《International Journal of Molecular Sciences》：Nanotechnological Strategies to Promote Skeletal Muscle Regeneration in Aging
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昼夜节律（circadian rhythm）使生理过程与光暗周期同步，并调节与癌症相关的生物学功能，包括细胞周期控制（cell-cycle control）、代谢（metabolism）、DNA修复（DNA repair）、免疫（immunity）和组织稳态（
昼夜节律（circadian rhythm）使生理过程与光暗周期同步，并调节与癌症相关的生物学功能，包括细胞周期控制（cell-cycle control）、代谢（metabolism）、DNA修复（DNA repair）、免疫（immunity）和组织稳态（tissue homeostasis）。越来越多的证据表明，这些时间机制（temporal mechanisms）的紊乱参与肿瘤的发生、进展、转移和治疗反应。在结直肠癌（colorectal cancer, CRC）中，生物钟失调（circadian clock dysregulation）已成为肿瘤生物学的重要组成部分。一项系统性检索共识别出1338条记录，其中43项研究符合纳入标准（20项人体研究、19项实验研究和4项时间治疗学研究）。在所有纳入的研究中，研究人员的报告一致显示，PER1、PER3、CLOCK、BMAL1、CRY1、TIMELESS和ARNTL2等时钟基因（clock genes）的失调与增殖（proliferation）、代谢（metabolism）、上皮可塑性（epithelial plasticity）、免疫调节（immune regulation）、转移潜能（metastatic potential）和治疗反应性（treatment responsiveness）的改变之间存在统计上显著的关联。实验证据还支持与Wnt信号（Wnt signaling）、铁死亡（ferroptosis）、氧化应激适应（oxidative-stress adaptation）、上皮-间质重塑（epithelial–mesenchymal remodeling）以及所提出的时钟-微生物群-免疫轴（clock–microbiota–immune axis）的相互作用。总体而言，现有证据表明，昼夜节律失调代表一种系统水平的干扰（systems-level disturbance），导致一种多维生物学状态（multidimensional biological condition），此处称为肿瘤时间状态（Tumor Temporal State），它整合了结直肠癌生物学中代谢（metabolic）、免疫（immune）、侵袭（invasive）和治疗（therapeutic）等多个维度。
**1. 引言**
昼夜节律是约24小时周期的内源性振荡，协调各组织和器官系统的生理过程，使生物体能够预测和适应环境变化。在哺乳动物中，昼夜节律（circadian rhythm）由视交叉上核分层组织，通过神经、内分泌、代谢和行为信号同步外周时钟。细胞层面，节律调控由相互连接的转录-翻译反馈环路产生，以CLOCK–BMAL1复合体及其下游靶点（包括period（PER1–3）和cryptochrome（CRY1–2）基因家族）为中心，并受REV-ERB、ROR及翻译后调控机制进一步调节。昼夜节律调控现已知影响多种直接参与癌变过程的生物学过程，如细胞周期控制、DNA修复、氧化应激反应、线粒体代谢、免疫细胞运输、上皮再生和干细胞维持。因此，时间组织的紊乱可能同时影响癌症的多个标志。在多种恶性肿瘤中，核心时钟基因表达改变和节律调控受损与肿瘤发生、进展、治疗耐药和转移扩散相关。结直肠癌是研究这些机制尤为有价值的模型，因为肠上皮细胞更新迅速，代谢活动强烈，与肠道微生物群持续相互作用，且进食-禁食调节与昼夜节律紧密耦合。实验研究表明，肠道时钟功能紊乱损害上皮稳态、屏障完整性、炎症信号和肠道干细胞功能，从而促进肿瘤发生和进展的条件。临床研究一致显示结直肠肿瘤中PER1和PER3表达降低，支持分子生物钟在CRC发展过程中的破坏。CLOCK表达升高及其他昼夜节律基因（包括CRY1和CRY2）调控改变也有报道，并与肿瘤进展、预后和解剖位置相关。最近研究转向微生物群-免疫-代谢相互作用，昼夜节律调控可能通过影响肿瘤行为。实验研究进一步表明，昼夜节律失调通过代谢重编程、增殖、侵袭和转移能力促进CRC进展，涉及致癌信号通路和肿瘤微环境。这些观察激发了人们对时间治疗学（chronotherapy）、昼夜节律生物标志物和节律恢复治疗策略的兴趣，作为精准肿瘤学的组成部分。尽管近年取得重大进展，知识仍分散在实验、转化、计算和临床研究中。昼夜节律调控常被单独讨论于代谢、免疫、转移或治疗反应等个别生物学领域，而非作为CRC生物学的整合决定因素。本文是首个基于PRISMA的系统综述，整合了结直肠癌中昼夜节律调控的实验、转化和临床证据。本综述引入一个假说生成的概念框架，将昼夜节律失调视为系统水平的干扰，导致一种多维生物学状态，即肿瘤时间状态（Tumor Temporal State），整合了代谢、免疫调节、上皮可塑性、转移能力和治疗反应性等协调变化。
**2. 方法**
**2.1 检索策略**
本系统综述按照PRISMA 2020声明进行，未前瞻性注册，因研究设计为定性整合异质性证据。在PubMed/MEDLINE、Scopus和Web of Science中进行全面检索，时间从建库至2026年5月。检索策略结合受控词汇与自由文本关键词，包括结直肠癌、昼夜节律、时钟基因、时间生物学和时间治疗学相关术语。仅考虑英文同行评议文章。
**2.2 纳入标准**
纳入研究需考察昼夜节律调控、时钟基因失调、时间生物学机制或时间治疗学相关现象，并报告原始实验、转化或临床数据。排除综述、编辑评论、会议摘要等。
**2.3 研究筛选与数据提取**
共识别1338条记录，剔除315条重复，1023条进行标题和摘要筛选，排除505条，518条进行全文评估，最终纳入43项研究（20项人体CRC研究、19项实验研究、4项时间治疗学研究）。数据提取包括发表年份、研究设计、生物学模型、昼夜节律靶点、主要发现和转化意义。研究按三个证据领域分组。
**2.4 偏倚风险与证据分类**
因方法学多样性，未使用单一标准化偏倚风险评估工具。观察性临床研究采用纽卡斯尔-渥太华量表改编标准，实验细胞培养和动物研究进行定性评估。由于研究设计、模型和结局指标差异大，未进行定量荟萃分析或发表偏倚评估，而是进行定性综合。
**3. 结果**
**3.1 生物钟的结构**
昼夜节律调控提供时间框架，使生物体预测环境变化并协调生理过程。哺乳动物系统中，视交叉上核同步分布于组织和器官的外周时钟。细胞层面，昼夜节律由CLOCK–BMAL1复合体为中心的转录-翻译反馈环路生成。PER和CRY基因激活后，其蛋白产物抑制CLOCK–BMAL1活性，产生自我维持的振荡。REV-ERB和ROR转录因子家族进一步调节节律稳定性、振幅和相位。核心时钟通路调控细胞周期、DNA修复、线粒体功能、氧化应激反应、上皮再生和免疫活性。肠上皮细胞更新快，与微生物群相互作用，受代谢和进食信号影响，与昼夜节律紧密耦合。实验表明，肠道时钟功能紊乱损害上皮稳态、屏障完整性和干细胞行为。
**3.2 昼夜节律在结直肠癌中的作用**
临床和功能研究一致表明昼夜节律失调是CRC的常见特征，影响肿瘤生物学的多个维度。人类CRC中，PER1和PER3表达降低、CLOCK、CRY1、CRY2和ARNTL2表达改变，以及体细胞CLOCK突变均有报道。这些分子改变与肿瘤进展、不良临床病理特征和预后相关。PER2突变在ApcMin/+小鼠中加速肠道肿瘤发展。BMAL1缺失促进增殖和代谢重编程，影响Wnt通路、AKT/mTOR和P53/P21信号。TIMELESS通过表观遗传重塑和细胞骨架调控促进肿瘤生长。BMAL1–REV-ERBα轴参与血管生成信号和代谢适应。时钟基因表达改变与化疗和放化疗反应差异相关，遗传变异影响疗效和毒性。在转移性CRC中，昼夜节律基因失调持续存在。转录组和计算研究支持昼夜节律调控是肿瘤生物学的组织层面。
**3.3 昼夜节律对转移能力的调控**
昼夜节律失调通过协调机制促进转移能力。CLOCK和CRY1表达改变与淋巴结受累和迁移能力增加相关。TIMELESS通过表观遗传重塑和MYH9信号增强迁移和侵袭。昼夜节律调控与MACC1等转移相关基因相互作用。昼夜节律失调改变肠屏障完整性、微生物组成和微生物衍生信号，提出时钟-微生物群-免疫轴机制。昼夜节律调控影响氧化应激适应、铁死亡敏感性和代谢灵活性，有助于转移细胞存活。
**3.4 时间治疗学与昼夜节律失调的临床意义**
昼夜节律调控影响治疗反应性。BMAL1缺失影响细胞周期、凋亡、DNA损伤反应和代谢适应，改变治疗敏感性。肿瘤相关成纤维细胞破坏昼夜节律组织，增加治疗耐药。ARNTL2通过SLC7A11通路调节氧化应激和铁死亡，影响治疗应激反应。NDRG2相关昼夜节律信号恢复可增强奥沙利铂反应。临床研究表明时钟基因表达模式与化疗反应相关，遗传变异影响个体间疗效差异。时间治疗学（chronotherapy）研究表明按预定昼夜节律时间给药可改善耐受性并维持疗效。个体昼夜特征影响时间治疗学获益程度。
**4. 讨论**
**4.1 昼夜节律失调作为结直肠癌的系统水平特性**
昼夜节律失调在CRC中不能仅归因于个别基因孤立改变，而是涉及多个生物学过程的协调紊乱。PER、CRY、CLOCK、BMAL1、ARNTL2和TIMELESS的异常与增殖、代谢、上皮可塑性、免疫调节和治疗反应性改变一致相关。昼夜节律调控作为整合系统影响肿瘤行为，其失调导致肿瘤时间状态（Tumor Temporal State）——一种减少节律协调的多维生物学条件。
**4.2 昼夜节律调控、上皮可塑性与适应能力**
昼夜节律调控影响增殖、干性、上皮-间质可塑性和细胞应激反应。TIMELESS、BMAL1和ARNTL2参与细胞可塑性和环境适应通路。PER1参与细胞周期、凋亡和DNA损伤反应。昼夜节律网络通过协调对环境和治疗应激的反应增强肿瘤适应性。时钟基因的生物学效应高度依赖于上下文，昼夜节律失调应被视为整合调控网络的破坏。
**4.3 时钟-微生物群-免疫轴作为转移能力的框架**
昼夜节律失调改变微生物组成、上皮屏障功能、炎症信号和免疫细胞活性，支持时钟-微生物群-免疫轴的存在。实验模型中，昼夜节律失调与微生物代谢改变、免疫抑制性髓系细胞积累和抗肿瘤免疫受损相关。转移能力通过上皮可塑性、免疫调节、微生物代谢和基质重塑的协调相互作用形成。该框架的临床相关性仍需前瞻性研究验证。
**4.4 临床意义与时间治疗学未来方向**
BMAL1信号维持治疗敏感性，HKDC1通路参与代谢重塑。肿瘤-基质相互作用影响治疗反应。时间治疗学（chronotherapy）通过按昼夜节律给药改善耐受性。个体昼夜特征（如时间类型、性别差异）影响获益程度。未来需整合分子时钟谱、时间类型评估、纵向生物标志物监测和标准化治疗时间方案。
**4.5 肿瘤时间状态概念的解释**
肿瘤时间状态（Tumor Temporal State）是整合分子、实验、转化和临床证据的概念框架，而非验证的生物标志物或分类系统。它描述昼夜节律组织在CRC中保存或破坏的程度，为未来研究提供假说生成模型。
**4.6 局限性与未解问题**
现有证据主要来自实验模型或回顾性研究，缺乏标准化昼夜节律评估方法。多数研究依赖单时间点时钟基因表达测量。时间日间变化在临床研究中很少作为变量。方法学多样性妨碍定量综合。负性结果报道较少，发表偏倚不能排除。肿瘤内在时钟与系统性宿主节律的相对贡献、时钟-微生物群-免疫轴的临床意义、CRC亚型间昼夜节律差异、以及昼夜节律失调在治疗耐药中的相对重要性等问题仍待解决。
**5. 结论**
本系统综述综合的证据表明，昼夜节律失调是影响CRC代谢、上皮可塑性、免疫调节、转移能力和治疗反应性的系统水平干扰。所提出的肿瘤时间状态（Tumor Temporal State）作为整合分子、代谢、免疫和临床观察的统一模型。时钟-微生物群-免疫轴为昼夜节律失调与肿瘤进展和转移能力的联系提供了生物学合理的机制。从转化角度看，昼夜节律生物学为分子生物标志物、时间类型指导的个体分层和时间治疗学提供了机会。未来前瞻性研究将确定昼夜节律生物标志物是否提供超越现有分子分类的临床信息。
