Dosimetría física y clínica: efectos de la radiación y fraccionamiento de dosis

Dosimetría física y clínica

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Dosimetría física y clínica
1º Radioterapia y Dosimetría
Estudios España
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Efectos de la radiación en el ámbito celular

Radiobiología y lesiones celulares

Tema 4 Dosimetria
1.1 EFECTOS DE LA RADIACIÓN EN EL ÁMBITO CELULAR
Efectos de la radiación en el ámbito celular.
Radiobiología: ciencia que estudia los fenómenos que suceden cuando un tejido vivo ha
absorbido la energía cedida por las radiaciones ionizantes. (Examen)
Estos fenómenos abarcan las lesiones que se producen y los mecanismos que ponen en
funcionamiento el organismo vivo para compensar dichas lesiones.
La unidad básica del organismo es la célula.
Los efectos biológicos de la radiación derivan del daño que estas producen a la estructura
química de las células, sobre todo en la molécula de DNA
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Componentes celulares y ADN

Microfilamentos
Mitocondrias
Radiación ionizante
Lisesoma
Reticulo endoplésmico rugese
Peroxisoma
Centriolos
Poros nucleares
Membrana plasmática
Microtúbulos
Nucleolos
Envuelta nuclear
Cromatina
Aparate de Golgi
Cilios-
Retículo endoplasmico rugoso
Reticule endoplasmice liso
Ribosomas
El ADN contiene toda la información necesaria para el control de las funciones celulares
(crecimiento, proliferación, diferenciación). (examen)
La información contenida en el ADN se transfiere a las células hijas.
Núcleo
Cromátida
Centrómero
Pares de
bases
Cromosoma
Célula en
metafase
Doble hélice DNA
En este tema repasaremos la intención de la radiación en las células, los efectos que produce
en el ámbito orgánico, tisular, celular, y nos adentraremos en los modelos de respuesta a la
radiación.
La absorción de energía por la radiación ionizante produce daño molécula por acción directa o
indirecta.
Para rayos- x y rayos gamma el 35% del daño es directo y el 65% indirecto.
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Acción directa e indirecta de la radiación

Fotón (y - %)
e
Fotón (r - %)
e
H
OH
Acción directa de la radiación
sobre la cadena de ADN
Acción indirecta de la radiación
sobre la cadena de ADN
Por acción directa: el daño ocurre como resultado de la ionización de los átomos de
moléculas clave para el sistema biológico. Ya que causa la inactivación o la alteración funcional
de dicha molécula.
La ionización directa en átomos de moléculas ocurre como resultado de la absorción de la
energía por efecto fotoeléctrico y/o efecto Compton.
Por acción indirecta: involucra la producción de radicales libres reactivos, cuyo daño toxico en
moléculas (ADN) resultara en un efecto biológico celular. La transferencia de energía a un
átomo, con el subsiguiente decaimiento a una especie molecular excitada ... llamada radical
libre.
EXAMEN
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FORMACIÓN E

Efectos Compton y Fotoeléctrico

e dispersado
y incident
r dispersado
EFECTO COMPTON: el fotón incidente cede parte de su
energía a un electrón poco ligado, que es dispersado
formando un ángulo respecto a la dirección del fotón
incidente. El fotón también modifica su trayectoria.
Fotoelectrón
y incidente
EFECTO FOTOELÉCTRICO: el fotón incidente
interacciona
con
un
electrón
atómico,
transfiriéndole toda su energía. El foton
incidente desaparece.
EXAMEN LOS DOS EFECTOS.
Un radical libre es un átomo eléctricamente neutro con un electrón no ocupado en la posición
orbital, el radical es electrofílico y altamente reactivo.
La ionización ocurre con todo tipo de radiaciones, pero el daño predominante es provocado
por aquellas radiaciones con alta LET. (LET de una radiación es la energía depositada por
unidad de longitud). EXAMEN
La probabilidad de que la radiación ionizante produzca daños en las células por acción
indirecta es mucho mayor que la probabilidad de que se produzcan por acción directa, ya que
el agua es un compuesto abundante en la materia viva. En cualquier caso, los efectos
provocados pueden ser detectables en el individuo irradiado o en su descendencia.
La aparición de cambios moleculares hará que intervengan los mecanismos de reparación, que
si no tiene éxito los cambios pueden dar origen a la aparición de mutaciones en las células, cambios en su estructura o funcionalidad. Dependiendo del número de células dañadas, se
observará en el tejido una lesión radio inducidas.
La unión de un radical libre con una macromolécula biológica puede ser suficientemente dañina
para causar rupturas de uniones o inactivación de funciones clave.
Las lesiones que la radiación ionizante puede inducir en el ADN son muy diversas: roturas
simples, roturas dobles, daño químico, etc.
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Alteraciones del ADN por radiación

Los cambios que las radiaciones ionizantes producen en el ADN son:

• Cambio o perdida nitrogenada.
• Roturas de puentes de H.
• Roturas simples (1 hebra).
• Roturas dobles.
• LDMS (sitios locales de daño múltiple).

Centromere
Rotura de la doble hebra
4
h
Dímero de bases
pirimidinicas
Track of
orizing
radiation
11
8
EDS
G-C-S-P.S.AS
Rotura de la
hebra sencilla
Cambio de bases
Unión cruzada
ADN-proteína
Figura 4. Cambios morfológicos en el ADN.
EXAMEN.
Se pueden producir alteraciones en la síntesis de la nueva cadena de ADN durante la
replicación, así como en la transcripción.
En algunos casos, el ADN polimerasa y ADN ligasa detectan las posiciones de ruptura de la
doble cadena de ADN y las corrigen.
Las rupturas tienen menos probabilidad de ser reparadas antes de la mitosis y durante la
transcripción y replicación, cuando la molécula de ADN se presenta en forma de cadena
simple.
También puede ocurrir una reparación incorrecta cuando la base es reemplazada por otra
diferente o cuando las enzimas reparadoras realizan una lectura incorrecta.

Efectos estocásticos y deterministas

5
Efectos estocásticos
Efectos deterministas
Radiación ionizante
Radicales
libres
Acción indirecta
Acción directa
Daño al DNA
Gravedad
Independiente de dosis
Dependiente de dosis
Daño letal
Daño subletal
1
Dosis umbral
No
Mecanismos de reparación
1
Muerte celular
- Daño letal
Célula
transformada
Célula normal
1
Efecto determinista
Efecto estocástico
Aparición
Tardía
Inmediata o a corto plazo
EXAMEN TABLA DE EFECTOS

Efectos de la radiación en el ámbito tisular y orgánico

Radiosensibilidad del tejido

1.2 EFECTOS DE LA RADIACIÓN EN EL ÁMBITO TISULAR Y ORGÁNICO.
La radiosensibilidad del tejido depende de varios factores. EXAMEN
La respuesta del tejido a la radiación es en función de:

• El número de células indiferenciadas en el tejido
• El número de células mitóticas activas.
• La cantidad de tiempo que las células permanecen activas en proliferación.

Se ha demostrado experimentalmente y en el laboratorio que las células indiferenciadas o en
proceso de diferenciación son fácilmente destruidas por la radiación.
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Mecanismo
Lesión subletal
una o pocas células
Lesión letal
muchas células
Naturaleza
Somáticos o hereditarios
Somáticos
Relación
dosis-efecto
Lineal-cuadrática
Si
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Lineal
Rotura de puentes
de hidrógeno
AS
Pérdida de bases
Acertric
fragment
Unión cruzada
ADN-ADN
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Cuanto más tiempo permanecen las células en proliferación activa, mayor es la sensibilidad a
la radiación.
Las células indiferenciadas, con rápida división, son las más sensibles a los efectos de la
radiación.
Por lo tanto, la respuesta tisular y orgánica dependerá del tipo de célula con el que está
constituida. EXAMEN

Sistema hematopoyético y radiación

Sistema hematopoyético:
El tejido linfático se encuentra en:

• Bazo
• Hígado
• Ganglios linfáticos.
• Timo.

SÍNDROME HEMATOPOYÉTICO:
El sistema hematopoyético es uno de los tejidos más sensibles del cuerpo.
Las células del sistema hematopoyético y el sistema linfático son altamente sensibles a las
radiaciones.
Las más sensibles son las células madre o precursoras de la medula ósea. (Dan lugar acélulas
sanguíneas o medula ósea.)
Se pueden advertir respuestas después de 0,5-1 Gy, ya sea que se administren en exposición
única o en una serie de fracciones pequeñas.
El síndrome hematopoyético se produce con dosis de 1-10 Gy en todo el cuerpo.
La muerte por fallo de la médula ósea está asociada a la linfopenia, granulocitopenia,
plaquetopenia.
Se producen infecciones locales, hemorragias y fiebre
Los glóbulos rojos maduros y las plaquetas circulantes son particularmente resistentes. (Lo
cual es probable a la carencia de núcleo celular).
Los linfocitos circulantes son bastante sensibles y una caída en el valor normal puede servir
como indicador de los niveles de radiación absorbidos por el cuerpo (dosimetría biológica).
Los efectos por la muerte de las células precursoras no serán vistos hasta días o semanas
después, cuando las células maduras sean removidas de la circulación.

• Pancitopenia (Depresión de todos tipos celulares: glóbulos rojos, blancos y plaquetas).
• Infecciones (Depresión de glóbulos blancos)

A
Anemia (Por la caída en la producción de glóbulos rojos).
.

Sistema reproductor y radiación

Sistema reproductor:
Las células del sistema reproductor son altamente sensibles a los efectos de la radiación.
En el hombre, las células precursoras y la espermatogonia proliferativa en los testículos son
muy sensibles; sin embargo, el esperma maduro muestra una resistencia considerable.
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