Circadian rhythms and cancers: the intrinsic links and therapeutic potentials

Abstract

The circadian rhythm is an evolutionarily conserved time-keeping system that comprises a wide variety of processes including sleep–wake cycles, eating–fasting cycles, and activity–rest cycles, coordinating the behavior and physiology of all organs for whole-body homeostasis. Acute disruption of circadian rhythm may lead to transient discomfort, whereas long-term irregular circadian rhythm will result in the dysfunction of the organism, therefore increasing the risks of numerous diseases especially cancers. Indeed, both epidemiological and experimental evidence has demonstrated the intrinsic link between dysregulated circadian rhythm and cancer. Accordingly, a rapidly increasing understanding of the molecular mechanisms of circadian rhythms is opening new options for cancer therapy, possibly by modulating the circadian clock. In this review, we first describe the general regulators of circadian rhythms and their functions on cancer. In addition, we provide insights into the mechanisms underlying how several types of disruption of the circadian rhythm (including sleep–wake, eating–fasting, and activity–rest) can drive cancer progression, which may expand our understanding of cancer development from the clock perspective. Moreover, we also summarize the potential applications of modulating circadian rhythms for cancer treatment, which may provide an optional therapeutic strategy for cancer patients.

Identification of circadian clock genes as regulators of immune infiltration in Hepatocellular Carcinoma

“…Accumulating evidence shows that about 10% of the human genome is influenced by the circadian clock genes (CCGs) [11][12][13]. Accumulating evidence supports the relationship between incidence of malignancy and chronic circadian clock [14][15][16]. For example, studies have revealed that night shift work, including long-term shift work increase breast or prostate cancer risk [17,18].…”

Вплив Зміни Режиму Освітлення На Морфофункціональну Активність Епіфізу Та Функціональний Стан Організму

“…Епіфіз є складовою частиною фотонейроендокринної системи. Саме тому фізіологічний контроль його ендокринної функції здійснюється світловим режимом навколишнього середовища [47,49,74]. У інтактних щурів шишкоподібна залоза оточена м'якою павутинною оболонкою, а безпосередньо до його поверхні щільно прилягає судинна оболонка.…”

“…Застосування епіфізарного гормону пригнічує канцерогенез у тварин як при звичайному світловому режимі, так і при постійному освітленні [69,74]. На системному рівні мелатонін знижує продукцію гормонів, які сприяють старінню і раку, стимулює імунну систему, попереджає розвиток метаболічного синдро-му [67].…”

“…Одночасно пригнічується продукція вільних радикалів кисню і активується антиоксидантний захист [28]. Мелатонін гальмує проліферативну активність клітин і підвищує рівень апоптозу в пухлинах, але зменшує його в нервовій системі, пригнічує активність теломерази [74]. На генетичному рівні він пригнічує дію мутагенів і кластогенів, а також експресію онкогеніви [69].…”

The circadian regulation of extracellular ATP

“…In the pathogenesis of colorectal cancer and oral squamous cell carcinoma, eATP mediated cancer cell migration and invasion by the signalregulated kinase and inflammatory protein [21][22][23][24]. The occurrence of cancer is increasingly demonstrated to associate with the chronic disruption of circadian clock [25]. eATP is rapidly hydrolyzed as short-term neurotransmitter in neuromodulation, secretion, and neurotransmission, and plays a role of long-term signaling molecule in cell differentiation, proliferation, and death [26].…”