Lesión y patología por radiación

La lesión y patología por radiación es el estudio de cómo la radiación ionizante daña las células y los tejidos. La radiación deposita energía que rompe el ADN directamente y genera especies reactivas de oxígeno, produciendo lesiones agudas en tejidos de división rápida y cambios fibróticos y vasculares tardíos en aquellos de renovación lenta. La disciplina vincula la dosis, la tasa de dosis y el tipo de tejido con lesiones agudas y tardías características.

Definition

La lesión por radiación es el daño celular y tisular causado por la radiación ionizante, mediado por la rotura directa del ADN y por especies reactivas de oxígeno, produciendo reacciones agudas dependientes de la dosis en tejidos proliferativos y cambios fibróticos, vasculares y neoplásicos tardíos con el tiempo.

Scope

El tema cubre las bases físicas y biológicas de la lesión por radiación, el contraste entre las reacciones tisulares deterministas (con umbral de dosis) y los efectos carcinogénicos estocásticos, los síndromes de radiación agudos después de una gran exposición de cuerpo entero, y los efectos tardíos de la irradiación como la fibrosis y el daño vascular. Es una descripción de referencia del mecanismo y la patología, no una guía clínica para la planificación de la radioterapia o el tratamiento de las víctimas de la radiación.

Core questions

• ¿Cómo daña la radiación ionizante el ADN directa e indirectamente a través de las especies reactivas de oxígeno?
• ¿Por qué los tejidos de división rápida son los más vulnerables a la lesión aguda por radiación?
• ¿Qué distingue las reacciones tisulares deterministas de los efectos estocásticos (carcinogénicos)?
• ¿Cómo se desarrollan los efectos tardíos, como la fibrosis y la lesión vascular, después de la irradiación?

Key concepts

• Radiación ionizante
• Daño directo e indirecto (por radicales libres) al ADN
• Efectos deterministas versus estocásticos
• Dependencia de la dosis y la tasa de dosis
• Síndrome de radiación agudo
• Fibrosis tardía y lesión vascular
• Carcinogénesis por radiación

Mechanisms

La radiación ionizante daña las células al depositar energía que rompe las cadenas de ADN directamente e, indirectamente, al ionizar el agua para producir especies reactivas de oxígeno que dañan el ADN, los lípidos y las proteínas (Citrin & Mitchell, 2017). Las células con roturas de doble cadena no reparadas mueren, a menudo en la mitosis, por lo que los tejidos con una alta tasa de proliferación —médula ósea, epitelio gastrointestinal y gónadas— muestran la lesión más temprana y dependiente de la dosis (determinista), que subyace a los síndromes de radiación agudos observados después de grandes exposiciones de cuerpo entero (Waselenko et al., 2004). Las células supervivientes pueden portar mutaciones, dando lugar a lo largo de los años a efectos estocásticos, principalmente cáncer. La lesión tardía del tejido normal —fibrosis, atrofia parenquimatosa y daño vascular— refleja un proceso crónico y autosostenible de estrés oxidativo, inflamación y alteración de la señalización en tejidos de renovación lenta, más que una simple muerte celular aguda (Citrin & Mitchell, 2017; Hall & Giaccia, 2018).

Clinical relevance

La patología de la radiación explica tanto el efecto terapéutico de la radioterapia en los tumores como su lesión no deseada en el tejido normal, así como las consecuencias de la exposición accidental o ambiental a la radiación. Es un marco de referencia para comprender las lesiones agudas y tardías y la carcinogénesis por radiación; no proporciona dosificación de radioterapia ni el manejo clínico de individuos expuestos, lo cual requiere una evaluación especializada.

Epidemiology

El conocimiento de los efectos de la radiación en humanos se deriva sustancialmente de estudios a largo plazo de supervivientes de la bomba atómica, poblaciones expuestas médica y ocupacionalmente, y accidentes de radiación, que en conjunto establecieron los riesgos relacionados con la dosis tanto de lesión tisular determinista como de cáncer estocástico (Hall & Giaccia, 2018; Kumar, Abbas, & Aster, 2021).

History

Los efectos biológicos de la radiación se reconocieron poco después del descubrimiento de los rayos X y la radiactividad a finales del siglo XIX, cuando los primeros trabajadores sufrieron lesiones cutáneas y, más tarde, cánceres. La radiobiología del siglo XX aclaró los roles del daño al ADN, la dosis, la tasa de dosis y la proliferación tisular, y el estudio de los supervivientes de la bomba atómica y los accidentes de radiación definió los síndromes agudos y el riesgo carcinogénico a largo plazo que enmarcan el campo hoy en día (Hall & Giaccia, 2018; Waselenko et al., 2004).

Debates

¿Cómo se debe modelar el riesgo de la radiación de baja dosis?

Si el riesgo de cáncer a dosis bajas sigue una relación lineal sin umbral extrapolada de datos de dosis altas, o si se aplican umbrales u otras respuestas, sigue siendo objeto de debate y moldea cómo se interpretan las exposiciones a la radiación ambiental y médica.

Seminal works

• citrin-2017
• waselenko-2004
• hall-giaccia-2018

Frequently asked questions

¿Por qué la radiación daña algunos tejidos más que otros?

Los tejidos que se dividen rápidamente —como la médula ósea y el revestimiento intestinal— son los más sensibles a la lesión aguda por radiación porque las células dañadas por la radiación tienden a morir cuando intentan dividirse, mientras que los tejidos de renovación lenta muestran en cambio cambios fibróticos y vasculares tardíos.

¿Cuál es la diferencia entre los efectos deterministas y estocásticos de la radiación?

Los efectos deterministas, como la lesión tisular aguda, ocurren por encima de un umbral de dosis y se vuelven más graves con la dosis; los efectos estocásticos, principalmente el cáncer, pueden en principio surgir de mutaciones después de cualquier dosis, aumentando la probabilidad en lugar de la gravedad a medida que aumenta la dosis.