Protección Radiológica es SEROFCA

Efecto Bystander.

Invitado: Dr. Rafael Martin

Moderador: CEO Serofca. MsC. Omar Arias.

La primera observación de este efecto fue hace unas  tres décadas, en un trabajo titulado: Induction of sister Chromatid exchanges by extrmely low dosis of a particle.  Nagasaway y  Lettle. 1992. Al irradiar  partículas alfa emitidas por 238Pu, se inducen intercambios de segmentos en los Cromatides de cromosomas de células de ovarios de Hamsters Chinos. Encuentran que para dosis bajas de 0.31 mGy muy localizadas, se afecta  al 30 % de la células en el cultivo, cuando apenas el 1 % del cultivo fue atravesado por las partículas alfa.

Básicamente encuentran, sorprendentemente que  tejidos los cuales  no fueron irradiados en forma directa sufren los mismos efectos que los tejidos que si fueron tratados con radiación.

Unos 6 años después aparece un trabajo titulado: Cell Cell contact during gamma irradiation is no required to induce a Bystander efecct in normal human keratinocytes: evidence for realease during irradiation of a signal controlling survival into the medium. Mothersil et al. Irradian con radiación un cultivo de células clonogénicas, toman una muestra de este cultivo y se la añaden y a otro cultivo que no fue irradiado. Estos últimos sufren los mismos efectos que los irradiados como se observa en la figura 1. Micronucleos  y / o Apoptosis.

Figura 1. Se observan los efectos de la radiación, formación de micronúcleos y / o Apoptosis. Se observan puentes nucleoplasmico.

La Apoptosis es la muerte celular programada que ocurre en organismos multicelulares. Corresponde a una serie de eventos bioquímicos que llevan a cambios morfológicos en dos fases, una primera fase de Condensación y una segunda fase de Fagocitosis. En contraste con la Necrosis  la Apoptosis no tiene impacto toxico en el organismo. En la Figura 2, se indican los pasos de la Apoptosis. En el trabajo mencionado anteriormente los investigadores piensan que debe existir un factor bioquímico en el medio de cultivo,

Figura 2. Pasos para la Apoptosis

Como conclusión podemos decir que la radiación promueve la formación de Micronúcleos o arrestos del ciclo celular.


Figura 3 formaciones de micronucleos o arresto celular

Existen dos mecanismos en presencia del cultivo en que se produce el daño celular, a través de canales intercelulares o a través de moléculas solubles, Como se observa en la figura 4. El uso de dehidrogenasas (enzima oxidoreductasa) o antioxidante inhiben la apoptosis y el efecto Bystander, lo cual indica que no se requieren canales intercelulares.

Figura 4. Posibles mecanismos de daño la célula

En un trabajo titulado: Bystander effects induced by serum from survivors of Chernobyl accident Marozit et al, 2007  Persiguen determinar el potencial Clastogenico (capacidad de inducir abarraciones cromosomicas) en el plasma sanguíneo de los sobrevivientes del accidente de Chesrnobyl después de 20 años, cuando este plasma se coloca en contacto con otras células. El experimento se realizó en Querocitos deficientes de P53, manipuladas genéticamente inmortalizadas VPH en suero fetal Bovino, estas células se colocan en contacto con células de suero de sangre de pobladores de Chernobyl y la región de Gomel.  Como se indica en la figura 5. Se encuentra que estas últimas células fueron afectadas, demostrándose que el efecto puede producirse varios anos después de que las células hayan sido irradiadas. Pudiendo haber efectos generacionales.


Figura 5. Se demuestra el aumento en la frecuencia de aparición de micronúcleos en todos los 4 grupos que fueron expuestos a la radiación.

Experimentos con mayor precisión y control a través de  microparticulas alfa llevados a cabo en el 2001, demuestran el efecto Bystander. Se toman dos poblaciones celulares separadas, unas se tiñen de naranja y la otra de azul, luego las mezclan  para formar un solo cultivo, un acelerador emite solo 10 partículas alfa sobre el centroide de núcleo de las células azules, como resultado se aprecian puentes nucleoplasmicos y micronúcleos en una fracción de las células naranja que no fueron impactadas por las partículas alfa. Como se observa en la  Figura 6.

Figura 6. Demostración del efecto Bystander

Los investigadores se preguntan cuál puede ser el factor bioquímico que produce el efecto Bystander. Existe un trabajo del año 2011 que responde a esa interrogante titulado: The role of miRNA in the direct and indirect effects of ionizing radation. Dickey et al 2011. Los micro ARN son una variedad de ARN que se caracteriza por que tienen una cadena más corta, con alrededor de 22 nucleótidos. Cumplen funciones reguladoras principalmente silenciando segmentos de ARN mensajeros, como consecuencia no se produce la proteína correspondiente con la lectura del ribosoma en la célula. La mediación de los MicroARN es esencial en la respuesta de las células a la radiación.

En otro trabajo titulado: MocroRNA Mediated processes are essential for cellular radiation response. kraemer et al 2011.  Utilizan un microarreglo de ADN para obtener un perfil de cambio relativo con respecto al control  de  expresión de los microARN, después de la exposición a la radiación ionizante. Demuestran  que al transcurrir  4 h después de la irradiación, el número de microARN que exhiben una caída es de 14 y 8 tienen subida, a las 24 h el número con caída es 18 y subida 4. La subida inicial intensa es característica de la irradiación. Quiere decir que hay una respuesta intensa al poco tiempo y al pasar el tiempo aún persiste.  Como se indica en la Figura 7.

Figura 7. Perfil de cambio relativo con respecto al control  de  expresión de los microARN, después de la exposición a la radiación ionizante.

Se preguntan los investigadores como se puede afectar la alteración de la generación de proteínas en este caso. La respuesta a esta interrogante es atribuible a los microtubolos, los cuales son esenciales para la formación de Husos de la mitosis, los microtubolos son polímeros que están  formados por dímeros, los cuales contienen dos proteínas,  tubulina alfa y beta gamma. Los microtubolos se anclan o fijan a los cromosomas a través de unas estructuras llamadas Cinetocoros, estos son motores moleculares que jalan al microtubulos sufriendo  una despolimerización, permitiendo separar el cromosoma durante la mitosis. Los microARN alteran las proteínas, fallas estructurales en estas proteínas conllevan a aberraciones de la formación del aparato mitótico, esto se traduce en problemas estructurales para los cromosomas. Si se toma en cuenta que los microARN interfieren en el proceso de sintetización de la proteína, puede afectar una parte estructural para que la mitosis tenga éxito e inducir las aberraciones  en los cromosomas. Figura 8.

Figura 8. Proceso de aberraciones en los coromosomas

En un trabajo titulado: the microtubule Network and cell death are regulated by an miR 34a /stathmin 1/b III tubulin axis. Vetter et al, 2017. Se encuentra que el micro ARN 34a puede inducir muerte celular, por ejemplo en células transformadas de Osteosarcoma. Existen otros microARN como el MiR 21 vinculados al efecto Bystander inducido por radiación.

Los investigadores también se preguntan Como ocurre el transporte. Una posible respuesta es a través de la producción de exosomas en la células. Al irradiar la célula se activa el micro ARN que lleva a la formación de exosomas, estos salen de la célula, viajan y son atrapados  por otra célula produciendo daño, no es condición necesaria que las células estén próximas, los exosomas pueden viajar por el torrente sanguíneo.  Para que todo esto suceda la radiación tiene que estar presente. Así es posible inducir una muerte celular controlada. Sin embargo aún se está en proceso de investigación. Figura 9.

Figura9. Proceso de afectación a otras células que no han sido irradiadas directamente

Pueden visualizar el Conversatorio en el siguiente video

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