Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
1
Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
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 godzi-
ny dzienne, a sen następował w nocy.
Zegar biologiczny może ulegać „rozregulowaniu” w wyniku warunków środowisko-
wych i obyczajów współczesnego człowieka. Zmieniony tryb życia jako wynik pracy zmia-
nowej, 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 bar-
dzo 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 wy-
różnia się zmiany ranne, popołudniowe i nocne. Definicje pracy zmianowej i nocnej zawarte
są w międzynarodowych aktach prawnych, m.in. w Konwencji nr 171 Międzynarodowej Or-
ganizacji 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).
Definicję zawartą w Konwencji nr 171 Międzynarodowej Organizacji Pracy (MOP)
przedstawiono na foliogramie.
Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
2
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 psychoso-
cjalne i zdrowotne. Poczucie izolacji od
codziennego życia rodziny i znajomych,
brak warunków do właściwego wypo-
czynku po pracy i szereg innych czynni-
ków niekorzystnie wpływają na psychi-
kę pracownika rozpoczynając łańcuch
negatywnych konsekwencji pracy zmia-
nowej. Długotrwała praca w systemie
zmianowym jest źródłem stresu, mogą-
cego wpływać niekorzystnie na stan zdrowia pracownika. U subpopulacji pracowników zmia-
nowych stwierdza się wyższy wskaźnik rozwodów, nadużywania leków, występowania de-
presji.
Problem fizjologiczny pracy zmianowej, którego istnienie większość pracowników czu-
je 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 foliogramie.
U ludzi i zwierząt pozbawionych
wpływu czynników środowiska ze-
wnętrznego (izolacja) cyklicznie powta-
rzające się zjawiska fizjologiczne trwają
20 ÷ 28 godzin. Jest to powód, by po-
wtarzające się codziennie procesy ży-
ciowe nazwać rytmami okołodobowymi,
a nie dobowymi. Potwierdzeniem endo-
gennego charakteru rytmów okołodobo-
wych, sterowanych przez jeden lub licz-
ne wewnętrzne zegary biologiczne
(oscylatory), mogą być badania prowa-
dzone na hodowlach komórek ssaków.
Komórki te oddzielone od całości orga-
nizmu nadal zachowują zdolność odliczania czasu - kolejnych „dób”. Badania przeprowadzo-
ne w celu lokalizacji nadrzędnego zegara biologicznego, doprowadziły do wniosku, że znaj-
duje się on w mózgu, w podwzgórzu, a ściślej - w zespole komórek nerwowych zwanych ją-
drem nadskrzyżowaniowym (nazwa wynika z faktu, że jądro to położone jest tuż ponad
skrzyżowaniem nerwów wzrokowych). Jądro nadskrzyżowaniowe (NSC) ma połączenia
wowe z gruczołem wydzielania wewnętrznego - szyszynką, produkującą hormon melatoninę.
Fakt ten jest ważny ze względu na to, że szyszynka produkuje melatoninę jedynie w ciem-
ści, tj w czasie snu, w godzinach nocnych. Wydzielanie melatoniny do krwiobiegu jest sygna-
łem informującym organizm człowieka o przeżywaniu nocy.
Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
3
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. W
ocenie bierze się pod uwagę czas i po-
prawność wykonywanych zadań. Im czas
jest dłuższy, tym gorszy wynik testu.
Można na tej podstawie wywnio-
skować, iż sprawność umysłowa jest naj-
wyższa w ciągu dnia. Przebieg dzienny
charakteryzuje
nieznaczne obniżenie
sprawności umysłowej w porze wczesno-
popołudniowej.
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 zmę-
czeniem czy znudzeniem. Suma obu czynników to znużenie, które osiąga swoje maksimum
między godzinami 16:00 ÷18:00. W porze nocy sprawność umysłowa ulega znacznemu po-
gorszeniu. 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.
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 ini-
cjowany 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 po-
wiekami 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. Ra-
pid 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 prze-
bytej intoksykacji alkoholowej, może wywoływać zaburzenia nerwowo-wegetatywne przy-
równywane do stanu „kaca” (katzenjameru). Większość stosowanych środków nasennych
powoduje skrócenie lub eliminację fazy REM oraz wydłużenie fazy II.
Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
4
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 elek-
tryczne (w czasie snu nocnego), jak i hałas nawet jeżeli nie są powodem wybudzania to zmie-
niają charakterystykę snu wpływając zarówno na cykle, jak i poszczególne fazy snu.
3. Biologiczne skutki pracy zmianowej
Biologicznym skutkiem pracy zmianowej jest desynchronizacja wewnętrznych rytmów
biologicznych. Polega ona głównie na zaburzeniu sekwencji czasowej występowania maksi-
mów (akrofaz) rytmów endogennych człowieka. Przyczyną takiego stanu jest desynchroniza-
cja zewnętrzna wymuszona podjęciem pracy w porze nocy.
W 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). Objawy te szybko przemijają, gdy
zachodzi ostra desynchronizacja ze-
wnętrzna, mająca miejsce np. w chwili
rozpoczęcia pracy nocnej lub po przylo-
cie do nowej strefy czasowej. Mają one
charakter przewlekły przy wieloletniej
pracy w systemie zmianowym, na zmia-
nie 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 wy-
lotu 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 tole-
rowany) 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 ze-
wnętrznych (środowiskowych dawców czasu: dzień - noc, pory i częstość posiłków, hałas -
cisza).
Praca zmianowa, zwłaszcza nocna, jest przyczyną występowania stanu przewlekłej de-
synchronizacji zewnętrznej. Przystosowywanie się faz rytmów endogennych do faz synchro-
nizatorów zewnętrznych, odbywa się za każdym razem, gdy ma miejsce przejście ze zmiany
rannej lub popołudniowej na nocną i odwrotnie.
Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
5
Zaburzenia przebiegu rytmów okołodobowych człowieka polegają nie tylko na rozluź-
nieniu spójności fazowej między kilkoma rytmami, ale także na zmianie charakterystyk poje-
dynczych rytmów.
Wśród zleceń opracowanych podczas Konferencji Współpracujących ze Światową Or-
ganizacją Zdrowia (WHO) Ośrodków Zdrowia Pracujących (Pekin, Chiny 1994 rok) znalazł
się zapis: „...Możliwość adaptacji do niekonwencjonalnego rytmu pracy jest osobniczo zróż-
nicowana. 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.
Skutki socjologiczne dotyczą życia pozazawodowego pracowników zmianowych, noc-
nych. 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 poli-
tycznym.
Praca w nocy przyczynia się do
znacznego utrudnienia kontaktów rodzin-
nych. Czas przeznaczony na wypoczynek,
po pracy na nocnej zmianie, oznacza skró-
cenie czasu poświęcanego rodzinie, dzie-
ciom. Może to wpływać na osłabienie kon-
taktów z najbliższymi. Warunki zapewnia-
jące właściwy odpoczynek i sen w porze
dnia, związane z eliminacją hałasu i odpo-
wiednim 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 wyko-
nywania pracy w porach doby, gdy natężenie procesów fizjologicznych jest obniżone, gdy
sprawność umysłowa człowieka jest najniższa. Fakt ten stanowi podstawowy problem z punk-
tu widzenia bezpieczeństwa pracy.
Rytmy biologiczne człowieka i praca zmianowa
6
Problem pracy zmianowej jest problemem złożonym, gdyż na poprzednio wymienione
skutki socjologiczne i biologiczne nakładają się skutki zdrowotne. Zajęcia zawodowe pra-
cowników 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.
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 wień-
cowej i nadciśnienia tętniczego.
Dla pracodawcy, następstwem negatywnych skutków pracy zmianowej jest wzrost ab-
sencji chorobowej, mniejsza wydajność pracy, ryzyko konfliktów personalnych. Na nocnej
zmianie stosunkowo częściej obserwuje się wypadki pracowników, w porównaniu z pracow-
nikami zatrudnionymi na zmianach dziennych.
Przy podejmowaniu decyzji o wykonywaniu pracy zmianowej, warto rozważyć czynniki
negatywnie wpływające na tolerowanie tego rodzaju pracy.
Rozwiązanie problemu negatywnych skutków jakie wywiera na pracownika praca
zmianowa czy nocna nie jest łatwe. Ograniczenie tych skutków przez lepszą organizację pra-
cy, to tylko poszukiwanie pewnego kompromisu. Część przyczyn złej tolerancji pracy zmia-
nowej jest uzależniona od warunków życia domowego wymagającego dostosowania do trybu
pracy.
4. Literatura
1. Kwarecki K., Zużewicz K.: Rytmy biologiczne człowieka. W: Patofizjologia. Red. S.
Maśliński i J. Ryżewski. Wyd. II. Warszawa, PZWL 1998.
2. Kwarecki K., Zużewicz K.: Zespół długu czasowego skutki fizjologiczne nagłej zmiany
stref czasu - implikacje dla sportu wypoczynkowego. Medicina sportiva 2000, 4, s. 101 -
112.
3. Zużewicz K., Kwarecki K.: Skutki fizjologiczne pracy zmianowej. W: Bezpieczeństwo i
ochrona człowieka w środowisku pracy. t. 20. Warszawa, CIOP 1999.