ii efectul hipertermiei singur in Vitro
în 1967, Harris a folosit un test de clonare cu o singură celulă pentru a obține curbele de supraviețuire a căldurii celulelor renale de porc pseudodiploide. Curbele au fost compuse dintr-un umăr inițial urmat de un declin exponențial al fracției supraviețuitoare și, prin urmare, au fost similare cu curbele obținute din uciderea prin radiații a celulelor din cultură (Puck și Marcus, 1955). Westra și Dewey (1971) și Palzer și Heidelberger (1973a) au demonstrat, de asemenea, acest fenomen. Cu toate acestea, acest lucru nu implică similitudinea mecanismului letal al celor două modalități.
un grafic Arrhenius al reciprocității ratei de inactivare exprimată în funcție de reciprocitatea temperaturii absolute atât pentru celulele ovariene de hamster chinezesc (CHO), cât și pentru celulele renale de porc a relevat o energie de activare de 141 kcal / mol pentru ambele tipuri în intervalul de temperatură de 43,5 la 46,5 la sută c (Westra și Dewey, 1971). Magnitudinea energiei de activare este similară cu cea raportată pentru mai multe enzime și proteine (Johnson și colab., 1954) și este semnificativ mai mare decât energia de activare raportată pentru ADN (Eigner și colab., 1961; Greer și Zambehof, 1962) sugerând că denaturarea proteinelor poate fi leziunea letală a căldurii. Cu toate acestea, entropia activării pentru cele două linii celulare a fost diferită.
cunoștințele actuale și înțelegerea țintei(țintelor) și a mecanismelor de ucidere a căldurii sunt limitate. În timp ce au fost descrise o serie de modificări induse de căldură ale structurii și metabolismului celular, niciuna dintre ele nu a fost legată exclusiv de moartea celulară. Nu s-au găsit mijloace de încălzire selectivă a organelor subcelulare pentru a obține o perspectivă asupra țintei critice sau a țintelor căldurii. Cu toate acestea, au fost sugerate mai multe posibilități.
un număr de cercetători au descoperit că șocul termic reduce capacitatea celulelor de a încorpora timidina în ADN (Mondovi și colab., 1970; Reeves, 1971; Plagemann și Erbe, 1972). Această inhibare a încorporării timidinei s-ar putea datora deteriorării mecanismului de transport al timidinei, despre care se crede că controlează încorporarea ADN-ului (Plagemann și Erbe, 1972). Cu toate acestea, s-a demonstrat că grupul de precursori etichetați nu a scăzut suficient pentru a explica scăderea mare a încorporării timidinei în celulele renale de porc (Plagemann și Erbe, 1972).
Dewey și colab. (1971) a constatat că căldura a indus aberații cromozomiale în celulele cho sincrone. Frecvența aberațiilor a fost prea mică pentru a ține cont de letalitatea celulară în celulele M și G1 (mai puțin de o aberație pe celulă când supraviețuirea a fost redusă la 37%), dar ar putea reprezenta uciderea celulară a celulelor din faza S. În plus, căldura și analogul timidinei bromodeoxiuridina (BUdR), atunci când acționează împreună, au ucis celulele aditiv, sugerând că aceleași structuri au fost deteriorate de ambii agenți. Apoi s-a emis ipoteza că căldura și BUdR produc ambele leziuni exprimate ca daune în ADN, dar că căldura produce daune în proteina cromozomială, eventual repararea enzimelor și că BUdR produce daune în ADN. Apoi, deteriorarea proteinei cromozomiale ar putea interacționa fie cu deteriorarea BUdR din ADN, fie ar putea duce la o inhibare a reparării deteriorării ADN-ului. Această ipoteză este susținută de similitudinea dintre energiile de activare pentru uciderea căldurii (141 kcal/mol) și inactivarea proteinelor (Westra și Dewey, 1971). Deteriorarea ADN mediată de proteine care apare în timpul G1 aparent nu s-a manifestat ca aberații cromozomiale, posibil datorită asocierii mai stabilizate dintre aceste componente ale cromatinei în timpul G1. Mecanismul de ucidere a celulelor mitotice a fost considerat a fi distrugerea fusului, ceea ce a cauzat frecvența ridicată a celulelor tetraploide observate în aceste experimente.
sensibilitatea la căldură variază considerabil între liniile celulare. Celulele prostatei de șoarece nu au fost ucise timp de până la 5 ore la 43 de centi C, în timp ce supraviețuirea celulelor prostatei transformate în hidrocarburi a fost de 0,37 după 2 1/2 ore de tratament termic (Chen și Heidelberger, 1969). Numărul de minute de căldură necesare pentru a reduce supraviețuirea celulelor leucemice L1210 și a celulelor HeLa la 37% pe porțiunea exponențială a curbei de supraviețuire (D0) s-a dovedit a fi 12 min și 30 min la 43 C, respectiv (Palzer și Heidelberger, 1973a). De asemenea, rata de inactivare termică a celulelor CHO (Westra și Dewey, 1971) a fost de zece ori mai mare decât rata de inactivare a celulelor renale de porc (Harris, 1967).
cantitatea de întârziere a diviziunii după încălzire (Westra și Dewey, 1971; Palzer și Heidelberger, 1973b) s-a dovedit a fi mult mai lungă decât întârzierea produsă de o doză de radiații care reduce supraviețuirea cu o cantitate similară (Westra și Dewey, 1971). Acest lucru sugerează că fie leziunile responsabile de întârzierea diviziunii, fie leziunile responsabile de letalitate sunt diferite pentru cele două modalități.
prin determinarea reducerii supraviețuirii cauzate de o doză constantă de căldură pe celulele sincronizate, s-a demonstrat pentru celulele CHO (Dewey și colab., 1971; Westra și Dewey, 1971), drojdie (Schenberg-Frascino și Moustracchi, 1972), celule HeLa (Palzer și Heidelberger, 1973b) și celule meristematice (De La Torre și colab., 1971) că celulele din faza S (De La Torre și colab., 1971; Dewey și colab., 1971; Westra și Dewey, 1971; Schenberg-Frascino și Moustacchi, 1972; Palzer și Heidelberger, 1973b) și celulele de fază M (Westra și Dewey, 1971) au fost cele mai sensibile în raport cu celulele din alte faze ale ciclului celular. Această constatare este în contrast direct cu studiile de iradiere, unde ambele in vitro (Sinclair, 1968; Dewey și colab., 1970) și in vivo (Gillette și colab., 1970; Dawson și colab., 1973), faza S este faza cea mai radiorezistentă. Datorită specificității ciclului celular al letalității termice, a fost sugerată inducerea unei sincronii parțiale în urma tratamentelor termice repetate (de la Torre și colab., 1971) și observat (Martin și Scloerb, 1964).
mai mulți cercetători au raportat că celulele neoplazice sunt mai sensibile la căldură decât celulele normale (Mondovi și colab., 1969; Levine și Robbins, 1970; Turano și colab., 1970; Muckle și Dickson, 1971). Acest lucru poate rezulta din deficiențe nutriționale sau alți factori care pot face țesutul malign mai sensibil la căldură. Cu toate acestea, există excepții (Chen și Heidelberger, 1969; Kachani și Sabin, 1969) și, în majoritatea cazurilor, morfologia sau metabolismul modificat au fost echivalate cu uciderea celulelor. Prin urmare, în datele care sugerează o sensibilitate selectivă la căldură a celulelor canceroase (Mondovi și colab., 1969, 1970; Levine și Robbins, 1970; Turano și colab., 1970; Muckle și Dickson, 1971; Overgaard și Overgaard, 1972a; Kim și colab., 1974), nu sa dovedit că, pentru criteriul morții reproductive, celulele tumorale sunt mai sensibile la căldură decât celulele normale din care a apărut tumora.aplicarea fracționată a căldurii a fost investigată doar pe scurt. Palzer și Heidelberger (1973a) au examinat recuperarea celulelor hela asincrone între doze divizate de căldură. Datele lor indică faptul că celulele au fost capabile să repare daunele termice subletale în 6 ore. De asemenea, fluctuația fracției supraviețuitoare a sugerat o sincronizare parțială a populației asincrone ca urmare a primei doze. A existat o scădere a supraviețuirii după o creștere inițială din cauza reparării daunelor termice subletale. Supraviețuirea scăzută a fost interpretată ca fiind rezultatul redistribuirii celulelor într-o fază mai sensibilă a ciclului celular datorită sincronizării parțiale induse de prima doză de agent letal.
Gerweck și colab. (1974) a investigat capacitatea căldurii de a ucide celulele hipoxice in vitro. Hipoxia a fost produsă în celulele CHO printr-o tehnică rapidă de gazare. Curbele de radiație-supraviețuire atât pentru celulele cho aerobe, cât și pentru cele hipoxice au evidențiat un raport de îmbunătățire a oxigenului (OER) de 2,5, indicând faptul că hipoxia radiobiologică a fost atinsă. Încălzirea a fost prin imersie în apă 45.5 centimetric C pentru intervale de timp variabile. Au fost apoi construite curbe de supraviețuire la căldură ale celulelor aerobe și hipoxice care au arătat că celulele hipoxice erau cel puțin la fel de sensibile la căldură și, eventual, puțin mai sensibile la căldură decât celulele aerobe. D0 pentru celulele hipoxice a fost de 1,2 min, iar pentru celulele aerobe de 1,8 min.Schulman și Hall (1974) au descoperit că celulele hipoxice V79 de hamster chinezesc erau mai sensibile la căldură decât celulele aerobe V79. Patruzeci și trei de grade Celsius au fost necesare pentru a produce daune în celulele aerobe, în timp ce 41 de centi c au produs daune în celulele hipoxice.
pe scurt, uciderea prin căldură a celulelor de mamifere în cultură are următoarele caracteristici: la o temperatură dată, un grafic al logaritmului fracției supraviețuitoare în funcție de timpul de tratament este de obicei exponențial precedat de un umăr inițial, indicând faptul că celulele au capacitatea de a acumula daune termice subletale și apoi sunt ucise exponențial odată cu creșterea timpului de tratament. Studiile cu doze divizate indică faptul că celulele au, de asemenea, capacitatea de a repara această deteriorare a căldurii subletale. Variația considerabilă a sensibilității la căldură există între diferite linii celulare. Există o sensibilitate la vârsta celulară, celulele în fază S și în fază M fiind cele mai sensibile la căldură. Ținta afectată de căldură este necunoscută, dar o interacțiune proteină—ADN este cel puțin o posibilitate plauzibilă. Celulele hipoxice par a fi mai sensibile la căldură decât celulele oxigenate.
