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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE CIENCIAS
“ESTUDIO RADIOBIOLÓGICO DE LAS LEUCEMIAS AGUDAS
MEDIANTE RADIACIONES GAMMA”
TESIS
PARA OPTAR EL GRADO ACADÉMICO DE MAESTRO EN CIENCIAS
CON MENCIÓN EN FISICA MEDICA
ELABORADO POR
BERTHA MILAGROS GARCIA GUTIERREZ
ASESOR
Dr. JAVIER SOLANO (ASESOR INTERNO)
DR. MAYER ZAHARIA (ASESOR EXTERNO)
LIMA – PERÚ
2014
1
DEDICATORIA
A mis padres, hermanos, sobrinos y cuñadas
que son el incentivo y la razón de seguir
adelante.
2
AGRADECIMIENTOS:
Dr. Mayer Zaharia
Dr. Modesto Montoya.
Dr. Javier Solano.
Blgo. Cesar Saravia.
Dr. Luis Pinillos.
Dr. Alfredo Moscoll.
Instituto Nacional de Enfermedades Neoplásicas INEN
Departamento de Radioterapia del INEN
Laboratorio de Trasplante de Médula Ósea (TAMO) del INEN
Universidad Nacional de Ingeniería. UNI
Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN)
Centro Superior de Estudios Nucleares (CSEN) del IPEN
3
INDICE:
INTRODUCCION……………………………………………….
I.
7
MARCO TEORICO………………………………………… 8
I.1.RADIOTERAPIA…………………………………..
9
I.1.1. Aceleradores lineales…………………………
10
I.1.2. Equipo de radioterapia de Cobalto……………
12
I.2. DESCRIPCIÓN DE LA UNIDAD DE 60Co
THERATRON-80……………………………………….
13
I.2.1. Características de una fuente de Cobalto…………
16
I.2.2. Decaimiento de una fuente de Cobalto…..………
16
I.2.3. Propiedades físicas de una fuente de Cobalto……
17
I.3: RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA……………
18
I.3.1: Ionización……………………………………….
21
I.3.2: Radiación ionizante……………………………..
21
I.4.RADIACIÓN GAMMA…………………………………. 25
I.4.1: Interacción de los rayos X con la materia………
26
I.1.4.A: Efecto fotoeléctrico……………………
26
I.1.4.B: Dispersión compton………………….
27
I.1.4.C: Creación de pares electrónicos………….. 28
I.4.2: Dosimetría de técnicas sencillas……………….
30
I.4.3: Dosis en profundidad región build up………..
30
I.4.4: Porcentaje de dosis en profundidad (PDD)……
31
I.5. RADIOBIOLOGIA………………………………….
33
I.5.1.Relación dosis respuesta…………………………
35
I.5.2.Clasificación de radiación en radiobiología……
36
I.5.3.Ciclo y muerte celular……………………………
37
I.5.4.Irradiación de células……………………………
38
I.5.5.Daño celular causado por acción directa…………
38
I.6. RADIOSENSIBILIDAD CELULAR…………………… 39
I.6.1. Características de los efectos de las radiaciones
4
ionizantes……………………………………..……
39
I.6.1.A. Aleatoriedad…………….………….
39
I.5.1.B. Rápido depósito de energía…………
39
I.6.1.C. No selectividad………….……………
39
I.6.1.D. No especificidad lesiva……………..….
39
I.6.1.E. Latencia……………………………....
39
I.7. RADIOSENSIBLIDAD Y RESISTENCIA DE LAS
CELULAS TUMORALES……………………………………… 39
II.
I.7.1. Escala de radiosensibilidad……………………….
40
I.7.2. Ley de la radiosensiblidad………………….…….
40
I.7.2.1. Ley de Bergonie y Trinbodeau…………
40
I.8. LEUCEMIA………………………………………….
41
I.6.1. Las leucemias crónicas…………………………
42
I.6.2. Las leucemias agudas………………………….
42
I.6.3.Tipos comunes de leucemia……………………..
43
I.6.4.Leucemia en el Perú………………………………
44
I.6.5. Diagnóstico de leucemia……………………….
45
I.8. VIABILIDAD CELULAR……………………………
47
I.9. AZUL DE TRIPÁN……………………………………
47
I.9.1. Antecedentes y química del azul de tripán……..
48
MATERIALES Y METODOS………………………..…….. 49
II.1. AISLAMIENTO DE CELULAS. MONONUCLEARES....
II.1.1. Colección de muestras biológicas……..………
49
49
II.2. CRIOPRESERVACIÓN………………………………….
49
II.3. IRRADIACIÓN DE LAS MUESTRAS…………………
50
II.4. PRUEBAS DE VIABILIDAD CELULAR…………….
50
II.5. CALCULO DE LA VIABILIDAD CELULAR
CORREGIDA…………………………………………
51
II.6. ANÁLISIS ESTADISTICO…………………………….
51
II.7. ASPECTOS ÉTICOS…………………………………….
51
5
III.
RESULTADOS……………………………….……………… 52
IV.
DISCUSIÓN………………………………………………… 55
V.
REFERENCIAS………….…………………………….
56
INTRODUCCIÓN:
6
La física y los efectos de las radiaciones en los organismos vivos son tema de gran
interés científico. Las características y los efectos de las radiaciones son estudiadas por
diferentes profesionales como los Físicos Médicos y Radioncólogos principalmente.
El término radiación significa básicamente transferencia de energía de una fuente a
otra. Los efectos que causa esta energía a la célula están englobados dentro del área de la
Física Médica que comprende la Radiobiología, es dentro de este contexto que se
desarrolla el presente trabajo de investigación, en el cual se introduce términos de
radiosensibilidad y radioresistencia de las células y la diferencia que existen en las
respuestas a la radiación de las células sanas y células neoplásicas, lo que se conoce como
biología de las células tumorales, estas respuestas varían de un tipo de neoplasia a otra, lo
que da lugar a la clasificación en agresividad tumoral.
La leucemia aguda, es un tipo de cáncer que se origina en la médula ósea por la
proliferación incontrolada de las células madres del sistema hematopoyético, esta
proliferación incontrolada de las células, sustituye los elementos normales de la médula
ósea e invade la sangre periférica, pudiendo infiltrar órgano o tejido del cuerpo humano
formando los llamados cloromas [1].
En el presente trabajo, estudiaremos específicamente las leucemias agudas
(linfoblásticas y mieloblásticas), que a través de la historia, constituyen uno de los grupos
de enfermedades neoplásicas más interesantes, por su evolución y respuesta al tratamiento
con radiaciones ionizantes [1].
I.
MARCO TEORICO:
7
Los diferentes tipos de leucemias agudas, presentan una biología diferente, lo que
podría traducirse en distinta radiosensibilidad a las radiaciones ionizantes. El objetivo de
esta investigación, fue evaluar el efecto de una dosis de radiación ionizante, en la
viabilidad celular, en diferentes subtipos de leucemias agudas.
El uso de la radioterapia en el tratamiento del cáncer, se fundamenta en los efectos
citotóxicos de las radiaciones ionizantes sobre las células malignas, que originan como
consecuencia, la muerte celular.
Las complicaciones del tratamiento radiante, surgen como resultado de la destrucción
de las células que integran los tejidos normales [2]. La llamada especificidad de la
radioterapia, se basa sobre todo en principios físicos más que biológicos, por ejemplo, un
plan de tratamiento bien diseñado va a permitir la administración de una dosis apropiada al
tumor, reduciendo al mínimo posible la irradiación de los tejidos normales, con el objetivo
de prevenir posibles complicaciones. Sin embargo, los conceptos de radiobiología deben
ser tomados en cuenta al seleccionar esquemas de fraccionamiento, en la determinación de
las dosis máximas tolerables, en la planificación del tratamiento adyuvante, y cuando se
plantea el uso de otras modalidades terapéuticas en combinación con la radioterapia [3].
Las leucemias agudas se caracterizan por la proliferación, acumulación anormal y
detención de la maduración de los precursores hematopoyéticos [1].
Existe una variación a nivel biológico y clínico entre los diferentes tipos de
leucemias. En lo referente a leucemias agudas, estas se caracterizan por la presencia de un
número elevado de células inmaduras, un cuadro clínico de comienzo agudo y evolución
más agresiva de la enfermedad [2]. Las células eucariotas poseen una maquinaria
compleja, responsable de la reparación de su material genético a las radiaciones ionizantes.
Las proteínas involucradas en el desarrollo de la leucemia incluyen a P53, ATM,
BRCA2, P21, entre otras [3]. La radioterapia en el tratamiento de leucemias, es aplicada a
los órganos de riesgos infiltrados por la enfermedad generalmente en el sistema nervioso, y
a los focos extra medulares de leucemia. El sitio más importante en la leucemia
linfoblástica aguda es el sistema nervioso central, las células neoplásicas infiltran la piel, el
globo ocular y otros depósitos tisulares que son sitios de desarrollo de focos
extramedulares de células leucémicas [1].
8
Las células neoplásicas se caracterizan porque presentan alteraciones en el ciclo
celular, en la activación de la vía de apoptosis y deficiencias en la reparación del DNA;
siendo la última característica la más importante para los tratamientos basados con
radiación [2].
La radiobiología en el tratamiento del cáncer, se fundamenta en el estudio de los
efectos citotóxicos, causadas por las radiaciones ionizantes sobre las células malignas, que
traen como consecuencia la muerte celular. De ese modo, la radioterapia se convierte en un
arma para tratar al cáncer, en nuestro caso la leucemia [3].
Los distintos tipos de leucemias, presentan diferentes anormalidades en su biología
molecular, lo que puede conllevar a otros tipos de respuestas en el tratamiento oncológico,
por este motivo es importante discriminar subtipos de neoplasias, que pueden responder
mejor a un determinado tratamiento [1].
El objetivo de este estudio, fue evaluar el efecto de una dosis de radiación ionizante
en la viabilidad celular, en diferentes subtipos de leucemias agudas.
Las respuestas de las células frente a las radiaciones adsorbidas, varían de acuerdo a su
linaje, tipo de células, fase celular, tiempo de duplicación y otros factores, en el caso de
células leucémicas la respuesta según G. Steel, son células muy sensibles a la radiación,
por lo que permite obtener un estudio en muy corto tiempo, además podemos verificar si la
técnica de viabilidad celular, es factible para la determinación de la radioresistencia y
radiosensibilidad en los cultivos celulares [3].
I.1 RADIOTERAPIA:
La radioterapia se utiliza como tratamiento hace ya más de un siglo. Uno de los
primeros informes de su uso data de 1899, poco después de 1895 cuando Roentgen
descubre los rayos X, seguidamente en 1898 cuando Marie Curie descubrió el 226Ra.
Es en 1922 cuando la oncología se establece como disciplina médica. Desde ese
momento, la radioterapia, al igual que el resto de las técnicas utilizadas para tratar el
cáncer, ha evolucionado mucho. La invención del equipo de teleterapia con
60
Co por
Harold E. Johns en Canadá en la década de 1950, proporcionó un gran impulso en la
búsqueda de energías fotónicas superiores y coloca la unidad de Cobalto en la vanguardia
de la radioterapia por algunos años [5]. El 60Co es un isotopo radiactivo que se usa con
9
fines médicos por su energía y alta actividad específica.
La primera máquina de
radioterapia que utiliza el 60Co con fines médicos es llamada bomba de cobalto, se utilizó
por primera vez en un paciente el 27 de octubre de 1951; el equipo se encuentra
actualmente en exposición en la University of Saskatchewan, tal como lo menciona en su
página, ubicada en la ciudad de Saskatoon - Canadá.
Posteriormente en los años 1940 apareció un equipo especial, que mediante
diferentes componentes y partes hace que el equipo cree su propia energía ionizante con
altas dosis de radiación llamado acelerador lineal de electrones, que es un equipo que emite
energías del orden de 4 hasta 22 megaelectronvoltios (MeV). El uso de fuentes radiactivas
como el 60Co y el acelerador lineal de electrones son los dos tipos de equipos que más se
usa en el tratamiento de cáncer utilizando radiaciones ionizantes.
Por lo general los equipos de 60Co usados en radioterapia utilizan partículas u ondas
de alta energía, llamados rayos gamma, que se utiliza para eliminar o dañar las células
cancerosas. La radioterapia se conoce además como terapia de radiación [6].
La radioterapia es uno de los tratamientos más comunes contra el cáncer. La
radiación a menudo es parte del tratamiento contra ciertos tipos de cáncer, tales como los
cánceres de cabeza y cuello, vejiga, pulmón, leucemias, entre otros. Además, muchos otros
tipos de cáncer son tratados con radioterapia.
La mayoría de las células del cuerpo crecen y se dividen para formar nuevas
células, sin embargo, las células cancerosas lo hacen más rápidamente que muchas de las
células normales a su alrededor. La radiación actúa sobre el ADN que se encuentra dentro
de las células produciendo pequeñas roturas [7]. Estas roturas evitan que las células
cancerosas crezcan y se dividan, que a menudo causan la muerte. Puede que también las
células normales cercanas se afecten con la radiación, pero la mayoría se recupera y vuelve
a tener una función normal [8].
Para entender las diferentes maneras como se imparte la radiación ionizante, es
necesario describir las distintas modalidades de irradiación, dependiendo del tipo de equipo
de teleterapia, por esta razón decimos que los tratamientos de radioterapia, se realizan
usando un acelerador lineal o un equipo de teleterapia, que tiene una fuente de
60
Co. A
continuación, describimos rápidamente el equipo acelerador lineal de electrones.
 I.1.1: Aceleradores lineales (AL): En estos tipos de equipos, los electrones se
producen en un cátodo incandescente los cuales son acelerados hasta un cuarto de
10
la velocidad de la luz en el cañón, usando un campo eléctrico pulsado. El producto
de estos electrones, son introducidos en la guía de onda, en la cual el chorro de
electrones se va acelerar según la energía que se va a trabajar. En esta guía
aceleradora existe un campo electromagnético de alta frecuencia y alta potencia, el
cual se encarga de transportar al chorro de electrones. Se crean pequeños paquetes
que son acelerados aproximadamente al 99 % de la velocidad de la luz. Así los
electrones acelerados pueden utilizarse directamente o en caso de formar haz de
fotones frenarlos, haciéndolos chocar contra un blanco de material pesado, para que
cedan su energía cinética en forma de fotones de rayos X.
Con los equipos de radioterapia pueden alcanzarse energías muy altas. En su
uso clínico son del orden de la decena de MeV (∼ 100 veces mayor que los equipos
de rayos X y 10 veces mayor que los rayos γ del
60
Co. En este caso el equipo
acelerador lineal, de uso clínico, Fig. 1, es isocéntrico y gira completamente 360°.
Los aceleradores lineales muchas veces generan haces de fotones y de
electrones con varias energías, esto permite cubrir todas las necesidades de uso en
el servicio de radioterapia. Además presenta una gran cantidad de accesorios, como
colimadores asimétricos y multiláminas, dispositivos de imagen portal, cuñas
dinámicas, aplicadores para radiocirugía, etc.
Por todo esto son máquinas que requieren gran preparación y mucho
tiempo, tanto para la puesta en marcha como para el programa de garantía de
calidad y el mantenimiento.
11
FIG. 1. Cabezal de un acelerador lineal. Ref. [5]
I.1.2: Equipo de radioterapia de Cobalto: Los equipos para terapia de uso médico que
usan una fuente de
60
Co, emiten rayos gamma y se utilizan para el tratamiento de
enfermedades como el cáncer. Debido a que las máquinas de
60
Co, Fig. 2 requieren de
mantenimiento especializado, por la energía que emiten, promedio de 1.25 MeV, hace que
su fuente esté alojada en un sitio llamado recinto, que es blindado con plomo u otro
material, según la marca del equipo, para evitar que la radiación salga a través del cabezal
del equipo cuando se está tratando al paciente, denominada radiación dispersa, que es la
radiación que se genera fuera del haz primario y contribuye a dosis menores en otras partes
del cuerpo del paciente, durante su tratamiento, o cuando está apagado el equipo, que es la
radiación que genera la fuente de 60Co durante su decaimiento y que atraviesa el recinto
blindado, este tipo de radiación, contribuye en dosis al personal ocupacionalmente
expuesto y constantemente está emitiendo radiación de fuga a diferencia del acelerador
lineal que no la presenta, el promedio de radiación de fuga y contaminación se mide en
Kerma (kinetic energy released per unit mass), que es la energía liberada por unidad de
masa en un punto [9] se define así:
K=
La unidad del Kerma es el Joule/Kilogramo (J/Kg). El nombre de la unidad de Kerma es el
gray (Gy) donde 1J/Kg = 1 Gy
Las unidades de 60Co producen rayos estables, dicromáticos de 1,17 y 1,33 MeV, lo
que resulta en un promedio de energía del haz de 1.25 MeV. La fuente contenida dentro del
equipo debe sellarse para que pueda resistir temperaturas altas por posibles incendios en el
edificio o centro clínico.
La fuga del cabezal [10] con la fuente en posición Blindada es hasta 20 Gy h-1 a 1
metro de la fuente o hasta 200 Gy h-1 a 5 cm de la fuente.
Esto puede contribuir a una proporción significativa de la dosis máxima permisible
para el personal.
12
FIG. 2. Equipo de Cobalto Theratron-80. Ref. [6]
I.2. DESCRIPCIÓN DE UNIDAD DE 60Co - THERATRON-80:
El equipo Theratron-80 cuenta con una fuente de 60Co de 1.5 cm de longitud que se
encuentra alojada dentro de un contenedor que se ubica a un extremo del gantry cuando el
equipo está en posición de apagado, en la Fig. 3 se observa el gantry (forma de brazo) en
cuyo extremo se encuentra conteniendo al colimador y al indicador de posición la fuente, a
todo esto se llama cabezal del equipo su función es alojar a la fuente dentro de un
contenedor que es capaz de desplazarse en el interior blindado con plomo a través de un
embolo, de forma que tienen dos posibles estados, si la fuente está en el interior del
blindaje se dice que es la posición de reposo (OFF), si se encuentra alineada con los
colimadores del cabezal y expuesta al paciente se dice que está en posición de irradiación
(ON). En el extremo opuesto del cabezal se encuentra una lámpara que sirve como
indicador de la posición de la fuente, se enciende de color rojo cuando se está irradiando y
se enciende de color verde cuando no se está irradiando es decir la fuente está dentro del
cabezal. El movimiento del contenedor se consigue con un sistema hidráulico llamado
13
embolo el cual hace que la fuente se desplace de un lado hacia otro colocándola en
posición de exposición (ON) y no exposición (OFF).
FIG. 3. Cabezal de la Unidad Theratron-80. Ref. [6]
El cabezal del equipo está instalado sobre un brazo llamado gantry, que es capaz de
girar de 0° a 360° sobre un único punto llamado isocentro. En un extremo dentro del
Gantry se encuentra el colimador, Fig. 4 que gira 360° en referencia al punto central del
volumen tumoral del paciente, a este punto también se le denomina isocentro Fig. 6, que es
un punto donde se cruzan el giro del grantry o brazo, eje de giro del colimador,eje de giro
de la mesa y eje de giro del punto central del volumen tumoral del paciente. Teniendo una
tolerancia de precisión de 0.2 cm.
El colimador presenta una bandeja donde se coloca los accesorios modificadores
del haz como cuñas físicas con ángulos de 15°, 30°, 45° y 60°. Estas cuñas tienen la
función de homogeneizar el haz cuando la superficie del paciente es poco homogénea,
adicionalmente en el porta bandeja Fig. 4, se puede colocar los moldes del paciente en
caso lo requieran para proteger los órganos de riesgos que pudieran estar dentro del campo
de tratamiento. Estos moldes son confeccionados para cada paciente y para cada haz de
irradiación, está elaborado de un material llamado Cerrobend que es una aleación
14
compuesta de 50 % de bismuto, 26,7% de plomo, 13,3% de estaño, y 10,0% de cadmio, y
se fusiona a una temperatura de 70°C; presenta una densidad de 9,64g/cm3, este material
es el más usado para la fabricación de los moldes y protecciones por ser reusable.
La mesa del equipo; Fig. 4, es el dispositivo donde se coloca al paciente y gira
sobre un eje fijo, y presenta movimientos de derecha a izquierda, adelante y atrás, arriba y
abajo ademas de rotar isocentricamente en todos sus puntos. Sus componentes están
elaborados de fibra de carbón ya que son radiotransparentes a las radiaciones al momento
de irradiar al paciente, o al momento de girar el gantry y entregar dosis en un angulo
diferente a 0°.
El equipo Theratron-80; presenta mandíbulas asimétricas es decir presentan
movimientos independientes en los ejes X y Y, su distancia de tratamiento fija al centro del
volumen a tratar es de 80 cm refiriéndose a esta distancia DFI (distancia fuente isocentro).
La máxima entrega de dosis en profundidad que alcanza la fuente de Cobalto en un
medio, es de 0.5cm llamándose a esta distancia dmax (distancia máxima), por este motivo
es necesario colocar varios haces de radiación en el tratamiento de un paciente.
FIG. 4. Partes del equipo Theratron-80. Ref. [11]
15
La fuente de 60Co, se encuentra encapsulada en un contenedor, el cual posee varias
capas de diferentes materiales, como el acero y plomo para fines de blindaje y protección
de la fuente radiactiva, en caso pudiera quedarse expuesta la fuente dentro del contenedor,
este debe ser capaz de no destruirse.
Uno de los motivos adicionales que se hace uso de la fuente de
60
Co, es por su
facilidad de intercambio de una fuente por otra al estar encapsulada, así como por su
decaimiento de la actividad que es lento, ya que su vida media es relativamente mayor, lo
que hace generalmente que la sustitución de la fuente, sea realizada dentro de una vida
media, mejorando los costos de tratamientos.
I.2.1: Característica de una fuente de 60Co:
Típicamente la fuente tiene un diámetro de 1.5 cm, y largo de 2.5cm, por ser
pequeña favorece en la formación de una pequeña penumbra física.
Este tipo de fuente, presenta una actividad del orden de 185 - 370 TBq, y posee una
tasa de dosis típica a 80 cm de 1 – 2 Gy/min.
Su vida media es de 5,26 años; las partículas beta que se forman en su decaimiento,
son absorbidas por la cápsula que protege a la fuente [12].
Cuando la fuente está en exposición, se prende una luz de color rojo, indicando que
la fuente está en exposición, y la radiación como haz primario, está saliendo por el campo
formado por el colimador, que va del rango de apertura de un campo de 5 x 5 cm 2 hasta 35
x 35 cm2.
I.2.2. Decaimiento de una fuente de 60Co:
La fuente de
60
Co decae a través del decaimiento beta (β), estas partículas son
absorbidas por el encapsulamiento de la fuente. En la Fig. 5, hacia el lado derecho, se
puede apreciar que ocurre en 99.9% por decaimiento β -, liberando energías de 1,173 MeV
y 1,332 MeV.
16
FIG. 5. Esquema de desintegración del Co60. Ref. [13]
Obteniéndose como producto final al
60
Ni. El decaimiento β-
por lo general,
consiste en la transformación de uno de los neutrones de su núcleo en un protón,
entiéndase en el proceso que un electrón que es absorbido en la propia fuente, que lo lleva
a ser un átomo de
60
Ni excitado. La energía de excitación es cedida mediante un
decaimiento gamma (γ) consiguiente en la emisión de un fotón de 1.33 MeV y otro de 1.17
MeV obteniéndose una energía media de fotones de 1.25 MeV. para llevar el átomo de
Níquel a un estado estable.
I.2.1: Propiedades física de una fuente de Cobalto:
Las propiedades físicas de la fuente de 60Co son las siguientes [5].

Energía de rayos gamma: 1,17 MeV y 1,33 MeV.

Alta actividad específica de aproximadamente 9,3 TBq/g.

Periodo de semidesintegración relativamente alto: 5,3 años.

Constante de tasa de exposición: C [R.m2/ (Ci.h)] = 1,31.

Constante de tasa de kerma en aire: C [nGy.m2/ (GBq.h)] = 309.
17
Es importante entender que es el punto isocéntrico, debido a que todas las técnicas de
tratamientos, son isocéntricas al volumen tumoral y es en base a la ubicación del punto
isocéntrico, que gira el equipo alrededor del paciente, por eso se define isocentro al punto
donde cruza el eje de giro del brazo, con el eje de giro del colimador y con el eje de giro de
la mesa, Fig. 6. En la unidad de
60
Co, suele estar a 80cm de la fuente. Por lo que la
precisión mecánica del equipo no debe variar de 5 mm de diámetro [10].
FIG. 6. Ubicación del isocentro de un equipo de Cobalto.
Ref. [14]
La utilización de 60Co en el tratamiento de enfermedades oncológicas, constituye
actualmente, una práctica que ha alcanzado amplia difusión en el mundo entero.
I.3: RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA:
Se describe la radiación electromagnética, como el evento que se propaga desde una
fuente radiactiva a todas las direcciones. Por lo tanto, es una modalidad de propagación de
energía en el espacio [15].
La radiación electromagnética es una doble onda, formada por los campos
eléctricos y magnéticos, así como se muestra en la Fig. 7 que se encuentran en fase y cuyos
planos de propagación son perpendiculares.
18
FIG. 7. Radiación electromagnética. Ref. [15]
Toda onda está caracterizada por su frecuencia ( ν), que es el número de
oscilaciones que efectúa el campo electromagnético en cada segundo, se expresa en
hertzios (Hz), y por su longitud de onda (λ) que representa la distancia entre dos puntos
máximos sucesivos de la onda y se mide en unidades de longitud [15].
Además de la luz visible, también las ondas de radio, los infrarrojos, los
ultravioletas, los rayos X y los rayos gamma también son radiación electromagnética y se
diferencian unas de otras en la longitud de onda y en la frecuencia, las cuales están
relacionadas con la velocidad de propagación en el vacío.
Cuando una onda electromagnética se propaga en un medio distinto del vacío, se
dice que dicho medio es transparente para dicha onda. Un medio puede ser trasparente para
unas ondas y opaco para otras. Por ejemplo, los tejidos blandos del cuerpo humano son
opacos para la luz visible y relativamente transparentes para los rayos X.
Todas las radiaciones electromagnéticas se presentan en un rango de energías,
donde la luz visible se encuentra aproximadamente en el centro. Todas se pueden ordenar
en el espectro electromagnético, de menor a mayor frecuencia (de mayor a menor longitud
de onda), es decir, desde las ondas radioeléctricas más largas hasta los rayos gamma más
energéticos. Observe en la Fig. 8 que la relación longitud de onda es menor el valor hacia
la derecha y el valor de la frecuencia es mayor.
19
FIG. 8. Espectro de la radiación electromagnética. Ref. [15]
La radiación electromagnética es energía pura y no es posible explicar mediante un
solo modelo su Interacción con la materia y otros fenómenos, por ello que se admite que la
energía que transporta la radiación electromagnética, esta constituida por pequeñísimos
paquetes de energía llamados fotones o cuantos de radiación.
Cada fotón tiene dimensiones muy pequeñas, que no cambian al propagarse por el
espacio comportándose como una partícula, aunque la masa sea de material nula. Cada
fotón posee y transporta una determinada cantidad de energía que es proporcional a la
frecuencia:
Donde:
c: velocidad de la luz.
Λ: longitud de onda.
h: constante de Planck
= 6.62 x 10-34 Julios x seg. ó
= 4.14 x 10-15 eV x seg.
Cada uno de los fotones de la luz visible tiene una energía de unos pocos
electronvoltios; que es mayor que los de luz infrarroja, menor que la luz ultravioleta y
mucho menor que los rayos X o rayos gamma, tal como se aprecia en la figura del espectro
20
electromagnético. Este tipo de radiaciones que tienen energías expresadas en mega
electronvoltios, produce ionización en el átomo, por lo que se les llama radiaciones
ionizantes [8].
I.3.1: Ionización:
Todo átomo que reciba o interaccione con energía puede pasar a un estado excitado
es decir los electrones pasan a ocupar la vacancia dejada por los electrones que fueron
arrancados de su órbita y lo hacen desplazándose de órbitas de mayor nivel a otras de
menor nivel. Pero si la energía es suficientemente grande, puede arrancar del átomo uno o
varios electrones, entonces el átomo queda ionizado. La energía suficiente para arrancar un
electrón de su órbita se denomina energía o potencial de ionización y es característica de
cada átomo Fig. 9.
FIG. 9. Ionización. Ref. [16].
I.3.2: Radiación ionizante:
Toda la materia está formada por moléculas y átomos, así mismo los átomos consta
de dos partes, una parte que es la órbita en donde giran los electrones cargados
negativamente, y un núcleo que a su vez está formado por protones que son partículas que
poseen carga eléctrica positiva y neutrones que no poseen carga eléctrica. En la naturaleza
los átomos se encuentran con la cantidad de electrones igual al número de protones,
entonces se dice que el átomo esta neutro y por lo tanto su carga eléctrica total es cero. Si
esto no es así, se dice que el átomo esta ionizado y presenta carga eléctrica por lo tanto al
átomo en ese estado se le llama ión.
21
Los átomos mayormente se encuentran en la naturaleza de forma estable, es decir
en estado neutro, sin embargo, algunos átomos se encuentran de forma inestables, y están
emitiendo espontáneamente radiación electromagnética, que pueden modificar su
estructura debido a la búsqueda de su estabilidad al perder un electrón. A estos núcleos
inestables se les denomina, radionucleídos o radioisótopos y al proceso de emisión, se le
denomina decaimiento o desintegración radioactiva. Por otro lado, si los productos del
decaimiento interaccionan con otro átomo y este, provoca la liberación un electrón,
entonces decimos que ocurrió una ionización. Todos los fotones que presentan suficiente
energía para producir una ionización producen radiaciones ionizantes, estas radiaciones son
capaces de romper ligaduras que forman parte de los átomos, lo pueden hacer por grandes
cantidades antes de perder toda su energía. Es por esta razón, que las radiaciones ionizantes
causan efectos biológicos en la célula, al ionizarla o interactuar con un blanco celular [8].
La desintegración radioactiva, es un proceso físico y probabilístico, por lo que se
puede predecir la frecuencia en que pueda suceder u ocurrir una desintegración, pero no
podemos predecir en que momento ocurra, solo conocer la probabilidad de que se produzca
el evento en un determinado intervalo de tiempo, esta probabilidad es independiente del
momento en que un núcleo radioactivo es creado, por lo que, se deduce que los núcleos no
envejecen. La desintegración radioactiva no depende de las influencias del entorno como
presión, temperatura, reacciones químicas y otros. Por consiguiente, cada radionúclido está
caracterizado por la denominación de vida media, que es lo que conocemos como el
tiempo en el que la mitad de un conjunto de núcleos radioactivos se desintegra. Este
período o vida media, puede tomar valores desde fracciones de segundos, hasta billones de
años y es característico para cada radionúclido. Las radiaciones ionizantes también pueden
producirse en procesos diferentes a las desintegraciones radioactivas. Por ejemplo, cuando
se aceleran o frenan partículas con carga eléctrica, se emiten fotones capaces de ionizar.
También es posible con dispositivos muy sofisticados como el ciclotrón, acelerador lineal
que aceleran partículas cargadas, como núcleos o electrones, hasta altas energías.
Las radiaciones ionizantes se pueden clasificar en:
• Radiación α (alfa): Se presenta generalmente en núcleos pesados, los cuales para
alcanzar la estabilidad emiten una partícula alfa (
, formada por 2 protones y dos
neutrones, Observe Fig. 10, su penetrabilidad es muy baja por la carga que posee y notable
masa.
22
Su energía tiene valores definidos dependiendo del radionucleido que lo emita, es
decir su espectro es discreto. Ejemplo:
FIG. 10. Decaimiento Alfa, ejemplo del 226Ra. Ref. [18]
• Radiación β (beta): Existen dos tipos de radiación β:
-
Decaimiento β-, Se presenta en núcleos en los cuales un neutrón se
convierte en protón, liberándose un electrón (partícula beta negativa),
además
emitiéndose
una
partícula
complementaria
denominada
antineutrino Fig. 11. La energía del espectro beta es un continuo a
diferencia del espectro de la emisión alfa. Ejemplo:
23
FIG. 11. Decaimiento β- ejemplo de 60Co. Ref. [18]
-
Decaimiento β+, Se presenta en núcleos en los cuales un protón se
convierte en neutrón, liberándose un positrón (partícula beta positiva),
además emitiéndose una partícula complementaria denominada neutrino.
Fig. 12. La energía del espectro beta es continuo a diferencia del
espectro de la emisión alfa.
24
FIG. 12. Ejemplo de decaimiento β+ de 13N. Ref. [18]
• Radiación gamma (γ): Son fotones usualmente de muy alta energía, emitidos por
núcleos inestables u otros procesos. El núcleo no cambia su identidad sino que únicamente
pierde energía.
I.4. RADIACIÓN GAMMA:
Antes de definir el concepto de radiación gamma, primero diferenciemos los
términos radiación e irradiación.
La radiación es una manera de trasmisión de la energía que se transmite a través del
espacio en forma de ondas electromagnéticas, ejemplo: microondas, la luz, el calor, los
rayos X y los rayos gamma. Si la radiación presenta suficiente energía para provocar
cambios en los átomos, se dice que es radiación ionizante por los efectos descrito
anteriormente. La radiación γ es similar a la luz visible o a las ondas de radio, se
diferencian en la longitud de onda que es muy corta para radiación γ y, por tanto, un nivel
de energía más alto que la luz. Estas diferencias, facilitan la penetración profunda de la
radiación gamma dentro de ciertos materiales, en nuestro caso es el paciente.
La irradiación está referida al proceso que describe la exposición deliberada en
forma controlada a un material por la acción de una fuente de radiación, como pueden ser
los rayos gamma o un haz de electrones.
La radiación γ ocurre cuando un núcleo excitado
por decaimiento β- o β+, alcanza su estado fundamental
; generalmente producido
a través de la emisión de uno
o varios fotones γ. Un ejemplo de decaimiento γ es la transición de la
resultante de la descomposición 60Co, en
excitado,
estable a través de una emisión de dos rayos γ
con energías de 1.17 y 1.33 MeV [5].
La radiación (γ) está constituida por fotones y puede ser producida por elementos
radiactivos o procesos como la aniquilación de un par positrón-electrón o través de
fenómenos astrofísicos de gran violencia.
La radiación gamma, debido a su alta energía y poder de ionización en profundidad
de un material, son capaces de penetrar la materia a diferencia de la radiación alfa y beta,
que su poder de penetración en la materia es mucho menor, por lo tanto pueden causar
grave daño al núcleo de las células, es por este motivo que se utiliza para esterilizar
equipos médicos y alimentos.
25
La energía que emite la radiación gamma se mide a través de una unidad que se
llama electrón voltio (eV), con sus respectivos múltiplos como (MeV). Un MeV es la
escala que corresponde a fotones gamma de longitudes de onda inferiores a 1011 m o a
frecuencias superiores a 1019 Hz.
Los rayos gamma se diferencian de los rayos X por su origen, este último se genera
a nivel extranuclear, por un fenómeno conocido como frenado electrónico, a diferencia de
los rayos gamma, que se producen por desexcitación de un nucleón, que se encuentra en
estado excitado a otro de menor energía y por desintegración de isótopos radiactivos.
La radiactividad existe en el entorno natural, ejemplo:

Rayos cósmicos, que emite el sol.

Isotopos radiactivos, que los encontramos en rocas y minerales.
Mayormente los rayos gamma que son producidos en el espacio, no llegan a la
superficie terrestre, pues estos son absorbidos por la alta atmósfera.
I.4.1: Interacción de los rayos X con la materia:
La interacción de la radiación electromagnética con la materia, se puede producir bajo
cualquiera de los 3 procesos siguientes:

Efecto fotoeléctrico.

Dispersión Compton.

Producción de pares.
II.4.1.A: Efecto fotoeléctrico.: En este caso el fotón interactua con los
electrones que se encuentran fuertemente unidos, o presenta una alta energía de ligadura,
Fig. 13, es decir, con los electrones que se encuentran mas cerca al núcleo. El fotón que
interactua cede toda su energía y por lo tanto desaparece, esto hace que el electrón sea
arrancado de su órbita. El electrón es expulsado de su órbita y se llama un fotoelectrón [5].
EK hEB
Dónde:
hEnergía del fotón incidente
EB: Energía de ligadura del electrón
26
FIG. 13. Efecto fotoeléctrico.: hacia el lado izquierdo se observa la Interacción del fotón con un
electrón de la órbita K, hacia el lado derecho se observa la emisión desde el átomo como un
fotoelectrón. Ref. [9]
Si el fotón tiene energía suficiente para arrancar electrones de la capa K, el 80% de
sus Interacciones se producen con electrones de esta capa.
La probabilidad de que se produzca un efecto fotoeléctrico. disminuye cuando se
aumenta la energía de los fotones (es proporcional a I/E 3), aumenta cuando es mayor el
número atómico del blanco (es proporcional a Z3) y es proporcional a la densidad del
medio.
La interacción fotoeléctrica predomina a bajas energías (˂100 KeV) con tejidos
biológicos.
I.4.1.B: Dispersión Compton: En este caso el fotón interacciona con uno
de los electrones poco ligados al átomo es decir con los electrones mas exteriores, y como
resultado se produce un fotón dispersado llamado fotón Compton dispersado, de menor
energía que el incidente, y un electrón (electrón compton) con energía cinética, según se
muestra en la Fig. 14, definida por:
E= E´ + Ec.
Donde;
E es la energía del fotón incidente
E´ es la energía del fotón secundario, y
Ec es la energía cinética del electrón Compton.
27
El fotón secundario puede emerger en cualquier dirección con distintas energías
según el ángulo, correspondiendo las energías mínimas a las direcciones cercanas a los
180° (retrodispersión) y las máximas a las direcciones cercanas a 0° (prácticamente igual a
la del fotón incidente). La representación de esta interacción se puede ver en la Fig. 14.
FIG. 14. Dispersión Compton. Ref. [9]
La probabilidad de que se produzca una interacción Compton disminuye al
disminuir la energía de los fotones, varia con el número atómico del material y es
proporcional a la densidad atómica del medio.
Esta Interacción predomina a energías intermedias (entre 100 y 1000 keV) en
tejidos biológicos [5].
I.4.1.C: Creación de pares electrónicos: Proceso por el cual una partícula
de energía suficiente, crea dos o más partículas diferentes Fig. 15, este proceso es
característico de los aceleradores de partículas, donde se hacen colisionar partículas como
electrones y positrones de muy alta energía, apareciendo toda clase de partículas que
desconocíamos anteriormente.
También es característico en algunas reacciones nucleares de alta energía y en los
rayos cósmicos, donde se generan fotones (o rayos gamma) de alta energía que pueden
crear dos o más partículas de masa igual o menor a la energía del fotón.
Es característica la reacción γ → e+ + e- , donde el fotón debe tener al menos una
energía igual a la masa del electrón y el positrón (ambos tienen una energía en reposo de
511 keV), es decir, 1.022 keV ó 1,022 MeV, para poder generar las partículas.
Generalmente este proceso viene seguido del inverso, en el que el positrón generado se
aniquila con un electrón de la materia que existe alrededor. Para que se dé este proceso es
28
imprescindible que exista en las cercanías del fotón inicial un núcleo (para que se cumplan
las leyes de conservación de momento y energía).
FIG. 15. Efecto producción de pares. Ref. [9]
En la siguiente Fig. 16 se puede apreciar el predominio de efectos descritos.
Muestra las regiones de predominación relativa de los tres mas importantes efectos
con las materia, el número atómico y la energía del fotón, se toman como parámetro. Se
observa la predominancia del efecto Fotoeléctrico a bajas energías, dispersión Compton a
energías intermedias y creación de pares a altas energías.
FIG. 16. Zonas predominio respectivamente de los efectos fotoeléctricos, dispersión comptom y
creación de pares.
Ref. [5]
29
I.4.2. Dosimetría de técnicas sencillas:
La interpretación de datos de las unidades de tratamiento, es individual para cada
máquina y cada energía, por lo que se cuenta con un conjunto de tablas, que suministran
los parámetros dosimétricos relevantes bajo determinadas condiciones clínicas. Éstas son
preparadas por un físico médico, a partir de las calibraciones y otras medidas. El problema
fundamental consiste en conocer la tasa de dosis en cualquier punto del medio irradiado
(normalmente agua, por similitud con el cuerpo humano). De esta forma, al prescribir una
dosis en un determinado punto, podemos calcular el tiempo de irradiación y la dosis en
otros puntos de interés. Según la fórmula para calcular la tasa de dosis [5].
Partiendo de un punto de referencia (con unas determinadas condiciones de
referencia, tamaño de campo, distancia fuente-superficie (DFS), profundidad, etc.) [10],
donde conocemos la tasa de dosis, y dependiendo de la técnica de irradiación, pasamos a
calcular la tasa de dosis en otros puntos, teniendo en cuenta la diferencia entre las
condiciones reales de irradiación y las condiciones de referencia (tamaño del campo,
profundidad, DFS, utilización de bandejas, cuñas). Esto se consigue multiplicado la tasa de
dosis de referencia por un conjunto de factores, lo que al final resultara, en la dosis para
una determinada profundidad, tamaño de campo, y otros factores que se deben tener en
cuenta.
I.4.3. Dosis en profundidad región build up:
Cuando un haz de fotones golpea la superficie del tejido, los electrones se ponen en
movimiento, causando dosis y esta aumenta con la profundidad hasta que alcanza la dosis
máxima en la profundidad conocida como dmax. Fig. 17, a medida que la energía del haz
de fotones aumenta, se incrementa la profundidad de la región de acumulación.
30
FIG. 17. Región build up en circulo rojo se observa que aumenta con la energía de fotones.
Ref. [5]. Pág. 59
Los efectos de interacción son más escasos en los tejidos subcutáneos con los
fotones de alta energía, combinados con su gran penetrabilidad, hacen muy adecuado el
tratamiento de lesiones profundas Fig. 17.
I.4.4. Porcentaje de dosis en profundidad (PDD):
Si aumenta la profundidad entonces el número de fotones disminuirá, a su vez va
disminuyendo el número de electrones secundarios, a partir del dmax la dosis cada vez es
menor. Por ejemplo: el máximo de dosis para fotones de terapia superficial se encuentra en
la superficie, para el
60
Co es a 5 mm de profundidad y para fotones 18 MeV de un
acelerador lineal alrededor de 3 cm. (Observe la Fig. 18, la diferencia del valor de dmax
conforme va aumentado la energía de fotones).
31
FIG. 18. Curvas de dosis en profundidad (PDD) para 60Co y energías de 4, 6, 10, 18 y 25 MeV
Ref [5]. Pag. 182
En las irradiaciones con fotones de alta energía, el dmax se encuentra por debajo de
la superficie, esto hace que la dosis en la piel sólo sea una fracción de la dosis en dicho
máximo, de forma que se infra dosifica. En los casos en que no se quiera esta reducción de
dosis, se deberán colocar bolus (material utilizado en radioterapia, con el fin de compensar
la distribución de la dosis en el paciente o para aumentar su valor en las estructuras del
cuerpo del paciente situados a poca profundidad, se coloca directamente en la piel del
paciente. La mayoría de bolus utilizan láminas con un espesor de 0,5-1,0 cm, el coeficiente
de absorción de la radiación similar a la del agua ionizante. Tienen un espesor de 0,5-1,0
cm, el coeficiente de absorción de la radiación similar a la del agua ionizante), en técnica
W de bolus a menudo se utiliza arroz, de forma que el máximo ocurra cerca de la piel.
Cuanto mayor es la energía de los fotones más profundo es el máximo y menor es la dosis
en la superficie.
Por lo tanto el PDD se define como la relación, expresada como un porcentaje, de
la dosis absorbida en el eje central en la profundidad (d) a la dosis absorbida en el punto de
referencia dmax. Fig. 19, .Se tiene:
PDD: Dd x 100
Dd0
32
FIG. 19. PDD donde d: profundidad x, D0 es la profundidad de referencia que usualmente
es el dmax. Ref. [13]
I.5. RADIOBIOLOGIA:
Es la parte de la física médica, que estudia el efecto de las radiaciones en la células
y es el tema principal a desarrollar en este trabajo de investigación; con el descubrimiento
de la radioactividad en 1,896 por Henry Becquerel y el desarrollo de los Rayos X en 1,895
por William Conrad Roentgen, se observaba los efectos de las radiaciones en el ser
humano, efectos cuya visualización han ayudado a mejorar las técnicas, tratamientos y
optimización del uso de las radiaciones para fines médicos [2]. En términos generales la
radioterapia se emplea en el tratamiento del cáncer, ya sea de modo paliativo o curativo
actuando sobre la enfermedad; resecando el tamaño del tumor, eliminando, o controlando
su crecimiento; la cantidad de radiación que se deposita en un tejido tumoral está
determinada directamente por la radiobiología, mediante cálculos de tolerancia de dosis, y
resistencia de dosis, etc.
Los cálculos que se realizan para observar cuanta energía se va a depositar en un
determinado tejido y en función del tiempo está a cargo de la radiobiología, que a su vez
incluyen diferentes parámetros como tipo de tumor, cantidad, volumen, origen tumoral,
33
edad del paciente, estadio, tamaño, complicación de otros órganos adyacentes al tumor, etc.
El uso de la radioterapia en el tratamiento del cáncer se fundamenta en los efectos
citotóxicos de las radiaciones ionizantes sobre las células malignas que traen como
consecuencia la muerte celular [2]. Las complicaciones del tratamiento radiante, surgen
como resultado de la destrucción de las células que integran los tejidos normales. La
llamada especificidad de la radioterapia, se basa sobre todo en principios físicos más que
biológicos, por ejemplo, un plan de tratamiento bien diseñado, va a permitir la
administración de una dosis apropiada al tumor, reduciendo al mínimo posible la
irradiación de los tejidos normales, con objeto de prevenir posibles complicaciones. Sin
embargo, los conceptos de radiobiología deben ser tomados en cuenta al seleccionar
esquemas de fraccionamiento, en la determinación de las dosis máximas tolerables, en la
planificación del tratamiento adyuvante, y cuando se plantea el uso de otras modalidades
terapéuticas en combinación con la radioterapia [8].
La respuesta tumoral también va a ser influenciada por los patrones de proliferación
y perdida celular del tumor en el momento del tratamiento y por el cambio de estos
patrones durante el mismo. Aquellos tumores que poseen una gran proporción de células
proliferativas (una alta fracción de crecimiento) pueden disminuir de tamaño de una
manera más rápida y dramática después del tratamiento, hecho que se debe no a una
mayor radiosensibilidad intrínseca, sino al hecho de que las células esterilizadas por la
radiación van a morir en mitosis, mediante bloqueo de diferenciación. Por eso, las células
proliferativas expresan las lesiones letales y mueren más rápidamente que las células en
estado de reposo. Una reducción rápida del tumor entonces, no necesariamente implica una
muerte celular de gran magnitud [17]. Igualmente, la tasa de reducción del tumor va a
depender de otros factores, por ejemplo, en tumores que contienen grandes cantidades de
tejido conjuntivo, el volumen del tumor puede permanecer constante mientras que la
densidad de las células malignas ubicadas en el centro del mismo tumor disminuye.
Los patrones de proliferación celular del tumor pueden cambiar después del
tratamiento. Estos cambios pueden ser complejos y están en relación con diversos factores
[19].
En primer lugar: las radiaciones van a inducir una variedad de bloqueos y retrasos
que impiden que las células sobrevivientes y aquellas destinadas a morir, puedan progresar
a través de los primeros ciclos celulares después del tratamiento.
34
En segundo lugar: la irradiación va a matar preferencialmente las células de cierta
edad, dejando una población sobreviviente, cuya proliferación está parcialmente
sincronizada, sincronización que a la larga decaerá debido a la variabilidad de la
progresión en el ciclo celular de cada célula. Este fenómeno a menudo se denomina
redistribución.
En tercer lugar: las células en estado de reposo pueden ser reclutadas haciéndolas
entrar en las siguientes etapas de proliferación del ciclo celular, esto puede lograrse a
través de mecanismos de control homeostático o debido a mejoras en el ambiente, que
permiten a la célula, expresar su habilidad inherente para proliferar. Todos estos procesos
diversos pueden ocurrir después de la irradiación del tumor, su secuencia y aparición
dependerá del esquema de radiación [8]. Como cantidad de dosis de radiación, tipo de
radiación entre otros.
Otro aspecto dentro del marco de la proliferación celular que puede influenciar la
radioresistencia del tumor, es la proporción de células que tienen las mismas propiedades
clonogénicas intrínsecas y por tanto tienen la potencialidad de producir una recidiva,
debido a las grados de diferenciación celular.
I.5.1. Relación dosis respuesta:
La radiobiología es una ciencia que busca establecer las relaciones entre la dosis de
radiación y la respuesta del organismo. Una relación dosis-respuesta es simplemente una
relación matemática o gráfica entre los niveles graduales de dosis de radiación y la
magnitud de la respuesta observada. En medicina, las relaciones de dosis - respuesta tienen
dos aplicaciones importantes.
Primeramente, las relaciones determinadas experimentalmente son usadas para
diseñar los tratamientos rutinarios con fines de terapia para pacientes que sufren de
enfermedades malignas.
En segundo lugar, los estudios de radiobiología han sido diseñados para
proporcionar información sobre los efectos de irradiación a bajas dosis. Estos estudios y las
relaciones de respuesta-dosis son la base para las actividades reguladoras y son de
particular significado en la radiología.
35
Cada relación de dosis-respuesta tiene dos características: es lineal o no lineal y
tiene umbral o no tiene umbral [20]. La relación más simple es la relación dosis-respuesta
de tipo lineal, donde la respuesta es directamente proporcional a la dosis. Cuando la dosis
de radiación se duplica, la respuesta se duplica del mismo modo. Esta relación es
denominada de tipo lineal sin umbral, es decir que esperara una respuesta ante cualquier
dosis por pequeña que esta sea, Fig. 20.
FIG. 20. Curvas Dosis- Respuesta el umbral es un nivel de dosis por debajo del cual no se observa
una respuesta. Ref. [21]
Las otras relaciones de dosis respuesta son de tipo no lineal con umbral, en general,
a bajas dosis no se medirá ninguna respuesta, pero conforme esta se incremente sobre un
umbral la respuesta crecerá hasta un punto donde esta respuesta será la misma para
cualquier dosis. Fig. 20 [12].
I.5.2: Clasificación de Radiación en Radiobiología:
Para uso en la radiobiología y protección radiológica, la cantidad física que es útil
para definir la calidad de un haz de radiación ionizante es la transferencia lineal de energía
(LET) [5]. En contraste con la potencia de frenado, que centra la atención en la pérdida de
energía, por una partícula cargada en movimiento enérgico a través de un medio, el LET
centra la atención en la velocidad lineal de la absorción de energía por el medio
absorbente, como la partícula cargada atraviesa el medio. La comisión internacional de
unidades y medidas radiológicas (ICRU) define el LET de la siguiente manera: LET de
partículas cargadas en un medio es el cociente dE/dl, donde dE es la energía media
impartida localmente al medio por una partícula cargada de energía especificada al
atravesar una distancia de dl. En contraste con la potencia de frenado con una unidad típica
36
de MeV/cm, la unidad normalmente utilizada para la LET es KeV/m. El promedio de la
energía se obtiene dividiendo el recorrido de partículas en incrementos iguales de la
energía y un promedio de la longitud del recorrido sobre la que se depositan estos
incrementos de energía.
Típicos valores de LET usados comúnmente para radiaciones:
-
250 kVp Rayos X
2 keV/ µm
-
Cobalt-60 Rayos gamma
0.3 keV/µm
-
3 MeV Rayos X
0.3 keV/ µm
-
1 MeV electrón
0.25 keV/ µm
Otros valores usados en radiaciones:
-
14 MeV neutrons
12 keV/µm
-
Partículas pesadas cargadas 100-200 keV/µm
-
1 keV electrón
12.3 keV/µm
-
10 keV electrón
2.3 keV /µm
Los rayos X y los rayos gamma son considerados bajos LET (escasamente ionizante),
mientras que los neutrones energéticos, protones y partículas cargadas pesadas son de alta
LET (altamente ionizantes). El valor de demarcación entre la baja y la alta LET es de
aproximadamente 10 keV/m.
I.5.3: Ciclo Y Muerte Celular:
El ciclo de la proliferación celular se define por dos periodos de tiempo bien
definidos:
(1) la mitosis (M) donde tiene lugar la división
(2), y el período de la síntesis de ADN (S).
Las fases S y M del ciclo celular están separadas por dos períodos (gaps) G1 y G2
cuando el ADN aún no se sintetiza, pero otros procesos metabólicos tienen lugar.
37

El tiempo entre divisiones sucesivas (mitosis) se denomina tiempo de ciclo
celular. Para las células de mamíferos que crecen en la fase S es por lo
general en el intervalo de 6-8 horas, M menos de una hora, G2 en el
intervalo de 2-4 horas, y G1 1-8 horas, por lo que el ciclo total de células es
del orden de 10-20 horas. En contraste, el ciclo celular de las células madre
en ciertos tejidos es de hasta aproximadamente 10 días.

En general, las células son más sensibles a la radiación en las fases G2 y M,
y más resistentes en la fase S tardía.

El tiempo de ciclo celular de las células malignas es más corto que el de
algunas células de tejido normal [22], pero durante la regeneración después
de la lesión las células normales puede proliferar más rápido.

La muerte celular de células no proliferantes (estática) se define como la
pérdida de una función específica, mientras que para las células madres se
define como la pérdida de la integridad reproductiva (muerte reproductiva).
Una célula sobrevive cuando mantiene su integridad reproductiva y si esta a
su vez prolifera indefinidamente entonces se dice que son clonogénicas
[23].
I.5.4: Irradiación de células:
Al irradiar las células aparecen los efectos físicos que suceden a nivel de los átomos
o moléculas, que están formando las células, en ese momento es donde se produce el
posible daño biológico a las funciones celulares. Los efectos biológicos de la radiación son
el resultado principalmente de daños en el ADN que es el objetivo más crítico dentro de la
célula [24]. Sin embargo, también hay otros sitios en la célula que, cuando se daña, puede
conducir a la muerte celular. Cuando la radiación ionizante se absorbe directamente en el
material biológico, el daño a la célula puede ocurrir de dos maneras: acción directa y
acción indirecta.
I.5.5: Daño celular causado por acción directa:
38
En la acción directa, se dice que se interactua directamente con el objetivo crítico
de la célula. Los átomos de la propia diana o blanco pueden ser ionizados o excitado a
través de interacciones de Coulomb, que conducen a la cadena de acontecimientos físicos y
químicos, que finalmente producen el daño biológico [25]. La acción directa es el proceso
dominante en la interacción de las partículas de alta LET con materiales biológicos
I.6. RADIOSENSIBILIDAD CELULAR.
I.6.1 Características de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes:
I.6.1.A: Aleatoriedad: Al Interaccionar la radiación con las células ocurren
diversos fenómenos que tienen lugar al azar, es decir la interacción no es selectiva,
pueda causar daños a la célula o no, pueda dañar a una célula o a varias, puede
dañar al ADN o al componente que están formando las células.
I.6.1.B: Rápido depósito de energía: La energía se deposita en un tiempo
muy corto en el componente celular, en fracciones de millonésimas de segundo.
I.6.1.C: No selectividad: Al Interaccionar la radiación con la célula esta no
presenta predilección por algún componente celular.
I.6.1.D: No especificidad lesiva: Las lesiones que se pueden observar no
siempre son causada por las radiaciones, esa lesión puede ser producida por otras
causas físicas.
I.6.1.E: Latencia: Las daños biológicos en una célula causados por la
radiación no son inmediatas, puedan tardar un tiempo en hacerse visibles, a esto se
le llama tiempo de latencia, el periodo es de unos pocos minutos o muchos años,
dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.
I.7. RADIOSENSIBILIDAD Y RADIORESISTENCIA DE LAS CÉLULAS
TUMORALES:
39
La radiosensibilidad es la medida de respuesta celular, ocasionada por las
radiaciones ionizantes. Un elemento biológico es más sensible siempre y cuando sea mayor
su respuesta a una dosis determinada de radiación. El elemento biológico es más
radiosensible cuando necesita menos dosis de radiación para alcanzar un efecto
determinado [7].
El concepto opuesto a radiosensibilidad, es radioresistencia. No existe célula ni
tejido normal o patológico que presente radioresistencia de forma absoluta; pues si se
aumenta ilimitadamente la dosis, siempre se puede alcanzar su destrucción. Administrando
dosis mínimas en
órganos o tejidos, se observaran diferentes grados de alteraciones
morfológicas y/o funcionales, según las líneas celulares de que se trate [26].
I.7.1. Escala de radiosensibilidad: Las células pueden ser más sensibles
que otras, esto depende de su actividad celular o sensibilidad a la radiación,
además del linaje de procedencia. Tomando como punto de referencia, la muerte
celular, pueden clasificarse en cinco grupos de mayor o menor sensibilidad:
a. Muy radiosensibles: leucocitos, eritoblastos, espermatogonias.
b. Relativamente radiosensibles: Mielocitos, células de las criptas intestinales,
células basales de la epidermis.
c. Sensibilidad intermedia: células endoteliales, células de las glándulas gástricas,
osteoblastos, condroblastos, espermatocitos, etc.
d. Relativamente resistentes: granulocitos, osteocitos, espermatozoides, eritrocitos.
e. Muy radioresistentes: fibrocitos, condorcitos, células musculares y nerviosas.
I.7.2. Ley de la radiosensibilidad:
La radiosensibilidad celular, está ligada a una serie de factores que son
identificados y aplicados a todas las células del organismo, existen las leyes biológicas, que
otorgan mucha importancia a la actividad mitótica, siendo las más importantes:
40
1.7.2.1. Ley de Bergonie y Trinbodeau (1906): Esta ley nos hace
entender el comportamiento celular, frente a las radiaciones en función a su actividad
mitótica y diferenciación celular, se establecen los tres puntos:
1. Una célula es tanto más radiosensible, cuanto mayor es su actividad
reproductiva.
2. Una célula es tanto más radiosensible, cuanto más largo sea su porvenir de
división, es decir, cuantas más divisiones deba cumplir en el futuro.
3. Una célula es tanto más radiosensible, cuanto menos diferenciadas estén
desarrolladas sus funciones [3].
Ley de Ancel y Vitemberg: La sensibilidad de toda célula que ha de experimentar
lesiones por radiación es la misma, pero el tiempo necesario para objetivar los efectos no
es inmediato es posterior, tardan en aparecer las lesiones inducidas, varía según los
diferentes tipos de células. Los factores que influyen en el tiempo que tardan en aparecer
las lesiones radioinducidas son:
a.
El estrés biológico que actúa sobre la célula. La actividad reproductiva representa
un estrés biológico considerable.
b.
Las condiciones en que se encuentra la célula en el periodo de pre y post radiación.
c.
Ciclo celular: la situación de la célula en el momento en que se produce la
irradiación, es un factor biológico que influye notablemente en la radiosensibilidad,
así las células durante la fase de mitosis son más radiosensibles que durante la fase
de síntesis y G0 [27].
d.
Radiosensibilidad hitica: aunque la radiosensibilidad de un tejido es similar a la de
las células que lo forman, no es una expresión directa de la misma, a lo que
contribuyen varios factores. Un tejido u órgano está formado por dos componentes,
el parénquima (compartimiento que contiene las células características del tejido en
cuestión) y el formado por tejido conjuntivo y vasos (mesénquima). Los dos tienen
distinta radiosensibilidad.
I.8. LEUCEMIA:
41
Son neoplasias derivadas del sistema hematopoyético, que inicialmente proliferan
en la médula ósea antes de diseminarse a la sangre periférica, bazo, ganglios linfáticos y
por último infiltrar otros organismos del sistema nervioso central. Las leucemias se
caracterizan por la acumulación y proliferación anormal de los precursores de las células
sanguíneas. Existe una variación considerable entre los diferentes tipos de leucemia [28].
Que se agrupan según la rapidez con la que la enfermedad avanza y empeora. La leucemia
puede ser crónica (la cual normalmente empeora en forma lenta) o aguda (la cual empeora
rápidamente).
1.8.1: Leucemia crónica (LC): Las células leucémicas de origen crónico, realizan
algunas de las funciones de los leucocitos normales. Esto hace posible que no se presenten
síntomas al inicio de la enfermedad. Es por eso que diagnosticar o prevenir esta
enfermedad es difícil, usualmente se detecta por exámenes de rutinas realizados. [29]
La leucemia crónica empeora lentamente. A medida que aumenta el número de células
leucémicas en la sangre, las personas empiezan a presentar síntomas, como ganglios
linfáticos inflamados o infecciones. Cuando los síntomas aparecen, por lo general son leves
al principio y empeoran poco a poco.
1.8.2: Leucemia aguda (LA) Las células de este tipo no realizan ninguna de las
funciones de los leucocitos normales. El cantidad de células aumenta rápidamente. Esto
hace empeorar en forma rápida, la enfermedad, que se caracterizan por la presencia de un
número elevado de células inmaduras, un cuadro clínico de comienzo agudo y de
evolución fulminante. [30]. Podemos definir las Leucemias Agudas, como una deficiencia
hematológica maligna que provoca la alteración en la proliferación y diferenciación de un
grupo de células inmaduras, de estirpe mieloide o linfoide, hasta reemplazar
completamente la Médula Ósea [31].
Los tipos de leucemia pueden agruparse también según el tipo de leucocito
afectado. La leucemia puede comenzar en las células linfoides o en células mieloides Fig.
21.
42
FIG. 21. Glóbulos que maduran de células madres. Ref. [32]
La leucemia que afecta a las células linfoides se llama linfoide, linfocítica o
linfoblástica. La leucemia que afecta a las células mieloides se llama mieloide, mielógena
o mieloblástica.
I.8.3: Tipos comunes de leucemia [33]

Leucemia linfocítica crónica (LLC). Daña al tipo de células linfoides y mayormente
presenta un crecimiento lento a diferencia de los otros tipos de leucemias. El promedio
estadístico de incidencia para este tipo de enfermedad se da en el rango de 52 a 58
años de edad.

Leucemia mieloide crónica (LMC). Afecta a células mieloides, su crecimiento es lento
al igual que la LLC pero esto ocurre solo al principio de la enfermedad, mayormente
se presenta en adultos.
43
Leucemia linfocítica (linfoblástica) aguda (LLA). Afecta a células linfoides y es de

crecimiento rápido. Hay más de 5 000 casos nuevos de leucemia cada año. La LLA es
el tipo de leucemia más común entre niños pequeños. También afecta a los adultos.
Leucemia mieloide aguda (LMA). Afecta a células mieloides y es de crecimiento

rápido. Hay más de 13 000 casos nuevos de leucemia cada año. Afecta tanto a adultos
como a niños.
I.8.4: Leucemia en el Perú:
La leucemia en el Perú ocupa unos de los 10 primeros tipos de cáncer. Según
Ministerio de Salud del Perú - MINSA en 2005. Cuadro 1.
CUADRO1: Tipos de cáncer más recurrente en Perú. Fuente MINSA 2005.
LOCALIZACION
HOMBRES
MUJERES
TOTAL
Estomago
1324
1279
2603
Hígado y vías biliares
696
954
1650
Bronquios y pulmón
729
599
1328
1244
1244
Cuello uterino
Próstata
1100
1100
Mama
14
770
784
Tumor de origen incierto
360
416
776
Colon
326
412
738
Leucemia
380
344
724
Páncreas
276
289
565
Linfoma no Hodgkin
291
230
521
Boca
114
72
186
Piel
59
57
116
5669
6666
12335
TOTAL DE MUERTES
Es importante saber, que la forma en que los pacientes se ven afectados y los
tratamientos para cada tipo de leucemia no son los mismos. Estos tipos de leucemia sí
tienen una característica en común: comienzan en una célula de la médula ósea. La célula
sufre un cambio y se transforma en un tipo de célula leucémica.
44
La leucemia se denomina linfocítica o linfoblástica si el cambio canceroso se
produce en un tipo de célula medular que produce linfocitos. La leucemia se denomina
mielógena o mieloide si el cambio celular se produce en un tipo de célula medular que
normalmente se ocupa de producir glóbulos rojos, algunos tipos de glóbulos blancos y
plaquetas. Las formas en que los pacientes se ven afectados y los tratamientos para cada
tipo de leucemia no son los mismos. La leucemia linfocítica aguda y la leucemia
mieloblástica aguda están compuestas por células jóvenes, conocidas como linfoblastos o
mieloblastos. A estas células a veces se las denomina blastos. Las leucemias agudas
progresan rápidamente sin tratamiento [33].
Las leucemias crónicas tienen muy pocos o ningún blasto. La leucemia linfocítica
crónica y la leucemia mielógena crónica por lo general avanzan lentamente en
comparación con las leucemias agudas [2].
I.8.5: Diagnóstico de leucemia:
Incluye un amplio espectro de afecciones. La clasificación y diagnostico depende
de la apariencia morfológica inicial de las células leucémicas. Sin embargo las
características citoquímicas, inmunológicas y citogenéticas permiten una mayor precisión
en la identificación del tipo celular. El diagnostico se establece por examen de la sangre
periférica y de la médula ósea [34].
En el cuadro 2, se presenta la clasificación
de las leucemias usadas en la
actualidad, descrita por el grupo francés americano británico (FAB). Esta clasificación es
útil en la selección del tratamiento y al mismo tiempo aporta información en cuanto a las
posibilidades de respuesta al tratamiento.
45
CUADRO 2: Tipos de leucemias, clasificación Francesa-Americana-Británica (FAB).Ref.
www.cancer.org.
TIPO
MORFOLOGIA
AGUDA
LINFOCITICA
Tipo común
Pre B
Células T
Células B
L1 o L2
L1 o L2
L1
L2
NO LINFOCITICA
Mieloblástica aguda
Promieloblástica aguda
Mielomonocitica aguda
Monoblástica aguda
Erotrocitica aguda
Megacarioblastica aguda indiferenciada
Aguda
CRONICA
Linfocítica (Células B y T)
LPL
LCV
LCP
Linfosarcoma
Mielocítica
Crisis blástica
M1 o M2
M3
M4
M5
M6
M7
L1,L2,M1
Linfocitos pequeños
Pro linfocitos
Células vellosas
Células plasmáticas
Linfocitos hendidos
Mielocitos,
metamielocitos
M1, M2, L1 o L2
I.9: VIABILIDAD CELULAR:
La viabilidad celular es una determinación de las células de vivir o de estar
muertas, sobre la base de una muestra total de células. La medición de la viabilidad puede
ser usada para evaluar la muerte o la vida de las células cancerosas y el rechazo de órganos
implantados, de la actividad celular o de la enfermedad [35].
Ya que todo lo viviente está formado por células, los recuentos de viabilidad celular
tienen un enorme número de aplicaciones. Las pruebas que por lo general consisten en
46
examinar una población de células de la muestra y la tinción de las células o la aplicación
de productos químicos para mostrar que están viviendo y que son muertos. Hay numerosas
pruebas y métodos para la medición de este.
Cuando una muestra se tiñe con diversos colorantes o tratado con productos
químicos, que se somete a examen microscópico para evaluar la viabilidad celular. Estas
mediciones se pueden utilizar para evaluar la eficacia o falta de la misma de ciertos
tratamientos a las células.
Los tintes o las mediciones de prueba utilizados para la determinación de la
viabilidad celular son frecuentemente llamados reactivos. Estas son sustancias diseñadas
para provocar reacciones químicas. Cuando los reactivos se aplican a las células, se pueden
realizar varias acciones, que permiten a los científicos examinar células de diferentes
maneras. A veces, los reactivos se prueban simplemente para mostrar cómo pueden afectar
a las células mismas, dando así los científicos información sobre la que los reactivos deben
ser evitados con el fin de obtener una prueba errada [35].
I.10: EL AZUL TRIPÁN
Es un colorante vital, usado para colorear selectivamente los tejidos o las células
muertas de color azul. Es un colorante de tipo diazo, llamado así porque presenta un
componente que es una amina aromática (también llamada componente diazo) y es
transformado en un componente diazonio que a su vez reacciona con un componente de
acoplamiento, que pueden ser phenol, naphtol o una amina, para formar el colorante.
Por la amplia variedad de componentes diazo y componentes de acoplamiento
posibles, el rango de variación de los azo-colorantes es muy grande. El número de
combinaciones se incrementa desde que el tinte azo puede tener más de un compuesto azo.
Las células vivas o tejidos con membranas celulares intactas no son de color.
Debido a que las células son muy selectivas en los compuestos que pasan a través de la
membrana, en un azul de tripán de células viables no es absorbida, sin embargo, atraviesa
la membrana en una célula muerta. Por lo tanto, las células muertas se muestran como un
distintivo color azul bajo un microscopio. Puesto que las células vivas están excluidos de
tinción, también se describe como un método de exclusión del colorante.
47
I.10.1. Antecedentes y química de azul de tripán:
Azul de tripán se deriva de toluidina, Fig. 22, es decir, cualquiera de varias bases
isoméricas, C14H16N2, derivado de tolueno. El azul tripán es llamado así porque se puede
matar a los tripanosomas, los parásitos que causan la enfermedad del sueño. Un análogo de
azul tripán, es la suramina que se utiliza farmacológicamente contra la tripanosomiasis. El
azul tripán es también conocido como diamina azul y azul Niagara [36].
ácido (3Z,3'Z)-3,3'-[(3,3'-dimetilbifenil-4,4'diil)di(1Z)hidracin-2-il-1-ilideno]bis(5-amino4-oxo-3,4-dihidronaftaleno-2,7-disulfónico
Fórmula molecular
C34H28N6O14S4
Identificadores
Número CAS
72-57-11
PubChem
5904246
Propiedades físicas
Masa molar
872.88 g/mol
FIG. 22. Composición química azul de tripán. Ref. [36]
II.
MATERIALES Y METODOS:
El estudio fue un trabajo prospectivo de corte transversal, se evaluó el efecto de una
dosis única de radiación Gamma, en la viabilidad celular en distintos linajes de leucemias
agudas.
Se recolectaron 20 muestras consecutivas de aspirado de médula ósea de pacientes
con leucemias agudas.
De las cuales 10 correspondieron a leucemias linfoblásticas agudas (LLA) y 10 a
leucemias mieloides agudas (LMA), conforme se colectaron las muestras fueron sometidas
48
a criopreservación (termino que se describe en la sección II.2), con la finalidad de realizar
una irradiación.
II.1. AISLAMIENTO DE CELULAS MONONUCLEARES:
II.1.1.Colección de muestras biológicas:
Se colectarán 3 ml de aspirado de médula ósea en pacientes nuevos portadores de
leucemias agudas (Mieloides o Linfoides).
Las muestras fueron procesadas dentro de las 2 horas de la colección. En un tubo
cónico de 15 ml se adicionó 3 ml de la muestra más 3 ml de solución buffer fosfato salino
(PBS). En otro tubo de similar características se adicionó 3 ml de Ficoll (lymphoprep) y se
añadió 6 ml de la suspensión anterior, posteriormente se centrifugó a 3000 rpm durante 15
minutos. Luego de este tiempo, con una pipeta estéril se colectó la interfase (células
nucleadas), se colocó en un tubo cónico de 15 ml adicionándole 3 ml de PBS, se
homogeneizo suavemente y se centrifugo a 1500 rpm por 10 minutos. Con una pipeta
estéril se descartó el sobrenadante. Al botón celular obtenido se le adiciono 3 ml de PBS,
se homogeneizo suavemente y se centrifugo a 1500 rpm por 10 minutos. Con una pipeta
estéril se descartó el sobrenadante y se adicionó 1.5ml de medio Hanks (Invitrogen).
II.2. CRIOPRESERVACIÓN:
La criopreservación de estas células se realizó en viales criogénicos de 1.8 ml, para
lo cual se adiciono 1.44 ml de la suspensión celular más 0.36ml de DMSO (Cryostore).
Para congelar las células, se usó una cámara de congelamiento (Forma Científica) con un
programa de descenso de temperatura. Las muestras se almacenaron a -80°C hasta el
momento de la irradiación.
II.3. IRRADIACIÓN DE LAS MUESTRAS:
Antes de la irradiación, los viales se descongelaron en un baño maría a 37°C.
Luego se diluyeron en PBS para posteriormente colocar la suspensión en frascos de
cultivos. Todas las muestras se irradiaron simultáneamente con 1Gy en una maquina
49
Cobalto modelo Theratron 80, a una distancia de 80 cm de la fuente a la muestra. Luego de
la irradiación, los cultivos fueron centrifugados para colectar las células mononucleares y
así poder realizar las pruebas de viabilidad celular.
II.4. PRUEBAS DE VIABILIDAD CELULAR:
La viabilidad celular fue evaluada antes y 20 minutos luego de la irradiación. En un
tubo de 1,5 ml se colocó 0,5 ml de HBSS (Invitrogen) mas 0,3 ml de una solución azul de
tripán al 0,4% (Merck) mas 0.2 ml de la suspensión celular a una dilución 1:5 con HBSS
(Invitrogen). Se dejó en reposo durante 10 minutos. Se tomó 100 ul y se colocó en la
cámara de Neubauer (Brand). La evaluación de la Viabilidad celular se realizó en un
microscopio óptico a 400 aumentos. Se consideraron como células viables aquellas que no
se colorearon con el azul de tripán. Para calcular el porcentaje de células viables se utilizó
la siguiente fórmula:
II.5. CÁLCULO DE LA VIABILIDAD CELULAR CORREGIDA:
Debido a que un porcentaje de las células no fue viable luego de la
criopreservación, se tuvo que corregir la viabilidad celular post irradiación mediante la
siguiente fórmula:
50
Dónde:
CV Post-i= células viables post irradiación;
CT Post-i= células totales post irradiación y
V Pre-i= Viabilidad pre irradiación.
II.6. ANÁLISIS ESTADÍSTICO:
Se presentan estadísticas descriptivas sobre las medidas de tendencia central y
medidas de dispersión. La comparación entre la viabilidad celular de las LMA y LLA fue
realizada usando la prueba T de Student. Se consideró un nivel de significancia P<0.05
como estadísticamente significativo.
II.7. ASPECTOS ÉTICOS:
Los pacientes aceptaron donar voluntariamente sus muestras para el estudio mediante
la firma de un consentimiento informado. Este protocolo de investigación (INEN Nº 05-43)
fue aprobado por el Comité de Ética del Instituto Nacional de Enfermedades Neoplásicas.
III. RESULTADOS
Se colectaron 20 muestras, de las cuales 10 correspondieron a LLA de estirpe B. Las 10
muestras de LMA correspondieron en 2 casos a LMA, M2, 2 casos a LMA M3; 4 casos, a
LMA M4 y 2 casos, a LMA M5. En la tabla 3, se presentan los datos de las 20 muestras
evaluadas.
TABLA 3. Resultados de la viabilidad celular de todos los casos.
51
52
GRAFICO 1. Viabilidad celular post irradiación según el tipo de Leucemia aguda.
No existieron diferencias entre ambos grupos cuando se comparó la viabilidad
celular pre irradiación (medianas de 79,2% para LLA y 82,8% para LMA; P=0,531). La
mediana de células evaluadas antes de la irradiación fue de 85,5 para LLA (media 90,8; DE
11.1), mientras que para el grupo de LMA fue de 93 células (media 91,4; DE 9.5), sin
observarse diferencias (P=0.899). Del mismo modo, no existieron diferencias significativas
con respecto al número de células evaluadas en ambos grupos, con una mediana de 85
células para el grupo de LLA (media 86,4; DE 14,9) y de 73 para el grupo de LMA (media
80; DE: 24,7; P=0,495). La mediana de viabilidad celular corregida para las LLA fue de
66.5% (media 68.4%, Desviación Estándar [DE] 6,4), mientras que para las LMA, la
Mediana fue de 73,0% (media 74,2%, DE 10,3). A pesar de las diferencias observadas en
las medianas, no se observaron diferencias estadísticamente significativas (P=0,149).
Gráfico 1.
53
GRAFICO 2: Viabilidad celular post irradiación según el subtipo de LMA.
Cuando se compararon las medianas dentro del grupo de LMA, se observó que la
mediana de viabilidad para la LMA M2 fue de 71,9%; para M3, de 72,5%; para M4, de
78,1% y para M5 de 69,7%. Gráfico 2.
54
IV.
DISCUSION
En este estudio, se evaluó la radiosensibilidad de diferentes linajes de leucemias
agudas, mediante tinción vital con azul de tripán, para determinar diferencias en las tasas
de viabilidad celular en los diferentes tipos de leucemias. Este estudio no pretende evaluar
la muerte celular inducida por la activación de genes blanco de P53, cuya expresión se
manifiestan aproximadamente una hora después de la irradiación, pues ya existe en la
literatura muchos estudios de este tipo. En cambio, nuestra intención fue evaluar la muerte
celular producida por la toxicidad aguda de la radiación gama.
En nuestro estudio pudimos observar que, a pesar de observarse una discreta diferencia
en las tasas de viabilidad celular, observándose que las LMA son más radioresistentes, no
existieron diferencias estadísticamente significativas, y quizá esto ocurra porque las
leucemias agudas de estirpe mieloide son más heterogéneas, evidenciándose en una mayor
desviación estándar en la viabilidad celular cuando se compara con las LLA. Dentro de las
LMA, observamos que las leucemias M4 son más radioresistentes.
Un sesgo de este estudio es el reducido número de subtipos de LMA, no obstante, este
trabajo aporta datos interesantes con respecto a lo que ocurre con estos tumores
hematológicos, evidenciándose una diferencia con respecto a las células mononucleares
normales. En un estudio reciente se ha reportado que la mortalidad celular en células
normales no ocurre inmediatamente, sino más bien se pueden observar diferencias en la
mortalidad (irradiados versus control) a partir de las 72 horas, siendo directamente
proporcional a la dosis de radiación absorbida. Probablemente, la maquinaria de reparación
del DNA que trabaje en un corto plazo, sea menos eficiente en las células leucémicas que
en las células normales.
En conclusión, se observa una mayor radioresistencia en las células de leucemia
mieloide aguda que en la leucemia linfoblástica aguda, aunque sin observarse diferencias
significativas,
constituyendo
el grupo de
leucemias
mieloides, un grupo de
radiosensibilidad heterogénea.
55
V.
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