Efectos de vecindad de la radiación ionizante y sus implicaciones en radioterapia y radioprotección

En el paradigma clásico, los efectos biológicos de la radiación ionizante se atribuyen al daño en el ADN inducido en cada célula irradiada. La demostración de efectos de vecindad causados por radiación ionizante (EVIR) ha generado un cambio profundo en la concepción actual de la radiobiología. Los EVIR son aquellos efectos causados por la radiación que se producen en células que no han sido irradiadas. Diversos avances técnicos, en particular el empleo de microhaces, han permitido estudiar los EVIR in vitro. Se conocen dos vías por las cuales las células irradiadas pueden comunicarse con las no irradiadas, a saber: mediante uniones especializadas (nexos) que comunican los citoplasmas de células adyacentes, y mediante la secreción de factores solubles al medio extracelular. Estos factores incluyen varias citokinas y especies reactivas del oxígeno y nitrógeno. Las vías de señalización en las células afectadas involucran en particular la activación de proteína kinasas activadas por mitógenos (MAPK) y del factor de transcripción NFciclooxigenasa 2, sintasa de óxido nítrico 2 y NAD(P)H oxidasa. Los EVIR pueden causar mutaciones puntuales y cambios epigenéticos. Los efectos sobre las vías de señalización pueden persistir indefinidamente e incluso transmitirse a la descendencia. Paradójicamente, en ciertas condiciones los EVIR pueden ser adaptativos, es decir que tornan a las células afectadas más resistentes a la radiación. La adaptación exige síntesis de proteínas y mejora la capacidad celular de reparar el ADN y resistir el estrés oxidativo. Los EVIR también se han demostrado in vivo. Por tanto, pueden tener implicaciones importantes en radioterapia, tanto para mejorar la eficacia terapéutica como para reducir la incidencia de efectos adversos. Asimismo, su mejor conocimiento puede influenciar las normas internacionales de radioprotección.

According to the classical paradigm, biological effects of ionizing radiation are attributed to DNA damage induced in each irradiated cell. Demonstration of ionizing radiation-induced bystander effects (RIBE) has generated a deep change in current understanding of radiobiology. RIBE are radiation-induced effects produced in cells that have not been actually irradiated. Several technical advances, particularly the use of microbeams, allowed in vitro study of RIBE. There are two known ways by which irradiated cells can communícate with non-irradiated cells, namely: through gap junctions connecting the cytoplasms of adjacent cells, and through the secretion of soluble factors to the extracellular medium. These factors include several cytokines and reactive species of oxygen and nitrogen. In the affected cells, signalling pathways mostly involve activation of mitogen-activated protein kinases (MAPK), NFtranscription factor and of the enzymes cyclooxygenase 2, nitric oxide synthase 2 and NAD(P)H oxidase. RIBE induce point mutations and epigenetic changes. Effects on cellular signalling pathways can persist indefinitely and even be transmitted to the progeny of affected cells. Paradoxically, under certain conditions RIBE may be adaptive, which means that they turn affected cells more resistant to ionizing radiation. Adaptation demands protein synthesis. It enhances DNA repair mechanisms and resistance to oxidative stress. RIBE have also been demonstrated in vivo. Thus, they may have important implications for radiotherapy, both to improve therapeutic efficacy and to reduce the incidente of adverse effects. Furthermore, a better understanding of RIBE may have an influence on international radioprotection standards.

Fil: Saraví, F.D.. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas. Departamento de Morfofisiología