大量动物实验及临床观察表明,将哺乳动物组织加热升温至41~45 ℃,并维持10 min 以上,肿瘤细胞就会失去活性并死亡。此外,肿瘤内部微结构和生理环境因素,如血管结构紊乱,毛细血管受压,有血窦形成(以及这些结构造成血流停滞,血流量降低,肿瘤缺氧,pH 值降低,瘤内静脉压增高) 等,导致癌细胞比正常细胞有更强的热敏性。所以热的细胞毒性作用以及肿瘤细胞的热敏感性这两个特点为肿瘤热疗奠定了生物学基础,为临床肿瘤热疗提供了依据。热疗后肿瘤细胞变性,坏死的分解产物被机体吸收,作为一种抗原刺激机体的免疫系统产生抗肿瘤免疫。而膜结构相关理论认为,高温能够增强膜脂流动性,使镶嵌在细胞膜脂质双分子层中的抗原流动性增加,抗原积聚在液性细胞膜表面,使肿瘤抗原暴露,有利于抗体和补体与抗原结合。另外,高热也可直接作用于免疫系统或通过改变靶细胞性状促进淋巴细胞增生和细胞介导的免疫反应。临床的大量资料证实,在热作用原发肿瘤后,不但原位瘤体迅速缩小和消失,而转移灶也随之缩小或消失,另一部分患者经温热治疗后瘤体生长受到抑制,带瘤生存数年。
热疗与化疗药物可发挥协同抗肿瘤作用,其机制是 : (1)热疗促进药物进入肿瘤细胞。药物在肿瘤细胞内达到一定有效药物浓度是发挥作用的前提。细胞通常可以通过药泵将药物泵出细胞外,保护细胞免受损伤。热疗可以促进药物通过细胞膜进入细胞。(2) 热疗促进药物诱发肿瘤细胞凋亡。很多化疗药物可以通过不同机制最终诱发细胞凋亡,热疗可以促进这一进程。(3) 热疗易在肿瘤组织中心部位达到较高的温度,中心部位酸性环境下热疗更易诱发肿瘤细胞凋亡。肿瘤周边部位血供较多,化疗药物容易到达,对周边部位化疗具有优势。因此,热疗与化疗联合可覆盖肿瘤病灶的全部。顺铂是最早发现与热疗有协同作用的药物之一,该药通过与DNA 结合引起
内部或DNA 之间交连和(或) DNA 与蛋白质之间交连,发挥细胞毒作用。热疗可以促进DNA 与铂的结合,并可使药物到达细胞内的浓度增加,还可以抑制顺铂作用后细胞对DNA 的修复过程。对于顺铂耐药的肿瘤细胞,热疗也能够增加细胞内药物浓度,有助于克服耐药。实践表明41~43 ℃的顺铂与热疗的协同效应较为理想。