II Effekt Av Hypertermi Alene In Vitro
I 1967 Brukte Harris en enkeltcelle kloning analyse for å oppnå varmeoverlevelseskurver av pseudodiploide gris nyreceller. Kurvene var sammensatt av en innledende skulder etterfulgt av en eksponentiell nedgang i den overlevende fraksjonen og var derfor lik kurver oppnådd fra strålingsdrap av celler i kultur (Puck og Marcus, 1955). Westra og Dewey (1971) Og Palzer Og Heidelberger (1973a) har også demonstrert dette fenomenet. Dette innebærer imidlertid ikke likhet med den dødelige mekanismen til de to modaliteter.
Et Arrhenius-plott av den gjensidige inaktiveringshastigheten uttrykt som en funksjon av den gjensidige av den absolutte temperaturen for både ovarieceller Fra Kinesisk hamster (CHO) og nyreceller fra gris viste en aktiveringsenergi på 141 kcal/mol for begge typer over temperaturområdet 43,5° til 46,5°C (Westra og dewey, 1971). Størrelsen på aktiveringsenergien er lik den som er rapportert for flere enzymer og proteiner (Johnson et al., 1954), og er betydelig større enn aktiveringsenergien rapportert FOR DNA (Eigner et al., 1961; Greer Og Zambehof, 1962) tyder på at protein denaturering kan være dødelig varme lesjon. Entropien av aktivering for de to cellelinjene var imidlertid forskjellig.
Nåværende kunnskap og forståelse av mål(er) og mekanismer(er) av varme drap er begrenset. Mens en rekke varmeinducerte endringer av cellulær struktur og metabolisme er beskrevet, har ingen av dem vært utelukkende knyttet til celledød. Ingen midler har blitt funnet å varme selektivt subcellulære organeller for å få innsikt i det kritiske målet eller målene for varme. Likevel har flere muligheter blitt foreslått.En rekke etterforskere fant at varmesjokk reduserer cellens evne til å inkorporere tymidin i DNA (Mondovi et al.(1970; Reeves, 1971; Plagemann og Erbe, 1972). Denne hemmingen av inkorporering av tymidin kan skyldes skade på tymidintransportmekanismen, som antas å kontrollere DNA-inkorporering (Plagemann og Erbe, 1972). Det har imidlertid vist seg at merket forløperbasseng ikke gikk tilstrekkelig ned til å ta hensyn til den store reduksjonen i tymidininkorporering i gris nyreceller (Plagemann og Erbe, 1972).
Dewey et al. (1971) fant at varme induserte kromosomale avvik i synkrone CHO-celler. Aberrasjonsfrekvensen var for lav til å ta hensyn til celledødelighet I m-og G1-celler (mindre enn en aberrasjon per celle når overlevelsen ble redusert til 37%), men kunne ta hensyn til celledød av s-faseceller. I tillegg drepte varme og tymidinanalog bromodeoksyuridin (BUdR), når de virker sammen, celler additivt, noe som tyder på at de samme strukturene ble skadet av begge midler. Det ble deretter antydet at varme og BUdR begge produserer lesjoner uttrykt som skade I DNA, men at varme produserer skade i kromosomalt protein, muligens reparerer enzymer, og At BUdR produserer skade i DNA. Deretter kan skaden i kromosomalt protein enten interagere Med BUdR-skade I DNA eller kan resultere i en inhibering i reparasjon AV DNA-skade. Denne hypotesen støttes av likheten mellom aktiveringsenergiene for varmedrap (141 kcal/mol) og inaktivering av proteiner (Westra og Dewey, 1971). Den proteinmedierte DNA-skaden som oppstod under G1 viste seg tilsynelatende ikke som kromosomavvik, muligens på grunn av den mer stabiliserte assosiasjonen mellom disse komponentene av kromatin under G1. Mekanismen for mitotisk celledrap ble antatt å være ødeleggelse av spindelen, noe som forårsaket høyfrekvensen av tetraploide celler observert i disse forsøkene.
varmefølsomhet varierer betydelig mellom cellelinjer. Mus prostataceller ble ikke drept i opptil 5 timer ved 43°C, mens overlevelse av hydrokarbontransformerte prostataceller var 0,37 etter 2 1/2 timers varmebehandling (Chen Og Heidelberger, 1969). Antall varmeminutter som kreves for å redusere overlevelse Av l1210 leukemiceller og HeLa-celler til 37% på den eksponentielle delen av overlevelseskurven (D0) har vist seg å være henholdsvis 12 min og 30 min ved 43°C (Palzer og Heidelberger, 1973a). Også varmeinaktiveringshastigheten FOR CHO-celler (Westra og Dewey, 1971) var ti ganger større enn inaktiveringshastigheten for gris nyreceller (Harris, 1967).mengden delingsforsinkelse etter oppvarming (Westra Og Dewey, 1971; Palzer og Heidelberger, 1973b) har vist seg å være mye lengre enn forsinkelsen produsert av en strålingsdose som reduserer overlevelse med en tilsvarende mengde (Westra og Dewey, 1971). Dette antyder at enten lesjonene som er ansvarlige for delingsforsinkelse eller lesjonene som er ansvarlige for dødelighet, er forskjellige for de to modaliteter.
ved å bestemme overlevelsesreduksjonen forårsaket av en konstant dose varme på synkroniserte celler, har DEN blitt vist FOR CHO-celler (Dewey et al., 1971; Westra og Dewey, 1971), gjær (Schenberg-Frascino og Moustracchi, 1972), HeLa-celler (Palzer Og Heidelberger, 1973b), og meristematiske celler (de La Torre et al., 1971) at S-fase celler (de La Torre et al., 1971; Dewey et al., 1971; Westra og Dewey, 1971; Schenberg-Frascino og Moustacchi, 1972; Palzer Og Heidelberger, 1973b) og M-faseceller (Westra og Dewey, 1971) var de mest sensitive i forhold til celler i andre faser av cellesyklusen. Dette funnet er i direkte kontrast til bestrålingsstudier, hvor begge in vitro (Sinclair, 1968; Dewey et al. 1970) og in vivo (Gillette et al., 1970; Dawson et al., 1973), Er S-fasen den mest radioresistente fasen. På grunn av celle-syklus spesifisitet av varme dødelighet, induksjon av en delvis synkronisering etter gjentatte varmebehandlinger har blitt foreslått (de La Torre et al.(1971) og observert (Martin Og Scloerb, 1964).Flere forskere har rapportert at neoplastiske celler er mer følsomme for varme enn normale celler (Mondovi et al., 1969; Levine Og Robbins, 1970; Turano et al.(1970; Muckle og Dickson, 1971). Dette kan skyldes ernæringsmessige mangler eller andre faktorer som kan gjøre det ondartede vevet mer varmefølsomt. Det finnes imidlertid unntak (Chen Og Heidelberger, 1969; Kachani og Sabin, 1969), og i de fleste tilfeller har endret morfologi eller metabolisme blitt likestilt med celledrap. Derfor, i dataene som tyder på en selektiv varmefølsomhet av kreftceller (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), har det ikke blitt bevist at for kriteriet om reproduktiv død er tumorceller mer varmefølsomme enn de normale cellene hvorfra svulsten oppsto.
Fraksjonert påføring av varme har kun blitt undersøkt kort. Palzer Og Heidelberger (1973a) undersøkte utvinning av asynkrone HeLa-celler mellom delte doser varme. Deres data indikerer at cellene var i stand til å reparere sublethal varmeskader i 6 timer. Fluktuasjonen i overlevende fraksjon foreslo også en delvis synkronisering av den asynkrone populasjonen som følge av den første dosen. Det var en nedgang i overlevelse etter en innledende økning på grunn av reparasjon av sublethal varmeskade. Den reduserte overlevelsen ble tolket som et resultat av omfordeling av celler til en mer sensitiv fase av cellesyklusen på grunn av delvis synkronisering indusert av den første dosen av det dødelige stoffet.
Gerweck et al. (1974) undersøkte varmenes evne til å drepe hypoksiske celler in vitro. Hypoksi ble produsert I CHO-celler ved en rask gassingsteknikk. Strålingsoverlevelseskurver for både aerobe OG hypoksiske CHO-celler viste et oksygenforbedringsforhold (oer) på 2,5, noe som indikerer at radiobiologisk hypoksi ble oppnådd. Oppvarming var ved nedsenking i 45,5°C vann for variable tidsintervaller. Varmeoverlevelseskurver av aerobe og hypoksiske celler ble deretter konstruert som viste at hypoksiske celler var minst like varmefølsomme og muligens litt mer varmefølsomme enn aerobe celler. D0 for hypoksiske celler var 1,2 min og for aerobe celler 1,8 min.Schulman Og Hall (1974) fant at hypoksiske V79 Kinesiske hamsterceller var mer varmefølsomme enn aerobic V79-celler. Førti-tre grader Celsius var nødvendig for å produsere skade i aerobe celler, mens 41°C produserte skade i hypoksiske celler.
oppsummert har varmedrap av pattedyrceller i kultur følgende egenskaper: ved en gitt temperatur er et plott av logaritmen av overlevende fraksjon som en funksjon av behandlingstid typisk eksponentiell foran en innledende skulder, noe som indikerer at celler har kapasitet til å akkumulere sublethal varmeskader og deretter blir drept eksponentielt med økende behandlingstid. Split-dose studier indikerer at cellene også har kapasitet til å reparere denne sublethal varmeskader. Det er stor variasjon i varmefølsomhet mellom ulike cellelinjer. En celle-alder følsomhet eksisterer Med S-fase og M-fase celler er mest varmefølsomme. Målet skadet av varme er ukjent, men en protein-DNA-interaksjon er minst en plausibel mulighet. Hypoksiske celler ser ut til å være mer varmefølsomme enn oksygenerte celler.
