Post on 10-Jan-2016
description
Concepte de radioterpia, bases del seu funcionament i efectes sobre els teixits irradiats. Qu aporta la radioterpia i
quines contraindicacions t sobre el cicle i la supervivncia cellular, a ms de com es mesuren i es representen
grficament. Importncia de la dosi administrada segons la radiosensibilitat per a minimitzar lesions tissulars,
consideraci de lefectivitat biolgica relativa. bguix@ub.edu
Introducci
Les radiacions electromagntiques sn un mitj de
transport denergia sense necessitat dun medi
material. Es coneixen com radiacions ionitzants
perqu quan interaccionen amb la matria poden
arrencar-ne un electr i crear un i.
1.1 Lobjectiu de la radioterpia
Lobjectiu de la radioterpia s el de curar sense
lesionar, s a dir, destruir el teixit patolgic conservant
al mxim possible les estructures perifriques sanes.
Aix, grcies al dipsit selectiu denergia en dosi
mxima i uniforme incidint sobre el volum blanc
(target) i la dosi mnima als teixits normal vens,
aconseguim eliminar selectivament les cllules
neoplsiques.
1.2 La radilisi de laigua
El 75% del nostre cos est constitut per aigua. La
radiaci emesa produeix radilisi de laigua en
impactar contra les molcules que la formen i
interaccionar-hi, donant lloc a protons (H+) i hidroxils
(OH-). Conseqentment, aquests ions poden associar-
se entre ells donant hidrogen (H2), aigua de nou (H2O)
o superxid dhidrogen (H2O2), que posteriorment pot
alliberar protons i donar lloc a diferents espcies
reactives, a ms dionitzar molcules funcionals.
El risc de la radiaci excessiva rau presisament en
aquests canvis fsics de laigua present als nostres
teixits biolgics, ja que els diferents radicals i ons
esmentats poden interaccionar amb certes
macromolcules i alterar-ne les seves propietats. Els
efectes biolgics sn ms greus com menys abundants
siguin les cpies de macromolcules afectades. Si li
suneix amb macromolcules amb moltes cpies en
circulaci, no suposa cap problema. Si la uni s amb
protenes poc abundants o DNA, la radiaci pot
provocar efectes biolgics greus.
Caracterstiques del fenomen radiobiolgic
1.3 Cicle i composici cellular
El fenomen radiobiolgic provoca una reacci
probabilstica, ja que la incidncia de la radiaci sobre
les molcules daigua pot donar diversos resultats
qumics com ja hem vist. Sempre sinicia a partir dun
mecanisme desencadenant com, la radilisi de
laigua, que dna conseqncies inespecfiques i no
Unitat. 1 Radiobiologia
Unitat 1 Radiobiologia 2
necessriament inequvoques de la radiaci que
poden afectar a qualsevol part de la cllula. Aquests
efectes no difereixen massa dels que podria patir sota
lefecte daltres agressions qumiques o fsiques.
Els teixits irradiats poden trigar hores o dies a
comenar a notar certs efectes biolgics (perode de
latncia), encara que lorigen daquests tingus lloc
inmmediatament amb la radiaci. Els efectes
comencen de seguida (en microsegons) per poden
tardar fins a anys en manifestar-se (latents). P.e., els
radicals lliures que es formen instantniament poden
quedar en circulaci o anar-se acumulant i no
comenar a ser lesius fins al cap dun temps, el qual
anomenem perode de latncia. Ara b, passat el
perode de latncia els processos de canvis passen a
ser irreversibles.
El canvi funcional ms aparent que es duu a terme en
les cllules irradiades s lalteraci del patr dels seus
cicles vitals. Aix comena a disminuir el percentatge
de cllules en fase M de la mitosi (que generalment
hauria de ser del 7%). Desprs aquest percentatge
torna a augmentar, i aix es va repetint cclicament
durant un temps, fins a tornar a estabilitzar-se a la
situaci inicial.
En resum, cal recordar que les reaccions del fenomen
radiobiolgic es caracteritzen per ser: probabilstiques
i no selectives, inespecfiques i no diferents a les
produdes per altres agents fsics o qumics, i de canvis
latents.
1.4 Tipus de lesions
Les lesions gentiques poden ser :
niques o monocatenries: Si noms es
trenca una cadena del DNA, la cllula pot
regenerar-la fent servir lhomloga com a
motlle, ja que es tracta duna imatge
especular no afectada. En cas que la mutaci
no pugui reparar-se la cellula pot entrar en
apoptosi o sobreviure i passar la mutaci a
generacions futures.
Dobles (molt properes) o bicatenries: Si es
trenquen les dues en canvi, la mutaci no es
pot reparar i la cllula sol acabar en apoptosi.
A nivell patolgic, la gravetat de la situaci depn
especialment de la quantitat de mutacions gniques
patides. Una mutaci puntual de vegades ni es detecta
i passa a les generacions futures sense que ni ens
adonem; per lacumulaci de certes mutacions
provoquen canvis daa en la codificaci proteica
dalguns factors o enzims, i per tant poden provocar
deficincies funcionals ms o menys destacables.
A ms dosi ms probabilitat de que les cllules
quedin afectades i entrin en un programa de mort
cellular. Hi ha una dosi llindar a partir de la qual la
probabilitat de lesions augmenten segons un patr de
corba sigmoide.
1.5 Resposta radiobiolgica
1.5.1 Efectes de la radiaci en funci de la dosi administrada
Quan parlem de radiaci cal tenir en compte la dosi a
la que exposem als teixits. Cada teixit i organisme viu
t una dosi mxima assimilable, i cap pot sobreviure a
una dosi prou alta de radiaci com per a alterar-ne
irreversiblement les propietats estructurals.
Com diem, els efectes que es produeixen a causa de
la radiaci segueixen un patr dafectaci sigmoide,
que cal interpretar:
Unitat 1 Radiobiologia 3
Efectes no deterministes, estocstics: per sota
del punt dinflexi no podem assegurar que la
radiaci sigui la causa directa dels efectes
observats (sn efectes estocstics o no
deterministes; p.e. recordem que algunes
mutacions observades poden ser
espontnies)
Efectes deterministes: a partir de certa dosi
llindar de radiaci, situada en el punt
dinflexi de la corba sigmoide, els efectes
observats no sn atzarosos sin conseqncia
inequvoca de la radiaci.
s a dir que hi ha una dosi a partir de la qual podem
afirmar amb seguretat que el teixit quedar lesionat.
Aix permet calcular la probabilitat de mutacions en
funci de la dosi aplicada. Segons el que hem dit, les
dosis petites de radiaci (per sota del punt dinflexi)
poden incrementar lleugerament la probabilitat
daparici de mutaci espontnies per no les
causen. Serien com factors de risc. P.e. una radiografia
no matar a ning per els radilegs (o qualsevol
professional que treballi amb RX) exposats de manera
molt repetida a la radiaci, shan de protegir della.
1.5.2 ndex mittic i variaci amb la dosi de radiaci
Grficament, podriem representar les alteracions en
lndex mittic (M) a partir de lexposici a la radiaci
de la manera segent:
Lacusada variaci de lndex mittic que sobserva,
depn en gran part de la dosi (D) de radiaci rebuda. A
ms dosi rebuda, major s el retard de recuperaci de
lndex mittic.
1.5.3 Corba de supervivncia
A ms de lndex mittic, lndex de supervincia
cellular tamb es veu afectat per la radiaci. Les
variacions en aquest parmetre sexpressen amb
corbes de supervivncia cellular.
La corba de supervivncia cellular requereix uns
parmetres per a expressar-se. Es comprova quina
probabilitat tenen certes colnies de cultius cellulars
de seguir-se reproduint i creixent de manera normal
sotmeses a dosis creixents de radiaci. Els estudis sn
de tipus cas-control en els que es compara quantes i
quin ndex de creixement tenen els grups de cllules
amb i sense radiaci?? Els resultats sobtenen de
mesurar la supervivncia total i la fracci (%) de
supervivncia del cultiu; i veiem que un cop
expressada, apareix una corba semilogartmica. s una
corba semilogaritmca ja que sutilitza una escala lineal
(la dosis) i una escala exponencial la (fracci de
supervivncia).
Unitat 1 Radiobiologia 4
A dosis petites de radiaci, la fracci de supervivncia
continua essent del 100% (la radiaci prcticament no
t efectes biolgics a banda dels estocstics) i va
disminuint lentament alhora que el seu pendent creix
progressivament a mida que augmentem la dosi. s a
dir que a dosis ms grans hi ha menys cllules que
puguin crixer.
Dq: dosi quasi llindar
D0: pendent de la part exponencial de la
corba
n: constant proporcional al nombre de dianes
per tal que una cllula comenci a tenir
lesions (punt restrictiu a partir del qual la
cllula patir, segur, efectes deterministes.
Aix, a ms pendent (ms dosi) ms perill per a les
cllules exponencialment. Val a dir que normalment
en aquestes corbes tamb es senyalitza el punt de
restricci estocstica, a partir del qual els efectes
adversos de la radiaci emesa apareixeran segur (punt
dinflexi per a laparici dels efectes deterministes).
Cost-benefici biolgics de la radioterpia
1.6 Eficcia biolgica relativa (EBR)
Normalment es tria una dosi que sigui prou alta com
per notar els efectes biolgics sense alterar el cicle
cellular, la seva capacitat de reproducci o matar-la
s a dir que sempre assumim un risc (tot i que petit).
La mesura de la efectivitat en relaci al risc biolgic
sanomena eficcia biolgica relativa (EBR) i com
millor establerta estigui, millor balan cost-benefici
obtindrem. Quan ja shan produit certes alteracions
mnimes i necessries (el risc que sempre assumim),
els cultius encara poden crixer ja que les cllules sn
capaces danar reparant les mutacions per les
agressions rebudes.
Les cllules dels diferents teixits humans presenten
una corba molt semblant entre elles pel que fa a
supervivncia cellular s a dir que tenen un nombre
de radiacions suportables semblants abans de
comenar a patir mutacions.
1.7 Radiosensibilitat
Analitzant i comparant diferents corbes de
supervivncia, veiem que hi ha teixits ms
radiosensibles que daltres, segons aguantin ms
radiaci o menys sense patir mutacions lesives.
Aix, el concepte de radiosensibilitat es defineix com la
susceptibilitat duna cllula a ser lesionades per la
radiaci; essent doncs una caracterstica de la prpia
cllula, no de la radiaci.
A grans trets podem dir que la radiosensibilitat de
cada tipus cellular segueix la llei de Bergonie i
Tribondeau: a ms indiferenciada i ms activitat
mittica, ms radiosensible s la cllula. Lexperiment
que va permetre veure que el grau de diferenciaci
duna cllula i el seu ndex mittic estaven
directament relacionats amb la seva radiosensibilitat
va consistir en irradiar testicles i observar que es
necessita una dosi molt menor per a lesionar les
espermatognies no diferenciades que p.e.
Unitat 1 Radiobiologia 5
espermatcits. Les cllules ms afectades sn les
espermatognies, desprs els espermatcits i
finalment les cllules de Sertoli, les quals sn molt
radioresistents ja que estan molt diferenciades i tenen
una capacitat mittica molt menor.
Lescala de radiosensibilitat segueix lordre segent
(de ms sensible a ms resistent):
cllules intermittiques vegetatitves (VIM)
com cllules del moll de los
cllules intermittiques diferenciades (DIM)
com les epitelials
cllules de teixits conjuntius multipotencials
(MPC)
cllules postmittiques reversibles (RPM)
com les dels parenquimes dels rgans
(nefrones del rony, de Sertoli dels testicles,
penumcits dels pulmons,)
cllules postmittiques fixes (FPM) com les
neurones del SNC, que sn les ms resistents
La comparaci de les corbes de diferents teixits
humans seria:
Les 4R de la radiobiologia
Reparaci, reoxigenaci, redistribuci del cicle cellular
i repoblaci.
1.8 Reparaci
Totes les cllules creixen al voltant de vasos, dels
quals necessiten rebre els nutrients. Si reben molts
nutrients (per irrigaci abundant del territori p.e.), les
cllules tindran major capacitat mittica. Per en una
cllula molt mittica en constant expansi i
creixement, laparici dun tumor tamb s ms
probable, nodrit i maligne. Per tant, caldr anar molt
en compte amb la radiaci en aquests tipus de teixits
perivasculars tant irrigats.
1.9 Reoxigenaci
El tumor es posa al costat dun vas i tamb en crea
ms, de manera que les cells del voltant tamb reben
ms oxigen i nutrients, si eren necrtiques no recauen
o es recuperen i tornen a fer mitosis, de manera que
tornen a ser sensibles al tractament.
En resum, la radioterpia tumoral consisteix en
irradiar per eliminar les cllules ms properes als
vasos i aix oxigenar a les que estaven ms apartades
que estaven hipxiques (no necrtiques).
A la imatge es veu lestructura dun tumor al voltant
dun vas.
1.10 Redistribuci del cicle cellular
Si selectivament retardem la continutat del cicle
celular (per radioterpia), moltes cllules queden
aturades a la fase G2 i sacumulen abans de comenar
la mitosi. Per tant, desprs totes (o moltes ms)
comencen alhora la fase M, de manera que es
sincronitzen. Aix, la homogenetat de fases en que es
troben respectivament les diferents cllules de teixit
s caracterstica dels sotmesos a radioterpia, ja que
sempre hi ha una majoria de cllules en una o una
altra fase del cicle.
1.11 Repoblaci dels teixits
Desprs del tractament de radioterpia, hi ha teixits
amb ms facilitat per a regenerar les seves lesions que
daltres. Per a replenar els espais tissulars buits que
han deixat les cllules apoptosades dun epiteli
lesionat per radioterpia, es posen p.e. fibrcits per a
Unitat 1 Radiobiologia 6
reomplir el teixit. Daquesta manera per, queda una
cicatriu com a seqela mentre que altres teixits, com
el fetge, es regeneren tal qual (si tenen lndex mittic
elevat) a partir de les cllules supervivents, fins i tot
encara que haguessin quedat molt poques cllules
vives. (Recordar la diferncia de capacitat repoblativa
dels epitelis o el parnquina heptic).
Els tractaments de radioterpia es donen en diferents
sessions perqu aix sevita la fibrosi dels teixits ms
radiosensibles.
Desprs del tractament de radioterpia, hi ha teixits
amb ms facilitat per a regenerar les seves lesions que
daltres. Per a replenar els espais tissulars buits que
han deixat les cllules apoptosades dun epiteli
lesionat per radioterpia, es posen p.e. fibrcits per a
reomplir el teixit. Daquesta manera per, queda una
cicatriu com a seqela mentre que altres teixits, com
el fetge, es regeneren tal qual (si tenen lndex mittic
elevat) a partir de les cllules supervivents, fins i tot
encara que haguessin quedat molt poques cllules
vives.
(Recordar la diferncia de capacitat repoblativa p.e.
entre els epitelis o el parnquina heptic).
Tipus de radiacions usades en oncologia
radioterpica
En els tractaments de radioterpia sutilitzen fotons,
electrons, neutrons i protons. Shan de fraccionar en
dosis adequades, les quals es calculen en Grays (GY,
unitats de mesura), i tenir en compte lEBR per a cada
teixit. Les dosis normalment administrades per a les
diferents fraccions sn:
40Gy per a tumors hematolgics
50-80Gy per a malalties subclniques i per a
tumors en les cllules del SNC
80-85Gy per a tumors de parnquima noble
(rony, pulm i melsa), cosa que gaireb
suposa lesions tissulars.
A ms, hi ha molts estudis per a calcular les dosis
adequades dels tractaments per a cada pacient i
patologia.
Rendiment en profunditat (fotons i electrons):
ACTIVITATS TIPUS TEST
1. El perode entre la dosis de radiaci i la
possible aparici de dany tard en el teixit sa,
sanomena:
a. Perode de latncia
b. Interval lliure
c. Temps de recidiva
d. Perode de remissi
e. Perode en blanc
2. Per disminuitr la mortalitat dun tipus de
cncer podem actuar:
a. Incrementant lagressivitat dels
tractaments.
b. Disminuint lexposici a carcingents
coneguts.
c. Modificant els hbits poblacional
d. Augmentant les campanyes
publicitries
e. Variant la ingesta calrica, disminuitn
laportament de protenes i
augmentant la fibra vegetal.
3. Lobjectiu primordial de la radioterpia s:
a. Evitar laplicaci daltres tractaments
b. Reduir el cost del tractament del
cncer
c. Evitar practicar cirugia
d. Curar sense lesionar
e. Evitar les metstasi a distncia
4. Per aconseguir lobjectiu de la radioterpia la
dosi en el volum tumoral o target ha de ser:
Unitat 1 Radiobiologia 7
a. La menor possible
b. Menor que en els teixits normals
c. Semblant a la dosi mxima de
tolerncia dels teixits sans vens
d. El ms uniforme possible
e. La ms alta possible
5. El fraccionar els tractaments de radioterapia
permet:
a. Augmentar la producci de radicals
lliures.
b. Disminuir els efectes secundris
tardans.
c. Millorar la regeneraci tumoral
d. Incrementar les seqeles
e. Millorar la distribuci de dosis.
6. Defineix en aquest grfic: n
SOLUCIONS
1A, 2A, 3D, 4E, 5B
6: Constant proporcional al nombre de dianes per tal
que una cllula comenci a tenir lesions (punt restrictiu
a partir del qual la cllula patir, segur, efectes
deterministes.