La radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes. Estos fenómenos se pueden estudiar a diferentes niveles:

• A nivel celular
• A nivel tisular
• A nivel orgánico

Interacción de la Radiación con la Célula

La interacción de la radiación con las células presenta las siguientes características:

• Aleatoriedad: La interacción es probabilística y ocurre al azar. Un fotón o partícula puede alcanzar a una célula u otra, dañarla o no, y si la daña, puede ser en el núcleo o en el citoplasma.
• Rápido Depósito de Energía: El depósito de energía en la célula ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo.
• No Selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna parte o biomolécula, es decir, la interacción no es selectiva.
• Inespecificidad Lesiva: Las lesiones causadas por las radiaciones ionizantes son inespecíficas, pudiendo ser producidas por otras causas físicas.
• Latencia: Las alteraciones biológicas en una célula resultantes de la radiación no son inmediatas. Tardan un tiempo en hacerse visibles, lo que se conoce como «tiempo de latencia». Este periodo puede variar desde minutos hasta años, dependiendo de la dosis y el tiempo de exposición.

Apoptosis: Muerte Celular Programada

La apoptosis es un proceso fisiológico de suicidio celular presente en todas nuestras células. Requiere una maquinaria molecular específica y su finalidad es mantener la homeostasis, eliminando células innecesarias, mal localizadas, dañadas o envejecidas.

Características Morfológicas de la Apoptosis

• Constricción celular: pérdida de contacto con las células vecinas.
• Condensación de la cromatina: núcleo condensado y retracción celular.
• Formación de vesículas citoplásmicas y cuerpos apoptóticos.
• Fragmentación celular en cuerpos apoptóticos, rodeados de membrana plasmática.
• Fagocitosis por los macrófagos, evitando la liberación del contenido intracelular al espacio extracelular y, por lo tanto, la inflamación.

Mecanismos de Apoptosis

Existen múltiples vías para iniciar el mecanismo de apoptosis. Por ejemplo, el TNF (Factor de Necrosis Tumoral) puede inducir la secreción de caspasas, que alteran la permeabilidad de la mitocondria, provocando la liberación del citocromo c y la muerte celular. La proteína p53 también puede desencadenar la muerte celular programada. Esta puede ser iniciada por mecanismos endógenos o por señales externas a través del dominio de muerte.

Puntos de Control del Ciclo Celular

Para un correcto control, la maquinaria del ciclo celular debe integrar señales extra e intracelulares que se traducen en decisiones sobre la división celular. Estas señales incluyen indicaciones pro y antimitogénicas, así como situaciones de emergencia que aconsejen detener la progresión del ciclo. Para ello, existen «puntos de control» en varias etapas del ciclo celular, que se activan cuando las etapas precedentes no se han completado correctamente o en respuesta a condiciones celulares potencialmente nocivas. Estos circuitos no solo actúan en conexión con la maquinaria del ciclo, sino que también activan otras respuestas, como la inducción de la apoptosis, como mecanismo de protección antitumoral. Los puntos de control mejor conocidos son: G1/S, S, G2/M y M.

Maquinaria Central de la Apoptosis

La apoptosis es un mecanismo complejo en el que intervienen numerosas proteínas:

• Caspasas: Enzimas que degradan proteínas.
• Adaptadores: Inducen la activación de las caspasas.
• Familia Bcl-2:
  • Antiapoptóticos: Bloquean la salida del citocromo c de las mitocondrias.
  • Proapoptóticos: Favorecen la salida del citocromo c.

Regulación de la Maquinaria Apoptótica

El estrés o daño genómico es reconocido por una serie de mecanismos celulares, lo que lleva a la activación del factor de transcripción p53. La función de p53 es detener la proliferación mientras el daño se repara y, si no es posible, inducir la apoptosis. Para ello, p53 induce la expresión de genes proapoptóticos de la familia Bcl-2.

Necrosis: Muerte Celular Patológica

La necrosis es la muerte celular que ocurre ante agresiones que superan los mecanismos reparadores de la célula. Se caracteriza por la lisis de la membrana celular y una respuesta inflamatoria asociada. Es un proceso patológico y una complicación grave de la radioterapia.

Diferencias entre Necrosis y Apoptosis

Ley de Bergognie y Tribondeau (1920)

Esta ley establece los principios de la radiosensibilidad celular:

• Son más radiosensibles aquellas células que presentan mayor actividad mitótica.
• Son más radiosensibles las células menos diferenciadas o indiferenciadas (las que no han sufrido procesos de diferenciación hacia estirpes celulares específicas).
• Son más radiosensibles las células que tienen por delante un ciclo vital con mayor número de divisiones.

En resumen, «la radiosensibilidad de un tejido es directamente proporcional a su capacidad reproductiva e inversamente proporcional a su grado de diferenciación o especialización».

Niveles de Radiosensibilidad

• Nivel 1 (Alta): Tejido hematopoyético, epitelio gonadal e intestinal.
• Nivel 2 (Media-Alta): Epitelio faríngeo, esofágico, gástrico, ureteral, vertebral, de vejiga y cristalino.
• Nivel 3 (Media): Conectivo intersticial del sistema nervioso, vascular, óseo y cartilaginoso en crecimiento.
• Nivel 4 (Media-Baja): Cartílago maduro, riñón, pulmón, páncreas, glándulas serosas y endocrinas.
• Nivel 5 (Baja): Músculo y neuronas.

Mecanismo de Acción de las Radiaciones Ionizantes en Radioterapia

La radioterapia es inespecífica, no se selecciona la célula que se va a radiar. Al tratar un volumen tumoral, se interactúa con las células con una línea de isodosis terapéutica, pero no se sabe con certeza qué células serán afectadas, ya que es un mecanismo probabilístico o estocástico. Además, la lesión producida por la radioterapia podría ser causada por cualquier otro agente físico o químico.

Mecanismo de Acción Directo: Daño sobre el ADN

La lesión del ADN puede producir mutaciones o desencadenar la muerte celular al inducir lesiones irreparables. Tras la lesión de la doble cadena del ADN, se pueden observar:

• Reparación completa.
• Inversiones/deleciones.
• Translocaciones.
• Fragmentos acéntricos/formación de un anillo.