A1.1 Radiobiologia

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Quando a radiação ionizante atravessa a matéria viva, ela libera energia capaz de alterar sua estrutura molecular. Essa interação entre a radiação ionizante e a matéria viva é o princípio físico fundamental que sustenta todo o bloco A1 e, igualmente, sustenta os três módulos que dependem dela — radioterapia externa, radioterapia com partículas e braquiterapia — que diferem apenas na forma como distribuem essa mesma dose no espaço e no tempo através da matéria viva.

Dentro da matéria viva, o alvo mais sensível a essa alteração é o material genético contido em cada célula: a radiação ionizante danifica o material genético diretamente, e esse dano se concentra principalmente em quebras de dupla fita, uma lesão na qual ambas as fitas do material genético são cortadas simultaneamente e que a célula não consegue reparar tão facilmente quanto uma quebra de fita simples.

Diante de uma quebra de dupla fita, a célula responde de três maneiras: inicia mecanismos de reparo que tentam restaurar o material genético ao seu estado original, interrompe seu próprio ciclo de divisão enquanto esse reparo ocorre ou, quando o dano excede sua capacidade de reparo, sofre apoptose e se autodestrói. A combinação dessas três vias, aplicada ao conjunto total de células irradiadas, determina a sobrevivência celular: quanto mais células conseguirem reparar seu material genético ou sobreviver à parada do ciclo celular, maior será a sobrevivência celular; e quanto mais células ultrapassarem esse limiar e sofrerem apoptose, menor será a sobrevivência.

O modelo linear-quadrático é a ferramenta que quantifica essa sobrevivência celular em função da dose de radiação recebida pela matéria viva: quando a dose aplicada em uma única fração é baixa, a perda de sobrevivência celular aumenta aproximadamente proporcionalmente a essa dose, porque o componente linear do modelo domina; quando a dose por fração aumenta, a perda de sobrevivência celular aumenta mais rapidamente do que a própria dose, porque o componente quadrático é adicionado, de modo que a resposta deixa de ser simplesmente proporcional e acelera. Por essa razão, o modelo linear-quadrático também preenche a lacuna entre a física da dosimetria, que determina a dose e sua distribuição temporal na matéria viva, e a prática clínica do fracionamento, que decide como distribuir essa dose ao longo do tempo.

O fracionamento clínico explora precisamente essa diferença de comportamento entre doses baixas e altas: em vez de administrar a dose inteira de uma só vez, divide-a em pequenas doses separadas por várias horas, de modo que, entre uma fração e a seguinte, a matéria viva recupera sua capacidade de reparo celular, restaura o material genético danificado e, assim, retorna à sua condição original para suportar novas exposições à radiação ionizante, fechando o ciclo entre dose e reparo. No tecido tumoral, entretanto, essa mesma capacidade de reparo é menos eficiente, e as células tumorais acumulam quebras de dupla fita que não conseguem resolver a tempo entre uma fração e a seguinte.

Em conjunto, essa cadeia — da radiação ionizante ao material genético, passando pela sobrevivência celular regida pelo modelo linear-quadrático, até o fracionamento clínico — constitui a base física comum que sustenta os três módulos dependentes do bloco A1: radioterapia externa, radioterapia com partículas e braquiterapia. Os três métodos modificam onde e quando a radiação ionizante atinge a matéria viva — de fora do corpo, por meio de partículas, ou de dentro do próprio tecido tumoral — mas todos os três dependem, sem exceção, do mesmo dano ao material genético, da mesma resposta celular e do mesmo modelo linear-quadrático descrito aqui para prever e controlar a sobrevivência celular, o que, em última análise, determina se o tratamento atinge seu objetivo: destruir o tecido tumoral e preservar a matéria viva circundante.

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