Francisco Diogo Carvalho Guerra Liberal

Avaliao e Caraterizao por

Mtodos Computacionais de

Diferentes Radioistopos no

Contexto da Terapia Paliativa de

Metstases sseas

Julho 2013

Avaliao e Caracterizao por Mtodos

Computacionais de Diferentes Radioistopos no

Contexto da Terapia Paliativa de Metstases

Monografia do Curso de Mestrado em Engenharia Biomdica da

Universidade do Porto

Francisco Diogo Carvalho Guerra Liberal

Licenciado em Engenharia Biomdica pela Universidade

de Trs-os-Montes e Alto Douro (2013)

Orientador:

Joo Manuel R. S. Tavares

Professor Associado do Departamento de Engenharia

Mecnica da Faculdade de Engenharia da

Universidade do Porto

Coorientador:

Adriana Alexandre S. Tavares

Investigadora da Molecular Neurolmaging (MNI), LLC New

Haven, Connecticut, USA

Agradecimentos Ao Professor Joo Manuel R. S. Tavares pela orientao e disponibilidade fornecidos ao

longo deste documento, fundamentais para a correta elaborao do mesmo.

A Dr.. Adriana Alexandre S. Tavares pelo apoio prestado, bem como, pelo auxlio e

ajuda fornecida para a realizao do mesmo.

E a todos aqueles de que forma direta e indireta contriburam de forma positiva para o

desenvolvimento deste trabalho.

Sumario

A finalidade deste trabalho avaliar os efeitos radiobiolgicos de alguns

radiofrmacos utilizados na radioterapia paliativa de metstases sseas, bem como

inferir sobre a sua eficincia teraputica, atravs do recurso a mtodos

computacionais.

As metstases sseas podem ocorrer em 30 a 70% dos doentes portadores de

neoplasias. Os tumores malignos que mais frequentemente metastizam para o tecido

sseo incluem o carcinoma da mama, prstata e pulmo. Nos doentes com metstases

sseas, a radioterapia externa ou interna pode ser utilizada como um mtodo de

tratamento paliativo, cuja finalidade o alvio dos sintomas, promovendo a melhoria

da qualidade de vida do doente.

A radioterapia interna com utilizao de radioistopos tem sido amplamente utilizada

para terapia paliativa das metstases sseas, encontrando-se mltiplos radioistopos

em utilizao como, por exemplo, o Samrio-153, o Estrncio-89, o Rnio-186 e 188, o

Fsforo-32, o Tecnnio-99m, o Hlmio-166, o Estanho-117m, o Lutcio-177, o

Samrio-153 e o Rdio-223.

Para a realizao da Dissertao final de Mestrado necessrio proceder a uma

recolha e pesquisa bibliogrfica de estudos cientficos previamente realizados na rea

de interesse, com posterior sntese num nico documento, que servir de apoio ao

estudo a realizar. A presente Monografia serve como o ponto de partida para a

realizao da Dissertao final e tem por objetivo descrever o estado da cincia da

terapia de metstase sseas com recuso a radiofrmacos, bem como descrever

adequadamente conceitos essenciais nesta temtica.

Indice CAPTULO 1 ....................................................................................................................................... 12

1.1. INTRODUO ................................................................................................................................... 14

1.2. PRINCIPAIS OBJETIVOS ....................................................................................................................... 15

1.3. ESTRUTURA ORGANIZATIVA ................................................................................................................. 16

1.4. CONTRIBUIES PRINCIPAIS ................................................................................................................ 17

CAPTULO 2 ....................................................................................................................................... 19

2.1. INTRODUO ................................................................................................................................... 21

2.2. PRINCPIOS DO CICLO CELULAR ............................................................................................................ 22

2.3. CARCINOGNESE ............................................................................................................................... 25

2.4. RADIOBIOLOGIA CELULAR ................................................................................................................... 32

2.4.1. Efeitos Celulares da Radiao ............................................................................................. 34

2.4.2. Efeitos Direto e Indiretos da Radiao ................................................................................ 35

2.4.3. Tipos de Danos Celulares Radioinduzidos ........................................................................... 36

2.4.4. Destino das Clulas Radioinduzidos .................................................................................... 37

2.4.5. Mecanismos de Reparao do ADN .................................................................................... 38

2.4.6. Curvas de Sobrevida ........................................................................................................... 41

2.5. APOPTOSE E NECROSE............................................................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

2.6. SUMRIO ........................................................................................................................................ 43

CAPTULO 3 ....................................................................................................................................... 45

3.1 INTRODUO ................................................................................................................................... 46

3.2 CARACTERSTICAS DAS CLULAS SSEAS NORMAIS E TUMORAIS ................................................................. 46

3.2.1 Morfologia e Cintica das clulas do Tecido sseo e Tumorais ......................................... 52

3.3 METSTASES SSEAS ......................................................................................................................... 55

3.3.1 Sinas e Sintomas das Metstases sseas ........................................................................... 56

3.3.2 Mtodos de Deteo das Metstases sseas ..................................................................... 57

3.3.3 Tratamento ......................................................................................................................... 59

3.3.3.1 Tratamento Sistmico .................................................................................................... 60

3.3.3.2 Tratamento Local ........................................................................................................... 62

3.4 SUMRIO ........................................................................................................................................ 63

CAPTULO 4 ....................................................................................................................................... 65

4.1 INTRODUO ................................................................................................................................... 67

4.2 TIPOS DE DECAIMENTO RADIOATIVO ..................................................................................................... 68

4.2.1 Decaimento por Emisso de Partculas Alfa ....................................................................... 68

4.2.2 Transformaes Isobricas ................................................................................................. 69

4.2.3 Transformaes Isomricas ................................................................................................ 71

4.3 RADIOISTOPOS UTILIZADOS EM TERAPIA PALIATIVA DAS METSTASES SSEAS ............................................ 73

4.3.1 Fsforo-32 ........................................................................................................................... 74

4.3.2 Estrncio-89 ........................................................................................................................ 75

4.3.3 trio-90 ................................................................................................................................ 75

4.3.4 Estanho-117m ..................................................................................................................... 76

4.3.5 Samrio-153 ....................................................................................................................... 76

4.3.6 Hlmio-166 ......................................................................................................................... 77

4.3.7 Tlio-170 ............................................................................................................................. 77

4.3.8 Lutcio-177 ......................................................................................................................... 78

4.3.9 Rnio-186 ............................................................................................................................ 78

4.3.10 Rnio-188 ....................................................................................................................... 79

4.3.11 Rdio-223 ....................................................................................................................... 79

4.4 RADIOFRMACOS PARA TERAPIA PALIATIVA DE METSTASES SSEAS .......................................................... 80

4.4.1 Mecanismos de Captao do Radiofrmaco ...................................................................... 81

4.4.2 Sumrio das Evidencias Clinicas Aps Tratamento Paliativo de Metstases sseas com

Radiofrmacos .................................................................................................................................. 89

4.5 SUMRIO ........................................................................................................................................ 91

CAPTULO 5 ....................................................................................................................................... 93

5.1 INTRODUO ................................................................................................................................... 94

5.2 RESPOSTA A IRRADIAO .................................................................................................................... 94

5.3 MODELOS DE TRACKING ..................................................................................................................... 95

5.4 SUMRIO ........................................................................................................................................ 99

CAPTULO 6 ..................................................................................................................................... 101

6.1 CONCLUSES FINAIS ........................................................................................................................ 102

6.2 PERSPETIVAS FUTURAS ..................................................................................................................... 103

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................................................ 104

Captulo 1

Introduo ao Trabalho e Estrutura

da Monografia

1.1. Introduo

As metstases sseas so uma das mais importantes complicaes associada ao

desenvolvimento e proliferao de clulas malignas. Estas so tambm um dos

maiores problemas que um doente com cancro pode experienciar, sendo que cerca de

80-100% dos doentes que morrem de cancro da prstata, mama e pulmo possuem

metstases sseas. De entre esses doentes, mais de 75% experienciam significativas

dores sseas e 50 % dos mesmos reportam analgia inadequada (Maini, Sciuto,

Romano, & Bergomi, 2003; Via, 2005).

O alvio dos sintomas induzidos pelas metstases sseas pode ser conseguido por via

de um tratamento de corpo inteiro ou meio corpo com feixes de radiao externo de 8

Gy, com uma taxa de sucesso a rondar os 80%. Contudo com o uso desta modalidade

de irradiao corporal externa, todos os tecidos do corpo esto expostos a elevados

nveis de radiao de forma semelhante, o que pode causar efeitos secundrios

considerveis, em particular para os tecidos saudveis que se encontram volta do

tecido tumoral maligno (Salazar, n.d.; Sivaprasad & Rajagopal, 2012).

A terapia com radiofrmacos menos invasiva, tipicamente melhor tolerada e produz

resultados no alvio da dor ssea, com a vantagem de limitar a exposio da radiao

aos tecidos alvos (Volkert & Hoffman, 1999). Contudo, estudos so necessrios para

investigar, nomeadamente, quais as melhores vias de administrao, dose, frequncia

de administrao e radioistopos que resultaro numa melhor captao do

radiofrmaco por parte do tecido alvo (Maini et al., 2003; Sivaprasad & Rajagopal,

2012).

Atualmente vrios estudos tm vindo a apresentar dados favorveis ao tratamento

paliativo de metstases sseas quando este aplicado em estados menos avanados

da doena oncolgica e muitos radiofrmacos novos tm sido apontados como tendo

elevado potencial teraputico (Maini et al., 2003). Outros estudos tm demonstrado

que os radioistopos que decaem por emisso de partculas - e por captura eletrnica

so os que apresentam maior potencial teraputico, bem como, alguns radioistopos

com decaimento , como o caso do rdio-223, onde a sua elevada energia

depositada num volume muito reduzido (Neves, Kling, & Oliveira, 2005; Tomblyn,

2012).

Irradiao de clulas tumorais com recurso a partculas radioativas como as acima

mencionadas, por via de uso de radiofrmacos, pode induzir leses na estrutura do

ADN da clula alvo, as quais podem subsequentemente levar morte da mesma por

um processo de morte celular programada designado de apoptose (Maini et al., 2003).

Tal resultaria numa destruio seletiva de clulas tumorais por um processo de morte

celular controlado. Uma variedade de fatores contribui para a eficincia dos

radiofrmacos, dado que os efeitos da radiao nas clulas um processo complexo e

vrios esforos tm vindo a ser realizados para melhor compreender todo este

processo atravs de estudos in vitro e in vivo, bem como avanos cientficos na rea da

radiobiologia. Para alm disso, nos ltimos anos foram desenvolvidos, com sucesso,

vrios simuladores computacionais que tm vindo a acelerar a obteno de resultados

in silico e melhorar o conhecimento cientfico atual na rea de radiobiologia celular,

nomeadamente na rea de efeitos da radiao ionizante em clulas.

1.2. Principais Objetivos

Estudos recentes documentam interesse da aplicao de diversos radiofrmacos em

mltiplas patologias oncolgicas com fins teraputicos, constituindo um tema cada vez

mais atual. Neste sentido, acredita-se que estudos radiobiolgicos como os que se

pretendem realizar no mbito desta Dissertao so absolutamente pertinentes.

Tornando-se de extrema utilidade para caracterizar, de uma forma que se espera mais

circunstanciada e completa possvel, a natureza dos efeitos e eficcia dos diferentes

radiofrmacos em diferentes cenrios patolgicos. Assim, espera-se, uma vez

concluda esta Dissertao com o tema Avaliao e Caraterizao por Mtodos

Computacionais de Diferentes Radioistopos no Contexto da Terapia Paliativa de

Metstases sseas, contribuir para um maior conhecimento cientifico sobre:

A avaliao dos efeitos radiobiolgicos das principais emisses de cada

radioistopo em vrios cenrios de simulao.

A eficincia teraputica de cada radiofrmaco estudado, nomeadamente

atravs da comparao dos efeitos radiobiolgicos produzidos pelas

principais emisses de cada radioistopo;

Por seu lado, aps a concluso desta Monografia, espera-se conseguir abordar de

forma correta e global o estado da arte, no que toca utilidade de diferentes

radiofrmacos utilizados na radioterapia paliativa das metstases sseas, pela recolha

de informao cientfica que funciona como introduo de alguns dos conceitos

utilizados na rea em estudo e guia de investigao a desenvolver para a Dissertao.

1.3. Estrutura Organizativa

Pretende-se organizar a presente Monografia de uma forma autnoma e

independente para facilitar o acesso s diversas reas estruturas em 7 captulos.

Assim, descreve-se sumariamente de seguida o que ser abordado em cada captulo:

Captulo 2. Princpios do Ciclo Celular, Radiobiologia Celular e Apoptose

Neste captulo realiza-se uma descrio global, dos principais conceitos do ciclo

celular, com acessria relao deste com a morte celular programada, isto , apoptose.

Este captulo reveste-se de capital importncia pois para o desenvolvimento desta

Dissertao fundamental o conhecimento da cintica celular, em particular, as suas

relaes com o processo apopttico, bem como dos efeitos da radiao no mesmo.

Captulo 3. Metstases sseas

Neste terceiro captulo so explicados os conceitos bsicos associados ao

desenvenvolvimento de metstases sseas, bem como s alteraes que estas

provocam na morfologia e cintica celular. Neste captulo tambm sero apresentados

os diferentes mtodos de deteo e tratamento das metstases sseas.

Captulo 4. Radiofrmacos para Terapia Paliativa de Metstases sseas

Neste quarto captulo so introduzidos os princpios da radioatividade e decaimento

radioativo. Para alm disso, so tambm descritas as principais caractersticas fsicas

de cada radioistopo com potencial na rea da terapia paliativa de metstases sseas,

nomeadamente o seu esquema de decaimento e principais partculas emitidas .

Captulo 5. Modelos de Radiobiologia Celular

Neste quinto captulo so enumerados e descritos os modelos radiobiolgicos mais

relevantes para a execuo da Dissertao final, bem como todos os parmetros

necessrios para a sua compreenso.

Capitulo 6. Concluses Finais e Perspetivas Futuras

Neste ltimo captulo so apresentas algumas concluses finais sobre o trabalho

desenvolvido, indicando igualmente quais as perspetivas futuras da continuao do

desenvolvimento deste trabalho para posterior apresentao como Dissertao.

1.4. Contribuies Principais

Como principais contribuies desta Monografia, enquanto introdutrio respetiva

Dissertao, salientam-se o estudo aprofundado de vrias investigaes conduzidas no

mbito da teraputica com radiofrmacos de metstases sseas e a reviso e

organizao da informao mais pertinente num nico documento.

No que diz respeito Dissertao espera-se que esta contribua para melhorar o

conhecimento cientfico neste tema em particular, pois um campo de intensa

pesquisa e interesse crescente.

Captulo 2

Princpios do Ciclo Celular,

Radiobiologia Celular e Apoptose

2.1. Introduo

De um modo geral, as clulas crescem, aumentam o seu contedo e por fim dividem-

se. Cada clula origina duas clulas-filhas que, se tudo ocorrer dentro da normalidade,

sero geneticamente idnticas clula-me. Por sua vez, estas clulas-filhas podem

tornar-se clulas-mes da gerao seguinte. Assim, a vida de uma clula comea

quando esta surge a partir da clula-me e acaba, quando ela prpria se divide para

originar duas clulas-filhas.

O conjunto de transformaes e processos que decorrem desde a formao da clula

at ao momento em que ela prpria se divide constitui um processo dinmico e

continuo, denominado ciclo celular.

Durante a diviso celular, os organelos, enzimas e outros constituintes da clula so

distribudos pelas clulas-filhas. O cido desoxirribonucleico (ADN) exatamente

autoduplicado e as cpias rigorosamente divididas. esta fidelidade na duplicao e

na distribuio do material gentico pelas clulas-filhas que assegura a continuidade

gentica.

Todo o procedimento do ciclo celular controlado por diversas protenas e enzimas

que alm de garantirem a ausncia de erros, asseguram a coordenao da cintica do

ciclo, isto , a durao de cada fase especfica do processo e o tempo total necessrio

para que todo o processo ocorra. Uma mutao numa protena ou enzima de controlo

pode ter consequncias dramticas na cintica celular. Por exemplo, as clulas

carcinognicas, em geral, tm uma durao do ciclo celular muito inferior s clulas

normais, devido a alteraes em genes elementares no controlo do ciclo celular,

designados por oncogenes.

Um dos destinos finais que as clulas podem experienciar a morte celular

programada ou apoptose. Este destino final importante do ponto de vista

teraputico, dado que este tipo de morte celular tem um efeito mnimo ou mesmo

ausente sobre as clulas vizinhas. A apoptose um mecanismo de segurana presente

nas clulas que desencadeado sempre que as clulas so danificadas de forma

irreversvel, garantindo assim a integridade da continuidade gentica. O processo

apopttico controlado por um vasto nmero de enzimas e protenas especficas que

iniciam todo o processo assim que algum recetor ativado.

A radiao ionizante quando interage com material biolgico, nomeadamente as

clulas, provoca algumas alteraes nos seus constituintes, em particular no ADN, por

ser o componente mais sensvel a radiao. Os efeitos provocados pela radiao nas

clulas podem ser diretos, isto , energia radioactiva interage directamente com o

ADN, provocando alteraes no mesmo; ou por mtodos indiretos, onde a energia

depositada pela radiao no meio reage comas molculas de gua originando a

formao de radicais livres, que por sua vez interagem com os constituintes celulares.

2.2. Princpios do Ciclo Celular

As clulas crescem e dividem-se de acordo com o seu ciclo celular. Este ciclo o

processo atravs do qual uma clula somtica duplica o seu material gentico e o

reparte igualmente s suas clulas-filhas, e dividido em interfase e fase mittica. A

interfase corresponde ao perodo entre o fim de uma diviso celular e o incio da

diviso seguinte, enquanto, a fase mittica enquadra o perodo durante o qual ocorre

a diviso celular propriamente dita.

Para que o ciclo celular seja iniciado, uma sequncia ordenada de eventos necessita de

ocorrer, que inclui:

Ligao de um fator de crescimento a um recetor especfico na membrana

plasmtica;

Ativao deste recetor, que subsequentemente ativa protenas transdutoras de

sinais presentes no citoplasma;

Transmisso do sinal at ao ncleo;

Ativao de protenas reguladoras nucleares;

Iniciao e progresso do ciclo celular.

So conhecidas aproximadamente 50 protenas que atuam como fatores de

crescimento. As clulas que possuem o recetor especfico para um determinado fator

de crescimento sero iniciadas no ciclo, enquanto as que no expressarem esse

recetor permanecero inativas. Existem processos e componentes que controlam o

ciclo celular podem ser divididos em duas amplas categorias (Park & Lee, 2003; Sherr,

1996):

Controladores Positivos: estimulam a progresso da clula no ciclo celular, a

fim de que ocorra a diviso normal em duas clulas-filhas. Estes controladores

positivos incluem:

o Quinases dependentes da ciclina (CDKs): esto presentes durante todo

o ciclo celular e so ativadas em determinadas fases do mesmo aps

ligao s ciclinas. Este complexo CK-ciclina fosforila protenas

especficas.

o Ciclinas: so sintetizadas somente em fases especficas, de acordo com

os requisitos do processo de diviso celular, e destrudas aps a sua

utilizao. Ligam-se s CDKs para que estas possam exercer as suas

funes.

Controladores Negativos: inativam as funes dos controladores positivos, o

que conduz interrupo do ciclo celular ou induo da apoptose;

o Inibidores de quinases dependentes da ciclina (CKIs): so protenas

que interagem com as CDKs ou complexos ciclina-CDK, bloqueando a

sua ao.

o Complexo ubiquitina: degrada ciclinas e outras protenas, impedindo a

progresso do ciclo celular.

o Fostatases: atuam na desfosforilao de CDKs e complexos cilcina-

CDKs, tornando-os inativos.

A interfase, que antecede a fase mittica, divide-se em trs subfases: G1, S e G2. O

intervalo G1, ou ps-mittico, inicia-se quando a clula estimulada a multiplicar. Este

intervalo corresponde ao perodo entre o fim da mitose e o incio da sntese de ADN

(fase S), e caracteriza-se por um amento do volume celular e intensa sntese de

protenas e enzimas. Na fase S, ocorre a autorreplicao de cada uma das molculas de

ADN, a fim de que cada cromossoma seja formado por dois cromatdeos ligados por

um centrmero. O intervalo G2, ou pr-mittico, ocorre aps a sntese de ADN (fase S)

e antes do incio da mitose. Neste perodo ocorre sobretudo a sntese de biomolculas

e cido ribonucleico (ARN) necessrios diviso celular, consultar Figura 1.

Figura 1: Progresso do ciclo celular depende de uma sequncia de ativao e desativao de diversos complexos

CDKs e CDKIs (Stewart & Kleihues, 2003)

Durante o ciclo celular existem etapas de avaliao interna que determinam a

progresso ou a interrupo do ciclo celular, designados por checkpoints. O checkpoint

1 ocorre no final do intervalo G1 e o checkpoint 2 ocorre no final do intervalo G2. Se o

resultado da avaliao for negativo, as clulas param o seu processo de diviso e

permanecem no estdio denominado G0 por tempo indeterminado ou at sua

morte. Se pelo contrrio, a avaliao efetuada for positiva, estas prosseguem para a

fase seguinte do ciclo celular, isto , a fase mittica.

Relativamente fase mittica esta comummente dividida em duas etapas principais:

a mitose, que corresponde diviso do ncleo, e a citocinese, que corresponde

diviso do citoplasma. A mitose, embora seja um processo contnuo, dividido

didaticamente em prfase, metfase, anfase e telfase. A prfase , de um modo

geral, a etapa mais longa da mitose. Nesta fase, sucede a condensao dos

cromossomas, tornando-se mais espessos e curtos, e os dois centrolos comeam a

afastar-se em sentidos opostos, formando-se o fuso acromtico. Na metfase os

cromossomas atingem o mximo de encurtamento, o fuso acromtico fica completo e

os centrolos atingem os plos da clula. Para alm disso, os cromossomas orientam-se

com os centrmeros no plano equatorial, voltados com as terminaes para o exterior.

Durante a anfase surge a clivagem dos centrmeros, separando-se os dois

cromatdeos que passam a constituir dois cromossomas independentes. Durante nesta

fase ocorre a ascenso dos cromossomas filhos aos polos da clula. Por ultimo, na

telfase, a membrana nuclear reorganiza-se em torno dos cromossomas de cada

clula-filha, o fuso mittico degradado e os cromossomas descondensam, terminado

assim a mitose. A citocinese carateriza-se pela diviso do citoplasma e consequente

individualizao de cada clula-filha. Este processo comea a ser preparado durante a

mitose com a formao do anel contrtil de filamentos proteicos. Durante a citocinese

estes filamentos contraem-se e puxam a membrana celular para o interior da clula,

causando um sulco de clivagem, que vai lentamente estrangulando o citoplasma at

separar as clulas-filhas.

A durao das subfases do ciclo celular varia com o tipo de espcie animal ou vegetal,

tipo de tecido e com o estado de desenvolvimento do organismo. Tipicamente o

tempo de duplicao celular animal (humana?) varia entre 10 a 40 horas com a fase G1

a durar 30%, fase S 50%, fase G2 15% e a mitose 5% do tempo do ciclo celular.

2.3. Carcinognese

O crescimento e multiplicao das clulas carcinognicas so diferentes do

crescimento e multiplicao das clulas normais. As clulas carcinognicas esto

continuamente a proliferar, ao contrrio das clulas normas que tem um nmero

limitado de divises celulares. Ao contrrio das clulas normais, as clulas

carcinognicas conseguem invadir e proliferar noutros tecidos que no os seus de

origem. O crescimento sem controlo e a proliferao noutros tecidos so

caractersticos que demarcam as clulas carcinognicas das clulas normais. Assim,

estas clulas crescem geralmente em massas altamente desorganizadas e todo o seu

processo de crescimento e diviso aparenta ser independente dos fatores de

crescimento. Existem seis alteraes na estrutura e biologia celular que caraterizam o

crescimento celular maligno. Estas alteraes esto presentes em todos os tipos de

cancro e incluem: 1) sinalizao autossuficiente de desenvolvimento; 2) insensibilidade

aos inibidores de crescimento; 3) evaso apoptose; 4) potencial replicativo ilimitado;

5) vascularizao muito sustentada; e 6) invaso tecidular e metstases. A instabilidade

genmica, liderada pelo crescimento mutagnico, considerada o principal fator para

a manifestao destas alteraes celulares (Sefried & Shelton, 2007).

As clulas tornam-se cancerosas devido a leses no seu ADN, que est presente em

todas as clulas e media todas as suas aes. Nas clulas normais, quando ocorre uma

leso no ADN esta tende a ser reparada com sucesso ou, caso tal no acontea, a

clula pode entrar em morte celular. Nas clulas carcinognicas, tipicamente a leso

no ADN no reparada, porm a clula tambm no morre como deveria acontecer.

Em vez disso, esta continua em diviso, produzindo clulas mutadas e com grande

instabilidade genmica. A instabilidade gentica pode ser hereditria ou advir de erros

na reproduo das clulas ou ainda ser induzida por fatores presentes no meio

ambiente envolvente, consultar Figura 2.

Figura 2: A carcinognese um processo com mltiplas etapas, envolvendo diversos eventos genticos e

epigenticos nos proto-oncogenes, genes supressores tumorais e genes antimetastticos (Stewart & Kleihues, 2003)

O processo de converso de uma clula normal para uma clula carcinognica

dividido em duas fases principais: iniciao e promoo. Durante a fase de iniciao da

carcinognese, uma alterao permanente no genoma da clula garante-lhe uma

vantagem no crescimento em relao as clulas vizinhas. A maioria das mutaes

iniciais ocorrem em genes supressores tumorais ou em proto-oncogenes. Os proto-

oncogenes codificam uma vasta gama de fatores de crescimento, recetores de fatores

de crescimento, enzimas ou fatores de transcrio que promovem o crescimento ou

diviso celular, consultar Tabela 1. Verses mutadas de proto-oncogenes que

promovem a proliferao de clulas anormais so designados por oncogenes. Os

oncogenes ativam as cascatas de sinalizao continuamente, resultando num aumento

da produo de fatores de crescimento que estimula os crescimento celular. Por

exemplo, o myc um proto-oncogene que atua como fator de transcrio. Uma verso

mutada do myc converte-o num oncogene associado a 70% dos cancros. Outro

oncogene o ras que normalmente funciona como um interrutor das cascatas de

sinalizao. Uma mutao no ras causa a abertura permanente da via de sinalizao,

levando a um crescimento celular descontrolado. Cerca de 30% dos tumores

apresentam uma mutao no ras, incluindo os carcinomas do pncreas, tiroide, colon

e pulmes. Por sua vez os genes supressores tumorais evitam a carcinognese e

inibem o crescimento celular, pelo que, a perda destes genes facilita o

desenvolvimento tumoral. As protenas codificadas pelos genes supressores tumorais

atuam, geralmente, ao nvel da membrana celular, do citoplasma ou do ncleo. O RB e

o p53 so exemplo de genes supressores tumorais. O p53 o gene supressor tumoral

mais comumente relacionado com os cancros e o mais amplamente investigado,

consultar Figura 3. Alteraes nestes genes so encontradas em aproximadamente

70% dos cancros do colon e em 50% dos cancros da mama e pulmo (Park & Lee,

2003).

Nome Funo/Descrio Tipo de gene

APC Regulao da transcrio de genes Supressor tumoral

BCL2 Estimulao da angiogenese Oncogene

BRCA1 Controlo o ciclo celular Supressor tumoral

BRCA2 Reparao do ADN Supressor tumoral

HER2 Receo de fatores de crescimento Oncogene

myc Regulao da interao entre protenas e fatores celulares

Oncogene

p16 e p21 Inibio da quinase Supressor tumoral

p53 Regulao da apoptose e fator de transcrio

Supressor tumoral

ras Sinalizao da cascata do ciclo celular Oncogene

RB Regulao do ciclo celular Supressor tumoral

SIS Fator de crescimento Oncogene

Tabela 1: Exemplos de genes importantes no processo de carcinognese celular (genes supressores tumorais e oncogenes).

Figura 3: Via de sinalizao com mltiplas respostas desencadeadas com a acumulao de p53 no ncleo celular

(Stewart & Kleihues, 2003)

As alteraes de funo dos proto-oncogenes e genes supressores tumorais podem ser

causadas por:

Carcinognicos qumicos: a maioria dos agentes qumicos que causam cancro

so mutagnicos, isto , alteram a estrutura do ADN. Alguns carcinognicos

qumicos contm um grupo electroflico altamente reativo que ataca o ADN.

Radiao: alguns tipos de radiao (ultravioleta, raios-X e raios-) tem potencial

carcinognico, podendo provocar leses no ADN, que incluem, quebras simples

ou duplas das cadeias de ADN, perda de bases ou formao de dmeros de

pirimidina. A radiao tambm pode provocar a formao de radicais livres,

sendo estes os responsveis pela maioria dos efeitos carcinognicos indiretos

da radiao.

Vrus: podem contribuir para a mutao celular de diversos modos. Alguns

introduzem oncogenes nos cromossomas da clula hospedeira, outros podem

afetar a expresso dos proto-oncogenes celulares, pela introduo de

mutaes que podem inativar ou alterar os locais de codificao de sequncias

dos mesmos.

O tumor depois de iniciado passa fase de promoo, isto , o seu desenvolvimento

incentivado por agentes qumicos ou hormonais, designados por promotores tumorais.

Estes agentes no so por si s mutagnicos mas aceleram ou promovem a

transformao provocada pelo agente carcinognico. Os promotores mutagnicos

atuam atravs da ativao de componentes das vias de sinalizao intracelulares,

garantindo assim vantagens no seu desenvolvimento em relao s clulas vizinhas.

Aps a iniciao e promoo tumoral, a clula pre-cancergena entra num processo

referido como progresso. Durante a fase de progresso, clulas pr-cancerosas

geneticamente vulnerveis, com vantagem no desenvolvimento em relao s clulas

normais, so continuamente lesadas, atravs da repetida exposio a fatores ou

promotores carcinognicos.

FALAR da METASTIZAO

2.4 Apoptose e Necrose

Apoptose, ou morte celular programada, carateriza-se por ocorrer de forma individual,

no infligindo, por isso, morte s clulas vizinhas. A morte celular por apoptose

participa em mltiplas situaes fisiolgicas. A combinao da apoptose com a

proliferao celular responsvel pelo delineamento de tecidos e rgos nos

embries. Por exemplo, a apoptose regula a separao dos dedos nos fetos. Problemas

na regulao da apoptose podem conduzir ao aparecimento de inmeras patolgicas,

nomeadamente cancro, (Tavares 2009).O processo apopttico tem o seu incio aps a

captao de um sinal ou estimulo pelas clulas para entrarem em apoptose, realizando

um vasto conjunto de alteraes. Uma famlia de protenas denominada caspase

tipicamente ativada nas fases iniciais do processo, sendo responsveis pela

degradao de componentes celulares fundamentais para o funcionamento celular

normal, incluindo enzimas responsveis pela reparao do ADN. Por outro lado, as

caspases podem ativar enzimas destruidoras, tais como, ADNases, que iniciam a

quebra do ADN.

A clula em apoptose apresenta uma morfologia distinta e caraterstica, que tem incio

com o encurtamento celular devido a destruio dos filamentos de actina e lminas do

citoesqueleto. Posteriormente o ncleo celular apresenta uma aparncia em ferradura

devido a quebra da cromatina e condensao nuclear e um contnuo encurtamento

celular observado de forma a permitir a posterior remoo dos restos celulares pelos

macrfagos. Na fase final da apoptose surgem pequenas bolsas membranares, que

formam vesculas, denominados corpos apoptticos. Estas alteraes morfolgicas so

comuns a todas as clulas em apoptose explcita, independentemente do agente

indutor do processo. Quer isto dizer que a ao das caspases representa uma via

comum, que opera em todas as clulas programadas para morrer, (Anazetti & Melo

2007).

A sensibilidade da clula face a um estmulo apopttico depende de um nmero de

fatores como a expresso de protenas indutoras e anti-apoptticas, a intensidade do

estmulo e o estdio do ciclo celular. Existe um extenso nmero de mecanismos que

induzem apoptose. A apoptose pode ser desencadeada por estmulos extrnsecos, tais

como, a ligao de indutores de apoptose a recetores da membrana celular,

denominados recetores de morte celular. Para alm dos processos referidos, a

apoptose pode ser induzida por sinais intrnsecos que produzem stresse celular, devido

exposio radiao, a qumicos ou vrus. Pode igualmente resultar de uma privao

de fatores de crescimento ou stresse oxidativo induzido pela formao de radicais

livres.

Existe uma grande correlao entre o ciclo celular e a apoptose, reconhecida pelos

genes que codificam as protenas c-Myc, p53, Rb, ras, PKA, PKC, Bcl-2, NF-kB, CDK,

ciclinas e CKI. Aps estimulao, estas protenas podem induzir proliferao celular,

interrupo do ciclo celular ou morte celular programada. A resposta celular

fortemente influenciada pela informao gentica existente, o microambiente, a

extenso de dano no ADN e a concentrao de diferentes protenas.

A morte celular por necrose ocorre, geralmente, em resposta a danos severos nas

clulas e caraterizada, morfologicamente, por um aumento do volume

citoplasmtico e mitocondrial, seguido da rutura da membrana plasmtica e

extravasamento do contedo celular, induzindo deste modo uma resposta

inflamatria, que pode causar dano e, por vezes at morte s clulas vizinhas. Deste

modo, quando a morte celular ocorre por via da necrose, um grande nmero de

clulas afetado e lesado durante o processo inflamatrio. Contrariamente ao

processo de retrao celular observada aquando do processo apopttico, na necrose

observa-se um edema celular devido s leses no citoesqueleto e inibio das bombas

de Na+/K+, o que origina a perda da permeabilidade seletiva da membrana.

Em sntese, na apoptose, ou morte celular programada, as clulas morrem como

resultado de uma grande variedade de estmulos, contudo, o processo controlado e

regulado. Contrariamente a necrose, corresponde morte celular descontrolada, que

conduz ao aparecimento de lise celular e consequente resposta inflamatria, consultar

Figura 9.

Figura 4: Apoptose e a necrose so distinguidas por alteraes morfolgicas caractersticas

(Stewart & Kleihues, 2003)

2.5. Radiobiologia Celular

A radiobiologia a cincia que estuda a ao da radiao ionizante nas clulas, nos

tecidos biolgicos e nos organismos completos, combinando para tal, a fsica da

radiao e a biologia.

Em radiobiologia a qualidade de um feixe de radiao ionizante caraterizada pela

transferncia linear de energia (LET), que expressa a energia transferida ao meio por

unidade de comprimento do percurso, expressa geralmente em .

Segundo a International Comission on Radiation Units (ICRU), a LET pode ser definida

pelo quociente , no qual a energia mdia localmente depositada no meio

por uma partcula ou radiao de energia especificada ao longo de uma distancia .

medida que a intensidade da ionizao aumenta, aumenta tambm a probabilidade

de deposio da energia diretamente no material biolgico, ou seja, de ocorrer

interao biolgica.

Comparada com a radiao eletromagntica, as radiaes particuladas tem maior

poder ionizante, logo maior probabilidade de interagir com os tecidos. Para alm disso,

as partculas radioativas perdem a sua energia rapidamente produzindo numerosas

ionizaes numa curta distncia, como se comprova pelos valores apresentados na

Tabela 2.

Tipo de Radiao LET ( ) Cobalto-60 0.25

Eletres de 1 MeV 0.3 Raio-X diagnstico 3.0 Fotes de 10 MeV 4.0

Neutres de 2,5 MeV 20.0 Partculas de 5 MeV 100.0

Ncleos pesados 1000.0 Tabela 2: Diferentes tipos de radiao e correspondente valor LET.

Historicamente, a eficincia biolgica relativa (RBE) descreve quantitativamente o

efeito relativo da LET, atravs de uma comparao da dose de radiao em estudo com

uma dose de raios-X de 250 KeV. Mais recentemente tem sido proposta uma alterao

da quantificao da RBE, no qual a dose de radiao padro so os raios- do 60C e no

os raios-X de 250 keV. Em termos gerais, quando a LET aumenta a RBE tambm

aumenta. Em termos matemticos, a RBE definida pela razo:

=

A RBE varia no s com o tipo de radiao utilizada, mas tambm com diferentes tipos

de clulas e tecidos, condies fisiolgicas, efeito biolgico em estudo, dose, taxa de

dose e fracionamento. Um aumento da RBE apenas apresenta interesse teraputico

quando a RBE para o tecido normal inferior do tumor, aumentando assim, o nvel

de morte celular no tumor e a razo alvo:no alvo, melhorando assim a eficcia

teraputica, (Suntharalingam, 2002).

Outro parmetro importante a avaliar no efeito da radiao a relao do

enriquecimento em oxignio (OER), que descreve numericamente o efeito do oxignio,

uma vez que a resposta dos tecidos biolgicos radiao maior quando so

irradiados em situao aerbica do que em condies de anoxia ou hipoxia. O oxignio

necessrio para a formao de radicais livres durante a ionizao da gua, os quais

induzem a formao de H2O2. O OER descrito matematicamente pela equao:

=

O valor de OER fortemente dependente da LET, uma vez que o OER maior para

radiaes de baixo LET e menos eficaz com radiaes de alto LET.

2.5.1 Efeitos Estocsticos e Determinsticos da Radiao

Pelas leis de Bergonie e Tribondeau (1906), conclui-se que quanto mais diferenciada

a clula, maior a sua radiorresistncia e quanto maior a taxa de proliferao, de

crescimento e atividade metablica da clula, maior a radiossensibilidade. Assim,

tecidos ou rgos em desenvolvimento e proliferao ativa so mais radiossensvel

que tecidos ou rgos totalmente desenvolvidos e diferenciados, Figura 4.

Em 1925, Ancel e Vitemberger modificam a lei de Bergonie e Tribondeau, introduzindo

a noo de tempo de latncia, afirmando que a suscetibilidade das clulas leso por

radiao o mesmo, mas o tempo de aparecimento das leses produzidas pela

radiao vria de acordo com o tipo de clula, influenciadas pela quantidade de

stresse biolgico que a clula est sujeita, pela necessidade de diviso, e pelas

condies de pr e ps-radiao da clula exposta.

Figura 5: Relao entre a radiossensibilidade das clulas e as suas caractersticas de diviso e diferenciao celulares.

Vida curta Indiferenciadas Dividem-se regularmente

Muito Alta

Dividem-se um nmero limitado de vezes Algum grau de diferenciao Alta

Dividem-se ocasionalmente Esperana de vida muito variavel Mdia Vida longa No se dividem muitas vezes Grau variavel de diferenciao

Baixo No se dividem Altamente diferenciadas Muito Baixo

Os efeitos celulares da radiao podem ser classificados com base na sua

probabilidade de ocorrncia, sendo divididos em dois tipos distintos:

Efeitos estocsticos: Podem aparecer a partir da leso de uma ou vrias clulas,

no existe limiar, pelo que os efeitos so de natureza aleatria, isto , assume-se

que existe sempre a probabilidade de ocorrerem, mesmo para pequenas doses

de radiao. Um aumento da dose implica um aumento da frequncia do efeito e

no da sua gravidade.

Efeitos determinsticos: esto associados a um limiar a partir do qual surgem, so

os efeitos cuja severidade aumenta com o aumento da dose.

2.1.1. Efeitos Direto e Indiretos da Radiao

Quando as clulas so expostas a radiao ionizante, ocorrem primeiramente efeitos

fsicos entre os tomos e molculas da clula e a radiao, e s mais tarde se verificam

os danos biolgicos. Os efeitos biolgicos da radiao resultam sobretudo de leses

provocadas ao ADN, o qual o componente mais sensvel da clula no que toca a

radiao ionizante. Contudo, existem outros componentes da clula, que uma vez

danificados, podem produzir efeitos biolgicos na clula como por exemplo enzimas,

lpidos estruturais, entre outros.

Quando a radiao incidente interage com o material biolgico, transfere energia para

a clula, provocando danos que podem ser resultado de efeitos diretos ou indiretos da

radiao. No efeito direto, a radiao interage diretamente com a molcula alvo, ou

seja o ADN. Os tomos do ADN so ionizados ou excitados, conduzindo a uma cascata

de eventos fsicos e qumicos, que eventualmente produzem o dano biolgico. O efeito

direto o processo dominante em interaes de radiao de alta LET.

No efeito indireto, a radiao interage com outas molculas ou tomos,

principalmente molculas de gua, no interior da clula, produzindo radicais livres, os

quais posteriormente provocam a ionizao da molcula alvo. As interaes da

radiao com as molculas de gua no interior da clula produzem radicais livres de

curta vida, nomeadamente, o H2O+ e o OH. Os radicais livres em causa podem induzir

danos no ADN, os quais conduzem a danos biolgicos. Cerca de dois teros do dano

biolgico provocado por radiao de baixa LET devido ao efeito indireto da radiao,

consultar Figura 5 (Tavares, 2009).

Figura 6: Efeitos diretos versos efeitos indiretos (Hall & Giaccia, 2006)

2.1.2. Tipos de Danos Celulares Radioinduzidos

As clulas expressam os danos radioinduzidos aquando da sua diviso e multiplicao.

Leses que provocam aberraes cromossmicas e mutaes genticas nas clulas

podem levar morte celular, inibio da diviso celular ou a transformaes malignas.

Estas alteraes celulares podem ter como consequncias finais a alterao da funo

tecidular, morte tecidular ou induo de cancro.

A interao de radiao ionizante com material biolgico provoca uma cascata de

eventos nefastos para a estrutura e funo do material em causa. Quando existe

interao entre radiao e o ADN, um dos seguintes efeitos biolgicos na estrutura do

ADN podem ocorrer: 1) alterao das ligaes entre as bases, devido a substituio de

bases, adio de novas bases ou remoo de bases existentes, substituio cruzada de

bases; 2) Single Strand Break (SSB), quebras simples da cadeia; ou 3) Double Strand

Break (DSB), quebras duplas da cadeia. Estes danos do ADN podem conduzir a

alteraes na funo do ADN levando a uma das seguintes consequncias: inibio

temporria ou permanente da sntese de ADN, sntese de ADN incorreto, inibio ou

preveno da mitose ou mesmo sntese de protenas incorretas. Por outro lado

quando a interao da radiao ocorre com enzimas, alteraes da estrutura terciria

ou disrupo das ligaes qumicas das enzimas podem ocorrer, levando inibio da

atividade enzimtica ou a alteraes do metabolismo celular. Se as interaes ocorrem

nas membranas celulares, pode ocorrer um aumento da permeabilidade aos ies,

resultando em potenciais alteraes da composio intracelular e extracelular da

clula.

Suntharalingam e colegas em 2002 classificaram os danos provocados em clulas de

mamferos em trs grandes grupos (REF):

Danos letais: os quais so irreversveis, conduzindo morte da clula;

Danos subletais: podem ser reparados em algumas horas exceto se outros

danos subletais forem adicionados durante a reparao celular, o que

conduzir ao aparecimento de um dano letal;

Danos potencialmente letais: podem ser processados pelos mecanismos de

reparao quando as clulas so retidas no estdio G0.

2.1.3. Destino das Clulas Irradiadas

A irradiao da clula pode resultar em nove possveis destinos finais,

(Suntharalingam, 2002):

Ausncia de efeito;

Atraso na diviso: clula fica retida no estdio G0;

Apoptose: a clula morre por fragmentao;

Falha reprodutiva: a clula morre na tentativa de executar mitose;

Instabilidade genmica: carateriza-se por um atraso da falha reprodutiva como

resultado da introduo de instabilidade genmica;

Mutao: a clula sobrevive, mas est mutada;

Transformaes: a clula sobrevive, mas a mutao leva a alteraes de

fentipo e possibilidade de carcinognese;

Efeito bystander: a clula irradiada envia sinais as clulas vizinhas no

irradiadas, induzindo danos genticos nas mesmas;

Resposta adaptativa: a clula irradiada estimulada para reagir e tornar-se

mais resistentes radiao.

2.1.4. Mecanismos de Reparao do ADN

Quando a radiao ionizante interage com o material biolgico, principalmente o ADN,

provoca alteraes na sua estrutura num curto espao de tempo, entre 10-3 e 10-5

segundos, estimulando a quebras de ligaes qumicas do ADN. Contudo, os efeitos

biolgicos de tal leso surgem tardiamente, aps um perodo de latncia quem pode

demorar desde algumas horas at vrios anos. Como consequncia dos danos no ADN

a clula pode sofrer uma mutao, entrar em apoptose ou tornar-se numa clula

carcinognica. Caso a morte celular seja o destino final da clula irradiada, esta pode

ocorrer dentro de algumas horas, isto , efeitos precoces da radiao. Contudo, se o

dano for oncognico, a sua expresso pode ser adiada durante anos, isto , efeito

tardio da radiao. Dependendo da energia depositada pela radiao ionizante na

clula irradiada podem ocorrer quebras de apenas uma cadeia de ADN ou quebras nas

duas cadeias de ADN (mencionadas anteriormente). Em termos biolgicos as SSBs so

tipicamente de fcil reparao, no apresentando assim grandes consequncias

celulares, a no ser em caso de reparao incorreta a qual pode conduzir ao

aparecimento de uma mutao. Tambm as DSBs separadas por vrios pares de bases

so frequentemente facilmente reparados pelos mecanismos celulares. Porm as DSBs

complexas, separadas por poucos pares de bases so uma das leses mais toxicas e

mutagnicas nas clulas humanas. Uma nica DSB tem potencial para remover mais de

100 milhes de pares de base de informao gentica.

O nmero de leses no ADN geradas pela radiao elevado, mas o nmero de clulas

que morrem devido as leses substancialmente mais reduzido. O nmero de leses

induzidas no ADN por uma radiao de 1-2 Gy aproximadamente de 1000 SSBs e 40

DSBs. Dados experimentais demonstram que as DSBs induzidas por radiaes de baixo

LET so tipicamente mais facilmente reparadas que as DSBs provocadas por radiaes

de alto LET. Conhecimento relativo interao e trajeto da radiao (track structure)

com a matria tem vindo a ser utilizado para explicar as variaes e diferentes

distribuies das leses no ADN.

Existem mltiplos mecanismos enzimticos de reparao do ADN nas clulas que

atuam em diferentes tipos de leses. Para as leses DSBs, os principais mecanismos de

reparao so a recombinao homloga (Homologous Recombination) e a

recombinao no homloga (Non-Homologous End Joining, NHEJ) (Helleday, Lo, Van

Gent, & Engelward, 2007). A recombinao homloga requer que parte do ADN no

esteja danificado para servir como molde para sntese de novo ADN, um mecanismo

raro, sem erros, e que acontece essencialmente aps a replicao, na fase final do

estdio S e G2 do ciclo celular. Este tipo de reparao inicia-se com a ligao de um

complexo proteico aos locais das leses. De seguida ocorre a sntese dos nucletidos

em falta, de forma a criar um complexo cruzado entre as cadeias de ADN lesadas e

normais, designado de juno de Holliday. Por ltimo occore a quebra da juno

Holliday, que o passo final no processo de reparao por recombinao homloga. A

recombinao no homloga provoca leses pr-mutagnicas, as quais podem ser

letais no caso de aberraes em anel, dicntricas ou pontes de anfase; ou no-letais

se forem pequenas delees ou translocaes simtricas. Este mecanismo opera na

ponta do fragmento de ADN, aps a identificao por parte da protena Ku70/Ku80 do

local da leso. De seguida a protena de reparao liga-se ao DNA-PK, o qual promove

uma re-coneo dos fragmentos de ADN. Este mecanismo ocorre essencialmente na

fase final do estdio G1 e fase S do ciclo celular.

A radiossensibilidade celular depende da fase do ciclo celular no qual a clula se

encontra quando irradiada. Em geral, a fase final do estdio S a mais

radiorresistente, a fase G2 e M so as mais radiossensveis e a fase G1 tem uma

radiosenssibilidade intermdia (Figura 6). A reparao de danos celulares durante a

fase final do estdio S preferencialmente executada por via do mtodo de reparao

HR em vez do mtodo NHEJ, o que poder ser atribudo elevada radioressistncia

desta fase do ciclo celular. .

Figura 7: Frao de clulas que sobrevivem a uma dose de 6.6 Gy de raio-X em funo do tempo. Note-se que a

sobrevivncia celular cresce at um mximo na fase final do estdio S (Wang, 2000).

Existem mecanismos de reparao mais simples que so utilizados principalmente nas

quebras simples como o caso da reparao por exciso de bases (Base Excision Repair,

BER) que permite corrigir problemas em bases individuais atravs da produo de um

local AP (local apurnico ou apirimidnico), reparao por exciso de nucldeos

(Nucleotide Excision Repair, NER) que corrige dmeros de timina atravs da remoo de

oligonucldeos e reparao de erros de emparelhamento (Mismatch Repair, MMR).

O mecanismo BER um processo celular que repara leses no ADN fora do ciclo celular

(G0). responsvel primeiramente pela remoo de leses pequenas e simples nas

bases do genoma, que de outra forma poderiam causar mutaes por reparaes

incorretas ou quebras na duplicao do ADN. O processo BER iniciado pela glicosilase

(DNA glycosylases), que reconhece e remove as bases lesadas ou alteradas da cadeia

de ADN, formando locais AP. Estes locais so ento clivados pela endonuclease AP (AP

endonuclease). A quebra simples resultante pode ento ser processada pelo

denominado Short-patch BER (SP-BER, onde um nico nucletido substitudo) ou

pelo Long-patch BER (LP-BER, onde so sintetizados 2-10 novos nucletidos). Estudos

sugerem que fatores como o tipo de leso, a fase do ciclo celular e o grau de

diferenciao da clula influencia a deciso celular na escolha entre reparao por SP-

BER ou LP-BER.

Por outro lado, o processo NER um mecanismo de exciso importante que remove

mutaes resultantes da radiao como dmeros de timina. O reconhecimento da

leso leva remoo de um pequeno segmento da cadeia de ADN que a contm. A

cadeia de ADN sem leso utilizada pela ADN-polimerase como molde para a sntese

da sequncia complementar em falta. Por fim a ligao que completa o processo e

origina a dupla cadeia de ADN reparada est a cargo ADN-ligase. A Figura 7

apresentada abaixo sintetiza de forma simples os processos BER e NER que ocorrem

em clulas dos mamferos.

Figura 8: Esquema dos mecanismos de reparao BER (A) e NER (B) (Blakely, 2011)

2.1.5. Curvas de Sobrevida

O procedimento padro utilizado para medir a radiossensibilidade de uma populao

celular a reteno da sua integridade reprodutiva. Este referido como a sobrevida

celular e percentagem de sobrevida aps irradiao, assumindo que existe uma

relao clara entre a apoptose, o crescimento celular e a sobrevivncia celular para um

vasto intervalo de doses.

O tipo de radiao influencia a forma da curva de sobrevida celular, sendo que

radiaes densamente ionizantes apresentam curvas de sobrevida quase exponenciais

face dose absorvida, enquanto radiaes pouco ionizantes apresentam uma pequena

diminuio inicial, seguida de uma regio denominada em ombro e de um decrscimo

constante para altas doses, consultar Figura 8.

Figura 9: Curvas de sobrevida celular tpica para radiao de alta LET e baixa LET: (a) Primeiro modelo e (b)

modelo atual (Tavares, 2009)

As curvas de sobrevida so melhor expressas em grficos semi-logartmicos de

sobrevivncia celular versus dose de radiao, geralmente com doses de 1 a 10 Gy por

clula. O modelo mais utilizado na atualidade o modelo linear-quadrtico, o qual

utiliza um polinmio de segunda ordem, em que as constantes representa a

inclinao inicial da curva e a componente quadrtica de morte celular para

descrever o declive da sobrevida (S) com o aumento da dose (D):

= (+2)

A razo / fornece a dose para a qual os componentes quadrticos e lineares da

morte celular so iguais.

A taxa de sobrevivncia celular maior quando uma dose administrada de forma

fracionada num perodo superior a 2 horas, comparado com uma nica dose. Esta

variao atribuda s reparaes das leses subletais entre fraes. Em geral o

perodo de reparao de metade das leses subletais varia entre 0.5 a 1 hora para

clulas em cultura podendo ser maior em tecidos. E a reparao completa pode

demorar entre 6 a 8 horas, podendo tambm ser mais moroso em tecidos. O sucesso

da reparao do dano depende da dose absorvida e do tempo de exposio, existindo

uma velocidade mxima de reparao observada quando a leso atinge nveis de

saturao, anlogo cintica enzimtica. A reparao menos bem-sucedida para

irradiaes de altas taxas de doses, apresentado maior sucesso para baixas taxas de

doses. O sucesso crescente da sobrevivncia celular a baixas doses ou com doses

muito espaadas no tempo consistente com a importncia dada ao tempo de

reparao das leses subletais. Outro efeito importante na sobrevida celular o

chamado efeito bystander, em que as clulas prximas das clulas irradiadas, mas que

no foram atingidas diretamente pela radiao, exibem leses similares quelas

observadas em clulas diretamente atingidas pela radiao.

2.2. Sumrio

Deste captulo conclui-se que a clula comea a sua vida quando se origina a partir da

diviso da clula-me e termina quando ela prpria se divide em duas clulas-filhas. O

ciclo celular, bem como toda a cintica a este associado, desempenha um papel

fundamental na resposta celular irradiao pois aquando de um dano pode iniciar o

processo de reparao celular, pode ativar o processo de morte celular ou pode retirar

essas clulas danificadas do ciclo celular, colocando estas num estdio quiescente

designado G0. A apoptose o processo de morte celular que menos danos causa s

clulas vizinhas, sendo o processo controlado de morte celular, desejvel em cenrios

de terapias com recurso radiao. Tambm neste captulo se observa que a radiao

provoca efeitos nefastos nas clulas e que estes dependem em muito da qualidade da

radiao e dos mecanismos de reparao que atuam nas leses. O esquema

apresentado na Figura 10 sumaria os principais dados apresentados neste captulo,

sintetizando todo os processos celulares tipicamente observados aps induo de

danos s clulas.

Figura 10: Sumrio dos principais processos de resposta celular a diferentes tipos de danos celulares induzidos.

Captulo 3

Metstases sseas

3.1 Introduo Um dos grandes problemas associados ao processo carcinognico a possibilidade

deste se disseminar por diversas reas do corpo humano, complicando assim o

combate as clulas carcinognicas. As metstases so aglomerados de clulas malignas

que se espalham a partir do primeiro local de desenvolvimento tumoral, para outros

locais do corpo, sendo um processo fisiolgico muito pouco eficiente, pois a habilidade

das clulas cancerosas promoverem a proliferao de metstases com sucesso

depende das suas caractersticas individuais e do meio, incluindo as clulas do sistema

imunolgico, as propriedades que as clulas vo encontrar no sistema linftico e

corrente sangunea e no seu local de destino.

As metstases sseas podem ocorrer em 30 a 70% dos doentes portadores de

neoplasias. Os tumores malignos que mais frequentemente metastizam para o tecido

sseo incluem o carcinoma da mama, prstata e pulmo. Clinicamente a dor o

sintoma mais frequentemente associado a metstases sseas. As metstases sseas

podem ainda conduzir a fraturas sseas e a hipercalcemia.

A deteo dos locais metastticos pode ser realizada com recurso a diversas tcnicas

de imagiolgica mdica, das quais se destacam a cintigrafia ssea, radiografias e

tcnicas tomogrficas de emisso ou transmisso. Vrios tratamentos tm sido

utilizados para erradicar as metstase sseas ou para melhorar a qualidade de vida do

doente, sendo que estes dependem do estado da doena e da sade geral do doente,

podendo ser divididos em tratamentos sistmicos ou locais.

3.2 Princpios Gerais do Processo Metasttico O tumor formado por clulas cancerosas metastticas designado de tumor

metasttico ou metstase (Kaplan et al., 2006). Um tumor metasttico tem

frequentemente o mesmo tipo de clulas do tumor original, partilhando assim com o

tumor original algumas caractersticas moleculares em comum, tais como a expresso

de certas protenas ou a presena de algumas alteraes cromossmicas especificas.

A metstase o resultado final de vrias etapas interdependestes, um processo

multifacetado que inclui uma complexa interao entre o tumor e o local hospedeiro,

uma sequncia de acontecimentos que ainda hoje no est completamente

esclarecida. Os principais passos associados ao processo metasttico incluem (Figura

14):

Invaso local: as clulas cancerosas invadem tecido vizinho normal;

Invaso dos vasos: as clulas cancerosas invadem e movem-se atravs das

paredes dos vasos linfticos e sanguneos adjacentes;

Circulao: as clulas cancerosas movem-se pelo sistema linftico e corrente

sangunea para outros locais do corpo;

Extravaso: as clulas cancerosas param de se mover em pequenos capilares,

onde invadem a parede dos capilares e migram pelo tecido envolvente;

Proliferao: as clulas cancerosas multiplicam-se no novo local e formam

pequenos tumores, micrometstases;

Angiogenese: os pequenos tumores estimulam o desenvolvimento de vasos

sanguneos, fundamentais para a obteno de oxignio e nutrientes,

permitindo assim o desenvolvimento contnuo do tumor metasttico.

Figura 11: As fases principais do processo metasttico (Stewart & Kleihues, 2003)

A habilidade das clulas cancerosas promoverem a proliferao de metstases com

sucesso depende das suas caractersticas individuais, das caractersticas das clulas

no cancerosas (incluindo as clulas do sistema imunolgico presentes no local

original) e das caractersticas do meio que as clulas vo encontrar no sistema

linftico, na corrente sangunea e no seu local de destino final. A Figura 15 demonstra

alguns dos mecanismos envolvidos no desenvolvimento e proliferao das metstases

sseas.

Figura 12: Mecanismos que induzem o desenvolvimento e proliferao das metstases sseas. IL-interleucina, TNF- fator de necrose tumoral, TGF- fator de cresimento tumoral, EGF- fator de crescimento epidermal, PTHrP- protena relacionada com a hormona tiroideia, PGE- prostaglandina E, MCSF- fator estimulador de colnias de

macrfagos (Bczyk, 2011)

Fisiologicamente, a metstase um processo ineficiente. Sabe-se, por exemplo, que

aps injeo intravenosa experimental de clulas tumorais altamente metastticas,

apenas 0.01% destas iro conseguir formar um foco tumoral (Meohas et al., 2005).

Alguns pacientes com tumores metastticos no apresentam sintomas, porm quando

ocorrem sintomas, estes variam consoante a localizao e tamanho da metstase.

A maioria dos cancros tem capacidade de se espalharem por vrios locais diferentes do

corpo simultaneamente. As metstases sseas surgem com maior frequncia dos

carcinomas da mama, pulmo, rim, prstata e tiroide. Localizando-se mais comumente

nas vertebras, arcos costais, na pelve e no fmur, embora qualquer osso possa ser

disseminado (Kaplan et al., 2006).

3.3 Caractersticas das Clulas sseas Normais e

Metastticas

O tecido sseo constitudo essencialmente por dois tipos distintos de clulas, que

asseguram a qualidade do tecido atravs da sntese e degradao contnua do mesmo:

os osteoblastos e os osteoclastos.

Os osteoblastos, clulas osteognicas, tem aproximadamente 3 meses de vida e

provm das clulas pluripotentes da matriz mesenquimal. A sua principal funo a

produo de colagnio tipo I e proteoglicanas que formam a estrutura orgnica

intracelular do osso que vai ser calcificada. Para alm disso, os osteoblastos so

tambm responsveis pela sntese de vrios tipos de proteinases, (osteonectina,

osteopontina e osteocalcina).

Os osteoclastos, com um tempo de vida de aproximadamente de 2 semanas, derivam

da linhagem moncito-macrofagal das clulas hematopoiticas. Aps diferenciao em

contacto com a matriz ssea, conectam-se e produzem uma forma polinuclear ativa. A

adeso do osteoclasto com a matriz ssea cria um microambiente em que a libertao

de cidos (H+) ou hidrolases inicia o processo de ostelise. Os osteoclastos tm a

habilidade de fagocitar a matriz ssea e digerir no seu citoplasma. Um fator

importante no funcionamento dos osteoclastos o feedback negativo atravs do qual

os indutores de apoptose so estimulados, induzindo a degradao da matriz ssea. A

Figura 11 demonstra a organizao e estrutura do tecido sseo (imagem direita) e

expem uma imagem histolgica do tecido sseo e as suas clulas (imagem

esquerda).

Figura 13: Representao da estrutura e organizao do tecido sseo e imagem histolgica do tecido sseo com as principais clulas sseas: osteoblastos, osteoclastos e ostecitos.

Os produtos de degradao da matriz ssea bem como fatores de crescimento sseo, a

protena morfognica do osso (bone morphogenetic protein - BMP),o fator

transformador de crescimento (transforming growth factor - TGF-) e o fator de

crescimento dos fibroblastos (fibroblast growth factor - FGF) estimulam de formas

diferentes a maturao das diversas clulas do tecido sseo, sendo que algumas

destas, aps a estimulao produzem osteoprotegenina (osteoprotegerin - OPG), o

principal inibidor da maturao dos osteoblastos (Kaplan, Psaila, & Lyden, 2006).

Em 1889 Stephen Paget reconhece a predisposio das clulas carcinognicas dos

tumores da mama para disseminarem para o esqueleto, apresentando a teoria das

sementes (clulas carcinognicas) e da sua dependncia do solo (tecido alvo) no

processo metasttico. Paget comparou o processo de metastizao ssea com o

processo de plantao de sementes: When a plant goes to seed, its seed are carried in

all directions: but they only live and grow if they fall on congenial soil (Sterling,

Edwards, Martin, & Mundy, 2011). As clulas tumorais, uma vez estabelecidas no osso,

segregam vrios fatores de crescimento e fatores que mediam a absoro ssea, os

quais iniciam ou aceleram a destruio ssea pelos osteoclastos, produzindo assim um

ciclo vicioso (Figura 12). Por exemplo, as clulas cancerosas da prstata expressam o

fator de crescimento TGF-, o qual ao aderir matriz ssea pode afetar a maturao

dos osteoblastos. As clulas carcinognicas reagem presena de TGF- atravs da

libertao de protenas relacionadas com a hormona paratiroideia (parathyroid

hormone related protein - PTHrP), que est fortemente associada ao aumento da

absoro ssea tanto em humanos como em animais. O fator de crescimento EGF, por

seu lado, pode aumentar a facilidade a migrao das clulas carcinognicas da

corrente sangunea para o osso.

Figura 14: Ciclo vicioso da interao tecido metasttico-tecido sseo que favorece a estabilizao e crescimento

do tumor. Quando as clulas tumorais (azuis) atingem o osso, estas segregam fatores que estimulam os osteoclastos (roxos) para a degradao ssea. Esta degradao estimula a libertao de fatores de crescimento a

partir do osso que favorecem o desenvolvimento das clulas tumorais. (Sterling et al., 2011)

O conhecimento cientfico sobre a interao das clulas carcinognicas com o

microambiente sseo tem vindo a aumentar e sabe-se que os diferentes tipos de

clulas, bem como interaes complexas entre o osso, as clulas tumorais e o estroma,

tm um papel distinto na regulao da destruio ssea durante o processo de

metastizao ssea. Por exemplo, dados experimentais tm demostrando que a rigidez

ssea tem um papel preponderante na primeira fase de desenvolvimento das

metstases sseas, sendo que a rigidez do osso aumenta a expresso de PTHrP,

facilitando a invaginao das clulas carcinognicas na matriz ssea. Os osteoblastos

tambm apresentam um papel importante neste ciclo vicioso, pois so as clulas

precursoras dos osteoblastos que produzem o RANKL, que estimula a diferenciao

dos osteoclastos. Tambm a diferenciao dos osteoblastos inibida na presena de

TGF-, resultando assim na inibio de formao de novo osso, consultar Figura 12.

Vrios grupos de investigao tm demostrado tambm que os fibroblastos podem

alterar o fentipo invasivo de algumas clulas tumorais tramsformando clulas

tumorais benignas em clulas tumorais com fentipo maligno (Sterling et al., 2011).

Estudos realizados anteriormente com o objetivo de investigar os tempos de

duplicao das clulas metastticas sseas demonstraram que, caso todas as clulas

do tumor se encontrassem em diviso e no houvesse perda de clulas, o tempo de

duplicao do volume do tumor iria refletir o tempo do ciclo celular das clulas

tumorais (TC). A frao reduzida de crescimento significa que o tempo potencial de

duplicao de volume (Tpot) do tumor superior ao ciclo celular das clulas

carcinognicas, devido sua heterogeneidade e a perda de clulas significa que o

tempo mdido de duplicao (TD) ainda superior. Os tumores humanos tem um TD

mdio de 2 a 3 meses, dependendo do tipo de tumor, contudo as clulas tumorais

apresentam TC de 2 a 3 dias e um Tpot de 4 a 20 dias.

3.3.1 Morfologia e Cintica das Clulas do Tecido sseo e

Tumorais

O ciclo celular de cada tipo de clula controlado por diversos marcadores, enzimas e

protenas que lhes proporciona uma cintica particular, pode ser alterada se ocorrer

alguma alterao gentica, como no caso das clulas carcinognicas da prstata e

mama.

As clulas carcinognicas metastticas da prstata, tal como as clulas normais que as

originam, so sensveis a estimulao por hormonas de crescimento. Na presena de

certas hormonas, a percentagem de proliferao (Kp) destas clulas estimulada,

enquanto na ausncia de hormonas a taxa de morte celular (Kd) aumenta. Na

presena das hormonas estimuladoras do crescimento, ocorre o contnuo crescimento

das clulas metaststicas da prstata, uma vez que, a taxa de proliferao supera a

taxa de morte celular (Berges et al., 1995).

O Kp calculado atravs da diviso do valor GF para um dado tipo de clula pelo

perodo intermittico Tc desse mesmo tipo de clula (expresso em dias), com posterior

multiplicao do resultado por 100. O GF determinado por anlises

imunocitoquimicas para detetar clulas em ciclo celular, atravs da deteo do

antigene Ki67 presente em clulas em proliferao (G1, S, G2) e ausente em clulas fora

de ciclo (G0). Ou seja, o GF a poro de clulas da amostra marcadas positivamente

com o antigene Ki67. Por outro lado, o Tc determinado pela observao de culturas

de clulas atravs de um vdeo com subsequente determinao e quantificao do

tempo entre mitoses. O valor Kd, que expressa em percentagem a taxa de morte

celular diria, calculado dividindo a frao de clulas cuja extremidade do ADN est

marcada com TTF exgena (terminal transferase) pela semi-vida das clulas marcadas

e depois multiplicado por 100. Por ltimo, a taxa de crescimento celular dada pela

subtrao de Kd a Kp para cada tipo particular de clula. Quando Kd < Kp o tempo de

duplicao dado pela formula:

=2

[ ]

Quando Kd = Kp, o tempo de renovao de todo o tecido calculado por:

= 1

Estudos realizados por Carter e colaboradores concluram que o tempo necessrio de

duplicao da populao das clulas da prstata de 2.40.6 anos, por outro lado,

para clulas metastticas este valor era de 1.80.2 anos. Outros estudos realizados por

Schmid e colaboradores determinaram que os tempos de duplicao das clulas

normais e metastticas de prstata eram de 5.8 e 3.6 anos, respetivamente.

Num estudo realizado por Berges e colaboradores, concluiu-se que o Tc das clulas da

prstata normais e carcinognicas era de 485 horas. Este estudo tambm

demonstrou que o valor de semi-vida das clulas normais e metastticas da prstata

era de 122 horas e 123 horas, respetivamente.

A percentagem de proliferao das clulas normais da prstata baixa, contudo,

suficiente para contrabalanar a baixa percentagem de morte celular espontnea. As

clulas da prstata apresentam um Tt de 50079 dias, contudo, quando as clulas da

prstata entram numa fase inicial de carcinognese, ocorre um aumento de 6.9 vezes

o valor normal de Kp, e com um aumento de 4 vezes o valor de Kd, levando assim

acumulao diria de um excesso de 0.450.11% de clulas. Assim, o tempo de

duplicao destas clulas da prstata num processo inicial de carcinognese de

15422 dias. Os resultados do estudo de Berges et al. 1995 tambm demostraram que

o valor Kp das clulas metastticas da prstata 10.7 vezes superior comparado com

as clulas normais e o valor de Kd unicamente 3.8 vezes superior ao das clulas

normais, levando a uma taxa de crescimento celular adicional das clulas metastticas

de 1.280.23%. Este crescimento celular adicional das clulas metastticas no tecido

sseo traduz-se num tempo de duplicao de 545 dias, consultar Tabela 3. [REF

Berges et al. 1995]

Tabela 3: Principais parmetros da cintica das clulas da prstata (adaptado Berges 1995)

Tipo celular Kp (%) Kd (%) Tempo de

duplicao (dias) Clulas epiteliais

da prstata 0.190.03 0.200.03 50079

Clulas de elevado valor neoplstico 1.250.30 0.800.24 15422

Clulas metastticas da prstata no osso

2.040.29 0.790.16 545

Na Figura 13 possvel observar diferenas na morfologia das clulas normais da

prstata e alguns tipos de clulas carcinognicas da prstata. Nas imagens A, C e E, so

detetadas clulas da prstata no ciclo celular proliferativo, por seu lado, as imagens B,

D e F demonstram clulas da prstata a iniciar o processo de apoptose. Na imagem A

apresentado tecido glandular da prstata normal, nas imagens C e D apresenta-se

clulas de um tumor da prstata primrio e na imagem F apresenta-se clulas

metastticas da prstata no osso.

Figura 15: Imagens histolgicas de clulas normais da prstata e clulas metastticas da prstata em diferentes estdios de desenvolvimento (Berges et al., 1995)

3.4 Principais Mtodos de Deteo e Tratamento

de Metstases sseas

As clulas tumorais alojadas no osso causam uma dupla reao: a destruio ssea

(aumento da atividade osteoclstica) e a formao ssea (aumento da atividade

osteoblstica). A formao ssea tem por objetivo a reparao da leso, no entanto, o

novo tecido sseo no possui a resistncia do osso lamelar normal, nem a avidez por

determinadas molculas, tais como os bifosfonatos. Por outro lado, as clulas tumorais

libertam substncias que ativam os osteoclastos, o que resulta num enfraquecimento

do tecido sseo, criando assim uma leso designada por osteoltica ou ltica. Em

contrapartida, por vezes, as clulas tumorais libertam substncias que promovem a

formao ssea, produzindo reas de osso mais duro, sendo ento designadas por

leses osteoblsticas ou blsticas.

3.4.1 Sinas e Sintomas das Metstases sseas

Vrios sintomas e sinais esto associados presena de metstases sseas. Abaixo so

apresentados os principais sintomas e sinais envolvidos nesta patologia.

Dor ssea

Clinicamente a dor ssea o mais importante sintoma associado a metstases sseas,

podendo apresentar diferentes intensidades conforme o estdio de progresso da

patologia. Estima-se que a dor ssea atinge cerca de 30% dos doentes em fases iniciais

da patologia, podendo chegar aos 60-90% nas fases terminais da doena (Bodei et al.,

2008). Geralmente a dor ssea o primeiro sintoma quando cancro atinge o osso.

Inicialmente a dor intermitente, tornando-se mais regular e intensa medida que o

estado da doena avana.

Fraturas

O enfraquecimento dos ossos devido s metstases pode levar fratura dos mesmos.

As fraturas podem acontecer devido a uma queda ou mesmo durante uma atividade

diria normal. Os locais mais comuns para ocorrem as fraturas so os ossos longos e os

ossos da coluna vertebral.

Compresso da medula ssea

O crescimento da metstase ssea localizada na coluna vertebral pode resultar em

compresso da medula ssea. Dado que a medula ssea contm vrios nervos e

terminais nervosos que coordenam os movimentos e a capacidade sensorial do corpo,

a compresso medular no s causa dor, como tambm pode lesar, enfraquecer ou

conduzir perda de nervos e terminais nervosos, podendo mesmo resultar em

paralisia de uma ou mais regies do corpo.

Hipercalcemia

Quando o cancro atinge o tecido sseo, o clcio presente no osso libertado para a

corrente sangunea, levando assim a um aumento da concentrao de clcio no

sangue, que pode causar nuseas, perda de apetite e sede extrema. Os elevados nveis

de clcio tambm provocam o aumento da necessidade de urinar, podendo resultar

numa possvel desidratao.

3.4.2 Mtodos de Deteo das Metstases sseas

Existem muitas tcnicas de imagem que possibilitam a deteo de metstases sseas,

das quais se destacam a cintigrafia ssea, radiografias e tcnicas tomogrficas de

emisso ou transmisso. Os mtodos mais comumente utilizados so a cintigrafia

ssea e a radiografia. A primeira tem maior sensibilidade, dado que deteta danos

funcionais em vez de danos estruturais, pelo que consegue detetar as leses sseas

mais precocemente. No entanto, esta tcnica baseia-se na distribuio e captao

ssea do radiofrmaco, o qual se concentra no s na matriz ssea saudvel, mas

tambm em reas de nova formao ssea normal, bem como nas metstases sseas.

Consequentemente, as imagens cintigrficas devem ser devidamente analisadas e a

idade do doente considerada, pois doentes cuja matriz ssea no esteja totalmente

calcificada podem apresentar reas de captao anormal que coincidem com reas de

formao ssea nova e no reas de metstases.

Radiografia ssea

Geralmente a radiografia 2D o primeiro exame realizado por um paciente com

cancro quando este tem dores sseas ou outro sintoma associado s metstases

sseas. Quando as leses provocadas so leses lticas, isto , as clulas cancerosas

dissolvem o osso, estas alteraes aparecem no exame como zonas escuras na

imagem. Por outro lado, as metstases blsticas, que causam o aparecimento de zonas

densas, aparecem na imagem como zonas claras em relao ao osso envolvente.

Cintigrafia e Tomografia de Emisso de Foto Simples (SPECT) ssea

Para a realizao deste exame, um radiofrmaco injetado por via endovenosa e

subsequentemente captado pela matriz ssea. Aps a injeo, vrias imagens so

adquiridas numa gama-camara e posteriormente analisadas para deteo de reas de

captao ssea anmala. Este exame til porque possibilita a visualizao de todo o

esqueleto, pelo que, por vezes deteta metstases sseas que ainda no provocam

sintomas. As reas de atividade ssea aumentada, aparecem como hot spots no

esqueleto, podendo indicar a presena de cancro ou outra doena ssea. A

confirmao de metstase ssea pode ser realizada por via da realizao de biopsias. A

deteo de leses lticas sseas por via de cintigrafia ssea pode exigir a aplicao da

tcnica de imagem tomografia de emisso de foto simples (SPECT), em vez da

imagem planar de corpo inteiro, dado que estas podem ser mais difceis de detetar na

imagem planar que as leses blsticas.

Tomografia Computorizada (CT)

O exame de Tomografia Computorizada (CT) caracteriza-se pela aquisio de imagens

recolhidas em vrios ngulos em torno da parte anatmica em estudo, obtidas pela

rotao de 360 de uma ampola de raios-X. O computador combina as imagens

recolhidas numa imagem tridimensional, que pode subsequentemente ser secionada e

interpretada pelo mdico. Este tipo de exame importante na avaliao do tamanho e

forma da metstase ssea, bem como no estudo da estabilidade do osso que contm a

metstase.

Ressonncia Magntica (MR)

O exame de Ressonncia Magntica (MR) usa campos eletromagnticos elevados para

adquirir imagens de uma rea anatmica de interesse, em vez de radiao ionizante.

Essencialmente, esta tcnica determina as propriedades de um determinado tecido

com base nos nveis de energia rotacionais dos diferentes ncleos presentes nos

tecidos em estudo, pela magnetizao e subsequente desmagnetizao dos mesmos.

Este exame muito utilizado para avaliao de suspeita de compresso da medula

espinhal induzida pela metstase ssea.

Tomografia de Emisso de Positres (PET)

Para a realizao de um exame de Tomografia de Emisso de Positres (PET), um

radiofrmaco injetado por via endovenosa e imagens tridimensionais so adquiridas

de todo o corpo ou de uma rea anatmica de interesse, utilizando uma camara PET.

No contexto de pesquisa de metstases sseas, duas abordagens so frequentemente

utilizadas: (1) administrao de 18F-FDG (18F-Fluodeoxiglucose) para avaliao da

proliferao e metabolismo da leso ssea; e (2) administrao de 18F-cloreto para

estudo da matriz ssea. A elevada sensibilidade das imagens PET permite a deteo

mais precoce de metstases sseas, comparado com outras tcnicas de imagem

anatmica, tais como radiografia, CT e MR.

Exames ao sangue

Quando um cancro atinge o osso, pode causar a libertao de algumas substncias na

corrente sangunea que podem ser detetadas atravs de exames sanguneos de rotina.

Por exemplo, a presena de metstases sseas leva a um aumento dos nveis de clcio

no sangue, bem como aumento da concentrao de fosfatase alcalina. Para alm disso,

alguns tipos de cancros libertam substncias designadas por marcadores tumorais na

corrente sangunea, pelo que, um aumento na concentrao destes marcadores pode

indicar que o cancro se disseminou para reas secundrias ao tumor primrio.

Biopsia

A confirmao de tecido metasttico frequentemente conseguida por via de exames

histopatolgicos, nomeadamente atravs da recolha e anlise de uma amostra de

tecido por recurso biopsia.

3.4.3 Tratamento

Atualmente, a maioria dos tumores metastticos no tem cura, porm existem

tratamentos alternativos cujo principal objetivo o controlo do desenvolvimento do

cancro e o alvio dos sintomas provocados por este atravs de cuidados paliativos. A

teraputica paliativa centrada no controlo sintomtico e preservao da qualidade

de vida do doente, no sendo portanto uma terapia com objetivo de cura. Assim, os

principais objetivos dos tratamentos paliativos so: alvio da dor, manuteno da

funo ssea e controlo do crescimento tumoral local tanto quando possvel. O

tratamento paliativo tem duas vertentes principais: analgesia e estabilizao. A

analgesia pode ser conseguida pelo uso de, por exemplo, anti-inflamatrios no

esteroides, analgsicos potentes (morfina) e tratamentos que diminuam a reabsoro

ssea, tais como os bifosfanatos ou radioterapia local. Por outro lado, a estabilizao

da patologia pode ser conseguida atravs da estabilizao de fraturas, cirurgia e

monitorizao dos ossos em risco. A escolha do tratamento das metstases sseas

depende de inmeros fatores, tais como, tipo de cancro, nmero e locais dos ossos

afetados, fragilidade dos ossos ou presena de fraturas, historial clnico do doente e

idade e condio de sade geral do doente. Tipicamente, os tumores metastticos so

tratados com terapias sistmicas (por exemplo, quimioterapia, radioterapia interna e

terapia hormonal), terapia local (por exemplo, cirurgia e radioterapia externa

localizada) ou uma combinao de vrios tratamentos.

3.4.3.1 Tratamento Sistmico

Em muitos casos, especialmente quando o cancro se disseminou para muitos ossos, os

tratamentos sistmicos so o mtodo de tratamento preferido, pois conseguem atingir

as clulas carcinognicas espalhadas por todo o corpo. Abaixo so apresentados os

principais mtodos de tratamento sistmico de metstases sseas.

Quimioterapia

Utiliza frmacos anticancerosos que entram na corrente s