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Radiorresistencia es el nivel de radiación ionizante que los organismos pueden soportar.

Los organismos resistentes a las radiaciones ionizantes (IRRO) se definieron como organismos para los que la dosis de radiación ionizante aguda (IR) necesaria para lograr una reducción del 90% (D10) es superior a 1000 gray (Gy) [1]

La radiorresistencia es sorprendentemente alta en muchos organismos, en contraste con las opiniones mantenidas anteriormente. Por ejemplo, el estudio del medio ambiente, los animales y las plantas alrededor de la zona del desastre de Chernobyl ha revelado una supervivencia inesperada de muchas especies, a pesar de los altos niveles de radiación. Un estudio brasileño en una colina en el estado de Minas Gerais que tiene altos niveles de radiación natural proveniente de depósitos de uranio, también mostró muchos insectos , gusanos y plantas radiorresistentes . [2] [3] Ciertos extremófilos , como la bacteria Deinococcus radiodurans y los tardígrados , pueden soportar grandes dosis deradiación ionizante del orden de 5.000 Gy . [4] [5] [6]

Radiorresistencia inducida [ editar ]

Este es un gráfico que muestra el efecto del fraccionamiento sobre la capacidad de los rayos gamma para causar la muerte celular. La línea azul es para las células a las que no se les dio la oportunidad de recuperarse, mientras que la línea roja es para las células que se dejaron reposar por un tiempo y se recuperaron.

En el gráfico de la izquierda, se ha dibujado una curva de dosis / supervivencia para un grupo hipotético de células con y sin tiempo de descanso para que las células se recuperen. Aparte del tiempo de recuperación a la mitad de la irradiación, las células se habrían tratado de forma idéntica.

La radiorresistencia puede inducirse mediante la exposición a pequeñas dosis de radiación ionizante. Varios estudios han documentado este efecto en levaduras , bacterias , protozoos , algas , plantas, insectos, así como en células de mamíferos y humanos in vitro y en modelos animales . Pueden estar implicados varios mecanismos de radioprotección celular, como alteraciones en los niveles de algunas proteínas citoplasmáticas y nucleares y aumento de la expresión génica , reparación del ADN y otros procesos. También los modelos biofísicos presentaron conceptos básicos generales para este fenómeno. [7]

Se ha descubierto que muchos organismos poseen un mecanismo de autorreparación que puede activarse mediante la exposición a la radiación en algunos casos. A continuación se describen dos ejemplos de este proceso de autorreparación en humanos.

Devair Alves Ferreira recibió una gran dosis (7,0 Gy ) durante el accidente de Goiânia y sobrevivió, mientras que su esposa, que recibió una dosis de 5,7 Gy, murió. La explicación más probable [ cita requerida ] es que su dosis se fraccionó en muchas dosis más pequeñas que se absorbieron durante un período de tiempo mientras su esposa permanecía más tiempo en la casa y se sometía a una irradiación continua sin interrupción, lo que proporcionaba mecanismos de autorreparación en su cuerpo menos tiempo para reparar parte del daño causado por la radiación. Esto resultó en su muerte. También murió finalmente en 1994. De la misma manera, algunas de las personas que trabajaban en el sótano del Chernobyl destrozadohan acumulado dosis de 10 Gy, estos trabajadores recibieron estas dosis en pequeñas fracciones para evitar los efectos agudos.

Se ha descubierto en experimentos de biología de la radiación que si se irradia un grupo de células, a medida que aumenta la dosis, disminuye el número de células que sobreviven. También se ha descubierto que si a una población de células se le administra una dosis antes de dejarla a un lado (sin ser irradiada) durante un período de tiempo antes de ser irradiada nuevamente, entonces la radiación tiene menos capacidad para causar la muerte celular . El cuerpo humano contiene muchos tipos de células y un humano puede morir por la pérdida de un solo tejido en un órgano vital [ cita requerida ] . Para muchas muertes por radiación a corto plazo (de 3 a 30 días), la pérdida de células que forman glóbulos ( médula ósea)) y las células del sistema digestivo (pared de los intestinos ) provocan la muerte.

Herencia de la radiorresistencia [ editar ]

Existe una fuerte evidencia de que la radiorresistencia se puede determinar y heredar genéticamente, al menos en algunos organismos. Heinrich Nöthel, genetista de la Freie Universität Berlin llevó a cabo el estudio más extenso sobre mutaciones de radiorresistencia utilizando la mosca común de la fruta , Drosophila melanogaster , en una serie de 14 publicaciones.

Evolución de la radiorresistencia [ editar ]

Desde la perspectiva de la historia evolutiva y la causalidad, la radiorresistencia no parece ser un rasgo adaptativo porque no existe una presión de selección natural documentada que pudiera haber otorgado una ventaja de aptitud a la capacidad de los organismos para resistir dosis de radiación ionizante en el rango que varios Se ha observado que las especies extremófilas son capaces de sobrevivir. [8] Esto se debe principalmente a que el campo magnético de la Tierra protege a todos sus habitantes de la radiación cósmica solar y los rayos cósmicos galácticos, [9] que son las dos fuentes principales de radiación ionizante en nuestro sistema solar, [10]e incluso si se incluyen todas las fuentes terrestres documentadas de radiación ionizante, como el gas radón y los radionucleidos primordiales, en ubicaciones geográficas consideradas lugares de radiación natural de alto nivel, la dosis anual de radiación natural de fondo [11] sigue siendo decenas de miles de veces menor que los niveles de radiación ionizante que pueden soportar muchos organismos altamente resistentes a la radiación.

Una posible explicación de la existencia de radiorresistencia es que se trata de un ejemplo de adaptación o exaptación cooptada, donde la radiorresistencia podría ser una consecuencia indirecta de la evolución de una adaptación vinculada diferente que ha sido seleccionada positivamente por la evolución. Por ejemplo, la hipótesis de desecación-adaptación propone que las temperaturas extremas presentes en los hábitats de hyperthermophiles como D e inococcus radiodurans causar daño celular que es prácticamente idéntica a dañar típicamente causada por la radiación ionizante, y que los mecanismos de reparación celular que han evolucionado para reparación este daño por calor o desecación también se puede generalizar al daño por radiación, lo que permite que D. radiodurans sobreviva a dosis extremas de radiación ionizante.[12] La exposición a la radiación gamma conduce a daños en el ADN celular, incluidas alteraciones en el emparejamiento de bases nitrogenadas, daño en la columna vertebral de azúcar-fosfato y lesiones en el ADN de doble hebra. [13] Los mecanismos de reparación celular extraordinariamente eficientes que lasespecies de Deinoccocus como D. radiodurans han desarrollado para reparar el daño por calor probablemente también sean capaces de revertir los efectos del daño del ADN provocado por la radiación ionizante, como reconstruyendo cualquier componente de su genoma. que han sido fragmentados por la radiación. [14] [15] [16]

Bacillus sp. que producen esporas inusualmente resistentes a la radiación (y al peróxido), se han aislado de las instalaciones de ensamblaje de naves espaciales y se consideran candidatos que podrían viajar a cuestas en naves espaciales a través de la transferencia interplanetaria. [17] [18] [19] [20] [21] El análisis del genoma de algunos de estos productores de esporas resistentes a la radiación ha arrojado algo de luz sobre los rasgos genéticos que podrían ser responsables de las resistencias observadas. [22] [23] [24] [25]

Radiorresistencia en oncología radioterápica [ editar ]

Radiorresistencia también es un término que se utiliza a veces en medicina ( oncología ) para las células cancerosas que son difíciles de tratar con radioterapia . La radiorresistencia de las células cancerosas puede ser intrínseca o inducida por la radioterapia en sí.

Comparación de radiorresistencia [ editar ]

La comparación en la siguiente tabla solo tiene el propósito de brindar indicaciones aproximadas de radiorresistencia para diferentes especies y debe tomarse con gran precaución. En general, existen grandes diferencias en la radiorresistencia para una especie entre los experimentos, debido a la forma en que la radiación afecta a los tejidos vivos y a las diferentes condiciones experimentales. Por ejemplo, deberíamos considerar que debido a que la radiación impide la división celular, los organismos inmaduros son menos resistentes a las radiaciones que los adultos, y los adultos se esterilizan en dosis mucho más bajas que las necesarias para matarlos. Por ejemplo, para el insecto parasitoide Habrobracon hebetor , el LD 50 para el embrión haploide durante la escisión (1 a 3 horas de edad) es 200 R , pero aproximadamente 4 horas después es de 7 000 R(para una intensidad de rayos X de 110 R / minuto), y los embriones haploides (= masculinos) son más resistentes que los embriones diploides (= femeninos). [26] La mortalidad de los adultos de H. hebetor expuestos a una dosis de 180 250 R es la misma que la de un grupo de control no irradiado (no se proporcionó alimento a ninguno de los grupos) (a 6 000 R / minuto). [27] [28] Sin embargo, una dosis más baja de 102.000 R (para 6.000 R / minuto) es suficiente para inducir un estado de letargo en H. hebetor que se manifiesta por un cese completo de la actividad, incluido el cese de la alimentación, y estos los individuos eventualmente se dejaron morir de hambre. [28]Y una dosis aún más baja de 4.858 R (para 2.650 R / minuto) es suficiente para esterilizar la hembra adulta de H. hebetor (la esterilidad surge 3 días después de la exposición). [29] Otros factores importantes que influyen en el nivel de radiorresistencia incluyen: El período de tiempo durante el cual se administra una dosis de radiación; las dosis administradas durante períodos más largos o en intervalos de tiempo, se asocian con efectos negativos muy reducidos; [29] [30] El estado de alimentación de los individuos: los individuos pre-alimentados y post-alimentados son más resistentes a las radiaciones en comparación con los individuos hambrientos; [29] [30] El tipo de radiación utilizada (p. Ej., Tardígrados Milnesium tardigradumirradiados con iones pesados ​​tienen una supervivencia más alta que cuando se irradian con rayos gamma, para una misma dosis de irradiación); [31] El estado fisiológico de los individuos (por ejemplo, las especies tardígradas Richtersius coronifer y Milnesium tardigradum son más resistentes a la radiación de rayos gamma cuando están en estado hidratado, y Macrobiotus areolatus es más resistente a la radiación de rayos X cuando están en estado anhidrobiótico) . [31] La forma en que se mide la letalidad también es una fuente de variación para la radiorresistencia estimada de una especie. Las muestras irradiadas no mueren instantáneamente, a menos que se expongan a una dosis muy alta (dosis aguda). [32]Por lo tanto, las muestras irradiadas mueren durante un cierto período de tiempo y las dosis de irradiación más bajas corresponden a una supervivencia más larga. Esto significa que la dosis de radiación LD 50 fluctúa con el momento en que se mide. Por ejemplo, la dosis de radiación β que causa un 50% de mortalidad en la cucaracha americana a los 25 días después de la exposición es de 5.700 R, pero para alcanzar el 50% de mortalidad a los 3 días después de la exposición, se necesitan 45.610 R. [30]25 días pueden representar un período de supervivencia largo para especies de vida corta, como los insectos, pero representaría un tiempo de supervivencia muy corto para especies de vida larga, como los mamíferos, por lo que comparar la supervivencia de diferentes especies después de la misma cantidad de tiempo después de la exposición también plantea algunos desafíos de interpretación. Estos ejemplos ilustran los muchos problemas asociados con la comparación de la radiorresistencia entre especies y la necesidad de tener precaución al hacerlo.

Dosis de radiación letal ( gris )
OrganismoDosis letalLD 50LD 100Clase / Reino
Perro 3,5 (LD 50/30 días ) [33] Mamíferos
Humano4-10 [34]4.5 [35]10 [36]Mamíferos
Rata 7.5 Mamíferos
Ratón4.5-128,6–9 Mamíferos
Conejo 8 (LD 50/30 días ) [33] Mamíferos
Tortuga 15 (LD 50/30 días ) [33] Reptil
Pez de colores 20 (LD 50/30 días ) [33] Pez
Escherichia coli60 60Bacterias
Cucaracha alemana 64 [34] Insectos
Mariscos 200 (LD 50/30 días ) [33] -
Mosca de la fruta común640 [34]  Insectos
C. elegans ∗ 160-200 [37]≫ 500-800 [38] [39]Nematodo
Ameba 1.000 (LD 50/30 días ) [33] -
Habrobracon hebetor1.800 [27] [28]  Insectos
Tardigradum de milnesio5.000 [31]  Eutardígrado
Deinococcus radiodurans15.000 [34]  Bacterias
Thermococcus gammatolerans30.000 [34]  Arqueas

* Mientras que un LD 50 se ha informado de tipo salvaje C. elegans individuos, no se ha establecido un límite superior letal, más bien "casi todos los animales estaban vivos sin indicación de exceso de letalidad hasta 800 Gy, la dosis más alta ... medido . " [39]

Ver también [ editar ]

  • Ex-Rad, un fármaco radioprotector estudiado por su capacidad para proteger contra el síndrome de radiación aguda
  • CBLB502 un fármaco radioprotector similar que protege contra el síndrome de radiación aguda durante la radioterapia .
  • Radiosensibilidad
  • Radiación de fondo
  • Hormesis por radiación
  • Hongo radiotrófico
  • ácido kójico

Notas y referencias [ editar ]

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