EFFECTS OF NIGHT SHIFT WORK ON REPRODUCTIVE HEALTHIN A POPULATION OF HEALTHCARE WORKERS

Introduction Night work is defined by Italian law, in accordance with European regulations, as any shift lasting at least seven consecutive hours and including the interval between midnight and 5:00 a.m. Shift and night work are increasingly prevalent worldwide and have been associated with adverse health outcomes, including effects on reproductive function. Proposed mechanisms include exposure to light at night and sleep disturbances, leading to circadian disruption and altered melatonin secretion, along with additional indirect effects. Methods A cross-sectional, monocentric study was conducted at the Infertility Unit of IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico in Milan, Italy, between May 2023 and June 2025. Male and female healthcare workers employed at the same hospital were enrolled and classified as night shift workers (≥4 night shifts per month during the previous six months) or non-night workers. Eligible participants were aged 20–50 years for men and 20–43 years for women. Blood samples were collected from all participants to assess sex steroid hormones and corticosteroids; in women, biological age was estimated through DNA methylation analysis of selected genes. Male participants also provided semen samples for the evaluation of semen quality and DNA fragmentation index. Participants completed a structured questionnaire collecting demographic, clinical, and occupational information, including detailed exposure to night shift work. The study protocol was approved by the local Ethics Committee, and all participants provided written informed consent. Results The study included 74 male and 89 female night shift workers and 58 male and 84 female non-night workers. Baseline demographic and reproductive characteristics were largely comparable between groups. In men, overall semen parameters and DNA fragmentation did not differ between night shift and non-night workers; however, a higher proportion of immotile spermatozoa was observed among night workers. Lower serum androstenedione levels were also detected in night shift workers, and logistic regression confirmed an independent association with night shift exposure. Higher night shift frequency, prolonged nocturnal light exposure, and wakefulness during night shifts were associated with impaired sperm motility, reduced androgen levels, and increased aldosterone concentrations. In women, sex steroid and corticosteroid levels did not differ between night shift workers and controls. However, regression analyses showed that longer night shift seniority was positively associated with estradiol levels, while higher night shift frequency was associated with increased cortisone concentrations. A sub-analysis excluding women using hormonal contraception was performed on 43 female night workers and 52 women not exposed to night shifts. The analysis revealed an inverse association between shift work exposure and estradiol, which was also positively associated with nocturnal light exposure and night shift seniority. No differences in biological age or epigenetic age acceleration were observed. Strengths of this study include a relatively large and adequately powered sample, detailed characterization of night shift exposure, and the use of high-specificity mass spectrometry for hormonal assessment. Limitations include the high prevalence of hormonal contraceptive use among female participants, although targeted sub-analyses were performed, and the lack of epigenetic clocks specifically designed for reproductive health. Additionally, given the large number of variables analyzed, some observed associations may be attributable to chance. Conclusions Night shift work is associated with several alterations in hormonal parameters and, in male workers, with impaired semen motility. A deeper understanding of these associations and the underlying pathogenic mechanisms is essential for developing evidence-based preventive strategies to protect night workers’ health and ensure long-term sustainability of this work schedule.

Introduzione Il lavoro notturno è definito dalla normativa italiana, in accordo con la regolamentazione europea, come qualsiasi turno della durata di almeno 7 ore consecutive che includa l’intervallo tra la mezzanotte e le 5 del mattino. Il lavoro a turni e il turno notturno sono sempre più diffusi a livello globale e sono stati associati a numerosi esiti avversi sulla salute, inclusi alcuni effetti sulla funzione riproduttiva. Tra i meccanismi patogenetici ipotizzati vi sono l’esposizione alla luce durante la notte e i disturbi del sonno, che determinano una disregolazione dei ritmi circadiani e un’alterata secrezione di melatonina. Materiali e metodi È stato condotto uno studio trasversale, monocentrico, presso il Centro di Procreazione Medicalmente Assistita dell’IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico di Milano, Italia, tra Maggio 2023 e Giugno 2025. Sono stati arruolati operatori sanitari di entrambi i sessi impiegati presso lo stesso ospedale, classificati come lavoratori coinvolti in turni notturni (≥4 turni notturni al mese nei sei mesi precedenti) o non esposti a lavoro notturno. I criteri di inclusione prevedevano uomini di età compresa fra 20 e 50 anni e donne fra i 20 e 43 anni. Tutti i partecipanti sono stati sottoposti a prelievo di sangue periferico per il dosaggio degli ormoni sessuali steroidei e dei corticosteroidi. Nelle donne, inoltre, sullo stesso campione di sangue è stato analizzato il tasso di metilazione del DNA di geni specifici, da cui è stata calcolata l’età biologica. I partecipanti di sesso maschile hanno inoltre fornito un campione di liquido seminale per la valutazione della qualità spermatica mediante spermiogramma e dell’indice di frammentazione del DNA. Infine, tutti i partecipanti hanno compilato un questionario contenente informazioni demografiche, cliniche e occupazionali, inclusi dettagli sull’esposizione al lavoro notturno. Il protocollo di studio è stato approvato dal Comitato Etico locale e tutti i partecipanti hanno fornito consenso informato scritto. Risultati Lo studio ha incluso 74 uomini e 89 donne lavoratori notturni e 58 uomini e 84 donne non lavoratori notturni. Le caratteristiche demografiche e riproduttive erano comparabili tra i gruppi. Negli uomini, i parametri seminali e il tasso di frammentazione del DNA spermatico non mostravano differenze significative tra esposti e non esposti a turni notturni. Tuttavia, nei lavoratori notturni è stata osservata una maggiore proporzione di spermatozoi immobili. Sono stati inoltre riscontrati livelli sierici di androstenedione più bassi nei lavoratori notturni, associazione confermata dall’analisi di regressione lineare. La maggiore frequenza di turni notturni, la prolungata esposizione alla luce durante la notte e lo stato di veglia durante i turni notturni erano associate a una ridotta motilità spermatica, a ridotti livelli di androgeni e ad aumentate concentrazioni di aldosterone. Nelle donne, i livelli di ormoni sessuali e corticosteroidi non mostravano differenze significative tra lavoratrici notturne e non esposte. Tuttavia, le analisi di regressione hanno mostrato che una maggiore anzianità di lavoro notturno era positivamente associata ai livelli di estradiolo e una più elevata frequenza di turni notturni era associata a un aumento delle concentrazioni di cortisone. È stata eseguita una sottoanalisi escludendo le donne in terapia contraccettiva ormonale, includendo 43 lavoratrici notturne e 52 non esposte. La sottoanalisi ha evidenziato un’associazione inversa tra esposizione al lavoro a turni ed estradiolo, che risultava inoltre positivamente associato all’esposizione alla luce notturna e all’anzianità di lavoro notturno. In ultimo, non sono state osservate differenze nell’età biologica né nell’accelerazione dell’età epigenetica. I punti di forza dello studio includono il campione relativamente ampio e adeguatamente dimensionato, la dettagliata caratterizzazione dell’esposizione al lavoro notturno e l’utilizzo della spettrometria di massa ad alta specificità per l’analisi dei livelli plasmatici ormonali. I principali limiti sono rappresentati dall’elevata prevalenza di utilizzo di contraccettivi ormonali tra le partecipanti di sesso femminile, tuttavia esplorata mediante sottoanalisi dedicate, e dall’attuale assenza di orologi epigenetici sviluppati specificamente per la salute riproduttiva. Inoltre, considerato l’elevato numero di variabili analizzate, alcune associazioni osservate potrebbero essere attribuibili al caso. Conclusioni Il lavoro notturno è associato ad alterazioni di alcuni ormoni steroidei e, nei lavoratori di sesso maschile, ad una alterata motilità spermatica. Una migliore comprensione di tali associazioni e dei meccanismi patogenetici sottostanti è fondamentale per lo sviluppo di strategie preventive basate sull’evidenza scientifica, volte a tutelare la salute dei lavoratori notturni e a garantire la sostenibilità a lungo termine di questo tipo di impiego.