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Panorama R ADI O BI OLO G Í A

Efectos biológicos de los rayos X de baja energía El tipo de radiación empleada en las mamografías podría inducir un mayor número de alteraciones cromosómicas que otras radiaciones más energéticas 7bW^ehWZ[YkWdj_ÐYWh[bZW‹efhe# as radiaciones ionizantes son aquellas Nuestros resultados fueron publicados en gk[fei[[d[d[h]‡WikÐY_[dj[fWhW julio de 2008 y febrero de 2011 en Radia- vocado por una clase de radiación deterextraer electrones de los átomos, por lo tion Research. Para ello, empleamos téc- minada, este suele compararse con el que que pueden desencadenar reacciones quí- d_YWiZ[^_Xh_ZWY_Œd_di_jkÑkeh[iY[dj[ genera la misma dosis de una radiación micas y, en caso de incidir sobre tejidos vi- (FISH); un procedimiento que, gracias al de referencia (por lo general, rayos X de vos, provocar daños. Existen varias clases kieZ[iedZWiZ[7:DcWhYWZWiYedÑke- 250 kVp). El cociente entre ambos se denode radiaciones ionizantes: por un lado, las heYhecei]hkfeigk‡c_Yeigk[YedÐ[h[d mina eficacia biológica relativa (EBR); ondas electromagnéticas muy energéticas Ñkeh[iY[dY_W"f[hc_j[^WY[hl_i_Xb[ii[- cuanto más elevada resulte dicha propor(rayos X y gamma); por otro, las radiacio- Yk[dY_Wie\hW]c[djei[if[Y‡ÐYeiZ[b][- ción, más dañina se considera la radiación nes corpusculares, como las partículas alfa noma. Irradiamos muestras de sangre analizada. En nuestros experimentos, me(núcleos de helio), las partículas beta (elec- periférica con distintas dosis de rayos X dimos la «EBR máxima a bajas dosis» de energías de 30, 80 y 120 kVp, con rayos (EBRM), una cantidad obtenida a partir del trones) o los neutrones. Los rayos X presentan numerosas apli- gamma emitidos por el isótopo de cobalto término lineal (el dominante cuando la excaciones en medicina, por lo que conocer 60 y, por último, con partículas alfa. posición es baja) de las curvas dosis-efecto. Para cada tipo de radiación, analizamos con detalle sus efectos sobre las células Al emplear como referencia rayos X reviste un enorme interés. En protección la relación entre la dosis aplicada y las de 120 kVp, obtuvimos una EBRM para la radiológica, se suele dar por sentado que alteraciones cromosómicas causadas (cur- radiación de 30 kVp de 1,73 para la apalos rayos X y gamma provocan las mismas vas dosis-efecto); en concreto, la aparición rición de cromosomas dicéntricos, y de alteraciones, con independencia de su de cromosomas dicéntricos (aquellos que, 1,51 para translocaciones. Por otro lado, energía. Sin embargo, algunas investiga- producto de una reparación anómala, po- utilizando como referencia la curva para ciones recientes sugieren que los rayos X seen dos centrómeros) y de translocacio- rayos gamma de 1,25 megaelectronvoltios de unos 30 kilovoltios pico (kVp) podrían nes (el desplazamiento de un fragmento (MeV), la EBRM estimada fue de 1,79 y de ejercer un efecto biológico superior al de de material hereditario a otra posición del 2,08, respectivamente. Estos resultados, otras radiaciones más energéticas. Dado genoma). Cabe señalar que las transloca- que concuerdan con los obtenidos por que este es el tipo de radiación que se em- ciones constituyen una anomalía estable, ejheiWkjeh[i"_dZ_YWdgk[bW[ÐYWY_WX_eplea en las mamografías, tales estudios puesto que el cromosoma resultante posee lógica relativa de los rayos X de 30 kVp cuestionan la relación entre el riesgo y el un único centrómero y, por tanto, puede podría ascender al doble de lo que se X[d[ÐY_eZ[bWfh|Yj_YW][d[hWb_pWZWZ[ sobrevivir a la mitosis y transmitirse a la pensaba hasta ahora. mamografías como método de detección descendencia. Los cromosomas dicéntricos, en cambio, se consideran alteraciones Reparaciones defectuosas precoz del cáncer de mama. Existen diferentes métodos para eva- inestables, ya que los dos centrómeros Otro tipo de anomalías cromosómicas luar los efectos de una exposición radioló- fk[Z[dZ_ÐYkbjWhbWi[]h[]WY_ŒdZkhWdj[ analizadas por nuestro grupo fueron las gica: el estudio de la supervivencia celu- la mitosis. alteraciones incompletas. Estas ocurren lar, la transformación celular o la cuando los extremos que se geinducción de tumores en animaneran tras una rotura del mate0,035 Energía de los rayos X les, entre otros. Uno de los más rerial hereditario no se reorgani0,03 30 kVp conocidos consiste en investigar zan. Estas anomalías pueden 80 kVp las alteraciones cromosómicas radetectarse con facilidad utilizan0,025 120 kVp dioinducidas. Estas se producen do sondas de ADN que hibridan 0,02 cuando la radiación interacciona con las secuencias teloméricas de manera directa con la moléculocalizadas en los extremos de los 0,015 la de ADN, o bien cuando, al incicromosomas. La presencia de un 0,01 dir sobre otras sustancias (agua, fragmento cromosómico sin sesobre todo), se generan radicales ñales teloméricas en uno o am0,005 libres y estos reaccionan con el bos extremos indica la aparición 0 material hereditario. de una alteración no reorganiza0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 7ÐdZ[[lWbkWhi_[bZW‹eYheda o incompleta. Dosis de radiación (Gy) mosómico producido por los raPara estimar ese tipo de daoei NZ[)&aLfZ_Ð[h[Z[b][d[# Curvas dosis-efecto para las translocaciones inducidas ño, se determina la proporción rado por los de energías más ele- por rayos X de diferente energía. En el eje de abscisas entre alteraciones completas e vadas, nuestro grupo analizó las se representa la dosis de radiación para exposiciones incompletas. Nuestros resultados alteraciones cromosómicas pro- de entre 0 y 1 gray (1 Gy equivale a 1 julio de radiación mostraron que, para rayos X con vocadas en linfocitos humanos. absorbida por kilogramo de material irradiado). energías de 80 y 120 kVp, así Translocaciones por célula

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8 INVESTIGACIÓN Y CIENCIA, marzo 2012

LOS CROMOSOMAS COMO SENSORES

$xlžD³Îx§DøΞ§žąD`žš³lx丳lDälx %­DĂ&#x;`DlDä`¸³‹ø¸Ă&#x;¸`Ă&#x;¸­¸äj§DĂŽy`³ž`DlxšžUĂ&#x;žlD`žš³ž³äžÎø‹ø¸Ă&#x;xä`x³ÎxÉ3ĂŠšD`xޞäžU§xäÂ…Ă&#x;DÂ?­x³Î¸ä¸äx`øxÂł`žDäxäÇx`Â&#x;‰`Dä del genoma. Ello permite estudiar las alteraciones cromosĂłmicas producidas cuando se U¸­UDĂ&#x;lxDÂł§Dä`y§ø§Dä`¸³Ă&#x;DlžD`ž¸³x䞸³žąD³Îxäj`¸­¸§¸äĂ&#x;DÄ Â¸Ă¤>Ă? Empleo de sondas que hibridan con la totalidad de los cromosomas 1, 4 y 11 (rosa) y de una sonda pancentromĂŠrica, que marca todos los centrĂłmeros (celeste). La imagen muestra la apariciĂłn de translocaciones entre los cromosomas hibridados y los contrateĂąidos (azul), asĂ­ como la producciĂłn de un cromosoma dicĂŠntrico y su fragmento acĂŠntrico a partir de dos cromosomas no hibridados.

Cromosoma acĂŠntrico Translocaciones

Cromosoma dicĂŠntrico

Empleo de sondas pantelomĂŠricas que hibridan con todos los telĂłmeros (puntos rosas) y de una sonda pancentromĂŠrica (verde). Los fragmentos cromosĂłmicos carentes de telĂłmeros en alguno de sus extremos indican una rotura del material hereditario que no ha sido reparada (alteraciĂłn incompleta). Se aprecian tambiĂŠn tres fragmentos acĂŠntricos y uno tricĂŠntrico. La presencia de seĂąales telomĂŠricas en ambos extremos indica que se trata de anomalĂ­as completas (reparadas, aunque de manera errĂłnea).

Cromosomas acĂŠntricos

Alteraciones incompletas Cromosoma tricĂŠntrico

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Intercambio

CORTESĂ?A DE LOS AUTORES, UNIVERSIDAD AUTĂ“NOMA DE BARCELONA

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X

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La tĂŠcnica de coloraciĂłn mĂşltiple mFISH permite teĂąir cada pareja de cromosomas con un color distinto. Los cĂ­rculos blancos indican un intercambio entre los cromosomas 6 y 11; los amarillos, entre el 11 y el 12.

como para la radiación gamma, se producían unas 4 alteraciones incompletas por cada 10 completas. Sin embargo, para rayos X de 30 kVp, la proporción ascendía a 6 por cada 10. Por último, empleamos la tÊcnica de coloración múltiple (mFISH) con el objetivo de marcar cada pareja de cromosomas con un color distinto y localizar así todas las anomalías debidas a un intercambio aberrante de fragmentos de ADN. En particular, analizamos las alteraciones cromosómicas complejas, aquellas formadas por un mínimo de tres roturas en el ADN de dos o mås cromosomas. Nuestros resultados indicaron que los rayos X de )&aLfi[ceijhWXWd'",l[Y[ic|i[�cientes en provocar este tipo de alteraciones que los rayos X de 120 kVp. Cabe seùalar que, por lo general, la inducción de alteraciones incompletas y complejas resulta característica de radiaciones con una elevada transferencia lineal de energía (TLE); es decir, aquellas que producen un gran número de ionizaciones por unidad de longitud de material penetrado. Un ejemplo tal lo proporcionan las partículas alfa, con las que la proporción de alteraciones incompletas frenj[WYecfb[jWi[iZ['W'$BW[�Y_[dY_WZ[ las radiaciones de elevada TLE a la hora de producir esta clase de alteraciones suele asociarse a su patrón de deposición de energía: al tratarse de radiaciones densamente ionizantes, su interacción con el ADN produce múltiples tipos de daùo, por lo que sus efectos resultan mås difíciles de reparar. Los rayos X, sin embargo, presentan una baja TLE. Nuestras investigaciones cuestionan la opinión generalizada de que todas las radiaciones ionizantes no corpusculares (fotones) provocan los mismos efectos biológicos. No obstante, estos resultados han de circunscribirse al estudio realizado y al campo de la radiobiología, y no deben extrapolarse mås allå. Las dosis utilizadas en nuestros estudios son mucho mås elevadas que las que se reciben en una exploración radiológica. Determinar los efectos sobre la salud de las radiaciones ionizantes a dosis bajas exige realizar estudios estadísticos (epidemiológicos) en los que el objeto de anålisis es una población, no un individuo. —Joan-Francesc Barquinero, Marta Mestres y Leila Benkhaled Departamento de biología animal, biología vegetal y ecología Universidad Autónoma de Barcelona

Marzo 2012, InvestigacionyCiencia.es 9


Efectos biológicos de los rayos X de baja energía