Tema 8 Carcinogénesis física (2015)

Apunte Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Ciencias Biomédicas - 3º curso
Asignatura Cáncer
Año del apunte 2015
Páginas 7
Fecha de subida 03/05/2016
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3º C. Biomédicas (UdL) Irene LV CÁNCER TEMA 8 Carcinogénesis física Radiaciones y cáncer A precipicios del siglo XX, ya comenzaron a darse cuenta de que, tras trabajar con sustancias radioactivas o con rayos X era frecuente la aparición de tumores. Por ejemplo, en 1902 se diagnosticaban los primeros casos de cáncer de piel en las menos de los radiólogos (que se exponían diariamente a la radiación). Desde su descubrimiento, la radiación comenzó a emplearse para el tratamiento de ciertos tumores y de enfermedades inflamatorias - dejó de emplearse cuando se descubrió que la radiación e sí misma podía causar los propios tumores.
Tras los desastres nucleares (Chernóbil) y las explosiones de las bombas atómicas (Hiroshima y Nagasaki) se comprobó el efecto de las radiaciones ya que las personas fueron expuestas a radiaciones muy fuertes de tipo corpuscular. Muchas de las personas afectadas murieron tras recibir esta radiación pero los efecto han perdurado durante mucho tiempo, es decir, estas catástrofes nuclearas han tenido efectos a corto y largo término. Las personas que no murieron durante estos acontecimientos ni inmediatamente después acabaron desarrollando leucemias, cánceres de tiroides, etc.
El fenómeno de la radiación consisten en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas o de partículas subatómicas en el vacío o en un medio material . Es decir, básicamente estamos hablando de una propagación de energía que puede ser de muchas maneras.
 La radiación propagada en forma de ondas electromagnéticas recibe el nombre de radiación electromagnética.
 La radiación transmitida por partículas subatómicas recibe el nombre de radiación corpuscular.
CARCINOGÉNESIS POR ENERGÍA RADIANTE La radiación del cualquier origen (rayos UV, rayos X, fisión nuclear, …) es un carcinógeno establecido. Las radiaciones tienen propiedades oncogénicas ya que son capaces de alterar el material genético, es decir, tienen efecto mutagénico.
Tipos de radiaciones Radiaciones ionizantes, son aquellas radiaciones de alta energía, capaces de separar los electrones de los átomos. Podemos encontrar distintos tipos de radiaciones ionizantes: - Radiación electromagnética: rayos gamma, rayos X) 1 CÁNCER Curso 2015/2016 - Radiación corpuscular que puede emitir protones, electrones, neutrones, partículas α, β o γ, … Radiaciones no ionizantes, son radiaciones de menor energía. Actúan a través de un mecanismo de vibración de moléculas.
Biología de las radiaciones Radiaciones ionizantes Estas radiaciones son carcinógenos ya que tienen la capacidad de alterar por ionización la estructura molecular del material de las células, siendo lo que más frecuente, que se produzca la rotura del ADN - se rompen los cromosomas, aparecen mutaciones puntuales y se producen translocaciones.
Si la dosis de radiación no es mortal pero se trata de una exposición continuada se produce una gran inestabilidad genómica. Por ejemplo, tras el accidente de Chernóbil, hubo gente que murió en el momento o a los pocos días del accidente, mientras que los supervivientes acabaron desarrollando tumores debido a la presencia de radiación en el ambiente (exposición continuada). En el caso de Chernóbil en el ambiente había especialmente Yodo radiactivo que causó muchos cánceres de tiroides.
Las radiaciones ionizantes pueden causar daño en el ADN de dos formas distintas: - Acción directa: inactivación celular por ionización directa de la estructuras celulares sensibles (como el ADN). Se trata de tipos de radiación con alta Transferencia Lineal de Energía (LET) a los que no estamos normalmente expuestos y que son capaces de depositar una alta dosis de energía en las estructuras sobre las que actúan. Por ejemplo, partículas α.
- Acción indirecta: inactivación celular por moléculas intermediarias entre la ionización original y la destrucción celular. La radiación afecta a moléculas de H2O y de O2, produciendo intermediarios que causan daño celular. Son tipos de radiación con baja LET o baja capacidad de transferencia de energía. La mayoría de las radiaciones no ionizantes corresponden a este tipo de radiación (de baja LET).
Por ejemplo, pertenecen a este grupo las radiaciones electromagnéticas.
Dentro de los efectos de las radiaciones de efecto indirecto es muy importante la hidrólisis del H2O tras la cual se liberan electrones y se generan radicales libres.
Es por esto por lo que, cuando se emplea la radiación como tratamiento es muy importante que haya disponibilidad de O2 y H2O.
2 3º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Tipos de lesión celular Lesión subletal: la lesión no produce la muerte de la célula. Es posible la reparación mediante mecanismos enzimáticos.
Lesión letal: los daños producidos no pueden ser reparados, son lesiones irreversibles que hacen inevitable la muerte celular.
Lesión potencialmente letal: los daños celulares son muy graves. La reparación celular aún es posible y depende de los requerimientos metabólicos de la lesión y del estado de la célula.
MECANISMOS DE CARCINOGÉNESIS FÍSICA Los experimentos in vivo e in vitro han identificado tres etapas durante el proceso (iguales que las de la carcinogénesis química): - Iniciación: se producen las alteraciones iniciales que se dan sobre todo a nivel genómico. (en cromosomas y ADN). Si no ocurre nada más el proceso puede detenerse ahí.
- Promoción: las células con daño genético comienzan a aumentar en número por acción a dosis bajas de los agentes iniciadores. Las células iniciadas se convierten en células cancerígenas.
- Progresión: incrementa la inestabilidad genómica y se producen nuevas mutaciones que desencadenan en un fenotipo agresivo.
El periodo de latencia (muy frecuente en los casos de carcinogénesis por radiación) es el periodo de tiempo que transcurre entre la exposición a la radiación y la aparición del tumor. Viene delimitado por la duración de las fase de promoción y del inicio de la fase progresión. Cambia en función del tumor, de la radiación recibida, de la edad (los niños y las embarazadas son más sensibles), de factores genéticos, … Por ejemplo, las leucemias tienen su máxima incidencia en niños de 10 años y los cánceres de mama y tiroides a los 20 años.
Las radiaciones provocan alteraciones en los cromosomas y en la diferenciación celular. La alteración en la diferenciación junto con el exceso en la proliferación se traducen en la aparición de hiperplasia celular y displasia.
La exposición continuada a la radiación acaba produciendo el desarrollo del tumor.
Tipos de tumores La radiación puede causar muchos tipos diferentes de tumor. Muchos se han reproducido en modelos animales (se han inducido en ratones). Por orden de frecuencia, los que más se producen debido a la radiación son: - Cáncer de pulmón - Cáncer de piel - Cáncer óseo - Cáncer de mama, de ovario y de útero.
- Cáncer del tubo digestivo - Cáncer de tiroides - Cáncer de glándula suprarrenal 3 CÁNCER Curso 2015/2016 En humanos, es muy importante la edad del individuo y el tiempo transcurrido desde la exposición a la radiación. Los individuos más sensibles a la exposición a la radiación son los niños y los adultos jóvenes.
En el pasado en nuestro medio se trataba con radiación a niños con patologías inflamatorias benignas (anginas, etc). A la larga estos niños desarrollaban tumores en cabeza y cuello.
La reparación adecuada del ADN es fundamental para evitar la oncogénesis. Cuando los mecanismos de reparación del ADN se encuentran alterados aumenta el riesgo de padecer cáncer. Por ejemplo, en la enfermedad hereditaria Xerodermia Pigmentosa los genes XP de reparación del ADN están alterados, siendo los enfermos más susceptibles al cáncer de piel (entre otros).
Genes y radiación Las alteraciones que más frecuentemente se producen en los casos de cáncer por radiación son: - Alteraciones en la reparación del ADN, que conllevan la acumulación de muchas otras mutaciones (inestabilidad genómica).
- Alteraciones en el oncogen RAS (mutaciones).
- Alteraciones en el oncogen Ret, relacionadas con cáncer de tiroides.
- Mutaciones en el oncogen p53.
- Amplificaciones de c-myc EFECTOS DE LAS RADIACIONES SOBRE EL ORGANISMO El daño que produce la radiación es directamente proporcional al grado de proliferación del tejido e inversamente proporcional a la diferenciación celular.
Por ejemplo, los tejidos menos sensibles a las radiaciones son el músculo y el sistema nervioso ya que son tejidos muy diferenciados que no proliferan.
Por otro lado, las células más sensibles son las células madre, completamente indiferenciadas y con un alto grado de proliferación.
Las células madre de la médula ósea son las células más sensibles y, es por esto por lo que la leucemia es uno de los tipos de cáncer más frecuentes tras la exposición a la radiación. Las radiaciones aprovechan que la célula está dividiéndose (por eso, niños y jóvenes son los individuos más sensibles).
4 3º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Efectos de la radiación sobre órganos y sistemas Podemos verlos representados en el siguiente esquema. Las gónadas son muy sensibles a la radiación por lo que deben ser protegidas en las radiografías.
RADIACIONES ULTRAVIOLETAS El espectro de luz ultravioleta fue descubierto en el año 1801, cuando se vio que la luz del sol estaba compuesta por una serie de ondas que hacían que hubiera luz visible y luz no visible (UV).
El papel de la radiación UV en el cáncer se descubrió unos 100 años más tarde.
Los rayos UV actúan como carcinógenos sobre todo en casos de cáncer de piel.
La radiación UV está formada por: - Rayos UV - A (400-320 nm) responsables básicamente de la pigmentación.
- Rayos UV - B (320 - 380 nm). Es la radiación más carcinógena de longitud de onda mucho más baja.
- Rayos UV - C (<280 nm), es la radiación de longitud de onda más corta. Se utiliza sobre todo para desinfectar.
A nivel del ADN, la radiación UV tiene la capacidad de inducir la formación de dímeros de pirimidina. Estos dímeros acaban induciendo la aparición de mutaciones.
Una exposición solar (a la radiación UV) corta pero intensa (cuando el individuo se quema) está muy relacionada con el melanoma, un cáncer de piel muy agresivo (que puede verse en la imagen).
5 CÁNCER Curso 2015/2016 En un melanoma, los melanocitos (células de la pigmentación) se vuelven malignos.
Las personas más morenas tienen mayor protección ante los melanomas.
Por el contrario, la exposición solar prolongada se relaciona más con el desarrollo de carcinomas escamosos de la piel (cáncer de piel no melanoma).
En la imagen de la derecha vemos un carcinoma escamoso de la piel. Podemos observar un nódulo que crece a gran velocidad.
Normalmente, los carcinomas escamosos, derivados del epitelio escamoso, no hacen metástasis (en el caso del pulmón, si).
Estos carcinomas se caracterizan por presentar lesiones eritematosas en la piel o queratosis actínica (premaligna). Las células de la piel ya tienen alteraciones. Es frecuente en trabajadores de campo.
AMIANTO (ASBESTO) Son fibras minerales que tienen su origen en las sales de silicio. Estas fibras contienen hierro, que es catalizador en la producción de radicales libres que causan daño en el ADN.
Este mineral fue muy utilizado como aislante térmico (cuando aún no se conocía que era cancerígeno).
Se desarrollaban tumores con un largo periodo de latencia (hasta 40 años) más frecuentemente en los trabajadores expuestos al amianto - tumores laborales. Los trabajadores desarrollaban carcinomas de pulmón (el más frecuente) y mesoteliomas, que son tumores que se desarrollan a partir de la pleura.
El mecanismo por el cual las fibras del amianto tienen propiedades oncogénicas no se conoce. Si se sabe que, la persona expuesta al amianto inhala las fibras que llegan hasta las células del pulmón. Los macrófagos las fagocitan y quedan en regiones paranucleares. Se habla de que son estas zonas las que pueden producir las alteraciones cromosómicas. Además, como ya se ha comentado, las partículas de hierro que pueden incluir las fibras pueden catalizar la formación de radicales libres.
Es difícil relacionar la exposición al amianto, y por tanto hacer estudios epidemiológicos, debido al periodo de latencia tan largo.
El amianto presenta clara sinergia con el tabaquismo en el desarrollo del cáncer de pulmón.
En las muestras de histología pueden verse cuerpos ferruginosos, que son zonas del pulmón con manchas de color marrón que se encuentran próximas al tumor (al lado de las lesiones; se sitúan muy cerca de los núcleos) o a los nódulos silicóticos (que son patologías benignas).
6 3º C. Biomédicas (UdL) Irene LV Cabe destacar que le carcinoma escamoso de pulmón es especialmente agresivo.
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