昼夜节律紊乱与肺癌发生风险的因果关系及干预中药预测研究

摘要

背景 肺癌作为发病率及死亡率均居首位的恶性肿瘤，其预防和治疗已成为研究热点，昼夜节律紊乱（CRD）被认为是肺癌发生的重要危险因素，但二者的因果关联尚不明确。目的 探讨昼夜节律紊乱与肺癌发生风险之间的因果关系及可能机制，并进行潜在干预中药预测。方法 通过UK Biobank等网站获取白天小睡、白天嗜睡、短睡眠时间、长睡眠时间、时间型、失眠及早起的全基因组关联研究（GWAS）数据，通过IEU Open GWAS数据库获取总体肺癌、肺腺癌（LUAD）、肺鳞状细胞癌（LUSC）、小细胞肺癌（SCLC）的GWAS数据，进行孟德尔随机化（MR）分析，以逆方差加权法（IVW）作为主要分析方法评估昼夜节律紊乱与肺癌发生的因果关系。根据单核苷酸多态性（SNPs）定位，并通过蛋白质互作（PPI）网络分析筛选核心基因，进行功能富集分析及生存分析。将核心基因上传至Coremine数据库查找具有潜在干预作用的中药，统计中药性味归经及功效，并筛选出核心中药，使用TCMSP及BATMAN-TCM数据库获得核心中药的关键成分，运用分子对接验证潜在中药关键成分与核心基因的结合能力。结果 失眠（OR=1.149,95%CI=1.074～1.232,P=0.013）、短睡眠时间（OR=1.462,95%CI=1.033～2.061,P=0.031）与肺癌，失眠（OR=1.181,95%CI=1.061～1.322,P=0.001）、短睡眠时间（OR=1.563,95%CI=1.024～2.401,P=0.038）、白天嗜睡（OR=4.033,95%CI=1.062～15.434,P=0.042）与LUAD，失眠（OR=1.152,95%CI=1.028～1.281,P=0.001）与LUSC，短睡眠时间（OR=1.952,95%CI=1.120～3.383,P=0.017）与SCLC存在因果关联；筛选出139个核心基因，主要富集在G蛋白偶联受体（GPCR）、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B(Akt)等通路，排名前5的核心基因包括：组蛋白乙酰转移酶P300(EP300)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）、G蛋白亚基β1(GNB1)、G蛋白亚基γ13(GNG13)、肿瘤坏死因子（TNF），其中EP300表达量与LUAD、LUSC、SCLC患者生存时间呈正相关（P<0.05）;CNB1表达量与LUAD患者生存时间呈负相关，与SCLC患者生存时间呈正相关（P<0.05）;GAPDH、GNG13、TNF表达量与LUAD患者生存时间呈负相关（P<0.05）。筛选出水牛角、丹参、鱼脑石、黄芩、郁金、黄芪、灵芝、人参等共40味中药，药味以甘为主，苦、辛次之，药性寒为主，温、平次之，归经多归肝、脾、肺、胃、心、肾经，功效以补气、活血化瘀、清热解毒为主；筛选出水牛角、丹参、三七、黄芩、郁金、姜黄、玉米须、灵芝共8味核心中药，分子对接显示，与核心靶基因有良好的结合效能（结合能<-4 kcal/mol）。结论 昼夜节律紊乱与肺癌存在因果关系，其作用机制与GCPR、MAPK、PI3K/Akt等通路相关，所预测中药可为中医药调复昼夜节律防治肺癌提供参考依据。

关键词

昼夜节律紊乱 / 肺癌 / 因果关系 / 孟德尔随机化 / 生物信息学 / 中药预测