2. Efectos Biológicos de la Radiación Ciclo celular

3. El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo mediante el cual las células crecen y se dividen dando lugar, en la mayoría de los casos, a dos células hijas. Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan proliferantes y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes . La célula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados El estado de división, llamado fase M El estado de no división o interfase Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo , trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas: Interfase FASE G1 FASE G2 FASE S

4. (Del inglés G rowth 1): Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula dobla su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes. (Del inglés S ynthesis): Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas. (Del inglés G rowth 2): Es la segunda fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observan cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis. FASE G1 FASE G2 FASE S

5. Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas -células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la mitosis , a su vez dividida en: profase, metafase, anafase, telofase; y la citocinesis , que es la separación física del citoplasma en dos células hijas durante la división celular y que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 h, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos ). Fase M (mitosis y citocinesis) La interacción de las RI con los sistemas biológicos responde a los mismos principios que se aplican para la interacción de las RI con la materia, pero las células cuentan con mecanismos que les permiten reparar el daño producido por las RI. Tipos de daños por radiación

6. EFECTOS DIRECTOS Y EFECTOS INDIRECTOS El ADN contenido en el núcleo celular es el blanco principal del daño por radiación pero no el único, también lo son la membrana plasmática, sistemas de endomembranas y la mitocondria. Roturas simples o dobles de la molécula de ADN Alteración de Bases Producción de Radicales Libres Predomina para radiación de alta LET Predomina para radiación de baja LET EFECTOS DIRECTOS EFECTOS INDIRECTOS

7. BASE RADIOBIOLOGICA

9. REPARACION DEL ADN 1.- Inversión del daño 2.- Reparación de la escisión (hebra única) 3.- Reparación de lesiones de doble hebra

13. CURVAS DE SOBREVIDA CELULAR

15. Se obtienen curvas exponenciales de Supervivencia Celular en función de la Dosis. Algunas de ellas presentan un hombro, dependiendo de la calidad de la RI . hombro CURVAS DE SOBREVIDA CELULAR

22. Consideremos que el Efecto Biológico , E , en tejidos irradiados, está únicamente determinado por la fracción celular superviviente, S . Si usamos el modelo Lineal Cuadrático : n es el número de fracciones y d es la dosis por fracción Definimos la Dosis Biológica Efectiva o Equivalente , DBE , (en inglés BED, Biological Effective Dose) como: Relación de Isoefecto

23. Obtenemos: o bien Esta expresión depende sólo del cociente  /  característico para un tipo de tejido y una reacción particular, de la dosis d y del número de fracciones n .

25. P T P S P SC Curvas de Respuesta a la Dosis Dosis A C B 100% 50% 0% Óptimo Probabilidad de Complicaciones en Tejido Normal Probabilidad de Control Tumoral Probabilidad de Control Tumoral sin Complicaciones

27. El O 2 tiene un importante efecto potenciador sobre la acción biológica de las RI, en particular con radiaciones de baja LET. Incrementa el efecto de los radicales libres Cuando se irradia con radiación de baja LET en ausencia de O 2 (anoxia), se requieren dosis más altas (factor, OER, 2.5-3) para obtener el mismo efecto que cuando se irradia en presencia de O 2 . El efecto del oxígeno se cuantifica mediante un coeficiente no dimensional denominado OER ( Oxygen Enhancement Ratio ) OER Es la proporción en la que debe aumentarse la dosis, cuando se imparte en condiciones de hipoxia, para obtener el mismo resultado biológico que en condiciones de buena oxigenación. Efectos del Oxígeno

28. Los tratamientos radiantes pueden administrarse siguiendo esquemas diversos de distribución temporal de la D Los esquemas convencionales utilizan una fracción diaria de 2 Gy, 5 días/semana, durante varias semanas. queda definido por el número de sesiones (n) y la dosis por fracción (d) se relaciona con el tiempo total de tratamiento (“overall time”: Tov), que se define como el tiempo transcurrido entre la 1º y la última sesión. Efecto de la Dosis FRACCIONAMIENTO PROTRACCION

31. Cuáles son las ventajas del fraccionamiento y la protracción de la dosis en radioterapia? Permite la repoblación de los tejidos de respuesta rápida con lo que disminuye reacciones agudas. Reoxigenación Disminuye complicaciones tardías una prolongación excesiva del tratamiento podría disminuir la tasa de complicaciones agudas sin modificar la tardías pero pudiendo disminuir el control local. Por cada día que se prolonga la protracción, la pérdida de control local es de 1,65 % (cabeza y cuello) y 0,8 % (cervix) PROTRACCIÓN FRACCIONAMIENTO