《Frontiers in Endocrinology》：Night-shift work is associated with peripheral clock gene dysregulation and circadian transcriptional network remodeling in female healthcare workers
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背景： 夜班工作通过慢性夜间光照暴露扰乱昼夜节律-褪黑素轴，并与代谢、炎症、心血管及癌症相关疾病有关，但职业性昼夜节律紊乱的外周分子特征仍未得到充分阐明。女性医护人员（HCWs）常长期暴露于夜班工作制度，是相关研究的代表性人群。在既往计算研究中，研究人员识别出
背景： 夜班工作通过慢性夜间光照暴露扰乱昼夜节律-褪黑素轴，并与代谢、炎症、心血管及癌症相关疾病有关，但职业性昼夜节律紊乱的外周分子特征仍未得到充分阐明。女性医护人员（HCWs）常长期暴露于夜班工作制度，是相关研究的代表性人群。在既往计算研究中，研究人员识别出一组失调的昼夜节律基因（CLOCK、TEF、PER1和PER3），提示暴露工人中存在转录重塑。本研究对该特征进行了实验验证，并探讨了非经典昼夜节律转录因子YY1。
方法： 共93名女性医护人员参与研究（47名日班工人，DSW；46名夜班工人，NSW）。采用RT-qPCR定量检测外周血中CLOCK、TEF、PER1、PER3和YY1的表达。使用校正人口学、生殖、生活方式及睡眠相关协变量的多变量回归模型评估与夜班工作状态及暴露指标的相关性。采用相关性分析、主成分分析和聚类分析表征转录组织结构。
结果： 与DSW相比，NSW的CLOCK（p = 0.0362）、TEF（p < 0.0001）和PER1（p = 0.0003）表达显著降低，而PER3表达无显著变化（p = 0.7978）。TEF和CLOCK表达随夜班工作持续时间延长和累积暴露量增加而进行性下降。TEF在组间区分中表现出优异的样本内判别能力（AUC = 0.925），四基因模型的AUC达0.940。NSW中YY1表达降低（p = 0.0019），在长期及高暴露类别中进一步下降，并改善了多基因分类性能（AUC = 0.976）。网络分析显示CLOCK、TEF和PER1之间的协调性被破坏，而PER3表达虽保持稳定，但其在转录网络中的整合度降低。
结论： 夜班工作暴露与CLOCK、TEF和PER1的协同下调、转录网络组织改变及YY1表达降低相关。尽管PER3表达得以保留，但其网络连接性在暴露工人中选择性减弱。这些发现确定了外周转录特征，可能为未来生物标志物开发和暴露表征提供基础，并支持在精准医学框架内进一步研究昼夜节律驱动的预防策略。
一、研究背景与问题提出
昼夜节律是内源性生物振荡，协调内分泌信号、免疫应答、代谢及基因表达等广泛生理过程，由CLOCK、BMAL1、PER和CRY等核心时钟基因构成的转录-翻译反馈环路所调控。夜班工作通过迫使个体在生物夜间保持清醒、生物日间睡眠，造成内源性节律与行为周期之间的慢性错位。机制上，夜间人工光照暴露抑制松果体褪黑素分泌，而褪黑素是协调外周昼夜节律振荡器的主要神经内分泌信号。国际癌症研究机构（IARC）已将夜班工作列为对人类可能致癌物（2A类），尤其与乳腺癌风险增加相关。女性医护人员因长期暴露于轮班和夜班制度而成为重要研究人群。既往研究受限于样本量小、基因面板局限及结果异质性，且对非经典时钟调控因子和转录网络组织水平的职业性昼夜节律应答研究不足。研究人员在前期计算研究中识别出CLOCK、TEF、PER1和PER3的失调基因面板，本研究旨在实验验证该特征，并探讨非经典转录因子YY1在外周昼夜节律应答中的作用。
二、研究设计与主要发现
本研究为横断面研究，纳入93名女性医护人员（47名日班工人DSW，46名夜班工人NSW），两组在年龄和BMI方面具有可比性。NSW中54%为长期夜班暴露（13–35年），57%累积≥1000次夜班。研究通过RT-qPCR定量检测外周血中CLOCK、TEF、PER1、PER3和YY1的表达，并构建复合时钟基因表达评分（CGES）。主要发现包括：NSW的CLOCK、TEF和PER1表达显著低于DSW，而PER3无显著差异；CGES在NSW中显著降低；TEF表现出最强的组间判别能力（AUC = 0.925），四基因模型AUC达0.940；YY1在NSW中表达降低，加入后多基因模型AUC提升至0.976。多变量回归分析表明，经典人口学和生活方式因素仅能部分解释时钟基因表达变异。网络分析显示NSW中基因-基因连接性降低，特别是CLOCK相关相互作用减弱，提示夜班暴露不仅影响单个基因表达，还影响其协调调控。
三、主要关键技术方法
研究人员采用RT-qPCR定量检测外周血中目标基因表达，以ACTB为内参基因，采用2?ΔΔCt法计算相对表达量。研究队列来自AOU G. Martino职业健康监测项目，共93名女性医护人员。统计分析采用多变量线性和逻辑回归模型、受试者工作特征（ROC）曲线分析、Spearman相关分析（Benjamini-Hochberg FDR校正）、Mantel检验（10,000次排列）、主成分分析（PCA）和层次聚类分析。
四、研究结果
4.1 夜班工作与选择性外周时钟基因表达失调相关
与DSW相比，NSW的CLOCK（p = 0.0362）、TEF（p < 0.0001）和PER1（p = 0.0003）表达显著降低，PER3无显著差异（p = 0.7978）。CGES在NSW中显著降低（p < 0.0001）。
4.2 外周时钟基因夜班暴露特征对混杂因素稳健且具有强判别能力
多变量线性回归显示，TEF（R2 = 0.222，p = 0.0098）和PER1（R2 = 0.184，p = 0.0405）的表达变异可部分由协变量解释。ROC分析显示TEF判别能力优异（AUC = 0.9251），PER1中等（AUC = 0.7151），CLOCK较弱（AUC = 0.6281），PER3无判别能力。多基因逻辑回归模型AUC达0.9402。
4.3 外周时钟基因表达紧密协调且随夜班状态差异结构化
整体队列中TEF与PER1呈强正相关（ρ = 0.64）。分层分析显示DSW中基因间相关性普遍强于NSW，特别是CLOCK与PER3的相关性在NSW中显著减弱（ρ = 0.07）。
4.4 夜班持续时间和累积暴露与外周时钟基因表达差异相关
长期暴露组CLOCK（p = 0.0220）和TEF（p = 0.0125）表达显著低于短期组；高累积暴露组TEF表达降低（p = 0.0374）。近期夜班活动未显示显著差异。基于暴露持续时间的判别模型AUC = 0.744。
4.5 YY1表达随夜班暴露变化并改善外周转录特征判别性能
YY1在NSW中显著降低（p = 0.0019），长期暴露（p = 0.0333）和高累积暴露（p = 0.0315）组中进一步降低。YY1单独判别AUC = 0.6850；TEF+YY1模型AUC = 0.9487；五基因模型AUC达0.9763。
4.6 乳腺癌状态与NSW中外周时钟基因表达的额外改变无关
NSW伴乳腺癌亚组（n = 5）未显示与无癌NSW的显著表达差异，夜班相关转录模式在癌症病史个体中保持相对稳定。
五、讨论与结论
本研究表明，慢性夜班工作与女性医护人员外周昼夜节律转录程序的改变相关，涉及经典时钟基因和非经典调控因子YY1。TEF作为最敏感的慢性职业性昼夜节律负荷标志物，可能反映昼夜节律输出功能障碍而非核心振荡器破坏。PER3虽表达稳定，但其网络连接性在暴露工人中选择性减弱，可能反映高阶网络组织而非单个基因失调。YY1的降低及其与TEF相关性的丧失提示慢性昼夜节律应激下转录调控回路解偶联。研究支持昼夜节律紊乱在职业环境中随时间累积的假说。多基因模型在区分暴露状态方面表现出优异的样本内判别能力，但需外部验证确认其稳健性和普适性。研究局限性包括横断面设计无法推断因果关系、未直接测量内源性昼夜节律相位、样本量限制亚组分析效能、ROC分析未经验证可能存在过拟合。结论认为，外周昼夜节律转录特征可作为慢性职业性夜班暴露的候选分子标志物，其与临床、行为和昼夜节律生物学特征的整合可能支持更精准的预防策略和基于昼夜节律学的职业健康管理。
