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本文通过横断面与病例对照研究，首次在煤矿工人群体中构建了昼夜节律紊乱综合指标（CICRD），揭示了CICRD及MTNR1B rs10830963、BMAL2 rs7958822、CRY2 rs11605924基因多态性是2型糖尿病（T2DM）的风险因素。研究通过广义多因子降维法（GMDR）发现基因-基因（如rs10830963-rs1387153-rs7958822-rs11605924）及基因-环境（如rs10830963-rs7950226-rs7958822-rs11605924-CICRD）的高阶交互模型会显著增加T2DM风险，为职业人群T2DM的精准预防提供了科学依据。
文章内容归纳
背景
糖尿病以慢性高血糖为特征，全球患者数量巨大且持续增长。随着现代生物-心理-社会医学模式的推进，研究开始关注2型糖尿病（T2DM）中多因素的复杂交互作用。轮班工作已被证实与T2DM的发病和进展相关，其被国际癌症研究机构列为2A类致癌物。轮班工作会扰乱睡眠-觉醒模式，导致昼夜节律紊乱。除了轮班工作，睡眠障碍、睡眠不足以及夜间人工光源暴露也是导致昼夜节律紊乱的关键因素。
近年来，基因组学技术的进步推动了与T2DM相关新基因和变异位点的发现。昼夜节律相关基因多态性与T2DM的关联成为研究热点，但在不同人群中，某些变异位点的风险等位基因仍存在争议。
煤炭工业是中国经济和能源供应的支柱。轮班工作在煤矿工人中普遍存在，导致昼夜节律紊乱现象常见。本研究以京津冀职业健康影响队列研究中的煤矿工人为对象，旨在探讨昼夜节律紊乱及其相关基因多态性与T2DM风险的关联及交互作用，为煤矿工人T2DM的预防提供证据。
方法
研究人群：研究对象来源于京津冀职业健康影响队列研究的基线数据。最初纳入了4440名煤矿工人，经过排除标准筛选后，共有4070名汉族煤矿工人被纳入横断面研究。由于横断面研究发现，在男性工人中昼夜节律紊乱综合指标（CICRD）与T2DM风险显著相关，而在女性中不显著，因此基于纳入排除标准，从3878名男性煤矿工人中随机抽取了424例病例和464例对照进行病例对照研究。
T2DM与CICRD评估：T2DM的诊断依据中国T2DM防治指南。CICRD通过因子分析构建，使用了轮班工作时间、夜班累计次数、夜班频率与时长、夜间光源暴露、失眠状况和平均睡眠时长共七个指标。数据通过访谈收集并经公司记录核实。
协变量定义与分类：研究纳入了人口统计学数据、生活方式行为、疾病史和职业暴露等多种协变量。
基因检测：从全血中提取基因组DNA，基于次要等位基因频率和连锁不平衡系数，选择了MTNR1B基因的rs10830963和rs1387153、BMAL1基因的rs11022775和rs7950226、BMAL2基因的rs7958822以及CRY2基因的rs11605924共六个单核苷酸多态性（SNP）进行检测。
CICRD的建立：数据通过了KMO检验和Bartlett球形检验，适合进行因子分析。基于七个指标建立了CICRD，通过主成分分析提取出三个公因子：F1（轮班工作因子）、F2（睡眠因子）和F3（光源暴露因子）。最终归一化的CICRD得分可解释原始数据79.771%的方差。
统计分析：连续变量和分类变量采用相应的检验进行比较。采用Logistic回归模型探讨影响因素与T2DM的关联。采用限制性立方样条函数模型分析CICRD与T2DM之间的剂量-反应关系。使用哈迪-温伯格平衡检验评估对照组是否为目标人群的随机样本。采用Logistic回归结合SNPStats软件分析目标SNP与T2DM的关联。采用交叉分类、乘法和加法交互作用模型以及广义多因子降维法评估基因-基因和基因-环境交互作用。
结果
横断面和病例对照研究参与者的人口学特征：横断面研究显示，男性工人年龄更大，T2DM患病率（16.7%）高于女性（12.5%）。病例对照研究中，病例组的CICRD得分显著高于对照组，且两组在年龄、收入、吸烟、血脂异常、肝功能异常、高血压、肥胖、糖尿病家族史和噪音暴露等方面存在显著差异。
CICRD与T2DM的关联分析：CICRD与煤矿工人T2DM风险呈正线性关系。与CICRD得分低于“0.1839”的工人相比，得分在“0.2782~”和“≥0.3848”的工人，其T2DM风险分别增加了1.43倍和2.43倍。亚组敏感性分析结果与主要发现一致。
目标SNP与T2DM的关联及交互作用：在优势模型中，rs10830963的CG/GG基因型、rs7958822的GA/AA基因型和rs11605924的AC/CC基因型与T2DM风险增加显著相关。而rs1387153、rs11022775和rs7950226在任何遗传模型下均未显示与T2DM有统计学显著关联。
当rs10830963 CG+GG与rs7958822 GA+AA、rs11605924 AC+CC组合，或rs7958822 GA+AA与rs11605924 AC+CC组合时，T2DM风险显著增高。rs10830963与rs11605924之间、rs7958822与rs11605924之间存在正向交互作用。
GMDR分析显示，四因子模型（rs10830963-rs1387153-rs7958822-rs11605924）具有统计学显著性，且交叉验证一致性达91.67%，是最优的高阶交互模型。在该模型中，与野生纯合基因型相比，携带纯合突变基因型的煤矿工人T2DM风险增加了3.10倍。
桑基图直观展示了环境与遗传因素的交互影响。长期、高频夜班、严重失眠和短睡眠环境，结合MTNR1B的G/G基因型、BMAL2的A/A基因型和CRY2的C/C基因型，是流向“T2DM”的较粗线条，代表T2DM的高危组合。
CICRD与各基因位点的交互作用分析：CICRD ≥ 0.2782分别与rs10830963 CG+GG、rs1387153 CT+TT、rs7958822 GA+AA和rs11605924 AC+CC基因型组合时，T2DM风险显著高于CICRD < 0.2782与相应参考基因型的组合。然而，本研究未发现CICRD与单个基因位点之间存在显著的加性或乘性交互作用。
GMDR分析进一步确定，五因子模型（rs10830963-rs7950226-rs7958822-rs11605924-CICRD）具有统计学显著性，且交叉验证一致性达100%，是最优的高阶交互模型。在该模型中，与CICRD < 0.2782且携带纯合野生基因型的煤矿工人相比，CICRD ≥ 0.2782且携带纯合突变基因型的工人，其T2DM风险增加了7.38倍。
讨论
本研究基于七个指标通过因子分析构建的CICRD，捕获了原始数据79.771%的信息。CICRD及MTNR1B rs10830963、BMAL2 rs7958822和CRY2 rs11605924的基因变异均与煤矿工人T2DM风险显著相关。值得注意的是，基因-基因四因子交互模型和CICRD-基因五因子交互模型均与煤矿工人T2DM风险显著相关。
研究表明，减少轮班工作强度和频率、改善睡眠质量、避免睡眠剥夺和夜间光源暴露有助于减轻昼夜节律紊乱，从而有益于预防煤矿工人T2DM。CICRD为评估煤炭行业乃至其他行业的昼夜节律紊乱提供了基础和标准，同时也为筛查T2DM高危人群提供了科学依据。
MTNR1B编码褪黑素受体1B，参与胰岛素分泌调控。既往研究与本研究结果一致，发现rs10830963的G等位基因是不同人群中空腹血糖升高和T2DM的风险因素。动物研究也提示褪黑素可能通过影响胰岛素水平和葡萄糖耐量发挥作用。
BMAL1和BMAL2是核心时钟基因组件。尽管动物研究提示其可能影响葡萄糖和胰岛素代谢，但关于BMAL1变异位点与T2DM关联的研究较少且结论不一致，本研究也未发现显著关联。BMAL2 rs7958822的A等位基因在亚洲肥胖人群中被发现与T2DM相关，这与本研究的发现一致，提示遗传易感性可能存在种族差异。
CRY2是核心时钟的关键转录抑制因子。关于rs11605924等位基因与T2DM风险的关联在不同人群中报道不一致，本研究支持C等位基因是风险等位基因。
这些基因除了在昼夜节律调节和葡萄糖代谢中发挥作用外，还嵌于调控摄食行为的神经网络中。此外，这些基因的变异可能通过影响血压、核心体温和夜间褪黑素分泌等关键生理节律标志物，导致昼夜节律失调，进而损害葡萄糖代谢和胰岛素敏感性，构成连接基因多态性与代谢功能障碍的额外机制通路。
本研究首次报道了具有显著交互作用的四因子基因模型，将特定基因型组合与T2DM风险增加联系起来。关注基因型组合对于识别高危人群至关重要。
昼夜节律是由相互作用的时钟蛋白与外部环境因素共同作用的转录-翻译反馈环产生的。本研究发现的五因子交互模型表明，纯合突变基因型与高CICRD评分（≥0.2782）的组合标志着煤矿工人极高的T2DM风险。这为职业人群T2DM的精准预防，特别是对不适合轮班工作的高危遗传组合进行筛查，提供了重要科学证据。
局限性
本研究存在一些局限性。首先，女性参与者数量有限，未观察到CICRD与T2DM的显著关联，主要结论基于男性群体，未来需要针对女性进行大规模研究。其次，自报数据可能导致错误分类偏倚。第三，研究对象是相对健康的中国煤矿工人群体，可能存在健康工人效应，限制了结论的普遍性。第四，作为横断面研究，无法确定暴露与结局之间的因果关系。最后，T2DM病程漫长，可能导致处于前驱糖尿病阶段的个体被错误分类为非病例，造成选择偏倚。
结论
CICRD捕获了七个昼夜节律紊乱评估指标79.771%的信息。较高的CICRD评分以及MTNR1B rs10830963、BMAL2 rs7958822和CRY2 rs11605924的变异均与T2DM风险增加相关。四因子基因-基因模型（rs10830963-rs1387153-rs7958822-rs11605924）和五因子CICRD-基因模型（rs10830963-rs7950226-rs7958822-rs11605924-CICRD）与煤矿工人T2DM风险增加显著相关。CICRD为评估煤矿工人昼夜节律紊乱和识别T2DM高危个体提供了标准和理论依据。T2DM易感基因及其交互作用的识别提示，携带高危基因组合的个体不适合从事轮班工作，这为煤矿工人T2DM的精准预防提供了科学证据。
