EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA HIPOXIA EN LA … · Giaccia Amato J. Hall Eric. Radiobiology for the...
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EVALUACIÓN DEL EFECTO DE LA
HIPOXIA EN LA SUPERVIVENCIA DE
CELULAS TUMORALES Y ENDOTELIALES
SOMETIDAS A RADIACIONES IONIZANTES
Paulo Alejandro Quintero Mejía
M.Sc. Física Médica
16/04/2013
1
Contenido
•Antecedentes
•Análisis y resultados
•Conclusiones y recomendaciones
•Agradecimientos
•Referencias
Contenido
2
Se estandarizaron las técnicas para el cultivo y conteo de
supervivencia celular, con lo cual se analizó el efecto
previo de la hipoxia en ambientes controlados de líneas
tumorales, así mismo la respuesta de células endoteliales
sanas.
Contenido
3
Eventos por radiación:
Estado del arte
Adaptado de E.I. Azzam et al. / Cancer Letters 327 (2012) 48–60 4
Estado del arte
Radiólisis del agua
Adaptado de E.I. Azzam et al. / Cancer Letters 327 (2012) 48–60
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Estado del arte
Adaptado de E.I. Azzam et al. / Cancer Letters 327 (2012) 48–60
Auger Decay Calculations with Core-Hole Excited-State Molecular Dynamic Simulations of Water O. Takahashi, M. Odelius, D. Nordlund, A. Nilsson, H. Bluhm and L. G. M. Pettersson J. Chem. Phys. 124 (2006) 064307.
Electrón acuoso
8
Estado del arte
Supervivencia Celular
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009.
EVENTOS DIRECTOS
EVENTOS INDIRECTOS
DAÑOS LETALES
DAÑOS SUB LETALES
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Estado del arte
Posibles eventos
Giaccia Amato J. Hall Eric. Radiobiology for the radiologist, 6th edition. 2006.
Daño letal
Daño sub letal
Daño potencialmente
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Estado del arte
Importancia del oxígeno
The role of the hypoxia-inducible factor in tumor metabolism growth and invasion. Bull Cancer 2006 ; 93 (8) : E73-80 11
Estado del arte
Condiciones adaptativas
The role of the hypoxia-inducible factor in tumor metabolism growth and invasion. Bull Cancer 2006 ; 93 (8) : E73-80 12
Estado del arte
En radioterapia
van der Kogel, A. Joiner, M. (ed.) Basic Clinical Radiobiology Hodder Arnold, 2009
Se busca re-oxigenar
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Estado del arte
Supervivencia celular
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009. 16
Estado del arte
Supervivencia celular
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009. 17
Estado del arte
Supervivencia celular
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009.
Daño letal
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Estado del arte
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009.
Daño sub letal
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Supervivencia celular
Estado del arte
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009. 20
Supervivencia celular
Estado del arte
Supervivencia / Nivel de Oxigeno
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009. 21
EJE DE INVESTTIGACIÓN
Se analizó el efecto de los estados previos de hipoxia en la
supervivencia celular de líneas tumorales de cérvix y colon
al ser sometidos a radiaciones ionizantes.
Problema de investigación
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Metodología
Metodología
Albert. Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega, 2004.
Albert van der Kogel. Basic Clinical Radiobiology. Hodder Arnold, 2009. 23
Cultivos celulares
1. HeLa : Cáncer epitelial de cérvix
2. HT-29: Cáncer epitelial de recto
3. EA.hy926: Células endoteliales
Metodología
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Por qué células endoteliales?
Metodología
Esther A. Kleibeuker, Arjan W. Griffioen. Combining angiogenesis inhibition and radioyherapy: A double edge sword. 25
Cultivos celulares
1. HeLa : Cáncer epitelial de cérvix
2. HT-29: Cáncer epitelial de recto
3. EA.hy926: Células endoteliales
NORMOXIA
Cultivadas en un medio DMEM (Dubelco's Modied Eagle's medium -Gibco)
suplementado con suero fetal bobino (SFB) al 10 %. Crecimiento exponencial en
monocapa con una atmosfera a 5% de CO2 y 37°C durante 14 días para obtener
una confluencia de 90-100%.
Metodología
26
HIPOXIA FÍSICA
Se usó una cámara aislada C-Chamber (Biospherix) y un controlador de
concentración de oxígeno y dióxido de carbono Proox C-21 (Bioospherix) con la
composición de gases de 5%CO2, 1%O2 balanceado con N2 y una temperatura de
37°C. Confluencia del 70 - 80% con medio de cultivo fresco, 24h en condiciones
estables de gases.
Metodología
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Cultivos celulares
1. HeLa : Cáncer epitelial de cérvix
2. HT-29: Cáncer epitelial de recto
3. EA.hy926: Células endoteliales
HIPOXIA QUÍMICA
Se usó un mimético de hipoxia llamado mesilato de deferoxamina (DFO, Sigma
D95333) confluencia del 70 - 80 %, previo cambio de medio de cultivo,
condiciones en incubación a 5% CO2, a 37°C durante 24h.
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Metodología
Cultivos celulares
1. HeLa : Cáncer epitelial de cérvix
2. HT-29: Cáncer epitelial de recto
3. EA.hy926: Células endoteliales
Construcción del simulador físico para irradiar
Metodología
Densidad electrónica agua 3.344 *10E23 e-/g Densidad electrónica parafina 3,238*10 E23 e-/g Densidad electrónica aire 3.077*10E23 e-/g Harold Elford Johns. The physics of Radiology. Charles C. Thomas, 1983.
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Verificación dosimétrica: Índice gamma.
Metodología
Sasa Mutic Purdy J. A. Low D. A., Harms W. B. A thecnique for the quantitative evaluation of dose distributions. Med Phys,
25:656661, 1998. 30
Metodología
Conteo de colonias
- Umbral 8bits - - imagen calibrada - - Resultado del conteo –
CONTEO AUTOMÁTICO 32
Verificación dosimétrica
Imagen planeada (de Eclipse) Imagen coincidencia de distribcnes Imagen medida (MapCheck)
Factor gamma medio= 0.1
Resultados
37
Resultados
Conteo de colonias
g(x) =0, 994x + 6,49 dando una diferencia aprox del 0.6% y un p2 = 0,96
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Variación del tipo de radiación
“OER”= 0.4
“OER”= 1.85
Electrones 6MeV Fotones 6MV
Normoxia Hipoxia Física Hipoxia Química
Alfa 0,1077 0,0708 0,207
Betha 0,0605 0,0496 0,0595
Alfa/Betha 1,78017 1,42742 3,47899
D50 2,6 3,14 2,06
Resultados
40
Comparación de curvas de supervivencia celular en
normoxia con fotones 6 MV
Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas Resultados
D50 = 5,67 D50 = 2,18 D50 = 2,60
Resultados
46
Comparación de curvas de supervivencia celular en
hipoxia física con fotones 6 MV
Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas Resultados
D50 = 2,54
D50 = 1,69
D50 = 3,14
Resultados
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Conclusiones y recomendaciones
• Existe un comportamiento coherente de la supervivencia de las células que
obedece al modelo lineal cuadrático para regiones de bajas dosis.
• La hipoxia modifica la respuesta celular en términos de supervivencia
actuando como un agente radiosensibilizador o radioprotector de acuerdo a
las características de la energía, el agente estresor y la línea celular.
• El tipo de energía con que se irradió no varió el comportamiento en la
supervivencia en términos globales
Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas Conclusiones
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Conclusiones y recomendaciones
• Las células endoteliales muestran comportamientos similares a las líneas
tumorales en cuanto a la supervivencia entro de los ensayos de
comparación en hipoxia, empero no mostraron una variación significativa
en supervivencia global cuando fueron irradiadas en condiciones de
hipoxia.
• Se verifica que al variar la energía de la radiación, su capacidad de
penetración en el tejido es distinta, de modo que los efectos químicos y
biológicos sobre las células son diferentes, lo que repercute en la
supervivencia global. Por lo tanto , los coeficientes α/β , relacionados, son
independientes entre sí y no pueden compararse definitivamente con los
valores teóricos que se reportan en la bibliografía
Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas Conclusiones
49
A futuro…
La continuación de la investigación tiende a reproducir ambientes tumorales
cercanos a la realidad incluyendo cultivos celulares tridimensionales.
50
[1] Albert. Biología molecular de la célula. Barcelona: Omega, 2004. [2] Eduard L Alpen. Radioation Biophysics 2nd ed. 1990. [3] Frank Herbert Attix. Introduction to radological physics and radiation dosimetry. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2004. [4] Rui Medeiros Avelino Fraga, Ricardo Ribeiro. Hipoxia tumoral. papel del factor inducible por hipoxia. Actas urológicas Españolas, 33:941951, 2009. [5] C. Y. Li M. W. Dewhirst B. J. Moeller, Y. Cao. Radiationativates hif-1 to regulate vascular radiosensitivity in tumors: Role of reoxigenation, free radicals, and stress granules. Cancer Cell, 5:429 441, 2004. [6] L Revesz B Littbrand. The eect of oxygen on cellular survival and recovery after irradiation. Br J Radiol, 42:914924, 1969. [7] Mark W. Dewhirst Benjamin J Moeller, Rachel A Richardson. Hypoxia and radiotherapy: opportunities for improved outcomes in cancer treatment. Cancer Metastasis Rev, 6:241248, 2007. [8] dAddadi Fagagna F. Campisi J. Cellular senescence: when bad things happen to good cells. Nat Rev Mol Cell Biol, 8:729740, 2007. [9] J. D. Chapman. The single-hit mechanism of tumor cell killing by radiation. Int. J. Radiat. Biol., 79:718, 2003.
Bibliografía
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