时辰治疗学与时辰疗法

时辰治疗学是按照时辰生物学的原理，根据机体生理和病理的节律特征及治疗方法本身时间节律特点，制订最适时间的治疗方案，以收到预防和治疗疾病的最佳效果。从广义上讲，时辰治疗学不仅包括药物的时辰治疗，还包括放射和免疫时辰治疗，外科手术、器官移植的最佳时间选择等。对那些由于生理节律出现障碍或发生变化而导致的疾病，可采用同步因子或物理方法等治疗手段，使失同步的节律恢复正常，进而以达到治疗的目的。

时辰疗法（chronotherapy）或称择时治疗，是根据时辰生物学和时辰药理学的原理选择最适时间进行治疗，以达到最佳疗效和最小毒性反应的目的。时辰疗法包括放射和药物的择时治疗、中医药和针灸的择时治疗及其他时辰生物学治疗方法。

（一）时辰治疗学的研究内容和治疗方案

1．时辰治疗学的研究内容　时辰治疗学主要的研究领域：①药物的择时治疗；②择时放疗；③择时免疫治疗；④肿瘤的择时化疗；⑤择时外科手术治疗；⑥中医药和针灸的择时治疗等。为达到时辰治疗的目的，临床上还必须择时检查（chronopsy）和择时诊断（chronodiagnosis），即择时收集各项检查指标，以确定患者时间节律的变化特征。

2．时辰治疗方案的设计　药物的时辰治疗方案与当前沿用的均分法给药有很大区别。根据具体的节律特征，定时每日给药1次或将每日剂量不均等地分为2次定时给药（如肾上腺皮质激素类药物的择时治疗）。也有根据节律情况，将每日剂量分成多个不均等的剂量，定时多次给药，称为节律治疗（rhythm therapy）。这种方法尽管在实验治疗（如肿瘤、白血病的实验治疗）中取得很好的效果，但由于剂量分等和给药次数太多需配合特殊的给药装置。

（1）时辰化疗：时辰化疗（chronochemotherapy）是目前研究较多的课题。通过选择与个体生物节律相匹配的时机用药，以提高疗效、减少毒性、使患者耐受性增强，甚至增加手术切除机会、延长生存期。在欧共体癌症研究治疗协作组（European Organization for Research and Treatment of Cancer，EORTC）组织下针对不同恶性肿瘤的时间治疗研究已取得一定进展。其中Levi等报道，接受时辰化疗的107例胰腺癌患者，在22:00—10:00给药氟尿嘧啶，达峰时间为04:00；10:00—22:00给药DDP，达峰时间为16:00，连用5d，每21天为1个周期。加用DDP（100mg/m2体表面积）有延长无进展生存时间（progression-free survival，PFS）的相对效应，且减少20%死亡率，中位无进展生存时间（median progression-free survival）从2.1个月提高到3.2个月，中位生存时间（median survival time）从5.4个月提高到8.3个月。Kobayashi对卵巢癌患者采用“ADM＋DDP”时辰化疗，ADM 06:00给药，12h后于18:00再予DDP，5年生存率达44%，而颠倒两者的给药时间，5年生存率仅11%。采取相同时辰化疗方案治疗35例膀胱癌患者，夜间给予DDP，患者可耐受较高剂量，而毒性反应表现为中等强度且生活质量较高。57%有良好疗效，23%病灶消失，中位生存期超过2年。在完全有效的患者中3例停止治疗超过2年未见复发。

（2）时辰放疗：正常组织与肿瘤组织对射线敏感性的生物节律性有一定差异。选择癌细胞对射线的敏感期并避开正常组织对射线的敏感期进行放疗称为时辰放疗（chronoradiotherapy）。现认为放射毒性反应与射线对骨髓干细胞及胃肠道上皮细胞的损伤表现具有昼夜节律相关性。例如对初治鼻咽癌患者随机分为常规放疗组和时辰放疗组，两组剂量相同。常规治疗组给药时间是08:00—10:00，而时辰治疗组的给药时间是20:00—22:00。放疗结束6个月后，时辰放疗组的鼻咽部及颈部的肿瘤完全消退率比常规组高，毒性反应比常规组低。目前对肿瘤放疗的时辰生物学研究较少，尚局限于体表肿瘤，其治疗时间的选择及疗效有待进一步深入研究。

（二）时辰治疗学的生物学基础

1．时间节律与细胞周期　通过免疫组化技术，在对正常人口腔黏膜、皮肤、直肠黏膜中发现多种细胞周期蛋白（cyclin E、cyclin A、cyclin B1等）峰值时间的昼夜节律变化与特定细胞周期相关，提示时间节律可能和细胞周期事件的顺序有关。如人类hPER1表达的主要峰值和G1期符合；hBMAL1表达的峰值和M期符合。细胞凋亡的昼夜节律变化与p53基因和BCL-2蛋白的昼夜节律表达相关。

活跃的组织（如胃肠道黏膜、皮肤和骨髓）的增殖并不是时钟基因同步表达的先决条件。因为在小鼠没有活跃增殖的组织器官（如肌肉、肾等）也观察到PER、CRY、BMAL1蛋白的昼夜节律表达。同样，多数成熟神经元没有分裂活动，但仍有明显的分子节律。这种分子节律也存在于鼠成纤维细胞。当其细胞分裂被阻止以后，分子节奏仍然存在。以上研究结果提示细胞分裂和分子节律是分开控制的。在非分裂组织，时钟基因通过调节时钟控制基因的表达来控制非增殖性的新陈代谢和生理过程。

DNA端粒酶的活性也有昼夜节律。端粒酶是一种核蛋白，它稳定端粒，从而允许细胞无限分裂，最高的活性发现在细胞周期的S期，并与S期同步。表明端粒酶的活性与DNA的合成密切相关，提示端粒酶抑制药的时辰治疗可提高某些肿瘤的治疗效果。

环磷酰胺敏感性的昼夜节律取决于CLOCK/BMAL1复合体的功能状态。通过比较野生型小鼠和基因突变型小鼠对CTX的化疗敏感性发现，野生型小鼠对CTX治疗的敏感性随给药时间的不同有较大变化；而Clock基因突变型小鼠（Clock基因突变后丧失功能）和Bmal1基因被敲除的小鼠在任何时间都对CTX治疗高度敏感。相反，Cry1和Cry2基因被双敲除的基因突变小鼠比同窝出生的野生型小鼠对CTX治疗的作用更具抵抗作用。由于仅改变了小鼠的某一个基因，从而清晰的观察到了该基因突变的作用，反映了该基因对某种药物作用的影响。因此，给药时间的变化和等位基因的突变对化疗药物的反应均与CLOCK/BMAL1复合体的功能状态有关。如果CLOCK/BMAL1复合体功能缺失，即对CTX治疗高度敏感；如果CLOCK/BMAL1复合体功能失去抑制，即对CTX治疗产生抵抗作用。

2．时间节律与肿瘤生长　与生物节律有关的基因突变可影响肿瘤的生长。mPer1作为生物钟系统重要的组成部分，其编码的mPER1蛋白是近日节律环路中基本组成元件之一。在mPer1基因突变后，大鼠下丘脑视交叉上核部位近日节律的稳定性和精确性受到明显的影响；mPer1、mPer2双基因突变的大鼠视交叉上核近日节律完全消失。对非小细胞肺癌和乳腺癌及相应的正常组织中mPer1基因、mPER1蛋白进行检测后，发现在肿瘤组织中mPer1基因、mPER1蛋白的表达水平较正常组织低。

环境时间节律的变化可影响肿瘤的生长。试验证明，对视交叉上核的损毁可导致实验动物静止-活动节律和体温节律的抑制，同时，肿瘤的生长加快，动物的生存时间缩短。实验动物在持续光照或持续黑暗条件下，对骨肉瘤的生长没有影响，但人为地将24h昼夜变化提前8h（将开灯时间提前8h，类似于洲际飞行导致的时差变化），改变了环境的昼夜节律，则促进了肿瘤的生长，皮质醇和淋巴细胞的节律也发生改变。

昼夜节律的改变不仅影响肿瘤的生长，而且影响肿瘤患者的生存。比如，对晚期乳腺癌患者进行的唾液滴定测量，发现保持皮质醇正常下降速度的患者较异常下降速度的患者有双倍的4年生存率。在临床实践中还发现保持明显昼夜节律的结直肠癌患者的4年生存率较丧失节律的患者高1倍。

（三）时辰治疗学的发展前景

随着时辰药理学和时辰治疗学研究的深入，在基础理论、实验研究及临床应用等方面都取得了部分成果。在理论研究方面，时辰药理学已经开始探讨时间节律的分子机制，对时辰药效学和时辰毒理学的细胞生物化学机制、酶活性和膜转运机制等有了较为深入的研究。在临床应用方面，对部分疾病的时间治疗也积累了相当的临床资料。但是，这些资料还不够系统，也不充分，还不能达到临床普遍应用的条件。首先，某些抗肿瘤药物的细胞毒性缺乏选择性，只依靠时间因素来分离其疗效和毒性实际上很难办到；其次，由于疾病的病理变化机制不同，表现的节律变化不同，导致时间治疗的效果也不尽相同。因此，时辰治疗学的最终目的应该是在最适合采用时辰治疗的疾病中，用时辰治疗代替其他疗法，或完善其他疗法，而不是把时辰治疗用于所有疾病治疗。

近年来控释给药系统已用于临床治疗，部分克服了定时定量给药的困难。但是这类给药系统还不能完全满足择时给药的要求。其他给药方式，如植入式输注泵、智能型体外输注泵，以及由计算机控制的患者可自由活动的给药系统等，也可以用于择时给药。

对空间时辰生物学（space chronobiology）的研究是时辰生物学面临的另一个课题。人类进入太空后，人体的生存环境将发生根本性改变，必然导致在地球上已经形成的近日节律失调。通过开展空间时辰生物学实验研究，探讨失重环境、空间明暗交替变化情况下，人体生物节律基因转录和转录后调控所形成的分子振荡过程与变化；应用时辰生物学原理探讨太空条件下近日节律的分子生物学变化及太空条件下近日节律重置与人体行为变化的机制。

总之，无论在基础理论研究方面，还是临床实践的应用，时辰生物学和时辰治疗学对现代医学的发展正在产生明显的影响，并且对现代医学的发展起到巨大的推动作用。