Resposta celular à radiação

• A fascinação inicial com o uso das radiações gerou uma utilização indiscriminada
• Lesões provocadas pelas radiações levaram à investigação dos efeitos biológicos
• Estudos in vitro e in vivo
• Culturas de tecidos e curvas de sobrevivência (células HeLa - Puck e Marcus 1956)

Destino das células irradiadas

1. Atraso na divisão celular
2. Falência reprodutiva (morte em mitose)
3. Morte em interfase

• Nem todas as células de um tecido/tumor estão em divisão
• Indice mitótico: % de células de uma população que estão em divisão activa
• A irradiação perturba este equilíbrio
• As células em mitose progridem, as restantes são retidas em G2
• Se a dose não for demasiado alta estas células progridem tardiamente para mitose, acumulando-se com as não atingidas (overshoot)

• Se a dose for elevada o indice mitótico não retorna a valores basais.
• Causa: morte em mitose - a falência reprodutiva
• Para doses extremamente elevadas não há overshoot
• Causa: morte em interfase

Morte em interfase

• mais frequente em células que não se dividem (nervo, músculo) e
• nas que se dividem muito rapidamente (precursores medulares, células tumorais) e
• em tipos celulares específicos (linfocitos circulantes, glândulas salivares e lacrimais).
• =============================================================
• Morfologicamente não é um processo degenerativo, como a necrose
• A célula desmembra-se em múltiplos fragmentos mas ...
• As organelas ficam intactas e são fagocitadas por outras células
• Designação: Apoptose ou morte celular programada
• Não é específico das lesões rádicas
• Gene regulador: p53
  

Curvas de sobrevivência de células de mamífero

Decrevem a relação entre a dose de radiação e a proporção de células que sobrevive

• A deposição de energia segue as leis do acaso
• As células podem sofrer mais de uma lesão, apenas uma lesão ou nenhuma lesão
• É necessária pelo menos uma lesão para que a célula morra

A resposta celular à radiação segue uma função exponencial (dose/ fracção sobrevivente):

• Para uma determinado incremento de dose a proporção de células mortas é constante
• Em cada incremento o número total de células mortas varia

As curvas de sobrevivência de grupos celulares irradiados tem a forma de uma recta, quando representadas num sistema de eixos semi-logarítmico.

• A porção inicial tem uma forma curva - shoulder (ombro)
  ... representa a necessidade de acumulação de lesões antes que ocorra a morte celular
  ... na realidade são rectas com declives progressivamente crescentes

Mecanismos que explicam a forma da curva:

• Lesão letal única (single hit) - shoulder
• Interacção de múltiplas lesões subletais - recta

O que provavelmente acontece:

1. Algumas células não são suficientemente lesadas para morrer
2. Algumas células acumulam danos suficientes para morrer na próxima divisão
3. Algumas células acumulam danos subletais que podem ser reparados. Danos subsequentes podem interagir com os não reparados e tornar-se letais.

Curvas de sobrevivência celular e reparação

A radiação de baixo LET provocam lesões celulares que não são imediatamente letais

• Dano subletal
• Dano potencialmente letal

(estas designações são apenas modelos para explicar a acção das radiações)

• Estas lesões podem ser reparadas pela células
• A reparação não existe na irradiação com feixes de alto LET

Reparação do dano subletal

• Ocorre se a célula não for atingida de novo num dado espaço de tempo
• O dano cumulativo é letal ou potencialmente letal
• É favorecido pelo fraccionamento
• A sua existência é suportada pela observação de que a administração de uma determinada dose em várias frações separadas no tempo é menos eficaz em termos de morte celular que a mesma dose dada numa única fracção
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• Se as doses forem suficiente baixas e espaçadas a recuperação é total (reparação)
• Para doses maiores ou mais próximas no tempo o dano acumula-se e o número de células diminui
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• Os tempos médios de reparação para os tecidos vivos é de 0.5-1.5 horas
• Este tipo de dano é um factor importante no efeito poupador sobre os tecidos sãos da radiação fraccionada

Reparação do dano potencialmente letal

• Depende das condições locais após a irradiação
• O mesmo tipo de dano pode ter consequências diversas (oxigenação, pH)