Zusammenhang zwischen zirkadianem Rhythmus und leichter kognitiver Beeinträchtigung bei männlichen Pneumokoniose-Arbeitern in Hongkong: ein Kreuz

Wissenschaftliche Berichte Band 13, Artikelnummer: 1650 (2023) Diesen Artikel zitieren

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Geschwächte zirkadiane Aktivitätsrhythmen (CARs) waren in der Allgemeinbevölkerung mit einer leichten kognitiven Beeinträchtigung (MCI) verbunden. Bei Pneumokoniose-Patienten ist dies jedoch weiterhin unklar. Unser Ziel war es, diese Wissenslücke zu schließen. Diese Querschnittsstudie umfasste 186 männliche Pneumokoniose-Patienten (71,3 ± 7,8 Jahre) und 208 gesunde Männer aus der Gemeinde. Zur Bestimmung der CAR-Parameter (Prozentrhythmus, Amplitude, MESOR und Akrophase) wurde Aktigraphie eingesetzt. Werte unterhalb der entsprechenden Mediane der CARs-Parameter stellten geschwächte CARs dar. Die kantonesische Version des Mini-Mental State Examination (CMMSE) wurde zur Beurteilung der kognitiven Funktion, des MCI und des zusammengesetzten Ergebnisses aus MCI plus kognitiver Beeinträchtigung verwendet. Im Vergleich zu den Referenzpersonen aus der Community hatten Pneumokoniose-Patienten eine schlechtere Kognition und gedämpfte CARs. Verglichen mit den Referenzpersonen oder Pneumokoniose-Patienten mit robustem zirkadianen Rhythmus waren Pneumokoniose-Patienten mit geschwächtem zirkadianen Rhythmus durchweg mit einem erhöhten MCI-Risiko und dem zusammengesetzten Ergebnis verbunden. Ein signifikanter Zusammenhang wurde jedoch nur zwischen MESOR und dem zusammengesetzten Ergebnis beobachtet (bereinigtes OR = 1,99, 95 %: 1,04–3,81). Eine verzögerte Phase von CARs war unwesentlich mit MCI und dem zusammengesetzten Ergebnis verbunden. Unsere Ergebnisse zeigten, dass geschwächte CARs mit einer schlechteren kognitiven Funktion bei männlichen Pneumokoniose-Arbeitern verbunden waren. Interventionen zur Verbesserung der CARs können die kognitive Verschlechterung bei männlichen Pneumokoniose-Arbeitern abmildern.

Pneumoconiosis is the most common interstitial occupational lung disease, mainly including silicosis, asbestosis, and coal workers' pneumoconiosis1. Globally, 251,299 workers died from pneumoconiosis in 1990, and the death toll slightly rose to 259,700 in 20132. In Hong Kong, silicosis has been ranked as the top third occupational disease, which along with asbestosis, has constantly contributed to 19.4% of overall prescribed occupational diseases over the last decade (2009 ~ 2019) (2019)." href="/articles/s41598-023-28832-5#ref-CR3" id="ref-link-section-d63416991e483"> 3. Die Entwicklung einer Lungenfibrose könnte auch dann fortbestehen, wenn die Staubexposition über viele Jahre hinweg eingestellt wurde. Einige Pneumokoniose-Mitarbeiter leiden möglicherweise an Hypoxämie – Entzündungen, oxidativem Stress –, Hirnparenchym- und Gefäßveränderungen4. Erkenntnisse aus der allgemeinen älteren Bevölkerung und Patienten mit chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen (COPD) haben gezeigt, dass diese pathologischen Veränderungen mit der Entwicklung einer Hippocampus-Atrophie und einem erhöhten Amyloid-β-Proteinspiegel im Gehirn verbunden sind5,6, die offensichtliche Marker dafür sind kognitiver Verfall und kognitive Beeinträchtigung7.

Da es sich bei der Pneumokoniose um eine typische restriktive Lungenerkrankung handelt, kann es bei Pneumokoniose-Mitarbeitern aufgrund des damit verbundenen nächtlichen Hustens und Atembeschwerden auch zu Schlafstörungen und schlechter Schlafqualität kommen. Die Schlafstörung kann dazu führen, dass Pneumokoniose-Patienten nachts mehr Licht ausgesetzt sind und sich körperlich nicht bewegen, was ihren zirkadianen Rhythmus stört. Der zirkadiane Rhythmus ist für Säugetiere von entscheidender Bedeutung, um die Synchronität zwischen der inneren Physiologie, dem Verhalten und der äußeren schwankenden Umgebung aufrechtzuerhalten8. Der Verlust dieser Synchronität könnte zu einer zirkadianen Fehlausrichtung führen und darüber hinaus zu einer Reihe gesundheitsschädlicher Folgen führen, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen9, entzündliche Erkrankungen10, Krebs11 und neurodegenerative Erkrankungen12. Neuere Forschungen in der allgemeinen älteren Bevölkerung haben großes Interesse an einem positiven Zusammenhang zwischen Störungen des zirkadianen Rhythmus und kognitiven Beeinträchtigungen geweckt13,14,15. Interventionen zur Verbesserung des zirkadianen Rhythmus, wie Lichttherapie16, Melatonin-Ergänzung17 und Förderung von körperlicher Bewegung18, haben potenziell positive Auswirkungen auf die Verhinderung eines kognitiven Verfalls gezeigt.

Man geht davon aus, dass Pneumokoniose-Arbeiter anfälliger für einen geschwächten Tagesrhythmus und eine Beeinträchtigung der kognitiven Funktion sind. Allerdings wurde in keiner Studie das zirkadiane Ruhe-Aktivitäts-Rhythmusmuster bei Pneumokoniose-Arbeitern untersucht, und der Zusammenhang des zirkadianen Rhythmus mit der kognitiven Funktion bei Pneumokoniose-Arbeitern bleibt unbekannt. Diese Studie zielte darauf ab, den zirkadianen Rhythmus bei Pneumokoniose-Arbeitern und seinen Zusammenhang mit leichter kognitiver Beeinträchtigung (MCI) und kognitiver Beeinträchtigung zu charakterisieren, wobei Menschen aus der Gemeinde als Referenz dienten.

In Hongkong bezieht sich „Pneumokoniose“ gemäß der Pneumokoniose- und Mesotheliom-(Entschädigungs)-Verordnung19 auf „Fibrose der Lunge aufgrund von Staub freier Kieselsäure oder Asbest oder Staub, der freie Kieselsäure oder Asbest enthält, unabhängig davon, ob eine solche Erkrankung damit einhergeht oder nicht.“ Lungentuberkulose oder jede andere Erkrankung der Lungen- oder Atmungsorgane, die durch die Exposition gegenüber solchem ​​Staub verursacht wird.“ Für die Diagnose einer Pneumokoniose (Profusionskategorie 1/0 oder höher) ist eine ärztliche Untersuchung erforderlich. Das Pneumoconiosis Medical Board stellte die Diagnose Pneumoconiose anhand der Kriterien der Internationalen Arbeitsorganisation fest, einschließlich Silikose und Asbestose20. Arbeitnehmer, die ihren Wohnsitz in Hongkong haben und ≥ 30 Jahre alt sind und derzeit mindestens ein Jahr in der Bau- oder Renovierungsbranche beschäftigt sind, haben Anspruch auf eine Entschädigung vom Vorstand des Pneumoconiosis Compensation Fund.

Bei dieser Studie handelte es sich um eine Teilstudie, die in eine Umfrage integriert war, die darauf abzielte, den Zusammenhang zwischen Schlafqualität und kognitiver Funktion bei Pneumokoniose-Arbeitern zu untersuchen. Die ursprüngliche Umfrage umfasste Pneumokoniose-Mitarbeiter im Rahmen der jährlichen Interviews, die 2018 und 2019 vom Vorstand des Pneumokoniose-Ausgleichsfonds organisiert wurden. Alle 1456 Mitarbeiter des medizinischen Überwachungsprogramms wurden eingeladen. Da die meisten Teilnehmer, die einer Teilnahme zustimmten, Männer waren (in der Umfrage rekrutierte Arbeitnehmer, Männer/Frauen: 767/20), beschränkten wir unsere Studienpopulation auf männliche Arbeitnehmer, um die Heterogenität der Studienpopulation zu verringern und die Aussagekraft der Studie zu verbessern.

Community-Referenten wurden in zwei Zeiträumen des COVID-19-Ausbruchs in Hongkong rekrutiert, d –9. Juli 2020). Sie wurden durch Plakatwerbung in Zusammenarbeit mit fünf Nichtregierungsorganisationen und sieben Bezirksratsmitgliedern in verschiedenen Gebieten Hongkongs rekrutiert, darunter in den Bezirken Kwun Tong, Kowloon City, Tsuen Wan, Sham Shui Po und Kwai Tsing. Um teilnahmeberechtigt zu sein, sollten die Community-Referenten sein: (1) chinesische männliche Einwohner Hongkongs im Alter von 60 Jahren oder älter (die Altersverteilung wurde hinsichtlich der Häufigkeit mit der der Pneumokoniose-Mitarbeiter abgeglichen); (2) Sprecher von Kantonesisch oder Mandarin; (3) in der Lage, die Umfrage selbstständig auszufüllen. Wir haben Teilnehmer mit ärztlich diagnostizierten psychischen Störungen oder anderen Erkrankungen, die sie daran hinderten, an der Umfrage teilzunehmen, wie z. B. schwere Hör- oder Sehbehinderungen, ausgeschlossen.

Von Oktober 2018 bis September 2020 stimmten insgesamt 767 männliche Pneumokoniose-Patienten und 236 Probanden aus der Gemeinde der Teilnahme an der ursprünglichen Umfrage zu. Elf Patienten brachen die Studie ab, weil sie beschäftigt waren oder Sauerstoff inhalierten, was dazu führte, dass 756 Pneumokoniose-Patienten und 236 Probanden aus der Gemeinschaft ein fragebogenbasiertes Interview beendeten und über kognitive Bewertungsdaten verfügten. Sie alle wurden außerdem zum Aktigraphie-Assessment eingeladen. Von Mai 2019 bis September 2020 stimmten 205 Patienten und 214 Probanden aus der Gemeinschaft zu, 168 Stunden lang ein GENEActive-Gerät zu tragen und ein Schlaftagebuch zu führen. Während der Beurteilung schieden sechs Pneumokoniose-Mitarbeiter aus folgenden Gründen aus: Allergie (2), Krankenhausaufenthalt (1), Geschäftigkeit (1) und nicht zurückgegebene Uhren (2); und ein Gemeindesubjekt hatte die Uhr nicht zurückgegeben. Nach weiterem Ausschluss von 7 Teilnehmern mit unvollständigen Daten der kantonesischen Version der Mini-Mental State Examination (CMMSE) (4 Patienten und 3 Probanden aus der Gemeinschaft) und 11 Teilnehmern mit unvollständigen Daten zur Aktigraphiebeurteilung (aufgezeichnet < 120 Stunden) (9 Patienten und 2 Probanden aus der Gemeinschaft). Insgesamt wurden 186 Pneumokoniose-Beschäftigte und 208 Gemeinschaftsprobanden in die endgültige Analyse einbezogen. Die Rücklaufquote, die effektive Rücklaufquote und die Abschlussquote betrugen 27,1 %, 24,6 % bzw. 90,7 % für Pneumokoniose-Mitarbeiter und 90,7 %, 88,1 % bzw. 97,2 % für Probanden in der Gemeinschaft. Der detaillierte Rahmen für die Rekrutierung von Fachkräften ist in der ergänzenden Abbildung S1 dargestellt. Die Ethikgenehmigung für diese Studie wurde von den Ethikkommissionen der Joint Chinese University of Hong Kong – New Territories East Cluster Clinical Research (CRE-2018.626) eingeholt. Vor der Durchführung des Interviews wurde von jedem Teilnehmer eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Alle Methoden wurden gemäß den Deklarationen von Helsinki durchgeführt. Dieser Bericht folgt der Berichterstattungsrichtlinie Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology (STROBE) für Querschnittsstudien.

Geschulte Forscher führten mit jedem Teilnehmer ein persönliches Interview unter Verwendung eines standardisierten Fragebogens, der Informationen zu soziodemografischen Merkmalen, Lebensgewohnheiten, medizinischer Vorgeschichte, Einnahme von Schlafmitteln, familiärer Vorgeschichte von Demenz, Depressionen und Angstzuständen, körperlicher Aktivität und Schlafqualität enthielt. Das Alter wurde als < 65, 65–74 oder ≥ 75 Jahre kategorisiert. Der Bildungsstand wurde als 0–3, 4–6 oder > 6 Jahre kategorisiert. Der Familienstand wurde als ledig/geschieden/verwitwet oder verheiratet/zusammenlebend eingestuft. Der Beschäftigungsstatus wurde als „im Ruhestand“ oder „angestellt“ eingestuft. Der Raucherstatus wurde in die Kategorien „Niemalsraucher“, „ehemaliger Raucher“ und „aktueller Raucher“ eingeteilt. Ein Niemalsraucher bezog sich auf jemanden, der in seinem Leben noch nie 20 Päckchen Zigaretten oder 12 Unzen Tabak bzw. 1 Zigarette pro Tag oder 1 Zigarre pro Woche für ein Jahr geraucht hatte. Wenn ein Raucher ein Jahr oder länger mit dem Rauchen aufgehört hatte, galt er als ehemaliger Raucher 21; ansonsten galt er als aktueller Raucher. Der Alkoholkonsum wurde in die Kategorien „Niemalstrinker“, „ehemaliger Trinker“ und „aktueller Trinker“ eingeteilt. Als „Niemals-Trinker“ bezeichnet man jemanden, der noch nie so viel wie einmal im Monat getrunken hat und dies über ein halbes Jahr durchgehalten hat. Ein Trinker wurde definiert, wenn er oder sie mindestens einmal im Monat Alkohol trank und dies über ein halbes Jahr durchhielt. Wenn der Trinker ein Jahr oder länger mit dem Trinken aufgehört hatte, galt er als ehemaliger Trinker; Ansonsten war er ein aktueller Trinker. Als Teetrinker bzw. Kaffeetrinker wurden Teilnehmer definiert, die mindestens 6 Monate lang mehr als zweimal wöchentlich Tee oder Kaffee tranken. Angst- und depressive Symptome wurden anhand der Hospital Anxiety and Depression Scale (HADS)22 bewertet. Sowohl Angstzustände als auch Depressionen wurden als normal (0–7), grenzwertig abnormal (8–10) und abnormal (11–21) kategorisiert. Die körperliche Aktivität wurde mit dem kurzen, vom Interviewer verwalteten International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) bewertet und in die Kategorien „niedrig“, „mäßig“ und „hoch“23 eingeteilt. Die subjektive Schlafqualität wurde anhand des Pittsburgh Sleep Quality Index (PSQI) untersucht. Als schlechter Schläfer galt ein PSQI-Wert von > 524. Der Taillenumfang wurde in der Mitte zwischen der untersten Rippe und dem Beckenkamm gemessen25. Die Handgriffstärke wurde mit dem hydraulischen Handdynamometer (Jamar; Lafayette, USA) gemessen. Die Messung der maximalen Handgriffstärke aus einem einzelnen Versuch an beiden Händen wurde in die Analysen einbezogen26.

Mild cognitive impairment (MCI) is a cognitive decline greater than expected for an individual's age and education level but without notable interference in daily activities27. It is a preclinical status between normal cognition to cognitive impairment. The CMMSE was used to measure the cognitive function of the study participants. The CMMSE has been translated and validated by Chiu et al. to assess dementia among Hong Kong Chinese28, which contains 30 items to measure various cognitive domains, including orientation, registration, attention and calculation, immediate and short-term recall, and language, with a score ranging from 0 to 30. A lower CMMSE score indicates a worse cognitive function of the participant. We adopted the cut-off levels of CMMSE proposed in a previous study (2012)." href="/articles/s41598-023-28832-5#ref-CR29" id="ref-link-section-d63416991e625">29 zur Definition des kognitiven Status, d. h. 27–30, 21–26, 0–20, wurden gegenseitig ausschließlich als normale Kognition, MCI bzw. kognitive Beeinträchtigung (was auch „mittelschwere bis schwere kognitive Beeinträchtigung“ bedeutet) kategorisiert.

Der primäre Endpunkt war MCI plus mittelschwere bis schwere kognitive Beeinträchtigung (d. h. zusammengesetzter Endpunkt). Da nur eine begrenzte Anzahl kognitiver Beeinträchtigungen erfasst wurde, wurde auch eine separate Analyse nur für MCI untersucht. Im logistischen Regressionsmodell sind die abhängigen Variablen binär. Wenn „MCI“ = 1, bedeutet das einen CMMSE-Score von 21–26; wenn „zusammengesetzte Ergebnisse aus MCI plus kognitiver Beeinträchtigung“ = 1, bedeutet das einen CMMSE-Score von 0–26; Sowohl „MCI“ = 0 als auch „zusammengesetzte Ergebnisse aus MCI plus kognitiver Beeinträchtigung“ = 0 beziehen sich auf einen CMMSE-Score von 27–30 und wurden als Referenzniveau verwendet.

Die Hongkong-Version des Montreal Cognitive Assessment (HK-MoCA) wurde auch zur Messung der kognitiven Funktion der Studienteilnehmer in der Sensitivitätsanalyse verwendet, die von Yeung et al.30 und Wang et al.31 validiert wurde. Die alters- und bildungskorrigierten Cutoff-Scores wurden zur Klassifizierung der Schwere der kognitiven Beeinträchtigung herangezogen. Ein Wert von > 7., 7.-2. und ≤ 2. Perzentil wurde als normale Kognition, MCI bzw. kognitive Beeinträchtigung bestimmt32. Da im Handbuch keine Perzentil-Cutoff-Scores für Probanden < 65 Jahre angegeben wurden, wurden Probanden in dieser Altersgruppe in dieser Studie auf die Perzentil-Scores der Altersgruppe 65–69 Jahre verwiesen.

Each pneumoconiosis worker and community subject continuously wore a GENEActiv Original (Activinsights Company, UK) device on his non-dominant wrist for 168 h without removal, even during sleep or bathing (measurement frequency 100 Hz, sampling rate corresponding to 1 min). The assessment of circadian rhythm parameters had been described previously33. The actigraphy detects and records movements in three mutually vertical axes (x, y, and z) and real-time skin temperature. A gravity-subtracted sum of vector magnitudes (SVM) was automatically calculated with data of the three axes (x, y, and z) and a formula defined by the manufacturer: SVMg s = [(x2 + y2 + z2)½—1 g]." href="/articles/s41598-023-28832-5#ref-CR34" id="ref-link-section-d63416991e665"> 34. Die Zeit ohne Tragen wurde durch Überprüfung der Aktivitätsaufzeichnungen ermittelt, die von der GENEActiv-Software ausgegeben und von den Befragten selbst angegeben wurden. Die Nicht-Trage-Zeiträume sollten niedrige und konstante SVM-Werte aufweisen. Für jeden Teilnehmer wurden die Daten der Nicht-Trage-Zeiträume von der Berechnung ihrer Parameter ausgeschlossen. Die Aufnahmen dauerten 5 bis 7 aufeinanderfolgende Tage, darunter ein Wochenende. Wenn die gesamte Tragedauer weniger als 120 Stunden (5/7 von 168 Stunden) betrug, wurde das Tragen als unvollständig betrachtet und die Daten wurden nicht analysiert.

Die SVM-Daten wurden dann in das Chronos-Fit-Programm (Version 1.06) importiert, in dem eine Kosinuskurve mit einer Periode bei oder nahe 24 Stunden nach der Methode der kleinsten Quadrate an die Daten angepasst wird. Vier zirkadiane Rhythmusparameter wurden berechnet, nämlich prozentualer Rhythmus, Amplitude (Spitzen-zu-Nadir-Differenz), die Mittellinien-Schätzstatistik des Rhythmus (MESOR) (Mittelwert der angepassten Kurve) und Akrophase (Zeitpunkt der Spitzenaktivität)35. Sowohl die Amplitude als auch der MESOR spiegeln die Größe eines Zyklus wider. Die Phase (vorverlegt oder verzögert) ist definiert als der Zeitpunkt eines Referenzpunkts im Zyklus für ein bestimmtes Ereignis. Eine Phasenvoreilung bedeutet, dass sich der Referenzpunkt früher bewegt, während eine Phasenverzögerung bedeutet, dass sich der Referenzpunkt später bewegt. Es gab keine verfügbaren Standardgrenzwerte für die Klassifizierung der Niveaus von Prozentrhythmus, Amplitude, MESOR und Akrophase. Daher verwendeten wir Mediane der vier Parameter, um Teilnehmer mit unterschiedlichen Expositionsniveaus zu dichotomisieren. Prozentualer Rhythmus, Amplitude und MOSER unter den entsprechenden Medianwerten stellten schwache zirkadiane Rhythmen dar, und der robuste Rhythmus wurde definiert, wenn die tatsächliche Messung gleich oder über dem Median lag. Insgesamt gilt: Je größer der Wert der oben genannten drei zirkadianen Parameter, desto robuster ist der zirkadiane Rhythmus. Mithilfe der Akrophase wurde beurteilt, ob die zirkadiane Phase im Vergleich zum Medianwert der Teilnehmer verzögert oder fortgeschritten war.

Unterschiede in den Grundmerkmalen, der kognitiven Funktion und den Parametern des zirkadianen Rhythmus zwischen Patienten und Gemeinschaftssubjekten wurden mit dem Chi-Quadrat-Test oder dem exakten Fisher-Test für kategoriale Variablen und dem T-Test oder Kruskal-Wallis-Test für kontinuierliche Variablen verglichen Datenverteilung. Wir haben alle Teilnehmer anhand der Medianwerte der vier zirkadianen Rhythmusparameter dichotomisiert, um den Zusammenhang zwischen einem geschwächten zirkadianen Rhythmus und der Prävalenz von MCI und dem zusammengesetzten Ergebnis zu untersuchen. Um zu veranschaulichen, ob Pneumokoniose-Arbeiter mit geschwächten Parametern des zirkadianen Rhythmus ein höheres Risiko für MCI und ein höheres kombiniertes Ergebnis hatten, haben wir die Studienteilnehmer entsprechend dem Status der Pneumokoniose (ja/nein) und dem zirkadianen Aktivitätsrhythmus (über/unter dem Median) in vier Untergruppen eingeteilt als Referenz. Eine bedingungslose multivariable logistische Regression wurde durchgeführt, um die angepassten Odds Ratios (ORs) für den Zusammenhang zwischen der Diagnose einer Pneumokoniose und den Niveaus der zirkadianen Rhythmusparameter mit dem Vorliegen von MCI und dem zusammengesetzten Ergebnis nach Anpassung des Alters (Jahre) und des Bildungsniveaus (Jahre) zu berechnen ), Familienstand, Beschäftigung, Diabetes, Bluthochdruck oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Einnahme von Schlafmitteln, Demenz in der Familie, Rauchen, Alkoholkonsum, Teetrinker, Kaffeetrinker, Angstzustände, Depressionen, körperliche Aktivität, schlechter Schlaf (PSQI > 5), Taille Umfang und Handgriffstärke. Die Kovariaten wurden auf der Grundlage der konzeptionellen Definition von Confounding ausgewählt und auf frühere Literatur mit ähnlichen Studienzwecken verwiesen.

Es wurden Sensitivitätsanalysen durchgeführt, um die Robustheit der Assoziationen des zirkadianen Rhythmus mit MCI und dem zusammengesetzten Ergebnis zu untersuchen, indem MCI und kognitive Beeinträchtigung mit HK-MoCA bewertet wurden. Alle Analysen wurden mit der SAS-Statistiksoftware 9.4 (SAS Institute Inc., Cary, NC) und Stata 15 (StataCorp, College Station, TX, USA) durchgeführt. Alle Tests waren zweiseitig und ein P-Wert < 0,05 wurde als statistisch signifikant angesehen.

Von den 186 in diesen Bericht einbezogenen Pneumokoniose-Arbeitern wurde bei 182 Silikose und bei 4 Asbestose diagnostiziert. Insgesamt betrug das Durchschnittsalter der Pneumokoniose-Patienten 71,3 (Standardabweichung: 7,8) Jahre, wobei 77,4 % aktuelle oder ehemalige Raucher waren und 82,8 % einen niedrigen Bildungsstand hatten (< 6 Jahre). Verglichen mit den Probanden aus der Gemeinschaft waren Pneumokoniose-Patienten mit größerer Wahrscheinlichkeit weniger gebildet, hatten einen geringeren Taillenumfang und hatten in der Familienanamnese Demenz; Sie hatten jedoch einen höheren Anteil an Verheirateten/Lebensehefrauen, Rentnern, ehemaligen Rauchern, ehemaligen Alkohol- oder Teetrinkern und schlechten Schläfern (alle p < 0,05) (wie in Tabelle 1 gezeigt).

Tabelle 2 fasst die kognitive Funktion und den Status der kognitiven Beeinträchtigung zusammen, die durch CMMSE bei den Pneumokoniose-Patienten im Vergleich mit Referenzpersonen aus der Gemeinschaft gemessen wurden. Pneumokoniose-Mitarbeiter wiesen einen deutlich niedrigeren Gesamtwert von 25,7 (SD: 3,4) auf als die Community-Referenten (26,4, SD: 3,4) (p = 0,045). Die schlechtere globale kognitive Funktion bei Pneumokoniose-Patienten wurde hauptsächlich auf die schlechte Bewertung des Unterpunkts „Orientierung“ zurückgeführt (p = 0,011). Darüber hinaus war die Prävalenz des zusammengesetzten Ergebnisses MCI und kognitiver Beeinträchtigung (50 %, 38,7 % und 11,3 %) bei Pneumokoniose-Patienten, gemessen durch CMMSE, signifikant höher als die der Community-Referenten (36,5 %, 29,3 % und 7,2). %).

Tabelle 3 zeigte, dass die Pneumokoniose-Patienten relativ niedrigere Werte aller Parameter des zirkadianen Aktivitätsrhythmus aufwiesen als die der Gemeinschaftsteilnehmer. Die signifikanten Unterschiede bestanden jedoch nur für MESOR (236,4 vs. 268,2, p = 0,008) und Akrophase (13,5 vs. 14,1, p = 0,029).

Die Assoziationen der Parameter des zirkadianen Rhythmus mit der kognitiven Funktion und der Prävalenz von MCI sowie dem zusammengesetzten Ergebnis bei Pneumokoniose-Patienten sind in Tabelle 4 dargestellt. Unter Verwendung von Patienten mit dem robusten Parameter des zirkadianen Rhythmus als Referenz wurden Patienten mit geschwächtem zirkadianen Rhythmus mit erhöhten Prävalenzen von MCI und assoziiert das zusammengesetzte Ergebnis. Es wurde jedoch nur ein geringfügig signifikanter Zusammenhang zwischen einem niedrigen MESOR-Wert und dem zusammengesetzten Ergebnis beobachtet.

Um besser zu verstehen, ob Pneumokoniose-Patienten mit geschwächten zirkadianen Rhythmen eine höhere Prävalenz kognitiver Beeinträchtigungen aufwiesen, führten wir eine zusätzliche Analyse durch, indem wir Probanden aus der Gemeinschaft mit robusten zirkadianen Rhythmen als Referenz verwendeten. Wie in Tabelle 5 gezeigt, waren Pneumokoniose-Patienten mit einem niedrigeren Niveau zirkadianer Rhythmusparameter (d. h. Prozentrhythmus, Amplitude und MESOR) durchweg mit einem höheren Risiko für MCI und zusammengesetztem Ergebnis verbunden, obwohl der signifikante Zusammenhang nur zwischen MESOR und beobachtet wurde das zusammengesetzte Ergebnis. Darüber hinaus wurde bei Pneumokoniose-Patienten mit einer verzögerten Phase des Ruhe-Aktivitäts-Rhythmus ein höheres MCI-Risiko angegeben, das jedoch statistisch nicht signifikant war. Im Vergleich zu Pneumokoniose-Patienten wurden im Allgemeinen abgeschwächte Zusammenhänge zwischen zirkadianen Rhythmusparametern und MCI oder kognitiver Beeinträchtigung bei den Referenzpersonen in der Gemeinschaft gefunden, mit Ausnahme des prozentualen Rhythmus. Der niedrigere prozentuale Rhythmus (< 17,8) war signifikant mit einem geringeren Risiko einer MCI oder eines zusammengesetzten Ergebnisses bei Referenzpersonen in der Gemeinschaft verbunden.

Sensitivitätsanalysen wurden mit HK-MoCA durchgeführt, um MCI sowie kognitive Beeinträchtigung und Ausschluss von Gemeinschaftssubjekten zu messen, die während COVID-19-Ausbrüchen in Hongkong rekrutiert wurden (Ergänzungstabellen S1 und S2). Ein ähnliches Muster wurde für die Assoziation zirkadianer Rhythmusparameter mit MCI und zusammengesetztem Ergebnis vorgeschlagen.

Diese Studie ist die erste, die das zirkadiane Rhythmusmuster und seinen Zusammenhang mit MCI und dem kombinierten Ergebnis von MCI plus kognitiver Beeinträchtigung bei Pneumokoniose-Arbeitern untersucht. Wir beobachteten erhebliche Störungen der Kognition und des zirkadianen Aktivitätsrhythmus bei Patienten mit Pneumokoniose. Im Vergleich zu den Referenzpersonen aus der Community hatten Pneumokoniose-Patienten mit geschwächtem zirkadianen Aktivitätsrhythmus und verzögerter zirkadianer/Aktivitätsphase höhere Prävalenzen von MCI und dem kombinierten Ergebnis. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein geschwächter zirkadianer Rhythmus bei Pneumokoniose-Arbeitern ein neuer Marker für eine beeinträchtigte Kognition sein könnte und möglicherweise als therapeutisches Ziel zur Linderung des zunehmenden Gesundheitsproblems im Zusammenhang mit einer kognitiven Beeinträchtigung dienen könnte.

Frühere Studien zum Ruhe-Aktivitäts-Muster wurden hauptsächlich von Patienten mit Neurodegeneration12, kardiometabolischen Erkrankungen9, Krebs36 und psychischen Störungen37 abgeleitet. Belege über den zirkadianen Aktivitätsrhythmus bei Atemwegserkrankungen (mit Ausnahme von Lungenkrebs) sind sehr rar. Nunes et al.38 verglichen den zirkadianen Ruhe-Aktivitäts-Rhythmus zwischen 26 klinisch stabilen COPD-Patienten und 15 Kontrollpersonen und stellten fest, dass bei COPD-Patienten eine Abnahme des relativen Amplitudenmittels (0,696 ± 0,134 vs. 0,833 ± 0,093) auftrat als bei den Kontrollpersonen. Obwohl es keinen statistisch signifikanten Befund hinsichtlich der Amplitude gab, stellte unsere Studie einen statistisch signifikant niedrigeren MESOR-Wert bei Pneumokoniose-Patienten fest, was einen zusätzlichen Hinweis auf zirkadiane Rhythmusstörungen bei Patienten mit chronischen Atemwegserkrankungen lieferte.

Der Zusammenhang zwischen dem zirkadianen Aktivitätsrhythmus und der kognitiven Funktion wurde sowohl in Querschnitts- als auch in prospektiven Studien bei der nicht dementen älteren Bevölkerung aufgedeckt. Eine an 2754 Männern (Durchschnittsalter 76 Jahre) in den USA durchgeführte Studie ergab, dass eine niedrigere Ausgangsamplitude, Robustheit (Pseudo-F-Statistik) und MESOR sowie eine fortgeschrittene Akrophase mit einem stärkeren kognitiven Rückgang über 3,4 Jahre verbunden waren der Nachverfolgung13. Eine andere Studie an 1287 Frauen (Durchschnittsalter 83) ergab, dass eine geringere Amplitude und Robustheit sowie verzögerte Rhythmen zu Studienbeginn mit einer schlechteren kognitiven Leistung verbunden waren15. Da Schlaf und zirkadianer Rhythmus eng miteinander verknüpft sind, können zirkadiane Rhythmen die Kognition über schlafabhängige und schlafunabhängige Wege beeinflussen39. Tier- und Humanstudien haben einige potenzielle Mechanismen für die zirkadiane Kognitionsbeziehung vorgeschlagen12, die wie folgt zusammengefasst werden könnten: 1) Sie verändern den Schlafzeitpunkt und verursachen Schlafentzug, wodurch die Amyloid-β- und Tau-Dynamik reguliert und entzündliche und neuronale Schäden verstärkt werden40,41; 2) Die zirkadiane Uhr reguliert die Entzündungsaktivierung und ist entscheidend für die Homöostase des angeborenen Immunsystems im Gehirn. Umgekehrt könnte eine zirkadiane Dysfunktion eine Neuroinflammation verursachen und die Neuropathologie verschlimmern42; 3) Eine zirkadiane Fehlausrichtung kann die Proteinhomöostase direkt regulieren und die Durchlässigkeit der Blut-Hirn-Schranke für die Clearance von Proteinaggregaten regulieren und somit die Proteinaggregation beeinflussen43; 4) oxidativer Stress44.

In Übereinstimmung mit den Ergebnissen in der Allgemeinbevölkerung zeigten die Ergebnisse unserer multivariaten Analysen durchweg höhere Prävalenzen von MCI und das kombinierte Ergebnis von MCI plus kognitiver Beeinträchtigung bei Patienten mit geschwächtem zirkadianen Aktivitätsrhythmus (niedrigere Werte für Amplitude und MESOR). Unsere Ergebnisse deuten auch auf eine robustere Beziehung zwischen zirkadianem Rhythmus und Kognition bei Pneumokoniose als in der Allgemeinbevölkerung hin. Unsere Erkenntnisse, dass ein niedrigerer prozentualer Rhythmus (< 17,8) mit einem geringeren MCI-Risiko oder dem kombinierten Ergebnis bei Referenzpersonen in der Gemeinschaft, nicht jedoch bei Pneumokoniose-Patienten, verbunden war, könnten durch den Grenzwert erklärt werden, wie wir den Grenzwert entworfen haben Pneumokoniose-Patienten an die Gemeindereferenten. Da der zirkadiane Rhythmus bei Referenzpersonen aus der Gemeinschaft relativ robuster ist als bei Pneumokoniose-Patienten, könnte ihre Risikoschätzung auch dann robust sein, wenn sie in die niedrigere Kategorie des prozentualen Rhythmus eingeteilt würden.

Diese Studie hat mehrere Stärken. Zunächst rekrutierten wir Probanden aus der Gemeinschaft als Referenten, wobei wir in unserer Studie dasselbe Protokoll verwendeten, um potenzielle Heterogenitäten beim Vergleich der Ergebnisse mit anderen Studien zu vermeiden. Zweitens könnte der Rhythmus an Wochentagen und Wochenenden erheblich unterschiedlich sein45. Durch die lange Tragedauer der Aktigraphie (120 bis 168 Stunden, einschließlich Wochentage und Wochenenden) konnten wir die zirkadianen Muster der Studienpopulation genauer erfassen. Drittens weist unsere Studie eine gute Abschlussquote und Compliance auf, da 94,0 % der Teilnehmer (394 von 419 Probanden, die sich bereit erklärten, das Gerät zu tragen) nach dem langen Tragen des Geräts glaubwürdige Aktigraphiedaten lieferten. Um schließlich die verbleibende Verzerrungsverzerrung zu reduzieren, haben wir umfassende Daten zu möglichen Mitbegründern zu demografischen Merkmalen, dem sozioökonomischen Status, Lebensstilfaktoren und der Krankengeschichte gesammelt.

This study has several limitations. First, the cross-sectional design of this study may limit us from causal inference. However, this study added value to the scientific literature as evidence of circadian rhythm and the cognitive outcome is very limited in pneumoconiosis patients. Second, sixty community subjects in the study were recruited between June 23 to July 09, 2020, just after the 2nd wave of the COVID-19 outbreak in Hong Kong (2020)." href="/articles/s41598-023-28832-5#ref-CR46" id="ref-link-section-d63416991e4184"> 46. ​​Die mögliche körperliche Inaktivität aufgrund anhaltender Quarantäne und sozialer Distanzierung47 kann den Tagesrhythmus der Teilnehmer negativ beeinflussen. Wir haben eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt und dabei die in diesem Zeitraum rekrutierten Community-Probanden ausgeschlossen. Bei Pneumokoniose-Patienten wurde eine signifikant verringerte Amplitude im Vergleich zu den Probanden in der Gemeinschaftsbevölkerung beobachtet (wie in der Ergänzungstabelle S2 gezeigt). Daher kann die zirkadiane Gesamtaktivität der Community-Referenten unterschätzt werden. Wir gingen jedoch davon aus, dass dies unsere Ergebnisse in Richtung Null verzerrt hätte. Drittens haben wir Mediane als Grenzwerte für jeden Parameter des zirkadianen Rhythmus verwendet, da es keine Standardkriterien zur Definition eines schwachen und robusten zirkadianen Rhythmus gibt. Unterdessen hinderte uns die Stichprobengröße daran, die Teilnehmer weiter in Tertile oder Quartile der Parameter des zirkadianen Rhythmus zu unterteilen, um den biologischen Gradienten (Dosis-Wirkungs-Verhältnis) der zirkadianen Störung zu untersuchen. Gemäß ihrer selbstberichteten Krankheitsgeschichte gab es in unseren Referenzgemeinden keine Patienten mit Lungenerkrankungen. Daher konnten wir die wichtigsten Ergebnisse zwischen Gemeindebewohnern mit oder ohne andere Lungenerkrankungen nicht vergleichen. Wir verwendeten das zusammengesetzte Ergebnis aus MCI plus kognitiver Beeinträchtigung als primäres Ergebnis, um die statistische Aussagekraft zu verbessern. Schließlich waren alle unsere Studienteilnehmer Männer, sodass die Verallgemeinerung auf die gesamte Bevölkerung, einschließlich Frauen, begrenzt sein könnte.

Der geschwächte zirkadiane Aktivitätsrhythmus männlicher Pneumokoniose-Arbeiter war positiv mit der Prävalenz von MCI und dem kombinierten Ergebnis von MCI plus kognitiver Beeinträchtigung verbunden. Unsere Studie legt nahe, dass eine Verbesserung des zirkadianen Rhythmus die kognitive Verschlechterung bei männlichen Pneumokoniose-Arbeitern abmildern kann.

Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage beim jeweiligen Autor erhältlich.

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Diese Studie wurde im Wesentlichen durch einen Zuschuss des Pneumoconiosis Compensation Fund Board der Sonderverwaltungsregion Hongkong, China, unterstützt. Die Finanzierungsquelle spielte keine Rolle bei der Gestaltung der Studie, der Datenerhebung, der Datenanalyse, der Entscheidung zur Veröffentlichung, der Erstellung des Manuskripts oder der Interpretation der Ergebnisse. Unser großer Dank gilt den Mitarbeitern der Pneumoconiosis Mutual Aid Association, Sonderverwaltungszone Hongkong, für ihre großzügige Hilfe bei der Datenerfassung. Die Autoren danken Frau KWOK Ho Ling Bonnie, Frau MO Hoi Wan Ocean, Frau CHAN Yunn Kiu Casey und anderen Interviewern für ihre Unterstützung bei der Patientenrekrutierung und Datenerfassung.

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Chi Chiu Leung

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BH überprüfte die Literatur; die Daten gesammelt, organisiert und analysiert; und verfasste das Manuskript. GL und PMYL halfen bei der Datenerfassung und Datenverwaltung und überprüften das Manuskript. CKC, LBT und CCL gaben Kommentare ab und überprüften das Manuskript. CYJT verwaltete die Datenerfassung vor Ort und überprüfte das Manuskript. LAT ist der Hauptforscher des Projekts, hat die gesamte Studie entworfen und überwacht, das Manuskript kritisch überprüft und überarbeitet. Die Autoren haben das endgültige Manuskript gelesen und genehmigt.

Korrespondenz mit Lap Ah Tse.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

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Eingegangen: 31. März 2022

Angenommen: 25. Januar 2023

Veröffentlicht: 30. Januar 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-28832-5

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