II egyedül a hipertermia hatása in Vitro
1967-ben Harris egysejtű klónozási vizsgálatot használt a pszeudodiploid sertés vese sejtek hő-túlélési görbéinek megszerzéséhez. A görbék egy kezdeti vállból álltak, amelyet a túlélő frakció exponenciális csökkenése követett, ezért hasonlóak voltak a sejtek tenyészetben történő sugárzási elpusztításával kapott görbékhez (Puck And Marcus, 1955). Westra és Dewey (1971) és Palzer és Heidelberger (1973a) szintén bizonyították ezt a jelenséget. Ez azonban nem jelenti a két mód halálos mechanizmusának hasonlóságát.
az inaktiválási sebesség reciprokának az abszolút hőmérséklet reciprokának függvényében kifejezett Arrhenius-diagramja mind a kínai hörcsög ovárium (CHO) sejtek, mind a sertés vese sejtek esetében 141 kcal/MOL aktivációs energiát mutatott ki mindkét típus esetében a 43,5-46,5 c hőmérsékleti tartományban (Westra and Dewey, 1971). Az aktivációs energia nagysága hasonló ahhoz, amit számos enzim és fehérje esetében jelentettek (Johnson et al., 1954), és lényegesen nagyobb, mint a DNS-re jelentett aktiválási energia (Eigner et al.(1961; Greer és Zambehof, 1962) arra utal, hogy a fehérje denaturációja lehet a halálos hőelváltozás. A két sejtvonal aktiválásának entrópiája azonban eltérő volt.
a hőpusztítás céljának(céljainak) és mechanizmusainak(mechanizmusainak) jelenlegi ismerete és megértése korlátozott. Bár számos hő által kiváltott változást írtak le a sejtszerkezetben és az anyagcserében, egyiket sem kapcsolták kizárólag a sejthalálhoz. Nem találtak olyan eszközt, amely szelektíven melegítené a szubcelluláris organellákat, hogy betekintést nyerjenek a hő kritikus célpontjába vagy célpontjaiba. Ennek ellenére számos lehetőséget javasoltak.
számos kutató megállapította, hogy a hősokk csökkenti a sejtek azon képességét, hogy a timidint beépítsék a DNS-be (Mondovi et al., 1970; Reeves, 1971; Plagemann és Erbe, 1972). A timidin beépülésének ez a gátlása a timidin transzport mechanizmus károsodásának tudható be, amelyről azt gondolják, hogy szabályozza a DNS beépülését (Plagemann and Erbe, 1972). Kimutatták azonban, hogy a jelzett prekurzor készlet nem csökkent eléggé ahhoz, hogy figyelembe vegye a timidin beépülésének nagymértékű csökkenését a sertés vese sejtjeiben (Plagemann and Erbe, 1972).
Dewey et al. (1971) megállapította, hogy a hő kromoszóma-rendellenességeket indukált szinkron cho sejtekben. Az aberrációs gyakoriság túl alacsony volt ahhoz, hogy az M és G1 sejtekben a sejthalálosságot figyelembe lehessen venni (kevesebb, mint egy aberráció sejtenként, amikor a túlélés 37%-ra csökkent), de az S-fázisú sejtek sejtpusztulásáért felelős. Ezenkívül a hő és a timidin-analóg bromodeoxiuridin (BUdR) együtt hatva additív módon elpusztította a sejteket, ami arra utal, hogy mindkét szer ugyanazt a szerkezetet károsította. Ezután feltételezték, hogy a hő és a BUdR egyaránt károsodásként kifejezett elváltozásokat okoz a DNS-ben, de a hő károsodást okoz a kromoszóma fehérjékben, esetleg javító enzimekben, és hogy a BUdR károsodást okoz a DNS-ben. Ezután a kromoszómális fehérje károsodása kölcsönhatásba léphet a DNS BUdR-károsodásával, vagy gátlást eredményezhet a DNS-károsodás helyreállításában. Ezt a hipotézist alátámasztja a hőöléshez szükséges aktivációs energiák (141 kcal/mol) és a fehérjék inaktiválása közötti hasonlóság (Westra and Dewey, 1971). A G1 során bekövetkező fehérje által közvetített DNS-károsodás nyilvánvalóan nem nyilvánult meg kromoszóma-rendellenességként, valószínűleg a kromatin ezen komponensei közötti stabilabb összefüggés miatt a G1 során. Úgy gondolták, hogy a mitotikus sejtgyilkosság mechanizmusa az orsó megsemmisítése, ami a kísérletekben megfigyelt tetraploid sejtek magas gyakoriságát okozta.
a hőérzékenység jelentősen változik a sejtvonalak között. Az egér prosztata sejtjei nem pusztultak el 5 órán át 43cc-nél, míg a szénhidrogén-transzformált prosztata sejtek túlélése 0,37 volt 2 1/2 óra hőkezelés után (Chen és Heidelberger, 1969). Kimutatták, hogy az L1210 leukémiás sejtek és a HeLa sejtek túlélésének 37% – ra történő csökkentéséhez szükséges hőpercek száma a túlélési görbe exponenciális részén (D0) 12 perc és 30 perc 43 C-nél (Palzer és Heidelberger, 1973a). Ezenkívül a cho sejtek hő-inaktivációs sebessége (Westra és Dewey, 1971) tízszer nagyobb volt, mint a sertés vese sejtek inaktivációs aránya (Harris, 1967).
a hevítés utáni osztódási késleltetés mértéke (Westra and Dewey, 1971; Palzer and Heidelberger, 1973b) sokkal hosszabb, mint a túlélést hasonló mértékben csökkentő sugárzási dózis által előidézett késleltetés (Westra and Dewey, 1971). Ez arra utal, hogy vagy az osztódás késleltetéséért felelős elváltozások, vagy a letalitásért felelős elváltozások különböznek a két módozatban.
a szinkronizált sejtek állandó hődózisa által okozott túlélési csökkenés meghatározásával kimutatták a CHO sejtek esetében (Dewey et al. 1971; Westra és Dewey, 1971), élesztő (Schenberg-Frascino és Moustracchi, 1972), HeLa sejtek (Palzer és Heidelberger, 1973b) és merisztematikus sejtek (de la Torre et al., 1971), hogy az S-fázisú sejtek (de la Torre et al., 1971; Dewey et al. 1971; Westra és Dewey, 1971; Schenberg-Frascino és Moustacchi, 1972; Palzer és Heidelberger, 1973b) és az M-fázisú sejtek (Westra és Dewey, 1971) voltak a legérzékenyebbek a sejtciklus más fázisaiban lévő sejtekhez képest. Ez a megállapítás közvetlen ellentétben áll a besugárzási vizsgálatokkal, ahol mind in vitro (Sinclair, 1968; Dewey et al., 1970) és in vivo (Gillette et al., 1970; Dawson et al., 1973), az S fázis a leginkább radiorezisztens fázis. A hőletalitás sejtciklus-specifitása miatt a részleges szinkron indukálása ismételt hőkezelések után javasolták (de la Torre et al. 1971) és megfigyelték (Martin és Scloerb, 1964).
számos kutató arról számolt be, hogy a neoplasztikus sejtek érzékenyebbek a hőre, mint a normál sejtek (Mondovi et al., 1969; Levine és Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle and Dickson, 1971). Ez táplálkozási hiányosságokból vagy más tényezőkből eredhet, amelyek a rosszindulatú szövetet hőérzékenyebbé tehetik. Azonban vannak kivételek (Chen és Heidelberger, 1969; Kachani és Sabin, 1969), és a legtöbb esetben a megváltozott morfológiát vagy anyagcserét a sejtöléssel azonosították. Ezért a rákos sejtek szelektív hőérzékenységére utaló adatokban (Mondovi et al., 1969, 1970; Levine és Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle és Dickson, 1971; Overgaard és Overgaard, 1972a; Kim et al., 1974), nem bizonyított, hogy a reproduktív halál kritériuma szempontjából a tumorsejtek hőérzékenyebbek, mint a normál sejtek, amelyekből a daganat keletkezett.
a hő frakcionált alkalmazását csak röviden vizsgálták. Palzer és Heidelberger (1973a) az aszinkron HeLa sejtek visszanyerését vizsgálták a megosztott hőadagok között. Adataik azt mutatják, hogy a sejtek képesek voltak a szubletális hőkárosodás helyreállítására 6 óra alatt. Ezenkívül a túlélő frakció ingadozása az aszinkron populáció részleges szinkronizálását javasolta az első adag eredményeként. A túlélés a kezdeti emelkedés után csökkent a szubletális hőkárosodás javítása miatt. A csökkent túlélést úgy értelmeztük, hogy a sejtek újraelosztásának eredménye a sejtciklus érzékenyebb fázisába a halálos szer első dózisa által kiváltott részleges szinkronizálás miatt.
Gerweck et al. (1974) megvizsgálta a hő képességét a hipoxiás sejtek elpusztítására in vitro. A hipoxiát cho sejtekben gyors gázosítási technikával állították elő. Sugárzás-túlélési görbék mind az aerob, mind a hipoxiás CHO sejtek esetében 2,5 oxigénjavítási arányt (OER) mutattak, ami azt jelzi, hogy radiobiológiai hipoxiát értek el. A fűtést 45,5 KB-os vízbe merítéssel végeztük változó időintervallumokban. Ezután létrehozták az aerob és hipoxiás sejtek hő-túlélési görbéit, amelyek azt mutatták, hogy a hipoxiás sejtek legalább annyira hőérzékenyek, és valószínűleg valamivel hőérzékenyebbek, mint az aerob sejtek. A D0 a hipoxiás sejtek esetében 1,2 perc, az aerob sejtek esetében 1,8 perc volt.
Schulman és Hall (1974) megállapította, hogy a hipoxiás V79 kínai hörcsög sejtek hőérzékenyebbek, mint az aerob V79 sejtek. Negyvenhárom Celsius-fokra volt szükség az aerob sejtek károsodásának előidézéséhez, míg 41 A C a hipoxiás sejtekben károsodást okozott.
Összefoglalva, az emlőssejtek hőpusztulása a tenyészetben a következő tulajdonságokkal rendelkezik: egy adott hőmérsékleten a túlélő frakció logaritmusának diagramja a kezelési idő függvényében jellemzően exponenciális, amelyet egy kezdeti váll előz meg, jelezve, hogy a sejtek képesek felhalmozni a szubletális hőkárosodást, majd a kezelési idő növekedésével exponenciálisan elpusztulnak. Az osztott dózisú vizsgálatok azt mutatják, hogy a sejtek képesek helyrehozni ezt a szubletális hőkárosodást is. A hőérzékenység jelentős eltérése létezik a különböző sejtvonalak között. A sejt-kor érzékenység létezik S-fázis és M-fázisú sejtek a leginkább hőérzékeny. A hő által károsított célpont ismeretlen, de a fehérje—DNS kölcsönhatás legalább valószínű lehetőség. Úgy tűnik, hogy a hipoxiás sejtek hőérzékenyebbek, mint az oxigénnel kezelt sejtek.
