Clase 5: Principios Básicos de la Radioprotección

MN: 

Radioterapia:

Los principios básicos de la radioprotección son:

Justificación

Toda práctica que implique exposición a la radiación siempre debe ser beneficiosa para la sociedad.

Optimización o ALARA

Tan bajo como sea razonablemente posible.

Limitación de Dosis

La dosis recibida no debe superar los límites establecidos.

Efectos Biológicos de la Radiación Ionizante

Necrosis

Daño de células por factores nocivos, derrame de entrañas cuando mueren. Daño en la membrana plasmática = pérdida del control del paso de iones y agua. Inflamación del tejido que rodea la célula muerta.

Apoptosis

La célula se encoge y desarrollan ampollas en su superficie. El ADN del núcleo se corta en pedacitos y algunos organelos se descomponen en fragmentos. La célula se divide en pedacitos donde cada uno de estos se envuelve con cuidado en un paquete de membrana. Los pedacitos liberan señales que atraen a células fagocitarias.

Interacción de la Radiación con el Medio Celular

Se produce en tiempos del orden de 10^-18s y es probable. No puede ser modificada por ningún mecanismo biológico conocido. Por cada gray se producen 100.000 ionizaciones en el núcleo.

Distribución Espacio-Temporal

Sí depende de la naturaleza de la radiación incidente. Por esto las diferentes calidades de radiación manifiestan distinto poder nocivo.

Ionizaciones y Excitaciones Moleculares

Perturban la estabilidad química de las moléculas. Desencadenante para reacciones que concluirán con la formación de toda una familia de radicales químicos muy reactivos.

Modificación Físico-Química de la Respuesta

Por la existencia de radiosensibilizantes y radioprotectores químicos.

Efecto del Oxígeno

El más conocido es el oxígeno y este favorece el efecto de la radiación mediante tres mecanismos:

• Captura de electrones y radicales H+, esto impide la recombinación del agua.
• La formación de peróxidos tóxicos.
• La fijación del daño mediante el enlace con la molécula lesionada, mecanismo que compite, en los medios biológicos, con la acción de las enzimas reparadoras.

Daño Radio-Inducido en el ADN

• Primera vía de sustancias radiactivas: empleando vectores químicos específicos. Deben ser emisores de radiación de muy corto alcance para asegurar que la absorción de energía tiene lugar en la proximidad de la molécula o corpúsculo marcado.
• Segunda vía: uso de aceleradores de partículas controlados microscópicamente. Permiten lanzar partículas individuales a regiones para facilitar su localización e irradiación individual.

Técnicas para Establecer Hechos Experimentales

• Irradiación de citoplasma es 100-300 veces menos efectiva con radiación alfa.
• El isótopo de hidrógeno de corto alcance produce más daño si se incorpora al ADN que al ARN. Resulta hasta 1000 veces menos efectivo si se distribuye uniformemente en el citoplasma.

Autorización de desempeño: Seremi y CCHEN.

• El número de aberraciones cromosómicas está correlacionado con la muerte celular.
• El contenido de ADN está correlacionado con la radiosensibilidad. Las células con mayor contenido en ADN son más radiosensibles. La correlación no es perfecta, dado que la radiosensibilidad depende de otros factores, tales como la capacidad de reparación, pero es mucho más significativa que con otros corpúsculos o moléculas de la célula.
• La abundancia de enzimas reparadoras de ADN reduce la radiosensibilidad.
• La modificación química del ADN (por ejemplo, la sustitución con análogos halogenados de timidina), modifica la radiosensibilidad celular.

Solo un 5% del ADN corresponde a genes codificantes y es importante para el funcionamiento celular.

Acción Indirecta y Directa de la Radiación

Acción de los radicales e ionización del propio ADN.

Clasificación Más Significativa del Daño

Si la lesión puede o no ser neutralizada por la presencia de agentes químicos.

Reparación del Daño Celular

Técnicas de electroforesis en gel de células única, mediante demostración experimental de la reparación del daño al ADN mediante fragmentos de ADN en células irradiadas.

Rotura Simple

La reparación toma como modelo la cadena inalterada simétrica. Los reparadores reemplazan la base o nucleótido dañado del encontrado en la cadena opuesta.

Rotura Doble

Daño suficiente para que los reparadores no puedan emplear la cadena opuesta como modelo. La célula debe recurrir a mecanismos de reparación que impliquen la adopción de soluciones aproximadas que pueden producir errores y modificaciones genéticas.

Recombinación Homóloga

Utilizar una cadena idéntica o similar de la cromátida hermana como modelo para la reparación. El ADN debe estar duplicado (G2).

Recombinación No Homóloga

Unión directa de los extremos a ambos lados de la rotura, no requiere molde y es la vía más rápida y frecuente de reparación.

Mutaciones

Lesiones del ADN compatibles con la capacidad reproductiva celular, modifican la secuencia de las bases y resultan en la expresión anómala de proteínas. Cambio permanente en la secuencia de nucleótidos de una célula. Puede tener o no consecuencias.

Eficacia Tóxica de las Radiaciones Ionizantes

Para cuantificar la radiotoxicidad se utiliza una magnitud adimensional (eficacia biológica relativa).

EBR

Cociente entre la dosis absorbida necesaria para producir un determinado efecto utilizando una calidad de radiación que consideramos de referencia y la dosis absorbida necesaria para producir ese mismo nivel de efecto con la calidad de radiación considerada.