II Effect of Hyperthermia Alone in Vitro
In 1967, Harris used a single-cell cloning assay to obtain heat-survival curves of pseudodiploid pig kid renal cells. As curvas foram compostas por um ombro inicial seguido por um declínio exponencial da fração sobrevivente e foram, portanto, semelhantes às curvas obtidas a partir da destruição de radiação de células em cultura (Puck e Marcus, 1955). Westra and Dewey (1971) and Palzer and Heidelberger (1973a) have also demonstrated this phenomenon. No entanto, isso não implica semelhança do mecanismo letal das duas modalidades.
uma parcela de Arrhenius da reciprocidade da taxa de inactivação expressa em função da reciprocidade da temperatura absoluta tanto para as células de ovário de hamster chinês (CHO) como para as células de rim de suíno revelou uma energia de activação de 141 kcal / mole para ambos os tipos na gama de temperaturas de 43,5° a 46,5°C (Westra e Dewey, 1971). A magnitude da energia de ativação é semelhante à relatada para várias enzimas e proteínas (Johnson et al., 1954), e é significativamente maior do que a energia de ativação relatada para o DNA (Eigner et al., 1961; Greer e Zambehof, 1962) sugerindo que a desnaturação proteica pode ser a lesão térmica letal. No entanto, a entropia da ativação para as duas linhas celulares foi diferente.os conhecimentos actuais e a compreensão do(s) alvo(s) e dos mecanismos (s) de occisão de calor são limitados. Embora algumas alterações da estrutura celular e do metabolismo induzidas pelo calor tenham sido descritas, nenhuma delas foi ligada exclusivamente à morte celular. Não foram encontrados meios para aquecer selectivamente organelas subcelulares para obter informações sobre o alvo crítico ou alvos de calor. No entanto, foram sugeridas várias possibilidades.vários investigadores descobriram que o choque térmico reduz a capacidade das células de incorporar timidina no ADN (Mondovi et al., 1970; Reeves, 1971; Plagemann and Erbe, 1972). Esta inibição da incorporação da timidina pode ser devida a danos no mecanismo de transporte da timidina, que se pensa controlar a incorporação do ADN (Plagemann e Erbe, 1972). No entanto, tem sido demonstrado que o conjunto de precursores rotulados não diminuiu suficientemente para explicar a grande diminuição na incorporação de timidina nas células renais de suínos (Plagemann e Erbe, 1972).
Dewey et al. (1971) found that heat induced chromosomal aberrations in synchronous CHO cells. A frequência de aberração era demasiado baixa para explicar a letalidade celular nas células M e G1 (menos de uma aberração por célula quando a sobrevivência foi reduzida para 37%), mas podia ser responsável pela morte celular das células da fase S. Além disso, o calor e a timidina analógico bromodeoxyuridine (BUdR), quando atuando em conjunto, matou as células additively, sugerindo que as mesmas estruturas foram danificadas por ambos os agentes. Foi então colocada a hipótese de que o calor e o BUdR produzem lesões expressas como danos no DNA, mas que o calor produz danos na proteína cromossômica, possivelmente reparando enzimas, e que o BUdR produz danos no DNA. Depois, os danos na proteína cromossómica podem interagir com os danos do BUdR no ADN ou podem resultar numa inibição na reparação dos danos do ADN. Esta hipótese é suportada pela similaridade entre as energias de ativação para matar calor (141 kcal/mole) e inactivação de proteínas (Westra e Dewey, 1971). Os danos do ADN mediados pelas proteínas que ocorreram durante o G1 aparentemente não se manifestaram como aberrações cromossómicas, possivelmente devido à Associação mais estabilizada entre estes componentes da cromatina durante o G1. Pensa-se que o mecanismo de occisão de células mitóticas seja a destruição do fuso, o que causou a alta frequência de células tetraplóides observada nestes experimentos.
a sensibilidade ao calor varia consideravelmente entre as linhas celulares. As células da próstata do rato não foram mortas até 5 horas a 43 ° C, enquanto a sobrevivência das células da próstata transformadas em hidrocarbonetos foi de 0,37 após 2 1/2 h de tratamento térmico (Chen e Heidelberger, 1969). O número de minutos de calor necessário para reduzir a sobrevivência das células de leucemia L1210 e das células HeLa para 37% na porção exponencial da curva de sobrevivência (D0) demonstrou ser de 12 minutos e 30 minutos a 43°C, respectivamente (Palzer e Heidelberger, 1973a). Além disso, a taxa de inactivação por calor das células CHO (Westra e Dewey, 1971) foi dez vezes maior do que a taxa de inactivação das células renais de porco (Harris, 1967).
A quantidade de divisão de atraso após aquecimento (Westra e Dewey, 1971; Palzer e Heidelberger, 1973b) tem sido encontrado para ser muito mais do que o atraso produzida por uma dose de radiação que reduz a sobrevivência de uma quantidade semelhante (Westra e Dewey, 1971). Isto sugere que as lesões responsáveis pelo atraso da divisão ou as lesões responsáveis pela letalidade são diferentes para as duas modalidades.ao determinar a redução de sobrevivência causada por uma dose constante de calor em células sincronizadas, tem sido mostrado para as células CHO (Dewey et al., 1971; Westra e Dewey, 1971), levedura (Schenberg-Frascino e Moustracchi, 1972), células HeLa (Palzer e Heidelberger, 1973b), e meristemático células (de la Torre et al., 1971) that s-phase cells (de la Torre et al., 1971; Dewey et al., 1971; Westra e Dewey, 1971; Schenberg-Frascino e Moustacchi, 1972; As células Palzer e Heidelberger (1973b) e m-phase (Westra e Dewey, 1971) foram as mais sensíveis em relação às células em outras fases do ciclo celular. Este achado está em contraste direto com os estudos de irradiação, onde ambos in vitro (Sinclair, 1968; Dewey et al., 1970) e in vivo (Gillette et al., 1970; Dawson et al., 1973), a fase S é a fase mais radio-resistente. Devido à especificidade do ciclo celular da letalidade térmica, foi sugerida a indução de uma síncronia parcial após tratamentos térmicos repetidos (de la Torre et al., 1971) and observed (Martin and Scloerb, 1964).vários investigadores relataram que as células neoplásicas são mais sensíveis ao calor do que as células normais (Mondovi et al., 1969; Levine and Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle and Dickson, 1971). Isto pode resultar de deficiências nutricionais ou outros fatores que podem tornar o tecido maligno mais sensível ao calor. No entanto, existem exceções (Chen e Heidelberger, 1969; Kachani e Sabin, 1969), e na maioria dos casos a morfologia alterada ou metabolismo tem sido equacionado com a morte celular. Assim, nos dados que sugerem uma sensibilidade térmica selectiva das células cancerígenas (Mondovi et al., 1969, 1970; Levine and Robbins, 1970; Turano et al., 1970; Muckle and Dickson, 1971; Overgaard and Overgaard, 1972a; Kim et al., 1974), não foi provado que para o critério da morte reprodutiva, as células tumorais são mais sensíveis ao calor do que as células normais a partir das quais o tumor surgiu.a aplicação fraccionada de calor foi investigada apenas brevemente. Palzer e Heidelberger (1973a) examinaram a recuperação de células HeLa assíncronas entre doses divididas de calor. Os dados indicam que as células foram capazes de reparar danos térmicos subletais em 6 horas. Além disso, a flutuação na fração sobrevivente sugeriu uma sincronização parcial da população assíncrona como resultado da primeira dose. Houve uma diminuição na sobrevivência após um aumento inicial devido à reparação de danos térmicos subletais. A diminuição da sobrevivência foi interpretada como um resultado da redistribuição das células em uma fase mais sensível do ciclo celular devido à sincronização parcial induzida pela primeira dose do agente letal.Gerweck et al. (1974) investigated the ability of heat to killing hypoxic cells in vitro. Hipoxia foi produzida em células CHO por uma técnica de gaseamento rápido. As curvas de sobrevivência da radiação para as células do CHO aeróbicas e hipóxicas revelaram uma razão de aumento do oxigênio (Reo) de 2, 5, indicando que a hipoxia radiobiológica foi atingida. O aquecimento foi por imersão em água de 45,5 ° C para intervalos de tempo variáveis. Curvas de sobrevivência térmica de células aeróbicas e hipóxicas foram então construídas que revelaram que as células hipóxicas eram pelo menos tão sensíveis ao calor e possivelmente um pouco mais sensíveis ao calor do que as células aeróbicas. O D0 para as células hipóxicas foi de 1, 2 min e para as células aeróbicas de 1, 8 min.Schulman e Hall (1974) descobriram que as células do hamster chinês hipóxico V79 eram mais sensíveis ao calor do que as células V79 aeróbicas. Quarenta e três graus Celsius foi necessário para produzir danos em células aeróbicas, enquanto 41°C produziu danos em células hipóxicas.em resumo, a occisão de células de mamíferos em cultura tem as seguintes características:: a uma dada temperatura, um gráfico do logaritmo da fracção sobrevivente em função do tempo de tratamento é tipicamente exponencial precedido por um ombro inicial, indicando que as células têm a capacidade de acumular danos térmicos subletais e, em seguida, são mortas exponencialmente com o aumento do tempo de tratamento. Estudos de dose dividida indicam que as células também têm capacidade para reparar este dano térmico subletal. Existe uma variação considerável na sensibilidade ao calor entre várias linhas celulares. A sensibilidade da idade celular existe, sendo as células de fase S e fase M mais sensíveis ao calor. O alvo danificado pelo calor é Desconhecido, mas uma interacção proteína—ADN é, pelo menos, uma possibilidade plausível. As células hipóxicas parecem ser mais sensíveis ao calor do que as células oxigenadas.
