pH-Messungen im Gehirn und Doppelattacke des Krebs-Mehrschritt-Therapie-Konzeptes

Zusammenfassung

Durch die Existenz der Blut-Hirn-Schranke (BHS) und dadurch, daß unter aeroben Bedingungen 8–9% der vom Gehirngewebe metabolisierten Glucose glykolisiert werden, nimmt das Gehirn im Rahmen des „Krebs-Mehrschritt-Therapie“-Konzeptes eine Sonderstellung ein. So folgt aus besprochenen Messungen mit einer Mikro-pH-Glaselektrode im Rattengehirn, daß im Gehirngewebe ein pH-Wert besteht, der bei 100 mg-% Blutglucosekonzentration um etwa 0,3 pH-Einheiten niedriger liegt als das pH des Blutes und als des normalen Gewebes. Bei Steigerung der Blutglucosekonzentration auf 400 mg-% ist trotz der BHS eine gewisse Labilisierung des Gehirngewebes erkennbar, die bei weiterer Verfeinerung des Therapiekonzeptes Beachtung finden sollte. In Verbindung mit Narkose kann es bei Glucoseinfusion zu einer beachtlichen Übersäuerung des Hirngewebes kommen (z. B. pH=6,3). Daher soll die Doppelattacke (Glucoseinfusion+Hyperthermie) grundsätzlich ohne Narkose und außerdem auch mit zusätzlicher Sauerstoffgabe durchgeführt werden. — Nach den Vorstellungen zum Mechanismus der Zellschädigung durch Säure und Wärme korreliert der um 0,3 pH-Einheiten verminderte Gehirn-pH-Wert mit einer etwas erhöhten Temperaturempfindlichkeit der Zellen im Gehirn. Dieser Tatsache und der gefundenen Labilisierung des Gehirngewebes trägt die für den Therapieprozeß entwickelte Zweikammer-Hyperthermiewanne mit heißer Körperkammer und kühler Kopfkammer Rechnung, denn sie ermöglicht eine gut reproduzierbare Herabsetzung der Gehirntemperatur um etwa 1°C und erhöht dadurch wesentlich die Verträglichkeit des Therapieprozesses.

Die BHS, die normalerweise eine Zunahme des Glucosestoffwechsels bei Steigerung der Blutglucosekonzentration verhindert, ist bei Hirntumoren im Tumorbereich aufgehoben. Daher muß nach konzeptgemäßer Steigerung der Blutglucosekonzentration die aerobe Gärung in den Zellen eines Hirntumors stark zunehmen und die angestrebte hohe selektive Übersäuerung des Tumorgewebes stattfinden. Das „Krebs-Mehrschritt-Therapie“-Konzept ist aus diesem Grunde auch bei Hirntumoren prinzipiell anwendbar.

Summary

In view of the blood-brain-barrier and as only 8–9% of glucose are glycolyzed under aerobic conditions, the brain tissues deserve special attention within the framework of the “multi-step cancer therapy concept”. Measurements with micro-pH-electrodes have shown that at a blood glucose level of 100 mg-% the intracellular pH value in rat brain is about 0.3 pH units lower than that of the blood or other body tissues. However, if the blood glucose level is increased up to 400 mg-% despite the blood-brain-barrier there is a definite effect on the brain tissues; in refining the therapy concept further attention should be directed to this effect. Glucose infusion, if combined with anesthesia, bads to a marked acidification of the tumor tissue, values around pH 6.3 have been observed. For this purpose the two-fold attack (glucose infusion plus hyperthermy) should be generally carried out in the absence of anesthesia, possibly at higher partial pressures of oxygen. The concept of the mechanism of cell damage if low pH and heat are combined, requires that lowering the pH by 0.3 units in brain tissues should equally increase the temperature sensitivity of these cells. These facts are taken into account and compensated by the two-chamber hyperthermy bath which through cooling of the head allows to maintain the temperature of the brain at 1°C below the hyperthermy temperature of the immersion vessel for the body. In this way the compatibility of the therapeutic process is increased.

The blood-brain-barrier which normally prevents an increase in the glycolytic rate at higher blood glucose levels, is no longer intact in brain tumors. Therefore, increasing the blood glucose level should lead to an increase in aerobic glycolysis of brain tumor cells and hence to a selective acidification of the tumor tissue. In consequence, the “multi-step cancer therapy concept” is equally applicable in the case of tumors of the brain.