Células y Radiación: Una Visión General PDF

Una célula es la estructura simple, ordenada y biológica más pequeña que se conoce. Todas las células realizan funciones de nutrición, relación y reproducción. Partes de una célula Membrana plasmática Pared celular Núcleo Citoplasma Orgánulos: -- Mitocondrias -- Lisosomas -- Cloroplasto...

Una célula es la estructura simple, ordenada y biológica más pequeña que se conoce. Todas las células realizan funciones de nutrición, relación y reproducción. Partes de una célula Membrana plasmática Pared celular Núcleo Citoplasma Orgánulos: -- Mitocondrias -- Lisosomas -- Cloroplastos -- Ribosomas -- Flagelos -- Retículo endoplasmático - Aparato de Golgi La radiación es la emisión de energía o de partículas que producen determinados cuerpos sin que se necesite un medio conductor. Cuando la radiación entra en contacto con algún elemento, transfiere parte de su energía a los átomos de este mediante repetidas colisiones aleatorias e instantáneas. ¬Esta energía en un ser vivo puede provocar multitud de lesiones a nivel biológico. ¬En el momento que se recibe la colisión, el organismo empieza a prepararse para intentar compensar el daño. ¬Por esto el efecto de la radiación siempre tarda un poco en aparecer. Cuando un haz de rayos X o gamma penetra en un medio material, se observa una desaparición progresiva de los fotones que lo constituyen (atenuación). Desde el momento en que los fotones de la radiación ionizante impactan con un ser vivo, se producen una serie de procesos que pueden definirse en 3 etapas principales: - Etapa física - Etapa química - Etapa biológica ETAPA QUÍMICA: Las células humanas se componen de una serie de macromoléculas (ADN, proteínas, lípidos\...etc) flotando en un medio acuoso. Es por esto que al recibir una dosis de radiación, las interacciones pueden dividirse en dos tipos principales: - Acciones directas (sobre macromoléculas) - Acciones indirectas (se ioniza el agua del medio celular) \- Acción indirecta: Se produce cuando la radiación ioniza las moléculas de agua del medio celular. Se producen radicales libres que pueden interaccionar con las macromoléculas de la célula, provocando lesiones graves si alteran el ADN. Etapa Biológica: La interacción de la radiación con tejidos biológicos activa los mecanismos de reparación presentes en las células, por lo que la gran mayoría de daños en el ADN no tendrán efecto sobre la viabilidad celular. Pese a ésto, algunas alteraciones no serán reparadas, con lo que se producirá la muerte celular inmediatamente, o incluso después de varias divisiones celulares tras la exposición a la radiación. Las consecuencias biológicas de la irradiación celular se pueden manifestar mucho tiempo después. El elemento crítico para determinar los efectos de la radiación sobre la célula es la diana sobre la que se produce la alteración. Es por esto que las lesiones celulares se pueden clasificar en dos grandes tipos: - Muerte celular inmediata: En situaciones de dosis elevadas (10-100 Greys) se produce la rotura instantánea de algunos componentes esenciales para la célula, causando su destrucción. - Muerte celular en diferido: Tasas bajas de radiación pueden producir efectos sobre la capacidad de replicación de la célula, por lo que cuando en el futuro intente dividirse, se producirán errores que lo impedirán, causando la muerte de la célula. Debido a que los tejidos con alta multiplicación son más sensible a estas alteraciones, éste principio es de utilidad en la radioterapia antitumoral. El ADN contiene las instrucciones genéticas y el funcionamiento de los seres vivos. Tiene forma de doble hélice y de cadenas complementarias unidas por enlaces de hidrógeno. Rotura de cadenas Rotura simple -- Lesión subletal Rotura Doble -- Lesión Letal Enzimas moleculares: reparan las lesiones causadas por la radiación para poder restaurar la viabilidad celular. A veces no se pueden reparar ya que : Hay muchas lesiones La restauración de la estructura de doble hélice no se llega a recuperar. Lesiones a nivel celular: Clasificamos en: - Lesiones subcelulares - Aberraciones cromosómicas Teoría de la diana: en la célula existen moléculas clave, las cuales son muy importantes en el mantenimiento de la vida celular. Las lesiones que se produzcan en estas moléculas tendrán consecuencias más importantes que si el daño se produjera en otras menos importantes. Sin embargo, esto no quiere decir que las lesiones producidas en otras estructuras celulares no puedan ser críticas para la viabilidad celular. Muerte Inmediata: Aparece cuando la exposición es global con dosis elevadas (10- 100 Gy), produciéndose como consecuencia la eliminación de todas las funciones celulares Muerte Diferida: muerte celular mitótica. Las células que tienen la capacidad de dividirse pierden su proliferación celular tras recibir dosis bajas de irradiación. La radiosensibilidad consiste en la susceptibilidad o sensibilidad de las diferentes estructuras biológicas tras recibir radiación. La radiorresistencia consiste en la resistencia que presenta un organismo ante la radiación, por lo que necesitará una dosis mayor para alcanzar un efecto determinado. Periodo de latencia: tiempo que tardan en aparecer las lesiones inducidas. Factores que afectan a la radiosensibilidad: Tasa de dosis: Expresa el diferencial de dosis absorbida en unidad de tiempo. El daño causado será mayor en el tejido que recibió la dosis en menor tiempo, puesto que la célula no dispone de tiempo de recuperación. Transferencia Lineal de energía (LET): Energía transferida por unidad de longitud. A mayor LET mayor lesiones y menor capacidad de recuperarse Aa menor LET mayor penetración. Radioprotectores: compuesto s que minimizan los efectos de la radiación. Grupo sulfidrilo (SH2) y antioxidantes Ciclo celular: la radiosensibilidad varia según la fase del ciclo celular en el cuenta la celula. Fase M mas radiosensible. Nivel de diferenciación celular: si la célula esta especializada es mas radioresistente. Las células proliferativas (no especializadas) se repoblan rápidamente. Edad Biológica: mayor radiosensibilidad primer trimestre de gestación. Efectos biologicos según las dosis: A nivel corporal y de órganos, los efectos biológicos radioinducidos se clasifican en dos grandes grupos: - Efectos estocásticos (aleatorios) - Efectos deterministas (no aleatorios) \- Efectos estocásticos (aleatorios) Son los efectos que se pueden producir por la exposición a dosis bajas de radiación ionizante. No necesitan una dosis umbral (mínima) para producirse, aunque dosis mayores incrementan la probabilidad de que ocurra un efecto. Los efectos suelen ser de aparición en diferido, y principalmente derivan en cáncer. Efectos deterministas (no aleatorios) Se producen a partir de una dosis umbral (mínima), y resultan en la pérdida de un número elevado de células en el organismo. Los efectos son más graves y repentinos al aumentar las dosis de radiación. La dosis umbral depende del tejido, tipo de radiación, y estado del individuo afectado. Una vez que la lesión ha llegado a la célula y han dado comienzo los mecanismos de reparación, los efectos podrán o no aparecer. Respuesta tisular: aquella que se lleva a cabo para subsanar el daño producido en los tejidos. Respuesta orgánica: formados por estructuras elementales denominados subunidades funcionales Órganos en serie, si se daña una parte la disfunción afecta a todo. Órganos en paralelo, si se produce una lesión en una subunidad, no aparece fallo orgánico. Son autosuficientes. Respuesta sistemática: la respuesta del organismo ante la radiación. El síndrome de irradiación corporal es el conjunto de signos y síntomas que podemos observar en un paciente que ha sufrido una alta dosis de radiación. Según el tejido afectado, podemos dividir los síndromes en 3 tipos: - Síndrome de médula ósea - Síndrome gastrointestinal - Síndrome del sistema nervioso central Síndrome de médula ósea: Aparece cuando la médula es expuesta a dosis de unos 10Gy Síndrome gastrointestinal: Aparece cuando los órganos del tracto digestivo se ven expuestos a dosis de entre 10 y 20 Gy. Síndrome del sistema nervioso central (SNC): Aparece cuando el SNC se ve expuestos a dosis de entre 100 y 150 Gy Debido a la dificultad para obtener datos experimentales, existe poca información exacta sobre los efectos de la radiación en embriones y fetos, pero encontramos consenso en dividir el periodo en 3 fases: - Fase de preimplantación (0-10 días): Dosis muy bajas pueden producir muerte prenatal. - Fase de organogénesis (10 días 6 semanas): Es muy probable que se produzcan malformaciones, siendo más probables y más graves en las primeras semanas. - Desarrollo fetal (6 semanas - 9 meses): Se pueden producir algunas lesiones, como retrasos en el crecimiento, o problemas de desarrollo nervioso.