Dosimetria Biològica per exposicions a altes dosis de radiació ionitzant i exposicions heterogènies

Abstract

La dosimetria biològica permet estimar la dosi d’una exposició a radiacions ionitzants mitjançant l’anàlisi d’un biomarcador, i és un element imprescindible en el camp de la radioprotecció. Entre els diferents biomarcadors que es poden utilitzar, els cromosomes dicèntrics presents en metafases de limfòcits de sang perifèrica, es consideren els més útils ja que la seva freqüència s’ajusta acuradament a les variacions de dosi. Això és cert per dosis fins 4-5 Gy, a dosis superiors el nombre de cèl·lules que arriben a metafase és molt petit dificultant-se molt l’anàlisi. Per superar aquesta limitació, la inhibició del checkpoint G2/M amb l’addició de cafeïna i la optimització de la durada del cultiu, ha permès mitigar el retard mitòtic, obtenint suficients metafases per a realitzar l’estudi citogenètic. Amb aquesta nova metodologia s’ha pogut establir una corba dosi-efecte amb dosis de fins a 25 Gy, basada en un model Gompertz (no utilitzat fins al moment en dosimetria biològica). La fiabilitat d’aquest model ha estat testat tan en simulacions d’irradiació total com parcial. Per altra banda, en molts accidents radiològics on la irradiació no és homogènia, fins el moment el seu estudi es basava en considerar que una part del cos havia estat irradiada homogèniament mentre que l’altre part no havia estat irradiada. Aquesta consideració resulta poc realista ja que a la majoria d’accidents, els individus exposats reben un gradient de dosis. Amb l’objectiu d’estudiar les exposicions heterogènies s’han fet simulacions barrejant sang irradiada d’un home i una dona a dues dosis diferents, amb aquesta metodologia s’ha pogut distingir l’origen de cadascuna de les cèl·lules analitzades. Mitjançant l’aplicació d’un model de mixtura de Poissons s’ha pogut determinar la freqüència de dicèntrics de cadascuna de les dues fraccions irradiades i estimar la dosi de radiació rebuda i la fracció inicial de cèl·lules irradiades a cada dosi. La possibilitat de poder estimar dosis altes de radiació, així com poder diferenciar millor les irradiacions no homogènies és una aportació molt important en el camp de la radioprotecció.

Biological dosimetry allow us to estimate the dose to an exposure to ionizing radiation thought the analysis of a biomarker, and is an essential element in radiation protection. Among various biomarkers that can be used, dicentric chromosomes in metaphase from peripheral blood lymphocytes are considered the most useful, because their frequency is correlated in variations of the dose. This is true for doses up to 4-5 Gy, in higher doses the numbers of cells that achieve metaphase are very few and for this reason analysis becomes increasingly difficult. To overcome this limitation, the inhibition of the G2/M checkpoint by the addition of caffeine and the optimization of the culture duration, allows the mitigation of the mitotic delay, getting enough metaphases to perform the cytogenetic analysis. Through this methodology, a dose effect curve has been established for doses up to 25 Gy, it is based in a Gompertz model (that has never been used so far in biological dosimetry). The reliability of this model has been tested for whole and partial simulations. Furthermore, in most of radiological accidents where the irradiation is not homogeneous, up to now, its study was based in considering that one part of the body had been irradiated while the other part had not. This consideration becomes unrealistic because in the majority of accidents the exposed individuals received a gradient of doses. In order to study the heterogeneous exposures simulations, mixing irradiated blood at two different doses from a male and a female, allows the differentiation of the origin of each analyzed cell. Through the application of a mixture Poisson model the dicentric frequency from each fraction has been determined as well as the received dose and the initial proportion of cells irradiated at each dose. The possibility to estimate the received dose after high doses of exposure, as well as the better differentiation for the study of non homogeneous exposures is a very important contribution to the radioprotection field.