Auswirkungen dynamischer Arbeitsplatzbeleuchtung auf chronischen Stress bei Schichtarbeitern: Eine longitudinale Interventionsstudie

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Der kommentierte Beitrag ist die Kurzfassung eines Vortrags beim 13. Symposium Licht und Gesundheit der BAuA gemeinsam mit der TU Berlin. Die Autoren sind Sophie Schümann, Robert Herold, Katarzyna Burek, Dirk Pallapies, Thomas Brüning, Thomas Behrens, Volker Harth, Sylvia Rabstein, vom Zentralinstitut für Arbeitsmedizin und Maritime Medizin (ZfAM), Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE), Hamburg, und Institut für Prävention und Arbeitsmedizin der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung, Institut der Ruhr-Universität Bochum (IPA), Bochum. Zu diesem Projekt gibt es eine vollständige Beschreibung auf der DGUV-Homepage (Project No. FF-FP 0444). Mehr zum Hintergrund dieser Studie hier zum Download.

Zielsetzung

Das Ziel dieser Arbeit ist der Nachweis von behaupteten biologischen Wirkungen  von dynamischer Beleuchtung statt einer statisch gleichbleibenden. Dieser Nachweis sollte bei der Schichtarbeit erbracht werden, die allgemein als Stressfaktor gilt, weil sie die circadiane Rhythmik des Menschen durcheinanderbringt. Da die Arbeit auch die sozialen Beziehungen des Menschen durcheinanderwirft, wäre ein solcher Nachweis enorm bedeutsam.

Schichtarbeit und atypische Arbeitszeiten stören den Tagesrhythmus und können zu erhöhtem chronischem Stress führen. Da Licht ein wichtiger Regulator des Tagesrhythmus ist, können gezielte Maßnahmen zur Beleuchtung am Arbeitsplatz dazu beitragen, solche negativen Auswirkungen zu mildern. Diese Studie untersuchte, ob dynamische Beleuchtung am Arbeitsplatz den langfristigen physiologischen Stress beeinflusst, gemessen anhand der Cortisolkonzentration im Haar (HCC) als Biomarker für chronischen Stress bei Schichtarbeitern.

Methoden

Die gewählte Methode wird in der Praxis selten angewandt, weil sie aufwendig ist. Dies betrifft insbesondere den Zeitaufwand. Es wurde eine nicht randomisierte komparative Längsschnittstudie unter Schichtarbeitern eines deutschen Herstellers durchgeführt. Zwei Montagehallen wurden mit unterschiedlichen dynamischen Beleuchtungsszenarien ausgestattet: eine im Zwei-Schicht-System (Früh- und Spätschicht) mit erhöhter melanopischer Tageslichtäquivalentbeleuchtungsstärke (MEDI) am Morgen und reduzierter MEDI am Abend, und eine weitere im Drei-Schicht-System (Früh-, Spät- und Nachtschicht) mit dynamischer Nachtbeleuchtung, die die MEDI in der ersten Hälfte der Nachtschicht erhöhte und in der zweiten Hälfte reduzierte. Die Teilnehmer der Vergleichsgruppe wurden aus verschiedenen Abteilungen des Unternehmens rekrutiert, in denen keine Beleuchtungsänderungen vorgenommen wurden.

Nach der Basisuntersuchung T0 (10/2021–11/2021) wurde die Beleuchtung im Dezember 2021 umgestellt. Im Vergleich zur Ausgangssituation wurde in der Montagehalle 1 die melanopische Tageslichtäquivalenz (MEDI) morgens durch Variation der Lichtfarbe und des Lichtstroms dynamisch erhöht und gegen Abend wieder gesenkt. In der Montagehalle 2 wurde die Beleuchtung in der ersten Hälfte der Nachtschicht dynamisch erhöht und ab der Mitte der Nachtschicht wieder reduziert. Für die Analyse der kurzfristigen Auswirkungen wurden die Basis-T0-Messungen mit den ersten Folge-T1-Messungen (01/2022-02/2022) verglichen. Die längerfristigen Auswirkungen wurden mit weiteren Feldphasen ein Jahr nach T0 und T1 (T2: 11/2022, T3: 01/2023) untersucht.

Nach T1 wurden weitere Teilnehmer für die Vergleichsgruppe rekrutiert. Aus allen Teilnehmern der Vergleichsgruppe wurde eine randomisierte Untergruppe gebildet, um die Wirkung individueller Beleuchtungsempfehlungen in der Freizeit zu untersuchen, wobei T2 als Ausgangsbasis und T3 als Follow-up dienten. Die Empfehlungen wurden nach T2 und in T3 individuell über Studienhandys und andere Methoden kommuniziert. Die gesundheitlichen Endpunkte wurden sowohl anhand objektiver Messungen (Aktigraphie, Hormonspiegel in Speichel und Haaren, psychomotorische Wachsamkeit in der Mitte der Schicht) als auch anhand subjektiver Messungen (Schläfrigkeit, individuelle Wahrnehmung der Beleuchtung) bewertet. Darüber hinaus wurden photometrische Messungen am Arbeitsplatz sowie individuelle Lichtmessungen durchgeführt. Die statistischen Analysen umfassten die Verwendung von Algorithmen zur Ableitung der Endpunkte, multiple Imputationsmethoden und deskriptive Analysen. Je nach Endpunkt umfasste die orientierende Modellierung gemischte Modelle unter Berücksichtigung der wiederholten Messungen pro Person und der Anpassung für wichtige Störfaktoren.

Als Stressmarker wurde die Konzentration von Kortisol im Haar (HCC) als potenzieller biologischer Marker für chronischen Stress untersucht. HCC wurde bei anderen Untersuchungen als geeigneter Marker eingestuft, z.B. hier¹M. Heming, P. Angerer, UM Nater, N. Skoluda, J. Weber : Selbstberichteter Stress und Haarkortisol bei Medizinstudierenden in Deutschland – eine Querschnittsstudie, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11248595/

Insgesamt wurden zwischen November 2021 und Februar 2023 173 Haarproben von 47 Teilnehmern an vier Messpunkten gesammelt. Der HCC-Wert wurde mittels Immunoassay bestimmt. Lineare gemischte Modelle (LMMs) der logarithmisch transformierten HCC-Werte wurden verwendet, um die Auswirkungen der dynamischen Beleuchtung und der Zeit zu bewerten, wobei Geschlecht, Alter, Body-Mass-Index, vorherrschendes Schichtsystem, Führungsposition und Arbeitsanforderungen berücksichtigt wurden.

Ergebnisse

Eine dynamische Beleuchtung am Arbeitsplatz veränderte zwar die melanopische Lichtexposition wirksam, führte jedoch nicht zu messbaren Veränderungen des langfristigen physiologischen Stresses bei Schichtarbeitern. Der allgemeine Rückgang des HCC könnte kontextuelle Einflüsse widerspiegeln, wie beispielsweise die Lockerung der Pandemie-Beschränkungen und damit verbundene Stressfaktoren.

Bewertung

Die Forschenden scheinen nach der eigenen Bewertung nicht sehr glücklich mit dem Ergebnis zu sein: "Die ersten Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Interventionen keine negativen Einflüsse auf die Gesundheit haben. In Teilaspekten gibt es Hinweise auf eine positive Wirkung. " Das muss man allerdings an der Schwere der Aufgabe messen, die da Schichtarbeit heißt. Man sollte das Endergebnis lesen, wie es ist: Es ist nicht gelungen, den Nachweis zu führen, dass eine dynamische Beleuchtung die Folgen der Nachtarbeit ausgleichen kann.