Radioterapia

RADIACIONES MAS UTILIZADAS

Radiaciones electromagnéticas: Rayos X Rayos gamma

Radiaciones corpusculares: Rayos beta Electrones Protones (ciclotrón) Píones Núcleos acelerados

RADIOBIOLOGÍA Ciencia que estudia los fenómenos físicos, químicos y biológicos relacionados con la interacción de la radiación ionizante con un organismo vivo. Incluye: las lesiones producidas los mecanismos de reparación de las mismas.

INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON UN ORGANISMO VIVO 1) Fase física : Ionización atómica. 2) Fase fisicoquímica : Formación de radicales libres. 3) Fase química : Daño del DNA. 4) Fase biológica : Incapacidad para reparar el daño del DNA. -Muerte celular. Apoptosis -Mutagénesis. Carcinogénesis -Radiotoxicidad aguda y crónica

ACCIÓN DE LA RADIACIÓN SOBRE LA CÉLULA SIEMPRE ES LESIVA - PROBABILÍSTICA - NO SELECTIVA - INESPECÍFICA

EFECTOS DE LA RADIACIÓN SOBRE LA CÉLULA SIEMPRE SON LESIVOS - ESTOCÁSTICOS (ALEATORIOS O PROBABILÍSTIC0S) La diana es el gen La lesión es la mutación No tienen umbral de dosis

- DETERMINISTAS (RELACIÓN CAUSA-EFECTO) Tienen umbral de dosis La gravedad depende de la dosis absorvida La lesión es la muerte celular

EFECTOS DE LA RADIACIÓN SOBRE EL AGUA La ionización producida por la radiación en la molécula de agua da lugar a: - aparición de un ión radical de H2O+ - un electrón libre El ión radical H2O+ es muy inestable y se descompone en: - un ión H+ - y un radical OH´ El electrón libre, a su vez, puede reaccionar con otras molé culas orgánicas o con una segunda molécula de agua produ ciendo: - un ión OH+ y un radical OH´

EFECTOS DE LA RADIACIÓN SOBRE EL AGUA

Los iones H+ y OH- pueden combinarse entre si dando lugar a moléculas de agua normales o compuestos estables que son incompatibles con la vida de la célula: OH- + OH-

H2 O2

H+ + H+

H2

OH- + H+

H2O

EFECTOS DE LA RADIACIÓN SOBRE EL AGUA

Los radicales libres de H´ y OH´ pueden combinarse entre ellos dando lugar a moléculas normales y nuevas moléculas incompatibles con la vida celular: OH´ + OH´ = > H2 O2 H´ + H´ = > H2 OH´

+ H´ = H2O

EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL DNA

- Cambio o pérdida de una base - Ruptura del enlace de hidrogeno entre las dos cadenas - Fractura del esqueleto de una cadena de la molécula de DNA - Fractura del esqueleto de las dos cadenas de la molécula de DNA. - Fractura y subsecuente unión cruzada dentro de la molécula de DNA, o desde una molécula de DNA a otra.

EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL DNA

- Cambio o pérdida de una base - Ruptura del enlace de hidrogeno entre las dos cadenas - Fractura del esqueleto de una cadena de la molécula de DNA - Fractura del esqueleto de las dos cadenas de la molécula de DNA. - Fractura y subsecuente unión cruzada dentro de la molécula de DNA, o desde una molécula de DNA a otra.

EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL DNA

--A---T---G---C---T---A---G---C---T---A--

--A---T---G---C---C---A---G---C---T---A--

--A---T---G---C--- --- A---G---C---T---A--

Cambio o pérdida de una base - mutación

EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL DNA

--A---T---G---C---T---A---G---C---T---A--

--A---T---G---C--- T A---G---C---T---A--

Pérdida de un enlace de hidrogeno

EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL DNA

-- A --- T--- G --- C--- T --- A --- G --- C ---T --- A --

-- A --- T--- G --- C-R -- T --- A --- G --- C -- R -- T --- A --

Rotura del esqueleto - daño celular

EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL DNA

-- A --- T--- G --- C--- T --- A --- G --- C ---T --- A --

-- A --- T--- G --- C--- T --- A --- G --- C --- T --- A --

-- A --- T--- G --- C--- T --- A --- G --- C ---T --- A --

Rotura del esqueleto - daño celular

LESIONES EN EL ADN

IMPLICACIONES MUTACIONES

No detectables

Afectar a generaciones futuras

Muerte celular

Efectos de las radiaciones ionizantes sobre el ADN * Producen alteración del código genético del gen afectado, es decir, una MUTACIÓN. * Muchas de las alteraciones producida por las radiaciones ionizantes en el ADN son reparadas por la célula y, por tanto, nunca llegan a manifestarse. * Las lesiones en el ADN se ven influidas por, entre otros, dos factores dependientes de la radiación: * La dosis total suministrada: A mayor cantidad total de radiación ionizante suministrada, mayor es la incidencia de mutación * La tasa de dosis: (es la cantidad de radiación administrada por unidad de tiempo). La misma dosis suministrada a dos personas en tiempos distintos, el daño será mayor en la que se administró en el menor tiempo, ya que a la célula no le da tiempo a recuperarse del daño recibido.

Efectos de las radiaciones ionizantes sobre el ADN * Producen alteración del código genético del gen afectado, es decir, una MUTACIÓN. * Muchas de las alteraciones producida por las radiaciones ionizantes en el ADN son reparadas por la célula y, por tanto, nunca llegan a manifestarse. * Las lesiones en el ADN se ven influidas por, entre otros, dos factores dependientes de la radiación: * La dosis total suministrada: A mayor cantidad total de radiación ionizante suministrada, mayor es la incidencia de mutación * La tasa de dosis: (es la cantidad de radiación administrada por unidad de tiempo). La misma dosis suministrada a dos personas en tiempos distintos, el daño será mayor en la que se administró en el menor tiempo, ya que a la célula no le da tiempo a recuperarse del daño recibido.

LESIONES RESIDUALES EN EL DNA Células germinales: mutaciones puntuales y cambios en estructura

Células somáticas: Envejecimiento prematuro Esterilidad Anomalías fetales Síndromes de irradiación Producción de tumores...

EFECTOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES SOBRE LOS CROMOSOMAS 1.- Una rotura en un cromosoma 2.- Una rotura en dos cromosomas 3.- Dos o mas roturas en el mismo cromosoma 4.- Adhesividad o apelotonamiento de los cromosomas Consecuencias en la célula 1. Curación sin lesión 2. Pérdida de una parte del cromosoma 3. Reagrupamiento de los genes

ALTERACIONES EN CROMOSOMAS

--A---T---G---C---T---A---G---C---T---A--

Efectos de las radiaciones ionizantes

* Producen alteración del código genético del gen afectado, es decir, una MUTACIÓN. * Muchas de las alteraciones que producen las radiaciones ionizantes en el ADN son reparadas por la célula y, por tanto, nunca llegan a manifestarse. * Si la lesión producida es grande, los daños cromosómicos reciben el nombre de ABERRACIONES O ANOMALÍAS CROMOSÓMICAS, que podrán ser compatibles o no con la vida del ser. * Las lesiones cromosómicas se ven influidas por, entre otros, dos factores dependientes de la radiación: * La dosis total suministrada. A mayor cantidad total de radiación ionizante suministrada, mayor es la incidencia de mutación o aberraciones. * La tasa de dosis. Es la cantidad de radiación administrada por unidad de tiempo. La misma cantidad suministrada a dos personas en tiempos distintos, el daño será mayor en la que fue suministrada en menor tiempo ya que a la célula no le da tiempo a recuperarse del daño recibido.

RESPUESTA CELULAR A LA RADIACIÓN

Muerte en interfase: Alteraciones bioquímicas se presenta con diferente tipo de dosis

Fallo reproductor Mecanismo desconocido

RESPUESTA CELULAR A LA RADIACIÓN RETRASO EN LA DIVISIÓN

Mecanismo desconocido

DIFERENCIACIÓN CELULAR

Ley de BERGONIE TRINBONDEAU Ley de ANCEL y VITEMBERG Tanto una como otra conceden gran importancia a la actividad mitótica. una célula es tanto mas radiosensible, cuanto mayor es su actividad reproductiva.

Ley de Bergonie Trinbondeau: esta basada en la observación de irradiaciones sobre células testiculares, y en función de la actividad mitótica y diferenciación celular, se establecen los siguientes puntos: una célula es tanto mas radiosensible, cuanto mas largo sea su porvenir de división. una célula es tanto mas radiosensible, cuanto menos diferenciadas estén sus funciones.

Ley de Ancel y Vitemberg: la sensibilidad de toda célula que ha de experimentar lesiones por radiación es la misma, pero el tiempo que tardan en aparecer las lesiones inducidas, varia según los distintos tipos de células. Los factores que influyen en el tiempo que tardan en aparecer las lesiones radioinducidas son: el estrés biológico que actúa sobre la célula. La actividad reproductiva representa un estrés biológico considerable. las condiciones en que se encuentra la célula en el periodo de pre y post radiación.

•Escala de radiosensibilidad y sus leyes: 1)- Muy radiosensibles (leucocitos, eritroblastos, espermatogonias). 2)- Relativamente radiosensibles (mielocitos, células de las criptas intestinales, células básales de la epidermis). 3)- Sensibilidad intermedia (células endoteliales, células de las glándulas gástricas, osteoblastos, osteoclastos, condroblastos, espermatocitos, espermatides,etc.). 4)- Relativamente radioresistentes (granulocitos, osteocitos, espermatozoides, eritrocitos, células superficiales gastrointestinales.). 5)- Muy radioresistentes (fibrocitos, condrocitos, células musculares y nerviosas).

ESCALA DE RADIOSENSIBILIDAD Muy radiosensibles:

linfocitos maduros eritroblastos ciertas espermatogonias

Relativamente radiosensibles: células de la granulosa mielocitos cél. de las criptas intestinales cel. basales de la epidermis Sensibilidad intermedia:

cel. Endoteliales cel. De las glándulas gástricas osteoblastos y condroblastos espermatozitos y espermetidas

Relativamente radiorresistentes:

granulocitos osteocitos espermatozoides eritrocitos

Muy radiorresistentes:

fibrocitos condrocitos cél. de los músculos cél. de los nervios

ALTERACIONES EN LOS TEJIDOS Células germinales Células diferenciadas Estroma conjuntivo-vascular

Tejido

latencia

efecto

alt. Físico-químicas

alt. Biológicas

LESIÓN

TEJIDOS RADIOSENSIBLES

TEJIDOS DIFERENCIADOS

RESPUESTA DE LOS TEJIDOS A LA RADIACIÓN 1) RESPUESTA AGUDA: - Tejido blanco : Tejidos de renovación rápida *Médula ósea *Piel. Mucosas - Célula blanco : Células madre y progenitoras - Cuadro clínico : Transitorio - Gravedad : Dosis total. Tiempo de tratamiento

RESPUESTA DE LOS TEJIDOS A LA RADIACIÓN 2) RESPUESTA CRÓNICA: - Tejido blanco : Tejidos de renovación lenta *SNC *Hueso. Vasos sanguíneos - Célula blanco : Células diferenciadas - Cuadro clínico : Permanente - Gravedad : Dosis total. Dosis fracción

RESPUESTA CAMBIOS INICIALES

REVERSIBLES

IRREVERSIBLES

CAMBIOS TARDIOS permanentes progresivos

CURACIÓN • REGENERACIÓN REPARACIÓN

D O SIS

MUERTE

ALTERACIONES EN TEJIDOS • Efectos directos: células que degeneran rápidamente

“ se diferencian cél. que se dividen 5-6 generaciones cél. capaces de dividirse indefinidament

RESPUESTA SISTÉMICA A LA RADIACIÓN Respuesta: son los cambios morfológicos y/o funcionales visibles o detectables producidos por una determinada dosis en un periodo de tiempo Sensibilidad Dosis Tiempo de exposición

SISTEMA HEMOPOYÉTICO MÉDULA OSÉA Médula roja: ↑ c. Parenquimatosas, ↓ c. Adiposas Médula amarilla: ↑ c. Adiposas, ↓ c. Parenquimatosas Dosis bajas → discreta disminución → recuperación total Dosis moderadas/altas → depleción celular → recuperación mas larga y/o menor recuperación Consecuencias

→ ↓ c. Madres → ↑ aumento tejido adiposo

ERITROBLASTOS

1 SEMANA

MIELOCITOS

2 – 6 SEMANAS

MEGACARIOCITOS

1-2 semanas

2 – 6 SEMANAS

SISTEMA REPRODUCTOR MASCULINO • TESTICULOS:

• Depleción de maduración  fertilidad

• Esterilidad

Temporal Permanente Diagnóstico: cambios cromosómicos mutaciones Radioterapia: cambios cromosómicos esterilidad

INFORMACIÓN AL PACIENTE PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

SISTEMA REPRODUCTOR FEMENINO • OVARIO OVARIO • Folículo maduro • Folículo intermedio • Folículo pequeño Periodo fertíl Esterilidad temporal o permanente Diagnóstico. Cambios cromosómicos Radioterapia: lesiones cromosómicas esterilidad menopausia artificial, con efectos secundarios.

INFORMACIÓN AL PACIENTE Y PROTECCIÓN RADIOLÓGICA

PIEL Y ANEXOS Epidermis • • DOSIS MODERADAS – DOSIS ALTAS

• • • • •

– Alt. Iniciales:  Inflamación  Eritema  descamación – Alt. Tardías:  Atrofia  Fibrosis  Alt. Pigmentación  Ulceración  Necrosis – cáncer Folículo píloro – D. Moderada → alopecia temporal – D. Alta → alopecia permanente Glándulas D altas atrofia y fibrosis Radiodiagnóstico M. Nuclear Radioterapia → todos los síntomas

APARATO DIGESTIVO INFLAMACIÓN ATROFIA

ULCERACIÓN

CURACIÓN FIBROSIS(estenosis)

SISTEMA CARDIOVASCULAR CORAZÓN: alt. funcionales

inflamación

pericarditis pancarditis

Vasculatura fina

hemorragias petequiales telangiectaias esclerosis

Consecuencias: oxigeno y nutrición (necrosis celular)

atrofia y fibrosis

SINDROMES AGUDOS DE IRRADIACIÓN Depende de: Dosis y de los tejidos incluidos 20 Gy a un cm de piel epidermitis húmeda 10 Gy al organismo muerte en El conjunto de signos y síntomas que se presentan tras 30 días la irradiación total o casi total del organismo. Es necesario que se cumplan unas condiciones : 4. Que la irradiación sea de procedencia externa. 5. Que la exposición sea en un tiempo pequeño y de una forma aguda. 3. Que se irradie todo o casi todo el organismo.

Tiempo de supervivencia

RELACIÓN DOSIS Y TIEMPO SUPERVIVENCIA

Médula ósea

GI. SNC

200

1000

10000

Dosis en cGy

RESPUESTA DEL ORGANISMO TOTAL • Fase prodrómica (enfermedad de la radiación) • La duración depende de la dosis. (50 cGy) • Se inicia durante o inmediatamente después de la irradiación (1-2 horas).

• Fase de latencia • No hay signo ni síntomas. • Cambios degenerativos celulares y respuestas proliferativas.

• Fase de enfermedad manifiesta

• Según la dosis aparecen los síntomas específicos de cada síndrome.

SÍNDROME HEMATOPOYETICO Se produce con dosis de 200 cGy. Fase prodrómica: náuseas, vómitos, diarrea, anorexia… * el paciente se recupera * sus órganos hematopoyéticos se depleccionan. Fase latente dura entre 2 – 3 semanas. Fase de enfermedad: fiebre, escalofríos, cefalea, astenia y anorexia. Pérdida total del cabello. Hemorragias e infecciones

Tratamiento de soporte se mantienen vivos

SÍNDROME GASTRO-INTESTINAL Se produce con dosis de 1000 – 2000 cGy. Fase prodrómica: náuseas y vómitos. El paciente se recupera a las pocas horas. Fase latente dura unos cinco días. Fase de enfermedad: vómitos, fiebre, escalofríos, cefalea, astenia y anorexia. Trastornos electrolíticos graves y Colapso circulatorio. Resultado: acortamiento o desaparición de las vellosidades intestinales. Entrada de gérmenes al torrente circulatorio. Tratamiento de soporte: se pueden mantener vivos Antibioterapia Alimentación estéril Soporte hematológico

SÍNDROME NEUROLÓGICO Se produce con dosis superiores a 2000 cGy. Fase prodrómica y Fase latente apenas se detectan porque duran minutos. Fase de enfermedad: aparece a las pocas horas: Resultado: apatía, letárgica y coma, por los focos de encefalitis. edema cerebral, aparecen convulsiones y contracciones musculares, seguida de ataxia.

Tratamiento no existe el síndrome es mortal.

DOSIS LETAL MEDIA La dosis letal media es un concepto estadístico. Es la dosis capaz de producir la muerte del 50 % de una población animal. Para el ratón la DL50 es de 500 cGy. Los animales pueden fallecer en diferentes períodos de tiempo por lo que hay que completar la información, añadiendo el periodo de tiempo en que se compatibilizan las muertes. DOSIS LETAL 50/2 S. Neurológico. 50/5 S. Gastro-intestinal. 50/30 S. Médula ósea.

EFECTO DE LA IRRADIACIÓN SOBRE EMBRIÓN Y FETO Genéticas (ovulo y/o espermatozoide) Irradiación “in útero” 1ª fase (preimplante) 2ª fase (organogénesis) 3ª fase (fetal o de crecimiento)

EFECTOS DE LA IRRADIACIÓN EN EMBRIONES Preimplante: muerte fetal no malformaciones anencefalias o exencefalias Organogenesis: malformaciones SNC órganos relacionados con él Fase fetal: envejecimiento prematuro carcinogénesis insuficiencias en el desarrollo

EFECTOS TARDÍOS DE LAS RADIACIONES Efectos somáticos:

Tienen un período de latencia largo Son consecuencia de un proceso degenerativo Son progresivos e irreversibles vasos: fibrosis huesos: alteración del tamaño y forma SNC: encefalopatías

E. Somáticos sistémicos:

Envejecimiento o acortamiento inespecífico de la vida Anemia aplástica Carcinogenesis y leucemogenesis.

Efectos genéticos: alteraciones en el ADN Mutaciones Alteraciones groseras muerte celular

LÍMITES DOSIS

ANTIGUO

NUEVO