ISSN:
1439-099X
Keywords:
Key Words: Human melanoma cells
;
Radiation
;
Hyperthermia
;
Clonogenic survival
;
Intracellular pH
;
Flow cytometry
;
Schlüsselwörter: Menschliche Melanomzellen
;
Strahlung
;
Hyperthermie
;
Koloniebildungsfähigkeit
;
Intrazellulärer pH
;
Durchflußzytometrie
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Medicine
Description / Table of Contents:
Hintergrund: In der Literatur findet sich eine Reihe von Berichten über den Einfluß eines reduzierten extrazellulären pH-Wertes auf die zelluläre Empfindlichkeit gegenüber Strahlung und/oder Hyperthermie. Diese früheren Arbeiten beziehen sich meist auf eine kurzzeitige Inkubation unter den genannten Bedingungen, während die Wirkung chronischer Übersäuerung des Mediums weit weniger Aufmerksamkeit erhalten hat; dabei wäre im Hinblick auf das Mikromilieu im Tumor gerade diese Frage von besonderer Bedeutung. Was die Mechanismen einer eventuellen Sensibilisierung betrifft, so vertreten viele Autoren die Auffassung, daß zumindest die Hyperthermieempfindlichkeit vor allem durch den intrazellulären und weniger durch den extrazellulären pH-Wert bestimmt wird. Allerdings liegen bisher nur Daten für Nagetierzellen vor, und auch in diesem Zusammenhang hat die Wirkung einer chronischen Übersäuerung des Mediums nur wenig Aufmerksamkeit erfahren. Wir haben daher das Verhalten menschlicher Melanomzellen nach einer bis zu sechstägigen Inkubation in Medien mit unterschiedlichen pH-Wert zwischen 6,5 und 7,3 untersucht. Material und Methoden: Es wurden ausschließlich MeWo-Zellen verwendet. Diese wurden null, drei oder sechs Tage lang in Medien mit einem pH-Wert von 6,5, 6,7, 6,9, 7,1 und 7,3 inkubiert. Die Empfindlichkeit gegenüber 250-kV-Röntgenstrahlung und Hyperthermie bei 43°C wurde im Koloniebildungstest bestimmt. Zur Bestimmung des intrazellulären pH-Werts wurden die Zellen mit 5-(und 6-)Carboxyfluorescein gefärbt und durchflußzytometrisch vermessen. Kalibrationskurven wurden mit Zellen aufgenommen, die in Puffern mit Nigericin-Zugabe inkubiert worden waren, um den intrazellulären dem extrazellulären pH-Wert anzugleichen. Ergebnisse: Das Zellwachstum entsprach bei pH 7,3 und 7,1 demjenigen unter Normalbedingungen, bei pH 6,9 war es etwas reduziert und bei pH 6,7 und 6,5 weitgehend unterdrückt. Die Empfindlichkeit gegenüber Strahlung und/oder Hyperthermie war nach mehrtägiger Inkubation bei niedrigem pH deutlich gesteigert; die Überlebensrate nach 4 Gy oder 1 h bei 43°C allein oder in Kombination lag um einen Faktor 2 bis 4 unter derjenigen in Medium mit normalem pH. Diese Empflichkeitssteigerung konnte nicht mit Veränderungen im intrazellulären pH korreliert werden. Die Zellen waren offensichtlich zu einer sehr effizienten Regulierung dieses Parameters in der Lage; die durchflußzytometrischen Messungen zeigten, daß der intrazelluläre pH-Wert unabhängig von den extrazellulären Bedingungen bei 7,2 ± 0,2 lag. Schlußfolgerungen: Im Gegensatz zu der weitgehend akzeptierten Hypothese, daß der intrazelluläre pH-Wert entscheidend für die Hyperthermieempfindlichkeit sei, wurde bei den hier untersuchten menschlichen Melanomzellen eine Sensibilisierung nach mehrtägiger Inkubation in übersäuertem Medium gefunden, ohne daß der intrazelluläre pH-Wert verändert gewesen wäre. Andere Faktoren scheinen unter diesen Bedingungen die Empfindlichkeit gegenüber Strahlung und/oder Hyperthermie zu beeinflussen.
Notes:
Background: There are a number of reports in the literature dealing with the influence of reduced extracellular pH on cellular radiation and/or heat sensitivity. The focus of these earlier studies has been on the effects of a short-term incubation under acidic conditions, whereas much less attention has been given to chronic acidosis which would seem to be more relevant with respect to the tumor micromilieu. As far as mechanisms are concerned, many authors have taken the view that the intracellular rather than the extracellular pH is decisive at least for heat sensitivity, but only rodent cells have been studied so far and again the effects of chronically low pH in the incubation medium have been largely neglected. We therefore studied human melanoma cells after incubation for up to 6 days in media with different pH between 6.5 and 7.3. Material and Methods: MeWo cells were used throughout. Cells were incubated for 0,3 or 6 days in media with pH 6.5, 6.7, 6.9, 7.1 or 7.3. The sensitivity against 250 kV X-rays and hyperthermia at 43°C were determined in the colony-forming assay. The intracellular pH was measured flow cytometrically using 5(and 6)-carboxyfluorescein. Calibration curves were established with cells incubated in different buffers containing nigericin to equilibrate intra- and extracellular pH. Results: Cell growth was optimal with pH 7.3 and 7.1 in the medium, somewhat reduced at pH 6.9, and largely inhibited at pH 6.7 and 6.5. Radiation and/or hyperthermia sensitivities were noticeably increased after several days of incubation at reduced pH; the surviving fraction after 4 Gy and 1 h at 43°C either alone or in combination being a factor of 2 to 4 lower at pH 6.5 than at 7.3. These changes in sensitivity could not be correlated with changes in the intracellular pH. Cells seemed to be capable of regulating this parameter very well; the flow cytometric measurements revealed that the intracellular pH was 7.2±0.2 irrespective of the extracellular pH in the range considered here. Conclusions: In contrast to the almost generally accepted hypothesis that intracellular pH is decisive for the heat sensitivity, the human melanoma cells studied here became sensitive after a few days of incubation under acidic conditions without changes in the intracellular pH. Other factors seem to be influencing the cellular response to radiation and/or heat under chronically low pH.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/s000660050019
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