《Frontiers in Public Health》：Shift work disrupts Immune regulation of the transcriptome in hospital nurses
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摘要
引言：倒班工作，尤其是医疗行业中的夜班，会扰乱护士的昼夜节律，可能导致免疫失调和健康风险，并造成显著的经济和医疗负担。目前关于倒班工作相关免疫紊乱的分子机制研究尚不充分。本研究分析了不同班次护士外周血单核细胞（peripheral bloo
摘要翻译：
摘要
引言：倒班工作，尤其是医疗行业中的夜班，会扰乱护士的昼夜节律，可能导致免疫失调和健康风险，并造成显著的经济和医疗负担。目前关于倒班工作相关免疫紊乱的分子机制研究尚不充分。本研究分析了不同班次护士外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells, PBMCs）的转录组，以识别关键差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）并探讨其在免疫调控中的作用。
方法：本研究结合生物信息学与动物实验，分析GSE122541数据集中日班和夜班护士PBMCs的DEGs。采用加权基因共表达网络分析（Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA）识别与夜班相关的核心基因模块。对蛋白质相互作用网络进行分析以寻找枢纽基因（hub genes），并在昼夜节律紊乱小鼠模型中验证其表达。
结果：分析发现夜班护士PBMCs中存在大量差异表达基因，主要富集于T细胞受体信号传导和T细胞分化等免疫通路。WGCNA识别出与夜班相关的基因模块，取交集后获得8个候选枢纽基因，其中TRIM22和JAK1处于网络核心且在护士中表达下调。小鼠模型显示，在夜间活动期，Trim22和Jak1也出现下调，表明它们下调是昼夜节律紊乱的共同特征，并涉及干扰素-γ（interferon-γ, IFN-γ）和核因子κB（nuclear factor kappa-B, NF-κB）免疫信号通路。
结论：本研究表明，夜班工作扰乱昼夜节律并下调PBMCs中TRIM22和JAK1等免疫基因。这些基因可能将倒班工作与免疫失衡联系起来，且可能与IFN-γ和NF-κB通路相关，为理解倒班工作健康风险及制定干预措施提供了潜在靶点。
论文解读：
**一、研究背景与问题**
倒班工作，尤其是医疗行业中的夜班，已成为影响医护工作者健康的重要职业暴露因素。医院护士经常参与夜班，其昼夜节律受到干扰，进而可能引发包括免疫失调在内的多种健康问题。这不仅影响护士自身健康，还会削弱患者护理质量，增加医疗成本。目前针对倒班相关免疫紊乱的诊断和治疗策略主要局限于缓解症状，尚未深入触及分子机制。已有研究提示昼夜节律失调与炎症细胞因子谱改变及免疫细胞功能受损相关，但关于倒班工作所致免疫功能障碍的关键转录调控因子仍缺乏系统研究。因此，研究人员利用公开转录组数据集并结合动物实验，旨在鉴定日班与夜班护士外周血单核细胞（PBMCs）中的差异表达基因（DEGs），分析共表达模块，并探索关键基因在免疫调控中的作用。
**二、研究内容与主要结论**
研究人员整合了人类转录组生物信息学分析与小鼠模型实验验证。利用GSE122541数据集，比较了9名夜班护士与8名日班护士PBMCs的基因表达谱；通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）锁定与夜班状态相关的核心基因模块；结合差异表达与共表达模块的交叉分析，筛选出8个候选枢纽基因；随后通过蛋白质-蛋白质相互作用网络分析，确定TRIM22和JAK1为核心调节因子。在连续夜间活动一周的小鼠模型中，研究人员观察到Trim22和Jak1表达显著下降，与夜班护士中的变化趋势一致，证明这些基因的下调是昼夜节律紊乱的普遍特征，涉及干扰素-γ（IFN-γ）和NF-κB信号通路。研究结论表明，夜班工作通过扰乱昼夜节律，下调PBMCs中TRIM22和JAK1免疫基因，连接倒班工作与免疫失衡，为理解倒班相关健康风险和开发干预靶点提供了分子依据。
**三、主要技术方法**
本研究采用生物信息学与动物实验相结合的策略。数据来源为GEO数据库中的GSE122541数据集，包含夜班护士（n=9）和日班护士（n=8）的外周血单核细胞转录组数据。主要技术方法包括：1. 使用limma包进行差异表达基因分析；2. 运用WGCNA（软阈值β=6，尺度独立性0.86）构建基因共表达网络并识别与夜班相关的模块；3. 采用GeneMANIA进行基因功能关联与相互作用分析；4. 通过蛋白质相互作用网络分析筛选枢纽基因；5. 在小鼠中开展颠倒光暗周期实验，模拟昼夜节律紊乱，并采用RT-qPCR检测PBMCs中Trim22和Jak1的表达水平。
**四、研究结果**
**1. GSE122541数据集中DEGs的鉴定**
研究人员将GSE122541数据集中样本分为夜班护士组（n=9）和日班护士组（n=8），进行差异表达分析。GO富集分析显示，夜班护士中上调的基因主要涉及T细胞受体信号传导、T细胞分化、主要组织相容性复合体（MHC）组装以及免疫应答激活细胞表面信号。这表明倒班模式能够影响护士PBMCs中免疫调控相关基因的表达。
**2. 共表达基因模块和枢纽基因的鉴定**
通过WGCNA分析，当软阈值功率设为6时，获得尺度独立性0.86；在切割高度0.25、最小模块大小30的条件下，共得到11个共表达模块。模块-性状关联分析显示，棕色和红色模块与夜班状态呈较强正相关，蓝色模块与夜班状态呈最显著负相关。进一步将核心模块基因与免疫调控相关DEGs取交集，共鉴定出8个重叠基因：ROGDI、GAA、PKN1、TRIM22、KRT1、LAX1、ARPC1B和JAK1。
**3. 颠倒光暗实验证实TRIM22和JAK1是潜在枢纽因子**
在护士PBMCs中，ROGDI、GAA和PKN1在夜班护士中显著升高，而TRIM22、KRT1、LAX1、ARPC1B和JAK1表达下降。GeneMANIA分析显示，TRIM22和JAK1在8个基因中具有最多的相互作用，涉及对干扰素-γ和I-κB激酶/NF-κB的应答。连续三次夜班后，TRIM22和JAK1在护士PBMCs中显著下调。在小鼠颠倒光暗周期实验中，与白天活动的正常小鼠相比，连续一周夜间活动的小鼠PBMCs中Trim22和Jak1水平显著下降，验证了此前结论。
**五、总结与结论**
讨论部分指出，TRIM22和JAK1通过不同分子机制协同参与免疫调控：TRIM22作为E3泛素连接酶，通过泛素化修饰调节干扰素信号和炎症反应；JAK1作为关键酪氨酸激酶，是多种细胞因子信号通路的核心枢纽，通过激活JAK-STAT通路调节免疫细胞发育与功能。两者在干扰素应答中密切相关，构成多层级免疫调控网络。研究局限性包括样本量偏小（9名夜班护士对8名日班护士），但研究人员采用适合小样本的WGCNA方法并用多种算法交叉验证，同时在小鼠模型中独立验证核心基因下调趋势，因此认为结果仍具有初步可信度。未来需在更大规模、多中心护士队列中验证，并在体外进行TRIM22和JAK1的敲低/过表达实验，结合纵向临床数据评估因果关系。研究结论：倒班工作特别是夜班，显著扰乱护士PBMCs中免疫相关转录组，鉴定出TRIM22和JAK1为一致下调的潜在核心枢纽基因，并在小鼠昼夜节律紊乱实验中复制了这一下调，确认其是昼夜节律紊乱的核心特征而非孤立现象。机制上，这些基因涉及干扰素-γ和NF-κB信号通路，为倒班工作、昼夜节律紊乱与免疫调控受损之间提供了分子联系，可能解释该人群健康风险增加的原因。
