Mecanismos de la Radiación en Células y ADN: Implicaciones en Radioterapia
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Acción de la Radiación a Nivel Celular
La interacción de la radiación con los sistemas biológicos puede manifestarse a través de dos mecanismos principales: la acción directa y la acción indirecta, ambos cruciales para comprender el daño celular.
Acción Directa
El daño ocurre como resultado de la ionización de los átomos de moléculas clave para el sistema biológico, lo que causa la inactivación o la alteración funcional del ADN.
Acción Indirecta
Es causada por cambios químicos en el citoplasma o en otras estructuras celulares, de modo que los productos químicamente generados son los que causan el daño final a las estructuras vitales de la célula. Este tipo de acción se produce principalmente por la radiólisis del agua.
Efectos de la Radiación sobre el ADN: Lesiones Radioinducidas
La radiación ionizante puede inducir diversas lesiones en la molécula de ADN, con consecuencias significativas para la viabilidad y función celular.
Rotura Simple de Cadena
La mayoría de estas roturas se deben a la acción de los radicales HO*. A la rotura simple de cadena también se le denomina lesión subletal.
Rotura Doble de Cadena
Es una lesión compleja que se produce como consecuencia de la rotura de las dos hebras del ADN en sitios muy próximos. También se le denomina lesión letal, dada su estrecha relación con la muerte celular.
Transferencia Lineal de Energía (LET)
La LET se define como la energía promedio depositada por unidad de longitud en profundidad de interacción de las partículas cargadas, y sus unidades suelen ser keV/μm. La transferencia lineal de energía (LET) es solo otro término para el poder de frenado (o de colisión).
Las Cinco 'R' de la Radioterapia
Estos principios fundamentales describen la respuesta de las células y tejidos a la radiación, siendo clave para optimizar los esquemas de tratamiento en radioterapia.
Reparación
La recuperación del daño subletal se refiere a los procesos mediante los cuales la función de las macromoléculas se restablece, lo que repercute en un incremento de la supervivencia celular.
Redistribución
Se refiere a los efectos de la progresión celular a lo largo del ciclo celular. Las células que sobreviven a una primera dosis de radiación tienden a ubicarse en una fase radiorresistente del ciclo celular.
Repoblación
La repoblación celular se refiere al aumento del número de divisiones celulares como mecanismo de compensación, siendo este mecanismo más relevante en los tejidos y tumores con tiempos de duplicación pequeños. Durante un tratamiento de radioterapia de entre 4 y 6 semanas, las células tumorales que sobreviven a la radiación pueden proliferar y, por tanto, incrementar el número de células que deben ser eliminadas.
Reoxigenación
Las células hipóxicas de un tumor que han sobrevivido selectivamente después de una dosis de radiación, mejorarán su aporte de oxígeno, lo que aumentará su radiosensibilidad.
Radiosensibilidad Intrínseca
El concepto de radiosensibilidad celular intrínseca, o simplemente radiosensibilidad, indica el grado de susceptibilidad (pérdida de capacidad reproductiva) ante la radiación, independientemente de los factores ambientales. Se puede cuantificar evaluando el grado de daño genético radioinducido. Algunos tumores y algunos tejidos sanos son intrínsecamente más sensibles que otros a los efectos de un determinado esquema de fraccionamiento de la radiación.
Es importante destacar que dos de estos procesos (reparación y repoblación) tienden a conferir mayor resistencia a un tumor o tejido normal a una segunda dosis de radiación; mientras que otros dos (redistribución y reoxigenación) tienden a incrementar su radiosensibilidad.