II Účinku Hypertermie Alone in Vitro
V roce 1967, Harris používá jednotlivé buňky klonování testu získat teplo-přežití křivky pseudodiploid prasečí ledvinové buňky. Křivky byly složeny z počáteční rameno následuje exponenciální pokles přežívající frakce, a proto byly podobné křivky získané ze záření zabíjení buněk v kultuře (Puk a Marcus, 1955). Westra a Dewey (1971) a Palzer a Heidelberger (1973a) také prokázaly tohoto jevu. To však neznamená podobnost smrtícího mechanismu obou modalit.
Arrhenius spiknutí vzájemné inaktivační sazba vyjádřená jako funkce převrácené hodnotě absolutní teploty u obou ovarií Čínského křečka (CHO), buňky a prasečích ledvinových buněk odhalila aktivační energie 141 kcal/mol pro oba typy celém teplotním rozsahu 43.5° 46.5°C (Westra a Dewey, 1971). Velikost aktivační energie je podobná jako u několika enzymů a proteinů (Johnson et al., 1954) a je významně větší než aktivační energie hlášená pro DNA (Eigner et al ., 1961; Greer a Zambehof, 1962), což naznačuje, že denaturace bílkovin může být smrtelnou tepelnou lézí. Entropie aktivace pro obě buněčné linie však byla odlišná.
současné znalosti a porozumění cílům a mechanismům zabíjení tepla jsou omezené. Zatímco byla popsána řada teplem indukovaných změn buněčné struktury a metabolismu, žádná z nich nebyla spojena výhradně s buněčnou smrtí. Nebylo zjištěno, že by selektivně zahřívaly subcelulární organely, aby získaly vhled do kritického cíle nebo cílů tepla. Přesto bylo navrženo několik možností.
řada vyšetřovatelů zjistila, že tepelný šok snižuje schopnost buněk začlenit thymidin do DNA (Mondovi et al ., 1970; Reeves, 1971; Plagemann a Erbe, 1972). Tato inhibice inkorporace thymidinu by mohla být způsobena poškozením mechanismu transportu thymidinu, o kterém se předpokládá, že řídí inkorporaci DNA (Plagemann a Erbe, 1972). Nicméně, bylo prokázáno, že označené předchůdce bazén neklesla natolik, aby účet pro velké snížení thymidinu v prasečích ledvinových buněk (Plagemann a Erbe, 1972).
Dewey et al. (1971) zjistil, že teplo indukované chromozomální aberace v synchronních cho buňkách. Frekvence aberací byla příliš nízká na to, aby odpovídala buněčné letalitě v buňkách M a G1 (méně než jedna aberace na buňku, když bylo přežití sníženo na 37%), ale mohla by představovat buněčné zabíjení buněk S-Fáze. Kromě toho, teplo a thymidinový analog bromodeoxyuridine (BUdR), kdy jednají společně, zabil buňky aditivně, což naznačuje, že stejné struktury byly poškozeny oba agenti. To bylo pak předpokládal, že teplo a BUdR to jak vyrábět léze vyjádřené jako poškození v DNA, ale to teplo vyrábí poškození chromozomální protein, případně opravy enzymy, a to BUdR produkuje poškození v DNA. Potom by poškození chromozomálního proteinu mohlo buď interagovat s poškozením BUdR v DNA, nebo by mohlo vést k inhibici opravy poškození DNA. Tato hypotéza je podporována podobností mezi aktivačními energiemi pro zabíjení tepla (141 kcal/mol)a inaktivací proteinů (Westra a Dewey, 1971). Proteinem zprostředkované poškození DNA vyskytující se během G1 se zjevně neprojevilo jako chromozomální aberace, pravděpodobně kvůli stabilizovanější asociaci mezi těmito složkami chromatinu během G1. Mechanismus zabíjení mitotických buněk byl považován za destrukci vřetena, což způsobilo vysokou frekvenci tetraploidních buněk pozorovaných v těchto experimentech.
tepelná citlivost se mezi buněčnými liniemi značně liší. Myší buňky prostaty nebyla usmrcena pro až 5 hod na 43°C, vzhledem k tomu, že přežití uhlovodíků-transformované buňky prostaty byl 0.37 po 2 1/2 hr tepla léčby (Chen a Heidelberger, 1969). Počet minut teplo potřebné ke snížení přežití buňky leukémie L1210 a HeLa buňky na 37% na exponenciální část křivky přežití (D0) bylo prokázáno, že být 12 min a 30 min při 43°C, respektive (Palzer a Heidelberger, 1973a). Také rychlost inaktivace CHO buněk (Westra a Dewey, 1971) byla desetkrát vyšší než rychlost inaktivace ledvinových buněk prasat (Harris, 1967).
výše divize odkladu po topení (Westra a Dewey, 1971; Palzer a Heidelberger, 1973b) bylo zjištěno, že být mnohem delší, než zpoždění produkován dávku záření, která snižuje přežití o podobnou částku (Westra a Dewey, 1971). To naznačuje, že buď léze odpovědné za zpoždění dělení, nebo léze odpovědné za letalitu se u těchto dvou modalit liší.
stanovením snížení přežití způsobené konstantní dávkou tepla na synchronizovaných buňkách bylo prokázáno pro CHO buňky (Dewey et al ., 1971; Westra a Dewey, 1971), droždí (Schenberg-Frascino a Moustracchi, 1972), HeLa buněk (Palzer a Heidelberger, 1973b), a meristematic buněk (de la Torre et al., 1971), že buňky S-Fáze (de la Torre et al., 1971; Dewey et al., 1971; Westra a Dewey, 1971; Schenberg-Frascino a Moustacchi, 1972; Palzer a Heidelberger, 1973b) a M-fáze buňky (Westra a Dewey, 1971) byly nejvíce citlivé relativní buněk v ostatních fázích buněčného cyklu. Toto zjištění je v přímém kontrastu s ozařovacími studiemi, kde oba in vitro (Sinclair, 1968; Dewey et al., 1970) a in vivo (Gillette et al., 1970; Dawson et al., 1973), fáze S je nejvíce radiorezistentní fáze. Vzhledem k buněčného cyklu specifičnost tepla úmrtnost, indukční částečné synchronizace, po opakované tepelné zpracování bylo navrhl, (de la Torre et al., 1971) a pozoroval (Martin a Scloerb, 1964).
několik vyšetřovatelů uvedlo, že neoplastické buňky jsou citlivější na teplo než normální buňky (Mondovi et al ., 1969; Levine a Robbins, 1970; Turano a kol., 1970; Muckle and Dickson, 1971). To může být důsledkem nutričních nedostatků nebo jiných faktorů, které mohou způsobit, že maligní tkáň bude citlivější na teplo. Existují však výjimky (Chen a Heidelberger, 1969; Kachani a Sabin, 1969)a ve většině případů byla změněná morfologie nebo metabolismus přirovnávána k zabíjení buněk. Proto v údajích naznačujících selektivní tepelnou citlivost rakovinných buněk (Mondovi et al., 1969, 1970; Levine a Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle a Dickson, 1971; Overgaard a Overgaard, 1972a; Kim et al., 1974), nebylo prokázáno, že pro kritérium reprodukční smrti jsou nádorové buňky citlivější na teplo než normální buňky, ze kterých nádor vznikl.
frakcionovaná aplikace tepla byla zkoumána pouze krátce. Palzer a Heidelberger (1973a) zkoumali regeneraci asynchronních hela buněk mezi rozdělenými dávkami tepla. Jejich údaje naznačují, že buňky byly schopny opravit poškození subletálního tepla za 6 hodin. Také fluktuace přežívající frakce naznačovala částečnou synchronizaci asynchronní populace v důsledku první dávky. Po počátečním vzestupu došlo k poklesu přežití v důsledku opravy subletálního tepelného poškození. Snížené přežití byl interpretován jako důsledek redistribuce buněk do více citlivé fázi buněčného cyklu v důsledku částečné synchronizace vyvolané první dávka smrtící agent.
Gerweck et al. (1974) zkoumal schopnost tepla zabíjet hypoxické buňky in vitro. Hypoxie byla produkována v buňkách CHO technikou rychlého plynování. Křivky přežití záření pro aerobní i hypoxické CHO buňky odhalily poměr zvýšení kyslíku (Oer) 2,5, což naznačuje, že bylo dosaženo radiobiologické hypoxie. Zahřívání probíhalo ponořením do 45,5°C vody pro variabilní časové intervaly. Poté byly konstruovány křivky přežití aerobních a hypoxických buněk, které odhalily, že hypoxické buňky byly přinejmenším stejně citlivé na teplo a možná o něco citlivější na teplo než aerobní buňky. D0 pro hypoxické buňky byl 1,2 min a pro aerobní buňky 1,8 min.
Schulman a Hall (1974)zjistili, že hypoxické buňky čínského křečka V79 byly citlivější na teplo než aerobní buňky V79. Čtyřicet tři stupňů Celsia bylo nutné k poškození aerobních buněk, zatímco 41°C způsobilo poškození hypoxických buněk.
stručně řečeno, tepelné zabíjení savčích buněk v kultuře má následující charakteristiky: při dané teplotě, děj logaritmus přežívající frakce jako funkce doba léčby je obvykle exponenciální předcházelo počáteční rameno, což naznačuje, že buňky mají schopnost hromadit subletální poškození teplem a pak se zabil exponenciálně s rostoucí doba léčby. Studie rozdělené dávky ukazují, že buňky mají také schopnost opravit toto subletální tepelné poškození. Mezi různými buněčnými liniemi existuje značná odchylka v citlivosti na teplo. Citlivost na věk buněk existuje, přičemž buňky S-Fáze A M-fáze jsou nejvíce citlivé na teplo. Cíl poškozený teplem není znám, ale interakce protein-DNA je přinejmenším věrohodná možnost. Hypoxické buňky se zdají být citlivější na teplo než okysličené buňky.
