RADIOBIOLOGÍA
Elke Pastor Pastor
Instituto Nacional de Enfermedades Neoplásicas
Dr. Eduardo Cáceres Grazziani
Lima - Perú
Hugo Marsiglia
Jefe de la Unidad de Patología Mamaria
Instituto Gustave Roussy
París - Francia
Curso de Actualización para Tecnólogos en Radioterapia. ARCAL RLA6/058 Tema 4 : Radiobiología
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2008-10
LA RADIOBIOLOGÍA
EN LA
RADIOTERAPIA
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2008-10
PATOLOGÍA TRATADA CON
RADIOTERAPIA
Tumoral Benigna
Tumoral Maligna
(invasiva y metastásica)
No Tumoral
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2008-10
OBJETIVO DE LA RADIOTERAPIA
Entregar la dosis necesaria
para tratar la lesión
No dañar estructuras sanas
durante el tratamiento
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2008-10
OBJETIVO DE LA RADIOTERAPIA
Control Tumoral
Máximo
Daño Colateral
Mínimo
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2008-10
DOSIMETRÍA IDEAL
Volumen
Blanco
Isodosis de
Referencia
D=Dref
D=0
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2008-10
DOSIMETRÍA REAL
D>Dref
D=Dref
D<Dref
Volumen
Blanco
Estructura
Crítica
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CASOS REALES
Braquiterapia (cervix)
Radioterapia Externa
(próstata)
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TRATAMIENTO CON
RADIOTERAPIA
• La probabilidad de control de un tumor
aumenta con la dosis de radiación pero
también aumenta la posibilidad de daño por
radiación del tejido normal.
• La tasa de control tumoral depende de la
tolerancia del tejido normal
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2008-10
CÉLULAS MALIGNAS
• Frecuentemente son “inmortales” ó al menos
tienen la posibilidad de dividirse muchas mas veces
que células normales
• Usualmente crecen mas rápido que las células del
tejido original
• Fallan en la relación célula a célula, por lo cual
invaden y generan metástasis
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2008-10
CÉLULAS MALIGNAS
La transformación puede generarse por una
mutación que activa un oncogen o por la pérdida
de función de un gen supresor de tumores
Gen: unidad de herencia, partícula de material
genético que determina la herencia de una
característica determinada, o de un grupo de ellas.
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2008-10
TIEMPO DE DUPLICACIÓN
TUMORAL
Metástasis de linfoma en pulmón
Metástasis de mama en pulmón
Metástasis de colon en pulmón
Adenocarcinoma de pulmón
Tumor de colon
27 días
74 días
95 días
148 días
632 días
Steel 1977
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DISTRIBUCIÓN DE TD EN 159 MTTS.
PULMONARES
Steel 1977
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CRECIMIENTO TUMORAL
“plato”
Modelo de “corteza constante”
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CRECIMIENTO TUMORAL
Zona de necrosis
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CRECIMIENTO
NO - EXPONENCIAL
Causado por tres factores:
- incremento del tiempo del ciclo celular
- disminución de las fracción de crecimiento
- incremento de la perdida celular
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MODELO DE GOMPERTZ
V(t) = V0 exp ( A (1 – e –a (t-to) ))
t
: tiempo
A y a : parámetros de crecimiento
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2008-10
TOLERANCIA DEL TEJIDO NORMAL
Puede definirse en relación a un objetivo clínico.
Por ejemplo:
50% de descamación húmeda de la piel
5% de neumonitis en pulmón
La tolerancia clínica depende de la situación médica del
paciente, de la medicación y fundamentalmente del
volumen de tratamiento
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EFECTOS DE LA RADIACIÓN
EN TEJIDO NORMAL
• Agudos
• Tardíos
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EFECTOS DE LA RADIACIÓN
EN TEJIDO NORMAL
Tejidos Normales con Reacciones Agudas
- Tejidos con rápida proliferación
- Dependen fuertemente del tiempo total de
tratamiento
- Dependen poco del tamaño de la fracción
Tejidos Normales con Reacciones Tardías
- Tejidos no proliferativos o de lenta proliferación
- No dependen del tiempo total de tratamiento
- Dependen fuertemente del tamaño de la fracción
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EFECTOS DE LA RADIACIÓN
EN TEJIDO NORMAL
Tejidos Normales con Reacciones Agudas
- Piel
- Tracto gastrointestinal
- Mucosa oral
Tejidos Normales con Reacciones Tardías
- Sistema nervioso central
- Pulmón
- Riñón
- Hígado
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TOLERANCIA DE TEJIDOS
NORMALES
Tejido
Riesgo
Dosis (Gy)
descamación
50%
55-60
fibrosis
50%
60-65
Mucosa Oral
mucositis
50%
65-70
Intestino
fibrosis
5%
50
Cerebro
necrosis
5%
50
Nervios
desmielinización
5%
65
Pulmón
neumonitis
5%
20
Piel
Síntoma
Dosis administrada en fracciones de 2 Gy
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2008-10
MUCOSA ORAL
Uno de los esquemas utilizados en Ca. de
cabeza y cuello es : 5 fracciones 2 Gy por
semana hasta 68-70 Gy en 7 semanas: esto
induce mucositis confluente en un numero
importante de pacientes.
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2008-10
TRACTO GASTROINTESTINAL
Como en el caso de la piel y en la mucosa oral se
puede ver complicaciones tempranas y tardías.
Con una dosis total de 50-54 Gy a 2 Gy/día, las
reacciones tempranas son reacciones pasajeras, que
desaparecen con la interrupción del tratamiento por
pocos días.
Menos simples son la daños crónicos que pueden
sobrevenir como resultado de lesiones agudas
severas persistentes o bien ser de aparición tardía.
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CEREBRO
Casi siempre son lesiones tardías
A veces dentro de los primeros 6 meses hay
desmielinización transitoria.
A veces radionecrosis con tiempos de latencia
entre 1-2 años.
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CORAZÓN
Tiene
una
tolerancia
riñón/pulmón y SNC.
intermedia
entre
El
daño radioinducido mas común es la
Pericarditis (entre 6 meses y 2 años).
Cardiomiopatía se desarrolla entre 10-20 años
Entre 15-20 % de pacientes tratados por Hodkin
que reciben entre 30-36 Gy tienen disfunción
cardiaca (fibrosis intersticial difusa)
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HIGADO
Tiene una radiosensibilidad intermedia
por debajo del riñón y el pulmón.
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EFECTO VOLÚMEN
El volumen de tejido irradiado es un factor
determinante de la tolerancia clínica de un órgano.
- Órganos “paralelos”: admiten altas dosis en pequeños
volúmenes sin pérdida funcional.
- Órganos “series” : pequeños
volumenes irradiados
pueden generar la pérdida funcional de todo el órgano.
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DIFERENTE TIPOS DE TEJIDOS
• Órganos serie (ej. medula)
• Órganos Paralelo (ej. pulmón)
Subunidad Funcional (FSU)
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Las 4 R de la Radioterapia
•
•
•
•
Reparación
Redistribución
Repoblación
Reoxigenación
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REPARACIÓN
Recuperación del daño celular por mecanismos
celulares intrínsecos.
Se produce en unas pocas horas después de la
Irradiación.
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REDISTRIBUCIÓN
Efectos en el Ciclo Celular
En la irradiación de una población celular, al
ser diferente la sensibilidad en las distintas
fases del ciclo, se produce indirectamente un
cierto grado de sincronización de la
población.
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CICLO CELULAR
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2008-10
REDISTRIBUCIÓN
Efectos sobre la progresión en el ciclo celular
Las células que sobrevivieron probablemente se
encontraban en una fase resistente del ciclo celular y
en las próximas horas pasarán a una fase sensible
(base de algunos fraccionamientos).
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REOXIGENACIÓN
Las células sobrevivientes pueden ser
hipóxicas (resistentes) pero luego de la dosis
de irradiación pueden oxigenarse y aumentar
la radiosensibilidad.
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REPOBLACIÓN
Fenómeno homeostático desencadenado por la
muerte celular.
La proliferación aumenta el número de blancos
en un curso prolongado de radioterapia.
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LAS 4 R DE LA RADIOTERAPIA
•
•
•
•
Reparación
Redistribución
Repoblación
Reoxigenación
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LAS 5 R DE LA RADIOTERAPIA
•
•
•
•
•
Reparación
Redistribución
Repoblación
Reoxigenación
Radiosensibilidad
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RADIOSENSILIDAD
Característica genética intrínseca de cada
tumor, dada por su estirpe celular.
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LAS 5 R
• Dos de ellas provocan radioresistencia a una segunda
dosis de irradiación:
Reparación y Repoblación
• Dos de ellas aumentan la radiosensibilidad:
Redistribución y Reoxigenación
La Radiosensibilidad global depende de las 5 R
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BIOLOGÍA DEL CÁNCER