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La radioterapia è una terapia localizzata, non invasiva, indolore, effettuata per lo più in regime ambulatoriale, in grado di provocare la necrosi ovvero la morte delle cellule del tumore attraverso l’utilizzo di radiazioni di elevata energia chiamate radiazioni ionizzanti. Inoltre essa agisce localmente, è utilizzata con intento curativo o sintomatico - palliativo e viene utilizzata anche per il trattamento di forme benigne.

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Queste radiazioni sono capaci di causare direttamente o indirettamente la ionizzazione degli atomi e quindi delle molecole della materia che attraversano.

Ci sono le radiazioni CORPUSCOLATE (Alfa e beta) e quelle NON CORPUSCOLATE (Raggi X e gamma)

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1. Le particelle alfa e beta sono radiazioni ad alto LET e sono utilizzate per percorsi di pochi millimetri di tessuto (rilasciano energia subito)

2. I Raggi X e gamma sono invece a basso LET (quindi rilasciano energia più lentamente) e sono utilizzati per tumori profondi

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DIRETTO (le cellule muoiono e vanno in necrosi)

INDIRETTO (la formazione di radicali liberi crea un danno indirettamente sul DNA, che non può essere riparato e condanna a morte la cellula

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1. DOSE E FRAZIONAMENTO

2. RIPOPOLAMENTO

3. EFFETTO OSSIGENO

4. EFFETTO ABSCOPAL

5. RADIOSENSIBILITA'

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I principali fenomeni radiobiologici che si verificano con il frazionamento della dose sono :

1. Riparazione

2. Ripopolamento

3. Ridistribuzione

4. Riossigenazione

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• La capacità di recupero del danno sub-letale è in funzione del tipo cellulare; nei tessuti sani è molto variabile (emivita 1-3 ore)

• La capacità di recupero del danno sub-letale è variabile anche nei tumori, ma in genere è minore rispetto ai tessuti sani di origine

• La riparazione del danno potenzialmente letale avviene in tempi analoghi; la sua importanza è condizionata dalla cinetica proliferativa dei tessuti

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Una popolazione cellulare irradiata può rispondere al danno radioindotto aumentando la proliferazione cellulare. Il ripopolamento è evidente nei tessuti sani a rapida cinetica e riduce l'entità del danno, è scarso nei tessuti a lenta proliferazione.

• Nei tumori ad elevata cinetica proliferativa può ridurre l'efficacia del trattamento.

• Il ripopolamento tumorale è più evidente verso la fine del trattamento radiante frazionato; quindi un eccessivo protrarsi del trattamento o l'esistenza di interruzioni possono ridurre l'efficacia della terapia.

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La sensibilità delle cellule al danno da RT varia col ciclo cellulare: è massima in G2 e M, intermedia in G1 e minima in fase S. Questo provoca una parziale sincronizzazione, che può aumentare l'effetto delle successive frazioni di dose sulle cellule in rapida cinetica. Si può inoltre avere un reclutamento delle cellule in G0 verso fasi del ciclo pi ù sensibili.

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Le fasi G2 ed M sono le più sensibili all’effetto delle radiazioni

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Nei tumori la percentuale di cellule ipossiche è elevata (10 - 20%); è dovuta all'eccessiva distanza dai vasi sanguigni o da alterazioni del flusso ematico.

Il frazionamento della dose tende a ridurre l'ipossia nel tumore, riducendo la popolazione sopravvivente (e quindi la massa tumorale) e migliorando il flusso ematico, con conseguente aumento della radiosensibilità delle cellule tumorali.

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La prima componente della riossigenazione, che è completa in alcune ore, è dovuta alla riossigenazione di cellule acutamente ipossiche. Queste cellule sono ipossiche al momento dell’irradiazione perché si trovano in un’area vicino ad un vaso ematico temporaneamente occluso e si riossigenano rapidamente quando il vaso si riapre.

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La morte di cellule tumorali dovuta all’irradiazione determina una riduzione del volume del tumore. Quelle cellule tumorali che erano al di fuori del range della diffusione di ossigeno vengono a trovarsi pi ù vicine ai vasi e a riossigenarsi. Questa lenta componente della riossigenazione richiede giorni per manifestarsi e riguarda la riossigenazione di cellule cronicamente ipossiche.

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• I processi di recupero e ripopolazione rendono i tessuti più radioresistenti ad una seconda dose di radiazione.

• La ridistribuzione e la riossigenazione li rendono più radiosensibili.

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Si tratta della misura della risposta del tumore alle radiazioni e descrive il grado e la velocità di regressione del tumore durante e immediatamente dopo la radioterapia.

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La radiosensibilità di un tumore riflette quella dei tessuti dai quali la neoplasia deriva.

Ad esempio il seminoma ed il disgerminoma che provengono da organi riproduttivi sono estremamente radiosensibili.

Al contrario il fibrosarcoma che origina dal tessuto fibroso è invece relativamente radioresistente.

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La radioterapia può indurre quello che è definito ‘abscopal effect’, cioè una regressione delle lesioni metastatiche non irradiate, a distanza dal sito del tumore primario, direttamente trattato con la radioterapia. Questa risposta clinica è rara, ma è stato ipotizzato sia un fenomeno immuno-mediato, che suggerisce una potenziale azione sinergica tra immunoterapia e radioterapia.