Автореферат и диссертация по медицине (14.00.28) на тему:Возможности СВЧ-гипертермии в лечении злокачественных опухолей мозга. (экспериментальное исследование)

^з 0 9 9 Ь. -

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НА ПК ОРДЕНА ТР9ДОВГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ НАУНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСШ ИНСТИТУТ НЕЙРОХИРУРГИИ имени АКАДЕМИКА Н.Н.БУРДЕНКО

На правах рукописи УДК 616:616-006:484. 616:831-006:6168

РЕЗВАН Александр Григорьевич

В03ШН0СТИ СВЧ-ГИПЕРТЕРИИИ В ЛЕЧЕНИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА, /экспериментальное исследование/

С ..00.28 - нейрохирургия)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

МОСКВА - ^992

Работа выполнена в ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ И ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ Научно-исследовательском институте нейрохирургии имени Н.Н.Бурденко РАМН Научные руководители: доктор медицинских наук И.А.Качков, доктор медицинских наук С.Ю.Касумова.

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор К.Я.Оглезнев, кандидат медицинских наук А.Г.Меликян.

Ведущее учреадение - Научно-исследовательский институт неврологии Российской Академии медицинских наук. , >

Зашита диссертации состоится г.

часов на заседании специализированного совета ИД 001.26.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата медицинских наук при НИИ нейрохирургии PflMR.no адресу: 12504?, Москва, Фадеева, 5. Справки по телефону 251-35-42.

С диссертацией можно ознакомить^ в библиотеке НИИ нейрохирургии РАМН.

Автореферат разослан £/" -Л-иЪ^ 1992г.

Ученый секретарь

Специализированного Ученого Совета член-корреспондент РАМН, Лауреат Государственной премии, доктор

медицинских наук, профессор Ф.А.Сербиненко

..г i- ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

, J. . .

k^r*eJ1 а^ктУальность проблемы современной нейроонкологии состоит средств и способов, усиливающих противоопухолевая активность лекарственных, лучевых, иммунологических и других воздействий, используемых в качестве компонентов комбинированных и комплексных методов лечения или самостоятельно. Основная задача состоит в обеспечении быстрой и полной инактивации опухолевых клеток при условии сохранения жизнеспособных здоровых тканей и органов, а также в повышении антибластомных защитных сил организма. Выбор рациональной программы лечения зависит от конкретной клинической ситуации, индивидуальной для каждого больного. Преимущества комбинированных и комплексных методов очевидны.

В последние десятилетия во всем мире возрос интерес к примененною гипертермии СГт5 в онкологии.

В зарубежной литературе имеются убедительные теоретические, экспериментальные и клинические обоснования целесообразности использования сверхвысокочастотной гипертермии (СВЧ-Гт) при комплексном лечении злокачественных глиом /Sutton С,1971, 1977, Hahn G. 1982, Britt R.1983. Hinter А. 1985, Heppner F., 1987, Salcian .4. & Sanaras G. 1989./

Показано, что одним из механизмов противоопухолевого воздействия СВЧ является гипертермический эффект. Предварительные исследования свидетельствуют о том, что локальная СВЧ-Гт с температурой 43-45*^0 в течение 20-60 минут оказывает повреждающее действие на опухолевые клетки головного мозга /Hallen С. 1982, Hinter А. 1985, Heppner F. 1987/, в них произходят значительные изменения физико-химических свойств, в частности, снижаются параметры pH и 0 , что, в свою очередь, снижает жизнеспособность и повышает чувствительность опухолевых клеток к радио- и химиотерапии /Sterzer F. 1981, Song Ch. 1982, Rottinger E. 1982/. Имеются данные, что в.условиях значительного снижения pH в опухоли при создании искусственной гиперг7

ликемии резко возрастает противоопухолевый эффект гипертермии /3ahde Е. 1982/. Многие авторы указывают на нарушение гематоэнцефалического барьера под воздействием гипертермии, что может бить успешно использовано при химиотерапии злокачественных глиом /Michaelson S. 197?. Herdesty В. 1981, Lin 3., Lin H. 1982/.

Однако, до сих пор, как в экспериментальных, так и в клинических условиях не выработаны четкие тесты для опенки чувс-тивтельности опухолевых клеток к СВЧ-Гт. Нет единого мнения о предпочтительности применения СВЧ-Гт до-, интра- или в послеоперационный период. Нет четких данных об оптимальной температуре нагрева опухоли и длительности сеансов Гт на злокачественные глиомы,, какой интервал между сеансами локальной СВЧ-Гт можно считать оптимальным, сколько нужно сеансов лу^вой терапии, как эти сеансы чередовать с локальной СВЧ-Гт и химиотерапией, учитывая фазы клеточного цикла и опасность развития термотолерантности опухолевых клеток.

В нашей работе предпринята попытка разрешить некоторые из перечисленных выше проблем.

Цель и задачи исследовния. В работе была поставлена цель найти подходы к индивидуальному использовании локальной СВЧ-Гт для повышения противоопухолевого эффекта при комбинированном и комплексном лечении злокачественных глиом в клинических условиях..

Задачей исследования явилось создание экспресс-метода определения эффективности действия СВЧ-Гт на опухолевые клетки больного для индивидуального подбора оптимальных условий проведения локальной СВЧ-Гт.

В связи с этим непосредственными задачами работы явилось следующее.

1. Сравнение различных теыпературно-временных режимов гипертермического воздействия на культуру клеток невриномы Гас-серова узла крысы (НГУК-1).

2. Выбор быстрого и адекватного способа оценки эффективности воздействия СВЧ-Гт на культуру НГУК-1.

3. Исследование различных температурно-временных режимов СВЧ-Гт>на перевивных опухолях НГУК-1 у крыс линии UAG;

4. Сравнение эффективности действия температурно-временных режимов СВЧ-Гт, выработанных при исследовании культуры клеток НГУК-1, на перевиваемые подкожно и в мозг опухоли НГУК-1 по следующим параметрам: выживаемость животных в контроле и в опыте, темп роста опухоли, изменение рНк, митотичес-кого индекса, процента гибнущих клеток, морфологическое исследование препаратов.

5. Подбор оптимального температурно-временного режима СВЧ-Гт для конкретного больного с опухолью мозга по изменению величины рН опухолевых клеток, выделенных из биопсийного материала.

6. Интраоперационная термометрия больного, опухоли и пе-рифокальной зоны ложа удаленной опухоли с применением системы "шпатель-отсос".

Научная новизна результатов исследования заключается в следующем:

Впервые разработан метод определения внутриклеточного рН на культуре клеткок НГУК-1; разработана методика получения суспензии клеток из солидной опухоли НГУК-1 и из биопсийного материала, взятого у больных во время операции.

Впервые на клетках НГУК-1 была прослежена в условиях in vitro и in vivo определенная закономерность в изменении следу-цих параметров под действием СВЧ-Гт: рНк. митотический индекс, процент гибнущих клеток, изменение морфологической картины препаратов.

Проведена сравнительная оценка изменений указанных выше параметров после СВЧ-Гт при различных температурно-временных режимах.

Разработана методика индивидуального подбора оптимального температурно-временного режима локальной СВЧ-Гт для конкретного больного в клинических условиях по изменению рНк опухолевых клеток из взятого у больного биопсийного материала.

Практическая ценность работы и внедрение в практику. Ис-

пользование локальной СВЧ-Гт в комплексном и комбинированном лечении злокачественных опухолей головного мозга в клинических условиях позволит значительно увеличить безрецидивный период, а такие продолжительность жизни больного.

Учитывая исследования зарубежных и отечественных ученых в области нейроонкологии, можно рекомендовать применение локальной СВЧ-Гт в сочетании с лучевой и химиотерапией, что также позволит увеличить сроки средней продолжительности низни больных со злокачественными глиомами.

Определение индивидуальной чувствительности опухолевых клеток (по изменению рНк) конкретных больных к гипертермичкс-кому воздействию в сочетании с лучевой и химиотерапией позволит в дальнейшем планировать индивидуальные схемы указанных выше терапий больных со злокачественными опухолями головного мозга. Необходимость оперативного вмешательства в кандом конкретном случае должна решаться индивидуально с каждым больным, т.к. возможен вариант только стереотаксической биопсии с последующими рекомендациями различных схем СВЧ-Гт, лучевой и химиотерапии.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Локальная СВЧ-гипертермия в температурно-временном режиме 44сС в течение 30 минут снижает митотический индекс, увеличивает процент гибнущих клеток, замедляет рост культуры НГНК-1 и клеток биопсийного материала опухолей головного мозга больных.

2. Локальная СВЧ-гипертермия 44°С в течение 30 минут в условиях in vivo замедляет рост подкожной опухоли НГУК-1 и уменьшает ее в обьеме вплоть до визуального исчезновения, увеличивая среднюю продолжительность жизни экспериментальных животных в 3-4 раза по сравнению с контролем.

3. Одним из показателей повреждающего эффекта СВЧ-гипер-термии является изменение величины внутриклеточного рН в сторону закисления в условиях как in vitro, так и in vivo, что сочетается с морфологическими изменениями опухолевых клеток, снижением митотического индекса, замедлением темпа роста опу-

холи, с увеличением продолжительности жизни животных.

4. Данные, полученные в условиях in vitro и in vivo, коррелируют с результатами исследования величины внутриклеточного рН и морфологическим изменениям, полученным на клетках биоп-сийного материала опухолей головного мозга у больных. Поэтому измерение величины внутриклеточного рН может служить в качестве критерия оценки эффективности действия СВЧ-гипертермии на опухолевые клетки биоптата при выборе оптимальной индивидуальной схемы провеления локальной СВЧ-гипертермии в комплексном лечении нейроонкологических больных.

5. Температурно-временной режим 44сС в течение 30 минут может быть рекомендован в квачестве одного из вариантов локальной СВЧ-Гт при комплексном лечении злокачественных опухолей головного мозга.

Апробация работы. Основные положения работы доложены на Международных и Всесоюзных конгрессах, конференциях, заседаниях, научных медицинских обществах, рабочих совещаниях:

- Всесоюзная научно-техническая конференция "Электрические проблемы создания диагностической и медицинской аппаратуры" Москва, 1982.

- Научно-практическая конференция НИИ нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко АМН СССР, Москва, 1984.

- Нейрохирургическое общество г.Москвы и Московской области 1988.

- Научно-практическая конференция НИИ нейрохирургии им. акад.Н.Н.Бурденко АМН СССР, Москва, 1989.

- Юбилейная конференция молодых ученых 1 ИМИ Москва, 1989.

- Научная конференция НИИ нейрохирургии им. акад.Н.Н. Бурденко АМН СССР 1989г.

- I всесовзное совещание по культивированию клеток животных и человека. Пущино, 1990.

- II Всесоюзный симпозием с международным участием "Гипертермия в онкологии", Минск, 1990.

- 14-й Международный симпозиум "Гипертермия в клинической

- 6 -

онкологии", СССР, Дубна, 1991.

- IX Европейский конгресс нейрохирургов, СССР, Москва, 1991,

- Всесоюзное совещание "Люминесцентный анализ в биологии медицине и его приборное обеспечение". Рига. 1992г.

Публикации. По теме опубликовано 3 статьи и 4 тезисов.

Объем диссертации. Работа содержит введение, 6 глав, приложение, заключение, выводы и указатель литературы. Изложена на 225 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка, 10 таблиц, 23? ссылок на литературу, из них 187 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В качетсве экспериментальной модели была выбрана перевиваемая нейрогенная опухоль - невринома Гассерова узла крысы (НГУК-1).

Преимущество этой опухоли состоит в том, что ее клетки одинаково успешно растут как in vitro в культуре ткани, так и in vivo на крысах линии UAG при подкожной и внутримозговой перевивке суспензии культивируемых клеток НГУК-1 или измельченной солидной опухоли. Подобная модель позволяет проводить достаточно корректное сравнение действия различных экзогенных факторов на одни и те же опухолевые клетки, находящиеся в культуре ткани или в организме животного. Кроме этого, возможно сравнение эффективности воздействия одинаковых режимов Гт на опухолевые клетки, находящиеся in vitro и in vivo, что позволит решить вопрос о возможности переноса методики эксперимента in vitro на перевиваемую опухоль in vivo, а затем и в клинические исследования. Культура клеток НГУК-1 была любезно предоставлена сотрудниками НИИ морфологии человека АМН СССР.

Клетки культуры НГУК-1 выращивали в пенициллиновых флаконах на покровных стеклах /Кондакова и др.,1984/. Подкожные и внутримозговые опухоли получали введением суспензии клеток

культуры НГУК-1 крысам линии 'JOG.

Внтриклеточный рН определяли с помощг.ж флуоресцентного индикатора флуоресцеина. спектр свечения которго зависит от рН. Значение рН определяли по величине отношения интенсивнис-тей свечения флуоресцеина в длинах волн 518 и 570 им. которое переводили в рН с помощью калибровочных кривых.

Измерение проводили на двухволновом цито-рН-флуориметре, разработанном на кафедре цитологии и гистологии биологического Факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.

Для создания СВЧ-Гт как in vitro так и in vivo использовали микроволновый портативный физиотерапевтический аппарат ЛУЧ-2 со специально разработанным контактным излучателем диаметром 25 мм направленного действия с равномерным по апертуре распределением энергии по глубине нагреваемого обьекта (рабочая частота 2375 МГц). Контроль и поддержание заданной температуры облучаемого объекта проводили с помощью специально разработанных термодатчиков игольчатого и кластерного типа диаметром 1 мм и длиной до 20 см. Аппаратур i пыла любезно предоставлена сотрудниками НПО "Исток", Фрятинч.

Исследовали температурно-временние режимы ит ÍO^C до 44с'С через один градус в течение 10, 20. 3D минут и 45сС в течение 1 и 10 минут.

Для достоверной характеристики рНк каждого температурно-Еременного режима измерение проводили на нескольких стеклах с культурой НГУК-1 по 20-25 клеток на каждом стекле. Препараты фиксировали 96 этанолом и производили окраску гематоксилином по Караччи.

Проводили изучение эффективности воздействия гипертермии в термостате на культуре клеток НГУК-1 по изменению величины рНк, морфологии клеток, митотического индекса и процента погибших клеток.

Проводили СВЧ-Гт на подкожных и внутримозговых опчхолях НГУК-1 и определяли продолжительность жизни животных, изменение темпа роста опухолей и морфологической картины.

Кроме того, было проведено определение рНк на биопсийном

материале опухолей головного мозга больных, а также интраопе-рационная термометрия в клинике.

Клекти культуры НГУК-1 имеют характер роста с четко выраженными различной длины отростками, анастомозируюцими друг с другом и образующими фигуры, похожие на синцитий.

Нагруженные флуоресцеином клетки флуоресцируют в зеленой или желто-зеленой области спектра.

Поскольку в культурах нормальных клеток многими авторами были обнаружены околочасовые ритмические изменения различных внутриклеточных параметров, мы проверили, имеются ли околочасовые ритмы рН в клетках культуры НГУК-1. Были обнаружены околочасовые ритмы внутриклеточного рН с периодом порядка 20-50 минут и размахом до 0,4 ед рН. Это обстоятельство могло привести к нивелированию, по сравнении с истинными, различий между величинами рНк в контроле и в опыте, если бы таковые имелись.

Чтобы минимизировать влияние околочасовых ритмов могло быть два пути: вычислять среднее значение рНк для контроля и каждого варианта опыта и сравнивать их между собой или проводить измерения рНк в контрольных и опытных препаратах параллельно.

В результате проведения 4-х серий опытов было установлено, что от опыта к опыту средний рН интактных клеток культуры НГУК-i варьировал от 6,71+0,05 до 6,96+0,04 и в среднем составил 6,86+0,05. Аналогичные средние значения рНк были зарегистрированы ранее другими авторами в опухолевых клетках и в первичной культуре гепатоцитов крысы /Литинская и др.,1987, Roos fl., Boron Н. 1981/.

Воздействие температуры 39-424 в течение 10, 20 и 30 минут не приводило к достоверному изменению величины внутриклеточного рН. Не изменялась также и морфология клеток.

СВЧ-Гт 43-44"С (10, 20, 30 мин.) вызывала закисление клеток культуры НГУК-1 в среднем до 6,65+0,04 и 6.58+0,04 соот-ветсвенно, причем степень закисления клеток была тем больше, чем выше был исходный средний рНк.

При микроскопическом наблюдении установлено, что после СВЧ-Гт 43-44еС 10 минут многие клетки "ошаривались", отростки их становились короче и тоньше, во многих клетках отмечен ги-перхроматоз. Значительно больший повреждающий эффект наблюдался при СВЧ-Гт 44*С 30 минут, чем при СВЧ-Гт 43'С.30 минут.

В первую очередь слущивались клетки, находящиеся в митозе, так как они наиболее чувствительны к Гт.

0 наибольшей термочувствительности митотических клеток и клеток в Б-фазе сообщают и другие авторы /Коноплянников А.Г. и др. 1977; Бепшап П.е1 а!. ,1982: АЬе М. еЬ а1.,1985;).

Таким образом, нами было показано, что температура 43 является нижним порогом чувствительности клеток НГЯК-1 к СВЧ-Гт, что проявляется в снижении внутриклеточного рН и мито-тического индекса, появлении патологических изменений в морфологии клеток.

Однако, осталось не ясным, насколько различается действие Гт 43си 44сС по отдаленным результатам, в частности по обратимости повреждения клеток, способности их к дальнейшему росту (величина митотического индекса), проценту клеток с измененной морфологией.

В связи с тем, что проведение одномоментного нагрева 20-30 флаконов с культурой клеток НГУК-1 с применением СВЧ-ап-паратуры не представлялось возможным по техническим причинам, были проведены 3 опыта с созданием в стандартном термостате Гт 43си 44ГС и для сравнения неэффективной Гт 40сС.

После воздействия 40°С в термостате практически не наблюдалось изменения внутриклеточного рН и морфологии клеток, ми-тотический индекс не менялся.

Температура 43-44сС вызавала снижение рНк по сравнению с контрольными препаратами в среднем на 0,24, что соответствовало изменению рНк при СВЧ-Гт 43-44£С. Морфология клеток соответствовала описанной выше при СВЧ-Гт 43сС и 44ГС, митотичес-кий индекс в культурах заметно снизился.

Полученные результаты показали, что Гт 40ГС (1 час в термостате) так же, как и СВЧ-Гт 40еС 30 минут не вызывает закис-

V

ления опухолевых клеток и не влияет на морфологию клеток и ми-тотический индекс культур НГУК-1. Гт 43'С и 44 *Т (1 час в термостате) приводит к закисленип опухолевых клеток на 0,2-0.3ед рН. аналогичному закислению при СВЧ-Гт: оказывает заметное повреждающее воздействие на клетки НГУК-1. вызывая появление гиперхромных клеток, пикноза и фрагментации ядер; снижает ми-тотический индекс (при 43*"С обратимо, а при 44Ь'С. по-видимому, необратимо): вызывает появление патологических митозов и массовую гибель и слущивание клеток со стекла.

В связи со всем выше изложенным мы решили провести сравнение эффективности действия СВЧ-Гт на животных с подкожными и внутримозновыми опухолями НГУК-1 при температурах \? С и 44'С, поскольку температура 43*"'С при изучении отдаленных результатов давала обратимый эффект. Оценивали увеличение продолжительности жизни опухолевых животных, изменение темпа роста опухолей, изменение митотичесгого индекса и процента гибнущих клеток в зоне роста опухолей.

Эти исследования были проведены в связи с тем, что в медицине часто наблюдается такая ситуация, когда результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных in vitro, не дают ожидаемых результатов в исследованиях in vivo и, тем более, в клинической практике.

Опухоли НГУК-1 при подкожной прививке развиваются в течение 20-30 дней, почти всегда приводят к гибели животное, изредка наблюдается спонтанная регрессия с последующим развитием рецидива. Опухоли имеют бугристый вид, часто с большими кистами. которые, как правило, могут самоопорожняться.

Продолжительность жизни крыс после СВЧ-Гт 42сС-30 минут увеличивалась в среднем в 1,4-1,6 раза по сравнению с контрольными опухолевыми животными. Однако, эти различия недостоверны.

При морфологическом исследовании препаратов после СВЧ-Гт 42сС - 30 минут нами не было обнаружено явных грубых повреждений опухолевой ткани по сравнению с контрльными препаратами. Митотический индекс в зоне роста опухолей после Гт 42еС-30 ми-

нут уменьшился до 4,5-3,82. по сравнению с митотическим индексом в контроле. Заметно возросло количество гиперхромных и пикнотических клеток, увеличились зоны некроза.

Продолжительность жизни опухолевых животных после СВЧ-Гт 44'С 30 минут увеличивалась в 3-4 раза по сравнению с контрольной группой животных (различия достоверны). При этом почти у всех животных наблюдалось торможение роста опухоли, а в ряде случаев регрессия опухолей до полного визуального исчезновения. В дальнейшем во многих случаях у этих животных появлялись рецидивы, и животные тоже погибали.

При микроскопическом изучении препаратов опухолей после СВЧ-Гт 44 С-30 минут были обнаружены обширные очаги некрозов гиперхроматоз, пикноз и деформация ядер, на некоторых препаратах лишь вдоль сосудов сохранялись небольшие группы опухолевых клеток. Снижение митотического индекса было гораздо более значительным - до 1,2-1,0%., т.е. в 8-15 раз по сравнению с контролем. Резко возрастало количество гибнущих клеток в сохранившихся участках зоны роста.

В случаях развития рецидива на некоторых препаратах видно, что продолженный рост опухоли происходит за счет опухолевых клеток, сохранившихся вокруг сосудов опухоли.

Температурно-временной режим локальной СВЧ-Гт 42^С—30 минут практически не приводил к изменению рНк по сравнению с контролем, локальная СВЧ-Гт 44fC-30 минут вызывала закисление опухолевых клеток в среднем на 0,24 ед.рН. Величина закисления опухолевых клеток оказалась аналогичной той, которая была получена при тех же условиях на культуре клеток НГУК-1. Сравнение двух временных режимов СВЧ-Гт 44''С - 10 и 30 минут показало, что при экспозиции 10 минут закисление клеток опухоли по отношению к контролю составляло в среднем 0,05 зд. pH. тогда как при экспозиции 30 минут величина закисления составляла в среднем 0,24 ед.

Итак, полученные результаты показали, что температурно-временной режим СВЧ-Гт 4?С 30 минут оказался мало эффективным при лечении подкожных опухолей НГУК-1, тогда как СВЧ-Гт

в температурно-временном режиме 44 С 30 минут оказывала достоверное терапевтическое действие, увеличтвая продолжительность жизни животных в 3-4 раза по сравнению с контролем. Т.е. результаты, полученные при исследовании эффективности действия СВЧ-Гт на культуре клеток НГУК-1 in vitro и подкожных опухолях НГУК-1 in vivo, совпали.

Таким образом, изменение величины рНк может служить в качестве критерия оценки эффективности действия различных темпе-ратурно-временных режимов СВЧ-Гт на опухолевые клетки НГУК-1.

Гипертермию внутринозговых опухолей НГУК-1 проводили с помощью облучателя диаметром около 2,5 см. В этих условиях действию СВЧ-Гт подвергался практически весь головной мозг животного. Поскольку уменьшить диаметр облучателя не представлялось возможным по техническим причинам, возникло опасение, что животные будут плохо переносить гипертермию или вообще не смогут ее выдержать. В связи с этим был поставлен ряд экспериментов на интактных животных, чтобы четко определить, какие из этапов проведения СВЧ-Гт на мозг in vivo наиболее травматичны для животных и хуве всего переносятся ими.

Проведение контролей по внутримозговой прививке опухоли и изучению воздействия СВЧ и СВЧ-Гт на интактный мозг животных показало, что интактные животные хорошо переносили наркоз, имитацию прививки опухоли в мозг и СВЧ-воздействие без Гт; несколько хуне^- введение в мозг термодатчика и значительно хуже СВЧ-Гт 42 и 44L'C, которая, как выше было сказано, охватывала практически весь головной мозг. Внутриклеточный рН после СВЧ-Гт 44йС - 30 минут снижался на 0,10, т.е. гипертермия вызывала некоторое закисление клеток интактного мозга животных.

Поскольку СВЧ-Гт всего мозга вызывала гибель даже здоровых животных, мы не могли рассчитывать достаточно успешно провести эксперименты на внутримозговых опухолях по схеме, аналогичной опытам с подкожными опухолями НГУК-1.

Поэтому при проведении СВЧ-Гт на животных с внутримозговой прививкой клеток НГУК-1 нас интересовали следующие вопро-

cu:

как влияет СВЧ-Гт на внутримозговуш опухоль in vivo:

есть ли разница действия СВЧ-Гт 42 и 44 t на опухоль по гистологической картине, изменению рНк. интенсивности деления клеток:

есть ли различия в величине рНк внутримозгових опухолей после сеанса СВЧ-Гт, проведенного in vivo (на животных) и in vitro, т.е. на извлеченной из мозга опухоли.

Внутримозговая опухоль НГУН— 1 развивается в виде солидной опухоли с участками некроза, имеет инфильтративный характер роста, гетерогенна по размерам клеток и ядер, опухолевые клетки активно делятся.

Морфология опухолей после СВЧ-Гт 42 или 44 С заметно отличалась от контроля. Сразу после СВЧ-Гт многие клетки уменьшались в размерах, ядра становились гипсрхромными. Через 2 и более суток наблюдалась массовая гибель клеток и обширные очаги некрозов, но в то se время появлялись клетки и митозы, не отличающиеся от таковых в контроле. После СВЧ-Гт 42^С повреждения были менее выражены, чем после 44ГС.

Определение внутриклеточного рН показало, что после СВЧ-Гт in vivo 42ГС-30 минут клетки опухоли закислялись в среднем на 0,10 (6,80¿0,04 в контроле и 6,70+0,04 в опыте). При СВЧ-Гт 44ЬС 30 минут закисление опухолевых клеток сотавля-ло в среднем 0,18 по сравнению с контролем ( 6,92.+ 0.03 в контроле и 5,74+0,03 в опыте).

При проведении СВЧ-Гт 44^0-30 минут in vitro на извлеченных внутримозговых опухолях наблюдалось закисление клеток в среднем на 0,20 &д.рН: 7.,26+0,04 в контроле и 7,06^ ¿0,03 в опыте, а после СВЧ-Гт 424С-30 минут закисление составляло в среднем 0,10 ед рН.

Таким образом, при действии СВЧ-Гт 44сС как на внутримозговую опухоль in vivo, так и на извлеченную из мозга опухоль (т.е. in vitro) наблюдалось закисление клеток НГУК-1 на 0,18-0,20ед рН по сравнению с интактной опухолью. Следовательно, независимо от способа проведения Гт результат оказался

одинаковым.

Это позволило нам считать, что и при использовании нашей методики в клинике на биопсийном опухолевом материале мы смо-кем получить вполне адекватную информацию о термочувствительности исследуемой опухоли.

Указанный температурно-временной режим, эффективный в экспериментальных условиях, для применения в клинической практике нуждался в подтверждении. Для этого необходимо было провести ряд исследований с клиническим материалом.

В 6 исследованных биоптатах больных было проведено опре-делние рНк после СВЧ-Гт 44"С в течение 30 минут. Показано, что происходило закисление клеток опухолей в среднем на 0.2 ед.

Однако, рассматривая каждый в отдельности случай, можно отметить некоторые особенности.

Так у больной Б. с гистологчиским диагнозом глиосаркома, закисление опухолевых клеток составило 0,22ед.рН и было самым значительным - до 6,57. В анамнезе у больной сахарный диабет (во время операции сахар в крови составлял 20шМ/л). По-видимому, совместное действие гипертермии и гипергликемии приводит к более сильному закислению клеток опухоли, которое с большим эффектом может быть использовано при лучевой терапиии онкологических больных /Ярмоненко С.П. и др. 1986, 3ain R. et al .1984, Ter Haar G. 1986/.

В другом случае, у больной I. с глиосаркомой после третьей операции при СВЧ-Гт 44сС в течение 30 минут закисление опухолевых клеток составляло всего 0,07 ед. т.е. клетки были слабочувствительны к СВЧ-Гт. Больная в анамнезе получила 3 курса лучевой терапии. По-видимому, опухолевые клетки после этого стали более устойчивыми к последующим воздействиям, и только при изменении температурно-временного режима СВЧ-Гт до 45JC в течение 30 минут pH опухолевых клеток у этой больной снизился на 0,12 ед. по сравнению с неподвергшимися воздействию СВЧ-Гт клетками биоптата.

Заключительным этапом работы явилось проведение интраопе-рационой термометрии операционного поля и тела больного (акси-

альная температура справа и слева). Особое внимание мы уделили измерению температуры, возникающей при работе системы ."шпа-тельотсос" во время оперативного вмешательства, как в самой опухоли, так и в ложе удаленной опухоли. Известно, что во время действия "шпатель-отсоса" возникает довольно высокая температура непосредственно у активной части отсоса и на некотором расстоянии вокруг него. Нас интересовал вопрос, не является ли действие системы "шпатель-отсос" термо-терапевтическим и не вызывает ли каких-либо осложнений в послеоперационном периоде. В отечественной и иностранной литературе мы не начли информации, содержащей ответ на интересующий нас вопрос. В связи с этим была исследована динамика температрур в опухоли и перифо-кальной зоне на глубине 0,5 и 2 см от активной части отсоса во время действия системы "шпатель-отсос" и через 2 и 10 минут по окончании ее работы.

Нами зарегистрированы определенные изменения температуры тела больных и операционного поля на всех этапах операций по поводу внутримозговых опухолей.

Показано, что. температура твердой мозгово« оболочки в среднем на ниже температуры коры мозга - 34,6 и 35,5'соответственно, и к концу операции снижается в среднем на 0,5сС; температура опухоли на 2-3сС выше коры мозга и в переднем составляет 38,8'С; наиболее высокая температура зарегистрирована в глиобластомах, несколько меньшая - в анапластических астро-цитомах; в центральной зоне опухоли температура на 1-2сС выше, чем в периферической.

При работе системы "шпатель-отсос" температура в опухоли значительно возрастает - в среднем до 132,ЗсС на расстоянии 0,5см и до 72,41'С на расстоянии 2см от отсоса, и через 2 минуты снижается до 72еС и 42"С соответственно.

В перифокальной зоне С ложе удаленной опухоли) через 2 минуты после окончания действия системы "шпатель-отсос" сохраняется повышенная температура до 52СС на глубине 0,5см и до 41еС на глубине 2см; через 10 минут температура в ложе удаленной опухоли снижается до 355 Аксиальная температура тела больного

- 16 -о

к концу операции снижается на 1-2 С, причем это наиболее выражено у астеничных больных. У больных с внутримозговыми опухолями отмечена температурная асимметрия тела в среднем на 0,2е С, при этом более высокая температура, как правило, наблюдается на стороне двигательных и чувствительных выпадений; к концу операции термоасимметрия имеет тенденцию к нивелированию.

Создаваемая во время работы системы "шпатель-отсос" гипертермия является фрагментарно-точечной и не может создавать терапевтического эффекта из-за кратковременности воздействия и быстрого падения температуры до нормальной. Терапевтический режим гипертермии предполагает более длительные сроки действия гипертермии при поддержании эффективной температуры.

В каждом конкретном случае при применении СВЧ-Гт необходимо руководствоваться индивидуальными особенностями больных и необходимостью индивидуального подбора оптимальных схем лечения больных с различной гистологической природой глиальных опухолей и измерение внутриклеточного рН может явиться удобным экспрессметодом.

выводи

1. СВЧ-гипертермия в температурно-временном режиме 43-44сС приводит к закислению опухолевых клеток НГУК-1 на 0,2-0,3 ед.рН и оказывает заметное повреждающее воздействие на клетки в виде появления гиперхромных клеток и ядер, пикноза и фрагментации ядер, снижения митотического индекса (при 43сС обратимом, а при 44СС необратимом), появления патологических митозов, массовой гибели и слущивания погибших клеток со стекла.

2. После СВЧ-гипертермии 44ГС-30 минут подкожных опухолей НГУК-1 in vivo наблюдается достоверное терапевтическое действие в виде замедления роста опухолей и уменьшения их объемов вплоть до визуального исчезновения, увеличивается продолжительность жизни животных в 3-4 раза по сравнению с контрольной группой; морфологическая картина идентична изменениям клеток при исследовании in vitro. Закисление опухолевых клеток составляет при указанном температурно-временном режиме 0,24 ед.

рН по сравнению с контролем.

3. При действии СВЧ-Гт на экспериментальную внутримозго-вую опухоль НГУК-1 при температурно-временном режиме 44UC 30 минут как in vivo, так и in vitro наблюдается закисление опухолевых клеток на 0,18-0,20 ед.рН. Отмечались также грубые морфологические изменения опухолевых клеток, идентичные изменениям на культуре клеток НГУК-1 и подкожных опухолях.

4. При СВЧ-Гт 44сС 30 минут происходит закисление клеток опухолей головного мозга больных в условиях исследования биоп-сийного материала in vitro в среднем на 0.20ед.рН.

5. Интраоперационная гипертермия 41-52"С в течение 2-5 минут в перифокальной зоне на глубине 0,5-2,0см от активной части отсоса во время работы системы "шпатель-отсос" при удалении внутримозговых опухолей не приводит к послеоперационным осложнениям.

6. Разработан метод экспресс-диагностики чувствительности опухолевых клеток к гипертермии по изменению внутриклеточного рН в них. Метод можно рекомендовать к использованию в клинике для индивидуального подбора оптимальной схемы проведения СВЧ-Гт в комплексном лечении злокачественных опухолей головного мозга.

Список работ, опубликованных по теме диссертации.

1/ Электрофизические проблемы создания аппаратуры для гипертермии опухолей головного мозга. /Соавторы: М.М.Колтун, ft.И.Яковлев, И.ft.Качков. В.И.Рябенко/. Всесоюзная научно-техническая конференция "Электрофизические проблемы создания диагностической и медицинской аппаратуры". Москва. 20-22 июля 1982. С.129-130.

2/ Влияние гипертермии на рН клеток невриномы Гассерова узла крысы. /Соавторы: Т.А.Оглоблина, Л.Л.Литинская. Л.И.Кондакова, С.Ю.Касумова/. Деп. ВИНИТИ 1.Х1.88, N 7828-В88.

3/ Влияние гипертермии на рН клеток невриномы Гассерова узла крысы. /Соавторы те же/. Эксперим. онкол., 1989, т.11, N1. стр.78.

4/ Возможность оценки эффективности СВЧ-гипертермии по величине внутриклеточного рН. /Соавторы: Т.А.Оглоблина. Л.Л.Литинская, Л.И.Кондакова, С.Ю.Касумова/. Ш Всесоюзное совещание "Культивирование клеток животных и человека" 12-15

февр.1990. С.46.

5/ Возможность оценки эффективности действия СВЧ-гипер-терыии на глиальные опухолевые клетки по величине внутриклеточного рН. /Соавторы: Т.А.Оглоблина, Л.Л.Литинская, Л.И.Кондакова, А.С.Халанский, С.Ю.Касумова, И.А.Качков, С.А.Иамрин/. II Всесоюзный симпезиум с международным участием "Гипертермия в онкологии",. Минск, 30-31 мая 1990. С.17-18.

. 6/ Evaluation of-'hyperthermia effect on glial tumours by intracellular. pH. /Rezvan A.G., Ogloblina T.A., Litinskaya L.L., Katchkov I.A., Kasumova S.V.. Kondakova L.I., Halanski A.S., Shamrin S/. IX European Congress of Neurosurgery, Moscow., 23-28 Dune 1991. Book of Abstracts, P.120.

7/ Использование внутриклеточного pH для индивидуального подбора оптимальных условий при лечении нейрогенных опухолей. 1U Всесоюзное совещание. /Соавторы: Т.А.Оглоблина, Л.Л.Литинская, С.Ю.Касумова, И.ft.Качков/. "Люминесцентный анализ в биологии и медицине, и его аппаратурное обеспечение" 16-19 февраля 1992. (тезисы в печати)!