II In Vitroでの温熱療法のみの効果

1967年、Harrisは単細胞クローニングアッセイを用いて偽二倍体ブタ腎臓細胞の熱生存曲線を得た。 曲線は、最初の肩部に続いて生き残った画分の指数関数的な減少から構成され、したがって、培養中の細胞の放射線死滅から得られた曲線に類似していた（Puck and Marcus、1955）。 Westra and Dewey(1971)とPalzer and Heidelberger(1973a)もこの現象を実証している。 しかし，これは二つのモダリティの致死機構の類似性を意味するものではない。

チャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞とブタ腎臓細胞の絶対温度の逆数の関数として表される不活性化速度の逆数のArrheniusプロットは、141kcal/モルの活性化エネル 活性化エネルギーの大きさは、いくつかの酵素およびタンパク質について報告されたものと同様である（Ｊｏｈｎｓｏｎ ｅ ｔ ａ ｌ． ら、１ ９ ５ ４）、およびＤＮＡについて報告された活性化エネルギーよりも有意に大きい（Ｅｉｇｎｅｒ ｅ ｔ ａ ｌ．，１ ９ ５ ４）。 ら，１ ９ ６ １；ＧｒｅｅｒおよびＺａｍｂｅｈｏｆ，１ ９ ６ ２）は、タンパク質変性が致死性熱病変であり得ることを示唆している。 しかし，二つの細胞株の活性化のエントロピーは異なっていた。

現在の知識と熱殺傷のターゲット（複数可）とメカニズム（複数可）の理解は限られています。

熱殺傷の現在の知識と理解は限られています。 細胞構造および代謝の熱誘発性変化の数が記載されているが、それらのどれもが細胞死と排他的にリンクされていませんでした。 重要な標的または熱の標的への洞察を得るために選択的に細胞内小器官を加熱する手段は見出されていない。 それにもかかわらず、いくつかの可能性が示唆されている。

多くの研究者は、熱ショックが細胞がチミジンをDNAに組み込む能力を低下させることを見出した（Mondovi et al. ら，１ ９ ７ ０；Ｒｅｅｖｅｓ，１ ９ ７ １；ＰｌａｇｅｍａｎｎおよびＥｒｂｅ，１ ９ ７ ２）。 チミジン取り込みのこの阻害は、DNA取り込みを制御すると考えられているチミジン輸送機構の損傷に起因する可能性がある（PlagemannおよびErbe、1972）。 しかし、標識された前駆体プールは、ブタ腎臓細胞におけるチミジン取り込みの大きな減少を説明するのに十分に減少しなかったことが示されている（Ｐｌａｇｅｍａｎｎ ａｎｄ Ｅｒｂｅ，１ ９ ７ ２）。

Dewey et al. (1971)は、熱が同期CHO細胞において染色体異常を誘発することを見出した。 収差の頻度は、MおよびG1細胞における細胞致死率を説明するには低すぎた（生存が37％に減少したときに細胞当たりの収差が1未満）が、S期細胞の細胞死 さらに，熱とチミジンアナログブロモデオキシウリジン（Ｂｕｄｒ）は一緒に作用すると細胞を付加的に死滅させ，同じ構造が両方の薬剤によって損傷されたことを示唆した。 その後、heatとBUdRの両方がDNAの損傷として表現される病変を産生するが、heatは染色体タンパク質に損傷を生じ、おそらく酵素を修復し、BUdRはDNAに損傷を生 その後、染色体タンパク質の損傷は、DNA中のBUdR損傷と相互作用するか、またはDNA損傷の修復の阻害をもたらす可能性がある。 この仮説は、熱殺傷（141kcal/モル）の活性化エネルギーとタンパク質の不活性化との間の類似性によって支持されている（Westra and Dewey、1971）。 G1の間に発生するタンパク質を介したDNA損傷は明らかにおそらくG1の間にクロマチンのこれらのコンポーネント間のより安定した関連付けに、染色体異常として現れることはありませんでした。 有糸分裂細胞死のメカニズムは紡錘体の破壊であると考えられ，これらの実験で観察された四倍体細胞の頻度が高かった。

熱感受性は細胞株間でかなり変化する。 マウス前立腺細胞を43℃で最大5時間は死滅させなかったが、炭化水素形質転換前立腺細胞の生存は、熱処理の2 1/2時間後に0.37であった（Chen and Heidelberger,1969）。 生存曲線（Ｄ０）の指数部で、Ｌ１ ２ １ ０白血病細胞およびＨｅｌａ細胞の生存を３ ７％に低下させるのに必要な熱の分数は、４ ３℃でそれぞれ１ ２分および３ ０分であることが示されている（ＰａｌｚｅｒおよびＨｅｉｄｅｌｂｅｒｇｅｒ、１ ９ ７ ３ａ）。 また、ＣＨＯ細胞の熱不活性化速度（ＷｅｓｔｒａおよびＤｅｗｅｙ、１ ９ ７ １）は、ブタ腎臓細胞の不活性化速度（Ｈａｒｒｉｓ、１ ９ ６ ７）よりも１ ０倍大きかった。

加熱後の分割遅延の量（Westra and Dewey、1971;Palzer and Heidelberger、1973b）は、同様の量の生存を減少させる放射線の線量によって生じる遅延よりもはるかに長いことが判明している（Westra and Dewey、1971）。 このことは，分裂遅延の原因となる病変または致死の原因となる病変のいずれかが二つのモダリティで異なることを示唆している。

同期した細胞上の一定量の熱によって引き起こされる生存率の低下を決定することによって、CHO細胞について示されている（Dewey et al. ら、１ ９ ７ １；ＷｅｓｔｒａおよびＤｅｗｅｙ、１ ９ ７ １）、酵母（Ｓｃｈｅｎｂｅｒｇ−ＦｒａｓｃｉｎｏおよびＭｏｕｓｔｒａｃｃｈｉ、１ ９ ７ ２）、Ｈｅｌａ細胞（ＰａｌｚｅｒおよびＨｅｉｄｅｌｂｅｒｇｅｒ、１ ９ ７ ３ｂ）、および分裂組織細胞（ｄ ｅ ｌ ａ Ｔｏｒｒｅら、１ ９ ８ ９）、および酵母（Ｓｃｈｅｎｂｅｒｇ−ＦｒａｓｃｉｎｏおよびＭｏｕｓｔｒａｃｃｈｉ、１ ９ ８ ９）。 ら、１ ９ ７ １）、Ｓ相細胞（ｄ ｅ ｌ ａ Ｔｏｒｒｅ ｅ ｔ ａ ｌ． ら、１ ９ ７ １；Ｄｅｗｅｙ ｅ ｔ ａ ｌ． 1971年、WestraとDewey、1971年、Schenberg-FrascinoとMoustacchi、1972年; ＰａｌｚｅｒおよびＨｅｉｄｅｌｂｅｒｇｅｒ，１ ９ ７ ３ｂ）およびＭ相細胞（ＷｅｓｔｒａおよびＤｅｗｅｙ，１ ９ ７ １）は、細胞周期の他の相における細胞に対して最も感受性であった。 この発見は、両方ともｉｎ ｖｉｔｒｏでの照射研究とは直接対照的である（Ｓｉｎｃｌａｉｒ，１ ９ ６ ８；Ｄｅｗｅｙ ｅ ｔ ａ ｌ． ら、１ ９ ７ ０）およびｉｎ ｖｉｖｏ（Ｇｉｌｌｅｔｔｅ ｅ ｔ ａ ｌ． ら、１ ９ ７ ０；Ｄａｗｓｏｎ ｅ ｔ ａ ｌ．,1973)では、S相が最も放射線抵抗性の高い相である。 熱致死性の細胞周期特異性のために、反復熱処理後の部分的な同期の誘導が示唆されている（de la Torre et al. る（Ｍａｒｔｉｎ ａｎｄ Ｓｃｌｏｅｒｂ，１ ９ ６ ４）。いくつかの研究者は、腫瘍性細胞が正常細胞よりも熱に敏感であることを報告している（Mondovi et al. ら、１ ９ ６ ９；Ｌｅｖｉｎｅ ａｎｄ Ｒｏｂｂｉｎｓ，１ ９ ７ ０；Ｔｕｒａｎｏ ｅ ｔ ａ ｌ． ら，１ ９ ７ ０；ＭｕｃｌｅおよびＤｉｃｋｓｏｎ，１ ９ ７ １）。 これは悪性のティッシュを感熱するかもしれない他の要因か栄養の不足に起因するかもしれません。 しかし、例外は存在し（Chen and Heidelberger、1969;Kachani and Sabin、1969）、ほとんどの場合、形態または代謝の変化は細胞死と同一視されている。 したがって、癌細胞の選択的熱感受性を示唆するデータでは（Mondovi et al. ら，１ ９ ６ ９，１ ９ ７ ０；ＬｅｖｉｎｅおよびＲｏｂｂｉｎｓ，１ ９ ７ ０；Ｔｕｒａｎｏら． ら、１ ９ ７ ０；ＭｕｃｌｅおよびＤｉｃｋｓｏｎ、１ ９ ７ １；ＯｖｅｒｇａａｒｄおよびＯｖｅｒｇａａｒｄ、１ ９ ７ ２ａ；Ｋｉｍ ｅ ｔ ａ ｌ．、1974）、生殖死の基準のために、腫瘍細胞は、腫瘍が生じた正常細胞よりも熱感受性であることが証明されていない。

熱の分別された適用は簡単にしか調査されていない。 PalzerとHeidelberger(1973a)は、分割用量の熱間の非同期HeLa細胞の回復を調べた。 彼らのデータは、細胞が6時間で致死下熱損傷を修復することができたことを示している。 また，生存率の変動は，最初の投与の結果としての非同期集団の部分的な同期を示唆した。 致死下熱損傷の修復による初期上昇後の生存率の低下があった。 生存率の低下は，致死剤の最初の投与によって誘導される部分的な同期による細胞周期のより敏感な相への細胞の再分布の結果であると解釈された。

Gerweck et al. (1974)は、in vitroで低酸素細胞を死滅させる熱の能力を調べた。 低酸素症は急速ガス処理法によりＣＨＯ細胞で産生された。 好気性および低酸素CHO細胞の両方の放射線生存曲線は、放射線生物学的低酸素症が達成されたことを示す、2.5の酸素増強比（OER）を明らかにした。 加熱は、可変時間間隔のために45.5℃の水に浸漬することによって行われた。 好気性および低酸素細胞の熱生存曲線を構築し，低酸素細胞は少なくとも感熱性であり，おそらく好気性細胞よりもわずかに感熱性であることを明らかにした。 低酸素細胞のD0は1.2分であり、好気性細胞のd0は1.8分であった。SchulmanとHall（1974）は、低酸素V79チャイニーズハムスター細胞が好気性V79細胞よりも熱に敏感であることを発見した。 41℃は低酸素細胞の損傷を生産しながら、四十から三℃は、好気性細胞の損傷を生成するために必要でした。要約すると、培養中の哺乳動物細胞の熱殺傷は、以下の特徴を有する。

: ある温度では、治療時間の関数としての生存率の対数のプロットは、典型的には、細胞が致死下熱損傷を蓄積する能力を有し、その後、治療時間の増加に 分割用量の研究は、細胞がこの致死下熱損傷を修復する能力も有することを示している。 熱感受性のかなりの変化は、様々な細胞株の間で存在する。 細胞年齢感受性は、S相およびM相の細胞が最も熱に敏感であることで存在する。 熱によって損傷された標的は不明であるが、タンパク質—DNA相互作用は少なくとももっともらしい可能性がある。 低酸素細胞は、酸素化された細胞よりも熱に敏感であるように見える。