsce np. po przebytej intoksykacji alkoholowej, może wywoływać zaburzenia nerwowo-wegetatywne przyrównywane do stanu „kaca” (katzenjameru). Większość stosowanych środków nasennych powoduje skrócenie lub eliminację fazy REM oraz wydłużenie fazy II.

Zaburzenia przebiegu snu, zarówno w sensie jakościowym (poprawność cykli snu tj. okresu 45 minut, w których powtarzają się fazy snu I - IV i faza REM), jak i ilościowym (czas trwania cykli i faz snu), wpływają niekorzystnie na stan czynnościowy układu dokrewnego i tolerancję stresu.

Na jakość snu mają wpływ warunki w jakich się on odbywa. Zarówno światło elektryczne (w czasie snu nocnego), jak i hałas nawet jeżeli nie są powodem wybudzania to zmieniają charakterystykę snu wpływając zarówno na cykle, jak i poszczególne fazy snu.

4-6.3. Biologiczne skutki pracy zmianowej

Biologicznym skutkiem pracy zmianowej jest desynchronizacja wewnętrznych rytmów biologicznych. Polega ona głównie na zaburzeniu sekwencji czasowej występowania maksimów (akrofaz) rytmów endogennych człowieka. Przyczyną takiego stanu jest desynchronizacja zewnętrzna wymuszona podjęciem pracy w porze nocy.

warunkach synchronizacji rytmów endogennych z fazami dnia i nocy, człowiek śpi w porze nocy, a aktywny jest w porze dnia. Odwrócenie tego porządku poprzez pracę w porze nocy i sen w porze dnia, jest przyczyną występowania objawów określanych jako zespół długu czasowego (ang. jet lag)  (4-6. slajd 4).



 (4-6. slajd 4)

Objawy te szybko przemijają, gdy zachodzi ostra desynchronizacja zewnętrzna, mająca miejsce np. w chwili rozpoczęcia pracy nocnej lub po przylocie do nowej strefy czasowej. Mają one charakter przewlekły przy wieloletniej pracy w systemie zmianowym, na zmianie nocnej.

W przypadku odbywania lotów z przekraczaniem wielu stref czasowych, objawy desynchronizacji zewnętrznej pojawiają się przy różnicy czasu co najmniej 2 godziny i są tym wyraźniejsze, im większa jest różnica czasu astronomicznego między miejscem wylotu a celu podróży oraz zależą od kierunku w jakim odbywał się przelot. W pracy zmianowej odpowiada to kierunkowi rotacji zmian; przelot ze wschodu na zachód można przyrównać do podjęcia pracy zmianowej, gdy zmiany zmieniają się zgodnie z kierunkiem zegara (zmiana ranna - popołudniowa - nocna), natomiast przelot z zachodu na wschód (o wiele gorzej tolerowany) odpowiada pracy zmianowej przy zmianach przebiegających przeciw kierunkowi zegara. Przemijanie objawów desynchronizacji zewnętrznej następuje po kilku dniach, co oznacza odzyskiwanie zgodności faz rytmów biologicznych z fazami synchronizatorów zewnętrznych (środowiskowych dawców czasu: dzień - noc, pory i częstość posiłków, hałas - cisza).

Praca zmianowa, zwłaszcza nocna, jest przyczyną występowania stanu przewlekłej desynchronizacji zewnętrznej. Przystosowywanie się faz rytmów endogennych do faz synchronizatorów zewnętrznych, odbywa się za każdym razem, gdy ma miejsce przejście ze zmiany rannej lub popołudniowej na nocną i odwrotnie.

Zaburzenia przebiegu rytmów okołodobowych człowieka polegają nie tylko na rozluźnieniu spójności fazowej między kilkoma rytmami, ale także na zmianie charakterystyk pojedynczych rytmów.

Wśród zleceń opracowanych podczas Konferencji Współpracujących ze Światową Organizacją Zdrowia (WHO) Ośrodków Zdrowia Pracujących (Pekin, Chiny 1994 rok) znalazł się zapis: „...Możliwość adaptacji do niekonwencjonalnego rytmu pracy jest osobniczo zróżnicowana. Starzenie się obniża zdolności adaptacyjne, w związku z czym nie zaleca się pracy trzyzmianowej dla żadnego pracownika powyżej 45 roku życia....”.

Skutki pracy zmianowej najczęściej rozpatruje się w trzech podgrupach, jako :

• skutki socjologiczne,
• skutki biologiczne,
• skutki zdrowotne.

kutki socjologiczne dotyczą życia pozazawodowego pracowników zmianowych, nocnych  (4-6. slajd 5). Wykonywanie pracy w porze, gdy inni śpią i wynikająca z tego potrzeba snu w porze dnia, to niewątpliwe utrudnienie dla aktywnego uczestniczenia w życiu społecznym i politycznym.



 (4-6. slajd 5)

Praca w nocy przyczynia się do znacznego utrudnienia kontaktów rodzinnych. Czas przeznaczony na wypoczynek, po pracy na nocnej zmianie, oznacza skrócenie czasu poświęcanego rodzinie, dzieciom. Może to wpływać na osłabienie kontaktów z najbliższymi. Warunki zapewniające właściwy odpoczynek i sen w porze dnia, związane z eliminacją hałasu i odpowiednim zaciemnieniem pomieszczenia, mogą wymuszać ograniczenie aktywność pozostałych członków rodziny. Rezygnacja ze snu lub ograniczanie długości snu przez pracownika zmianowego nie poprawia tej sytuacji, gdyż często wywołuje u niego nerwowość, zniecierpliwienie i znużenie, sprzyjające ryzyku konfliktów rodzinnych.

Wśród skutków biologicznych pracy zmianowej należy podkreślić konieczność wykonywania pracy w porach doby, gdy natężenie procesów fizjologicznych jest obniżone, gdy sprawność umysłowa człowieka jest najniższa  (4-6. slajd 6). Fakt ten stanowi podstawowy problem z punktu widzenia bezpieczeństwa pracy.



 (4-6. slajd 6)

Problem pracy zmianowej jest problemem złożonym, gdyż na poprzednio wymienione skutki socjologiczne i biologiczne nakładają się skutki zdrowotne. Zajęcia zawodowe pracowników zmianowych nierzadko wykonywane są w stresorodnym środowisku pracy. Oba te czynniki łącznie wpływają niekorzystnie na stan zdrowia pracownika, obciążenie psychiczne, stopień nasilenia objawów klinicznych podmiotowych i przedmiotowych  (4-6. slajd 7).




 (4-6. slajd 7)

Stres psychologiczny i przeciążenie pracą prowadzą w swych skutkach do:
• braku satysfakcji zawodowej,
• objawu „wypalania się”,
• depresji,
• zaburzeń snu,
• zwiększonej częstości występowania chorób sercowo-naczyniowych w tym choroby wieńcowej i nadciśnienia tętniczego.

Dla pracodawcy, następstwem negatywnych skutków pracy zmianowej jest wzrost absencji chorobowej, mniejsza wydajność pracy, ryzyko konfliktów personalnych. Na nocnej zmianie stosunkowo częściej obserwuje się wypadki pracowników, w porównaniu z pracownikami zatrudnionymi na zmianach dziennych.

Przy podejmowaniu decyzji o wykonywaniu pracy zmianowej, warto rozważyć czynniki negatywnie wpływające na tolerowanie tego rodzaju pracy  (4-6. slajd 8).



 (4-6. slajd 8)

Rozwiązanie problemu negatywnych skutków jakie wywiera na pracownika praca zmianowa czy nocna nie jest łatwe. Ograniczenie tych skutków przez lepszą organizację pracy, to tylko poszukiwanie pewnego kompromisu  (4-6. slajd 9). Część przyczyn złej tolerancji pracy zmianowej jest uzależniona od warunków życia domowego wymagającego dostosowania do trybu pracy.





 (4-6. slajd 9)

4-6.4. Literatura

1. Knauth P., Rutenfranz F.: Development of criteria for the design of shiftwork systems. J. Human Ergol. 1982, 11, suppl. s. 337 - 367.
2. Kogi K., Thyrman J.E.: Trends in approachs to night and shiftwork and new international standards. Ergonomics 1993, 36, s. 3 - 13.
3. Kwarecki K., Zużewicz K.: Rytmy biologiczne człowieka. W: Patofizjologia. Red. S. Maśliński i J. Ryżewski. Wyd. II. Warszawa, PZWL 1998.
4. Kwarecki K., Zużewicz K.: Zespół długu czasowego skutki fizjologiczne nagłej zmiany stref czasu - implikacje dla sportu wypoczynkowego. Medicina sportiva 2000, 4, s. 101 - 112.
5. Ogiński AS, Pokorski J., Ogińska H.: Gender, aging and shiftwork in tolernace. Ergonomics 1993, 36, s. 161 - 168.
6. Zużewicz K., Kwarecki K.: Skutki fizjologiczne pracy zmianowej. W: Bezpieczeństwo i ochrona człowieka w środowisku pracy. t. 20. Warszawa, CIOP 1999.