Desde el inicio de los tratamientos con radioterapia, se planteó la necesidad de fraccionar la dosis para disminuir los efectos adversos. En este sentido, resulta fundamental adquirir conocimientos sobre los mecanismos básicos que intervienen en este procedimiento oncológico.
Respuesta a la irradiación
Clásicamente se consideraron cuatro mecanismos de respuesta a la irradiación que se conocen como las 4 Rs de la radiobiología. El fraccionamiento de la dosis tiene una repercusión sobre estos mecanismos que, a su vez, determinan la respuesta del tumor y tejidos sanos.
Mecanismos
- Radiosensibilidad intrínseca: desde los inicios de la radioterapia clínica se sabe que tumores de diferente histología tienen una respuesta diferente a la radioterapia. Con base en esta observación se han clasificado los tumores según su:
- Respuesta a la irradiación: radiosensibles, linfomas y germinales.
- Intermedios: epiteliales.
- Radioresistentes: sarcomas y melanomas.
- Redistribución ciclo celular: el ciclo celular consiste en las diferentes fases por las que pasan las células en división. La división celular y proliferación tisular controlada se produce de forma natural en los epitelios y en determinadas situaciones como la cicatrización. La mayor parte de los tumores presentan altas tasas de división celular no controlada que da lugar a su crecimiento.
- Repoblación: es un mecanismo desencadenado por la irradiación que consiste en una división celular acelerada compensatoria que sucede tanto en tejidos normales como en los tumores. En los tejidos normales es un mecanismo protector del daño en los epitelios. Mientras que en los tumores se denomina repoblación tumoral acelerada y constituye una causa de fracaso al tratamiento radioterápico. La repoblación tumoral comienza de 14-21 días tras el comienzo de la irradiación. Se favorece con el alargamiento del tiempo total de tratamiento.
- Reoxigenación: los tumores presentan una proliferación rápida descontrolada. Por lo tanto, en ocasiones, se compromete su vascularización dando lugar a zonas hipóxicas o necróticas. La oxigenación de los tumores depende, entre otros factores, de la distancia al vaso sanguíneo. Las capas celulares más cercanas al vaso, situadas a menos de 50-100 micras, constituyen la fracción de crecimiento del tumor. Aquellas situadas entre 100-150 micras tienen menos oxigenación y constituyen la fracción hipóxica que se divide a menor velocidad. Por encima de 150 micras de distancia al vaso suele encontrarse necrosis tumoral.
- Reparación: la capacidad de reparación de los tejidos sanos constituye la base del fraccionamiento de la dosis en radioterapia. El tejido sano tiene la oportunidad de reparar entre fracciones, mientras que el tumor no posee esta capacidad de reparación. La capacidad de reparación es mayor en los tejidos denominados de respuesta tardía, los cuales comprenden la mayoría de los parénquimas del organismo. La reparación de los tejidos se discute más abajo con el modelo lineal-cuadrático.
Modelo lineal-cuadrático
Casi desde los inicios de la radioterapia se buscaron modelos matemáticos para predecir la respuesta tumoral y la toxicidad. Los primeros intentos fueron basados en modelos que contemplaban el efecto como una función de la dosis total y el tiempo de tratamiento elevado a una potencia. Basados en este formulismo, se desarrolló el TDF (tumor-dofe-fractionation model) que se ajustaba bien a la respuesta del tumor, pero era incapaz de predecir la respuesta de los tejidos sanos.
Con el desarrollo de los cultivos celulares en la década de los 60, se desarrollaron modelos basados en las curvas de supervivencia celular a la irradiación. Tienen un fundamento más biológico que los modelos previos. Además, el conocimiento fundamental de la irradiación es el DNA permitió dar una explicación mecanicista de este modelo.
Dos de las ventajas fundamentales del modelo lineal-cuadrático son que se ajusta muy bien a la experiencia clínica y que contempla la existencia de tejidos de respuesta aguda y de respuesta tardía. Su comportamiento frente al fraccionamiento son diferentes.
El modelo lineal-cuadrático se basa en la respuesta a la irradiación de los cultivos celulares. Cuando la supervivencia a diferentes dosis se representa en un gráfico, se observa que la curva no es recta, sino que presenta una curvatura a dosis altas. Se debe al agotamiento de los mecanismos de reparación. El modelo lineal-cuadrático representa esta curva con dos partes: una primera, a dosis bajas, recta debida al componente α o daño no reparable. Y una segunda, a dosis más altas, que es debida al componente β o daño reparable. Por tanto, la curvatura representa la capacidad de reparación del daño.
Tejidos y tumores
- Respuesta aguda: constituyen los epitelios que son tejidos jerárquicos compuestos de varias capas que están en constante división. Sus células presentan poca capacidad de reparación, por lo que presentan curvas más rectas y altos α/β. Son los responsables de la toxicidad aguda como son la dermatitis aguda, diarrea, mucositis, etc.
- De respuesta tardía: constituidos por los parénquimas o tejidos bien diferenciados con funciones específicas como el hígado, riñón, pulmón, etc. Raramente se dividen presentado tasas de proliferación muy bajas. Sin embargo, tienen una alta tasa de reparación con curvas más curvadas y bajos α/β. Son los responsables de las complicaciones tardías o secuelas.
Aunque existen valores de los cocientes α/β para los diversos tejidos y tumores se han adoptado los siguientes valores para uso clínico del modelo lineal-cuadrático:
- Tejidos sanos: 3.
- Sistema nervioso: 1-3.
- Tumores benignos: 2-3.
- Tumores: 10.
Manejo práctico
El modelo lineal-cuadrático es de uso sencillo y se ajusta bastante bien a la experiencia clínica. Por ello, se usa frecuentemente para los ajustes de dosis o el diseño de nuevos esquemas de tratamiento. Para establecer las equivalencias entre diferentes fraccionamientos se utiliza la dosis biológica efectiva (DBE) que tiene en cuenta la dosis por fracción y el cociente α/β. Para realizar comparaciones entre diferentes esquemas hay que utilizar el mismo cociente α/β.
Fraccionamientos alterados
El denominado fraccionamiento convencional, que fue establecido con base en la observación clínica a mediados del siglo XX, consiste en la administración de una dosis por fracción de 1.8-2 Gy/d, 5 días por semana. Tras el desarrollo del modelo lineal cuadrático se desarrollaron esquemas con fraccionamientos alterados. Sus objetivos eran disminuir las complicaciones tardías y aumentar el control de la enfermedad mediante el aumento de la dosis total y el acortamiento del tiempo total de tratamiento.
- El hiperfraccionamiento consiste en dividir la dosis total en dosis más pequeñas que se administran más de una vez al día. En la práctica se aumenta la dosis total acortando el tiempo total de tratamiento, lo que se conoce como hiperfraccionamiento acelerado.
- El boost concomitante consiste en la administración de dos dosis durante algunos días del tratamiento. Generalmente aplica una de ellas sobre el volumen reducido, de manera que se disminuye el tiempo total de tratamiento.
- El hipofraccionamiento y la SBRT se han desarrollado sobre todo en las dos últimas décadas y está muy ligado al desarrollo tecnológico. Al administrar altas dosis por fracción se requieren sistemas de inmovilización, localización tumoral y control del movimiento respiratorio muy precisos.
Radiación en el cáncer
A pesar de que la radioterapia se entiende como uno de los tratamientos más comunes contra el cáncer, TECH Universidad Tecnológica ha creado programas académicos que desean promover la variedad de técnicas en cuanto al abordaje oncológico. Tal es el caso del Máster en Oncología de Precisión: Genómica y Big Data o el Máster en Cardiología Oncológica, entre otros.
Sin embargo, como el tema de la radiación es tan controvertido y posee múltiples perspectivas profesionales, el Máster en Oncología Radioterápica es, así mismo, una opción valiosa para el estudiante que desea aprender de forma práctica-teórica todas las herramientas involucradas en este ámbito sanitario.
