Radiosensibilidad
Susceptibilidad de las células a la radiación.

La radiosensibilidad es la susceptibilidad relativa de las células, tejidos, órganos u organismos al efecto nocivo de la radiación ionizante .

Tipos de células afectadas

Las células son menos sensibles cuando se encuentran en la fase S , luego en la fase G 1 , luego en la fase G 2 y más sensibles en la fase M del ciclo celular . Esto se describe en la "ley de Bergonié y Tribondeau", formulada en 1906: los rayos X son más efectivos en las células que tienen una mayor actividad reproductiva. [1] [2]

A partir de sus observaciones, concluyeron que las células tumorales que se dividen rápidamente son, en general, más sensibles que la mayoría de las células del organismo. Esto no siempre es cierto. Las células tumorales pueden ser hipóxicas y, por lo tanto, menos sensibles a los rayos X porque la mayoría de sus efectos están mediados por los radicales libres producidos por el oxígeno ionizante.

Se ha demostrado que las células más sensibles son aquellas que no están diferenciadas , están bien nutridas, se dividen rápidamente y tienen una actividad metabólica muy alta . Entre las células del cuerpo, las más sensibles son las espermatogonias y los eritroblastos , las células madre epidérmicas y las células madre gastrointestinales. [3] Las menos sensibles son las células nerviosas y las fibras musculares .

También son células muy sensibles los ovocitos y los linfocitos , aunque se trata de células en reposo y no cumplen los criterios descritos anteriormente. Las razones de su sensibilidad no están claras.

También parece haber una base genética para la variada vulnerabilidad de las células a la radiación ionizante. [4] Esto se ha demostrado en varios tipos de cáncer y en tejidos normales. [5] [6]

Clasificación del daño celular

El daño a la célula puede ser letal (muere) o subletal (puede repararse a sí misma). El daño celular puede provocar efectos sobre la salud que pueden clasificarse como reacciones tisulares o efectos estocásticos según la Comisión Internacional de Protección Radiológica .

Reacciones tisulares

Las reacciones tisulares tienen un umbral de irradiación por debajo del cual no aparecen y por encima del cual suelen aparecer. El fraccionamiento de la dosis, la tasa de dosis, la aplicación de antioxidantes y otros factores pueden afectar el umbral preciso en el que se produce una reacción tisular. Las reacciones tisulares incluyen reacciones cutáneas (depilación, eritema, descamación húmeda), cataratas, enfermedades circulatorias y otras afecciones. En una revisión sistemática se descubrieron siete proteínas que se correlacionaban con la radiosensibilidad en tejidos normales: γH2AX, TP53BP1, VEGFA, CASP3, CDKN2A, IL6 e IL1B. [7] [8]

Efectos estocásticos

Los efectos estocásticos no tienen un umbral de irradiación, son casuales y no se pueden evitar. Se pueden dividir en efectos somáticos y genéticos. Entre los efectos somáticos, el cáncer secundario es el más importante. Se desarrolla porque la radiación causa mutaciones del ADN de forma directa e indirecta. Los efectos directos son los causados ​​por las partículas ionizantes y los propios rayos, mientras que los efectos indirectos son los que son causados ​​por los radicales libres, generados especialmente en la radiólisis del agua y la radiólisis del oxígeno. Los efectos genéticos confieren la predisposición de radiosensibilidad a la descendencia. [9] El proceso aún no se entiende bien.

Estructuras objetivo

Durante décadas, se pensó que el principal objetivo celular del daño inducido por la radiación era la molécula de ADN. [10] Esta visión ha sido desafiada por datos que indican que para aumentar la supervivencia, las células deben proteger sus proteínas, que a su vez reparan el daño en el ADN. [11] Una parte importante de la protección de las proteínas (pero no del ADN) contra los efectos perjudiciales de las especies reactivas de oxígeno (ROS), que son el principal mecanismo de toxicidad por radiación, la desempeñan los complejos no enzimáticos de iones de manganeso y pequeños metabolitos orgánicos. [11] Se demostró que estos complejos protegen las proteínas de la oxidación in vitro [12] y también aumentan la supervivencia a la radiación en ratones. [13] Se demostró que una aplicación de la mezcla protectora reconstituida sintéticamente con manganeso preserva la inmunogenicidad de los epítopos virales y bacterianos a dosis de radiación muy superiores a las necesarias para matar los microorganismos, abriendo así una posibilidad para una rápida producción de vacunas de organismo completo. [14] Se ha demostrado que el contenido intracelular de manganeso y la naturaleza de los complejos que forma (ambos medibles por resonancia paramagnética electrónica ) se correlacionan con la radiosensibilidad en bacterias, arqueas, hongos y células humanas. [15] También se encontró una asociación entre el contenido total de manganeso celular y su variación, y la radiorespuesta inferida clínicamente en diferentes células tumorales, un hallazgo que puede ser útil para radiodosis más precisas y un mejor tratamiento de los pacientes con cáncer. [16]

Véase también

Referencias

  1. ^ Bergonié J, Tribondeau L (1906). "De Quelques Résultats de la Radiotherapie et Essai de Fixation d'une Technique Rationnelle". Cuentas Rendus des Séances de l'Académie des Sciences . 143 : 983–985.
  2. ^ Bergonié, J.; Tribondeau, L. (1959). "Interpretación de algunos resultados de la radioterapia y un intento de determinar una técnica lógica de tratamiento / De Quelques Résultats de la Radiotherapie et Essai de Fixation d'une Technique Rationnelle". Investigación sobre radiación . 11 (4): 587–588. doi :10.2307/3570812. JSTOR  3570812.
  3. ^ Trowell OA (octubre de 1952). "La sensibilidad de los linfocitos a la radiación ionizante". The Journal of Pathology and Bacteriology . 64 (4): 687–704. doi :10.1002/path.1700640403. PMID  13000583.
  4. ^ Fornalski KW (2019). "Respuesta adaptativa a la radiación y cáncer: desde el punto de vista de la física estadística". Physical Review E . 99 (2): 022139. Bibcode :2019PhRvE..99b2139F. doi :10.1103/PhysRevE.99.022139. PMID  30934317. S2CID  91187501.
  5. ^ Yard BD, Adams DJ, Chie EK, Tamayo P, Battaglia JS, Gopal P, et al. (abril de 2016). "Una base genética para la variación en la vulnerabilidad del cáncer al daño del ADN". Nature Communications . 7 : 11428. Bibcode :2016NatCo...711428Y. doi :10.1038/ncomms11428. PMC 4848553 . PMID  27109210. 
  6. ^ Barnett GC, Coles CE, Elliott RM, Baynes C, Luccarini C, Conroy D, et al. (enero de 2012). "Validación independiente de genes y polimorfismos que se ha informado que están asociados con la toxicidad por radiación: un estudio de análisis prospectivo". The Lancet. Oncología . 13 (1): 65–77. doi : 10.1016/S1470-2045(11)70302-3 . PMID  22169268.
  7. ^ Subedi, Prabal; Gomolka, Maria; Moertl, Simone; Dietz, Anne (2021). "Biomarcadores proteicos de radiación ionizante en tejido normal y su correlación con la radiosensibilidad: una revisión sistemática". Revista de medicina personalizada . 11 (2): 140. doi : 10.3390/jpm11020140 . PMC 7922485 . PMID  33669522. 
  8. ^ Dietz, Anne; Gomolka, Maria; Moertl, Simone; Subedi, Prabal (2020). "Biomarcadores proteicos de radiación ionizante en tejido normal y su correlación con la radiosensibilidad: protocolo para una revisión sistemática". Revista de medicina personalizada . 11 (1): 3. doi : 10.3390/jpm11010003 . PMC 7822013 . PMID  33375047. 
  9. ^ Fornalski KW (2016). "Radiación y evolución: de la ecuación de Lotka-Volterra a la ecuación de equilibrio". Revista internacional de baja radiación . 10 (3): 222–33. doi :10.1504/IJLR.2016.10002388.
  10. ^ Hutchinson F (septiembre de 1966). "La base molecular de los efectos de la radiación sobre las células". Cancer Research . 26 (9): 2045–52. PMID  5924966.
  11. ^ ab Daly MJ (marzo de 2009). "Una nueva perspectiva sobre la resistencia a la radiación basada en Deinococcus radiodurans". Nature Reviews. Microbiology . 7 (3): 237–45. doi :10.1038/nrmicro2073. PMID  19172147. S2CID  17787568.
  12. ^ Daly MJ, Gaidamakova EK, Matrosova VY, Kiang JG, Fukumoto R, Lee DY, et al. (septiembre de 2010). "Proteomas antioxidantes de moléculas pequeñas en Deinococcus radiodurans". PLOS ONE . ​​5 (9): e12570. Bibcode :2010PLoSO...512570D. doi : 10.1371/journal.pone.0012570 . PMC 2933237 . PMID  20838443. 
  13. ^ Gupta P, Gayen M, Smith JT, Gaidamakova EK, Matrosova VY, Grichenko O, et al. (2016). "MDP: un complejo decapéptido Mn2+ de Deinococcus protege a los ratones de la radiación ionizante". PLOS ONE . ​​11 (8): e0160575. Bibcode :2016PLoSO..1160575G. doi : 10.1371/journal.pone.0160575 . PMC 4976947 . PMID  27500529. 
  14. ^ Gaidamakova EK, Myles IA, McDaniel DP, Fowler CJ, Valdez PA, Naik S, et al. (julio de 2012). "Preservación de la inmunogenicidad de epítopos de vacunas virales y bacterianas irradiados letalmente utilizando un complejo radioprotector de péptido Mn2+ de Deinococcus". Cell Host & Microbe . 12 (1): 117–124. doi :10.1016/j.chom.2012.05.011. PMC 4073300 . PMID  22817993. 
  15. ^ Sharma A, Gaidamakova EK, Grichenko O, Matrosova VY, Hoeke V, Klimenkova P, et al. (octubre de 2017). "2+, calibrado por resonancia paramagnética". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 114 (44): E9253–E9260. doi : 10.1073/pnas.1713608114 . PMC 5676931 . PMID  29042516. 
  16. ^ Doble PA, Miklos GL (julio de 2018). "Las distribuciones de manganeso en diversos cánceres humanos brindan información sobre la radioresistencia tumoral". Metallomics . 10 (9): 1191–1210. doi : 10.1039/c8mt00110c . hdl : 10453/128630 . PMID  30027971.
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