II effekt af hypertermi alene in Vitro
i 1967 brugte Harris et enkeltcellet kloningsassay for at opnå varmeoverlevelseskurver af pseudodiploide svinenyreceller. Kurverne var sammensat af en indledende skulder efterfulgt af et eksponentielt fald i den overlevende fraktion og lignede derfor kurver opnået ved strålingsdrab af celler i kultur (Puck og Marcus, 1955). Dette fænomen har også vist sig i 1971 og Heidelberger og Heidelberger (1973a). Dette indebærer imidlertid ikke lighed mellem den dødelige mekanisme for de to modaliteter.
et Arrhenius-plot af reciprokken af inaktiveringshastigheden udtrykt som en funktion af reciprokken af den absolutte temperatur for både kinesiske hamster-ovarieceller (CHO) og svinenyreceller afslørede en aktiveringsenergi på 141 kcal / mol for begge typer over temperaturområdet 43,5 liter til 46,5 liter C (vestra og dugge, 1971). Størrelsen af aktiveringsenergien svarer til den, der er rapporteret for flere proteiner og proteiner (Johnson et al., 1954), og er signifikant større end aktiveringsenergien rapporteret for DNA (Eigner et al., 1961, 1962, hvilket tyder på, at protein denaturering kan være den dødelige varme læsion. Entropien for aktivering for de to cellelinjer var imidlertid forskellig.
aktuel viden og forståelse af mål og mekanismer for varmedrab er begrænset. Mens en række varmeinducerede ændringer af cellulær struktur og metabolisme er blevet beskrevet, har ingen af dem udelukkende været forbundet med celledød. Der er ikke fundet nogen midler til at opvarme selektivt subcellulære organeller for at få indsigt i det kritiske mål eller mål for varme. Ikke desto mindre er flere muligheder blevet foreslået.
et antal efterforskere fandt, at varmechok reducerer cellernes evne til at inkorporere thymidin i DNA (Mondovi et al., 1970; Reeves, 1971; Plagemann og Erbe, 1972). Denne inhibering af inkorporering af thymidin kan skyldes skade på thymidintransportmekanismen, som menes at kontrollere DNA-inkorporering (Plagemann og Erbe, 1972). Det har imidlertid vist sig, at den mærkede precursorpulje ikke faldt tilstrækkeligt til at tage højde for det store fald i thymidin-inkorporering i svinenyreceller (Plagemann og Erbe, 1972).et al. (1971) fandt ud af, at varme inducerede kromosomafvigelser i synkrone CHO-celler. Aberrationsfrekvensen var for lav til at tage højde for celledødelighed I m-og G1-celler (mindre end en aberration pr.celle, når overlevelsen blev reduceret til 37%), men kunne tegne sig for celledrab af S-faseceller. Derudover dræbte varme og thymidinanalogen bromodeoksyuridin (BUdR), når de virkede sammen, celler additivt, hvilket antyder, at de samme strukturer blev beskadiget af begge midler. Det blev derefter antaget, at varme og BUdR begge producerer læsioner udtrykt som skade i DNA, men at varme producerer skade i kromosomalt protein, muligvis reparation af proteiner, og at BUdR producerer skade i DNA ‘ et. Derefter kunne skaden i kromosomalt protein enten interagere med BUdR-skade i DNA ‘ et eller kunne resultere i en hæmning i reparation af DNA-skade. Denne hypotese understøttes af ligheden mellem aktiveringsenergierne til varmedrab (141 kcal/mol) og inaktivering af proteiner (vestra og duge, 1971). Den proteinmedierede DNA-skade, der opstod under G1, manifesterede sig tilsyneladende ikke som kromosomale aberrationer, muligvis på grund af den mere stabiliserede sammenhæng mellem disse komponenter af kromatin under G1. Mekanismen for mitotisk celledrab blev anset for at være ødelæggelse af spindlen, hvilket forårsagede den høje frekvens af tetraploide celler observeret i disse eksperimenter.
varmefølsomhed varierer betydeligt mellem cellelinjer. Museprostataceller blev ikke dræbt i op til 5 timer ved 43 liter C, hvorimod overlevelse af carbonhydridtransformerede prostataceller var 0,37 efter 2 1/2 time varmebehandling (Chen og Heidelberger, 1969). Antallet af minutters varme, der kræves for at reducere overlevelsen af L1210 leukæmiceller og HeLa-celler til 37% på den eksponentielle del af overlevelseskurven (D0), har vist sig at være henholdsvis 12 minutter og 30 minutter ved 43 liter C (Palser og Heidelberger, 1973a). Også varmeinaktiveringshastigheden for CHO-celler (1971) var ti gange større end inaktiveringshastigheden for svinnyreceller (Harris, 1967).mængden af delingsforsinkelse efter opvarmning (1971; paller og Heidelberger, 1973b) har vist sig at være meget længere end forsinkelsen produceret af en dosis stråling, der reducerer overlevelsen med en lignende mængde (1971). Dette antyder, at enten de læsioner, der er ansvarlige for delingsforsinkelse, eller de læsioner, der er ansvarlige for dødelighed, er forskellige for de to modaliteter.
Ved at bestemme overlevelsesreduktionen forårsaget af en konstant dosis varme på synkroniserede celler er det vist for CHO-celler., 1971, 1971), gær (Schenberg – Frascino og Moustracchi, 1972), HeLa-celler (paller og Heidelberger, 1973b) og meristematiske celler (De La Torre et al., 1971) at s-fase celler (de la Torre et al., 1971; han et al. 1971; Schenberg-Frascino og Moustacchi, 1972; 1973b) og m-faseceller (1971) var de mest følsomme i forhold til celler i andre faser af cellecyklussen. Dette fund er i direkte kontrast til bestrålingsundersøgelser, hvor begge in vitro (Sinclair, 1968; Duvey et al., 1970) og in vivo (Gillette et al., 1970; Jørgen et al., 1973), er S-fasen den mest radioresistente fase. På grund af cellecyklusspecificiteten af varmedødelighed er induktion af en delvis synkronisering efter gentagne varmebehandlinger blevet foreslået (de la Torre et al. 1971) og observeret (Martin og Scloerb, 1964).
flere efterforskere har rapporteret, at neoplastiske celler er mere følsomme over for varme end normale celler (Mondovi et al., 1969; Levine og Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle og Dickson, 1971). Dette kan skyldes ernæringsmæssige mangler eller andre faktorer, der kan gøre det ondartede væv mere varmefølsomt. Der findes dog undtagelser (Chen og Heidelberger, 1969; Kachani og Sabin, 1969), og i de fleste tilfælde er ændret morfologi eller stofskifte blevet sidestillet med celledrab. Derfor i dataene, der antyder en selektiv varmefølsomhed af kræftceller (Mondovi et al., 1969, 1970; Levine og Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle og Dickson, 1971; Overgaard og Overgaard, 1972a; Kim et al., 1974), er det ikke blevet bevist, at tumorceller for kriteriet om reproduktiv død er mere varmefølsomme end de normale celler, hvorfra tumoren opstod.
fraktioneret påføring af varme er kun undersøgt kort. Paller og Heidelberger (1973a) undersøgte genvinding af asynkrone HeLa-celler mellem opdelte doser af varme. Deres data indikerer, at celler var i stand til at reparere subletale varmeskader i 6 timer. Fluktuationen i overlevende fraktion antydede også en delvis synkronisering af den asynkrone population som et resultat af den første dosis. Der var et fald i overlevelse efter en indledende stigning på grund af reparation af subletale varmeskader. Den nedsatte overlevelse blev fortolket som et resultat af omfordeling af celler til en mere følsom fase af cellecyklussen på grund af delvis synkronisering induceret af den første dosis af det dødelige middel.
et al. (1974) undersøgte varmens evne til at dræbe hypoksiske celler in vitro. Hypoksi blev produceret i cho-celler ved en hurtig gasningsteknik. Strålingsoverlevelseskurver for både aerobe og hypoksiske CHO-celler afslørede et iltforbedringsforhold (OER) på 2,5, hvilket indikerer, at radiobiologisk hypoksi blev opnået. Opvarmning var ved nedsænkning i 45,5 liter C vand til variable tidsintervaller. Varmeoverlevelseskurver af aerobe og hypoksiske celler blev derefter konstrueret, der afslørede, at hypoksiske celler var mindst lige så varmefølsomme og muligvis lidt mere varmefølsomme end aerobe celler. D0 for hypoksiske celler var 1,2 min og for aerobe celler 1,8 min.
Schulman and Hall (1974) fandt ud af, at hypoksiske V79 kinesiske hamsterceller var mere varmefølsomme end aerobe V79-celler. Treogfyrre grader Celsius var nødvendigt for at producere skade i aerobe celler, mens 41 Liter C producerede skade i hypoksiske celler.
sammenfattende har varmedrab af pattedyrceller i kultur følgende egenskaber: ved en given temperatur er et plot af logaritmen for den overlevende fraktion som en funktion af behandlingstiden typisk eksponentiel forud for en indledende skulder, hvilket indikerer, at celler har kapacitet til at akkumulere subletal varmeskade og derefter dræbes eksponentielt med stigende behandlingstid. Opdelte dosisundersøgelser indikerer, at celler også har kapacitet til at reparere denne subletale varmeskade. Betydelig variation i varmefølsomhed findes blandt forskellige cellelinjer. En celle-alder følsomhed eksisterer med S-fase og M-fase celler er mest varmefølsomme. Målet beskadiget af varme er ukendt, men en protein—DNA-interaktion er i det mindste en plausibel mulighed. Hypoksiske celler ser ud til at være mere varmefølsomme end iltede celler.
