UNA REVISION DEL EFECTO BYSTANDER Y SUS IMPLICACIONES PARA LA EXPOSICION DE BAJA DOSIS

INTRODUCCION

Entender el mecanismo de la interacción de la radiación ionizante con el sistema biológico ha sido impulsado por la necesidad de estimar prácticamente los riesgos a la salud por la exposición accidental a la radiación ionizante y su rol cancerígeno, así como sus usos beneficiarios en radioterapia y procedimientos diagnósticos. Físicos y biólogos han estudiado esos roles con una apreciación dogmatica de las vías subyacentes, desde la radiación interactuando con células y tejidos, hasta la respuesta biológica. El paradigma aceptado se basa en el hecho de que el daño directo al DNA celular por el depósito de energía de la radiación es el evento desencadenante que lleva a los efectos biológicos. En los años recientes este modelo ha sido cuestionado y la abundancia de respuesta de las células a la radiación en ausencia de daño directo al DNA, clasificado como efectos no específicos, se han reportado. Estos incluyen inestabilidad genómica, hipersensibilidad a baja dosis, respuesta adaptativa, efectos inversos en la tasa de dosis y expresión génica. La mayoría de estas respuestas parecen ser vías importantes de los efectos de la radiación a bajas dosis y por lo tanto son de relevancia para entender el riesgo asociado con la exposición a la radiación y el uso y desarrollo de terapias de baja dosis como la radioterapia fraccionada.

Un problema para los biólogos de la radiación ha sido la revelación de que una célula no tiene que sufrir una exposición directa para medir un efecto. Esta respuesta, en la cual las células no expuestas colindantes a una célula expuesta presentan respuesta, es llamado el ‘efecto bystander’. Su descubrimiento resalta los recientes avances en la tecnología molecular y de radiación.

La radiación ionizantes consiste en flujos de fotones o partículas cargadas las cuales interactúan con moléculas biológicas al depositar energía mediante ionización y/o excitación. El DNA celular es muy sensible a la radiación, con la cadena de DNA siendo fácilmente quebrada por

una poco decena de electro volts que se depositan en ella. Se sabe que un rango de diferentes tipos de daño es producido en el DNA y que una rotura de doble cadena (rdc), donde ambas cadenas de la hélice son quebradas en puntos cercanos, es una lesión ‘toxica’. Las rdc son difíciles de reparar correctamente, y si no se vuelven a unir llevan a perdida de material cromosómico en la división celular y a muerte celular. Cuando son mal reparadas pueden llevar a mutaciones y carcinogénesis. Muchas lesiones menos toxicas como bases dañadas y roturas de una cadena (ruc) también puede llevar a mutaciones últimamente llegando a carcinogénesis.

Este modelo va desde los años 70’. Por ejemplo el modelo de acción del radón en el pulmón asume la interacción directa del radón procedente de partículas alfa con las células blanco del epitelio bronquial. 2 avances ha desafiado este modelo. Primero, la avanzada evidencia experimental de las respuesta a la radiación de células no blanco, y segundo el desarrollo de tecnologías de micro haces que permiten que células individuales sean expuestas a la radiación. Unido a los análisis moleculares de la respuesta celular en una célula individual un complejo patrón de respuesta de las células a baja dosis está emergiendo.

EVIDENCIA DE LAS RESPUESTAS BYSTANDER EN SISTEMAS CELULARES

Jack Little y su grupo en 1992 usaron una fuente de partículas alfa para entregar bajos flujos de partículas tal que menos del 1% de las células del ovario del hámster chino fueron expuestas. Midieron la producción del intercambio de cromatidas hermanas (ICH) bajo estas condiciones. Observaron que alrededor del 30% de las células había producido ICH. La producción de ICH se incremento hasta una dosis de 2,5 mGy, equivalente a menos del 1% de las células siendo atravesadas por una partícula alfa, y luego se saturo a dosis mayores. Para obtener la producción equivalente de ICH con rayos x las células tuvieron que ser expuestas a una dosis de 2 Gy. También monitorearon el rol de las especies reactivas de oxigeno (ERO) bajo estas condiciones. Estudios similares en células del epitelio pulmonar de ratón mostraron muchas más células expresando el sensor de daños clave, TP53, de lo

que se predijo en base al número de células expuestas. También mostraron una diferencia significativa en la respuesta a la dosis en rayos x y partículas alfa. A 6 mGy de partículas alfa, hubo una elevación significativa en el número de células expresando TP53, pero no a la dosis equivalente de rayos X. Varios estudios del grupo Los Alamos, presentaron evidencia de ICH en células bystander. En acuerdo con el trabajo de Nagasawa y Little, observaron poco efecto de la dosis donde se produjo la respuesta de saturación. Se hizo un estudio cuidadoso de las probables señales involucradas y se presento evidencia de un rol del factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α) y posiblemente de la interlukina-8 (IL-8). Un tema común fue que las células fueron irradiadas como mono capas confluentes, sugiriendo que una comunicación directa célula a célula podría estar involucrada.

El porcentaje de células que muestran ICH fue nueve veces mayor de lo esperado en base al número de núcleos atravesados por una o más partículas alfa sin dependencia de dosis sobre los 20 mGy. Los autores mostraron que factores extracelulares estaban involucrados. Un factor de corta duración podría ser generado en un medio de suero irradiado por partículas alfa en ausencia de células. Un factor más persistente podría ser producido por fibroblastos luego de la irradiación con partículas alfa. Este fue termolábil, podía sobrevivir a la congelacion-descongelacion y podia ser inhibido por la dimutasa súper oxida. Consideraron que el factor de corta duración podría estar involucrado en la formación de radicales superoxidos, posiblemente como productores de peroxidacion lipidica. El factor de larga duración célula dependiente fue postulado ser una citokina como el TNF-α por su conocida actividad de inducir el ICH. Estudios posteriores confirmaron la participación de las ERO como el peróxido de hidrogeno y los aniones superoxido. La oxidasa NADPH del plasma unido a la membrana pareció estar primariamente involucrada, y los factores involucrados no requirieron ser blancos directos nucleares o celulares para ser producidos. Más recientemente observaron inducción de la citokina IL-8 en paralelo al incremento de la producción de ERO. Sugirieron que la IL-8 podría estar involucrada en la respuesta inflamatoria observada en el tracto respiratorio y actua como un gen promotor en la respuesta al radón inhalado.

La participación de factores extracelures en el efecto bystander también ha sido observado con radiación de bajo LET. Mothersill y Seymour encontraron que el medio de células epiteliales irradiadas por gamma podría reducir la sobrevivencia colono génica de células no irradiadas. Este efecto no fue observado cuando el medio de los fibroblastos fue usado. El efecto fue dependiente del número de células presente, pero independiente de la dosis entre 0,5 y 5 Gy y fue manifestado en estas células al producir mayor número de células apoptoticas. Estudios posteriores mostraron que la expresión retrasada de mutaciones letales e inestabilidad genómica fue inducida en las sobrevivientes del ambiente bystander asesino. El contacto célula a célula no fue requerido para los efectos bystander en los queratinocitos irradiados. El tratamiento de las células con el promotor tumoral acido miristato de forbol, el cual cierra las uniones involucradas en la comunicación intercelular por uniones gap (CIUG), llevaron a un aumento de muerte celular por el efecto bystander. Ha sido reportado que los eventos de señales mediadas por calcio que involucran perdida de permeabilidad de la membrana mitocondrial y producción de ERO juegan un rol importante en la apoptosis mediada por bystander.

Otros grupos han reportado la transmisión de factores protectores desde las células no blanco. Por ejemplo, las interacciones de los timocitos entre los diferentes tipos de células lleva a distintos tipos de apoptosis inducida por la radiación, mediante la producción de mediadores solubles auto tóxicos. Detrás de esta respuesta pueden estar involucrados los productos de la lipo-oxigenasa. Cuando los timocitos irradiados son mezclados con los no irradiados, menos muerte celular inducida por interface es observada que lo que predicho en base a la razon de las células mezcladas juntas. Este efecto protector no es observado cuando el medio de las células no irradiadas es adherido a las irradiadas. El oxido nítrico también ha mostrado tener un rol como un agente señal en las respuestas bystander y ha sido reportado que lleva a radio resistencia en las células vecinas.

Se ha encontrado evidencia en los sistemas de fibroblasto de la participación de CIUG en la respuesta bystander. Azza et al siguieron la expresión de TP53,

CDKN1A (p21) y CDC2 en el confluente de fibroblastos humanos primarios irradiados con baja dosis de partículas alfa. A niveles de exposición donde solo el 2% de las células son atravesadas, la inducción de CDKN1A fue observada en más células que lo que seria predicho. También observaron agrupaciones de expresion en las células circundantes. Tratamiento con lindano, el cual inhibe la CIUG, llevo a una marcada reducción en los niveles de TP53 y CDKN1A inducidos por partículas alfa. Estos efectos fueron observados en 5 cadenas diferentes de fibroblastos primarios humanos. Sustentando este efecto parece estar un rol de las vías señaleticas de membrana. Cuando las células fueron incubadas con la droga filipin, la cual interrumpe las balsas lipidicas presentes en la membrana celular, las mutaciones inducida por bystander y los ICH pueden ser prevenidas. Otros estudios muestran que el tratamiento con lindano lleva a inhibición de la muerte celular inducida por bystander. Poco se sabe, sin embargo, en cuanto a las señales que pueden ser transferidas vía CIUG. Las proteínas conexinas, las cuales forman las uniones gap, permite iones, segundos mensajeros y pequeños metabolitos pasar entre células, y la modificacion de estas proteínas puede abrir o cerrar los poros. Si las señales específicas moleculares son transmitida entre células o las uniones son específicamente abiertas como parte de la respuesta bystander necesita estudiarse junto con el rol de la membrana en los eventos señaleticos. Los cambios en los niveles de TP53 reportados en este estudio están en contraste con la disminución de los niveles de TP53 y aumento de la proliferación reportado en otros trabajos, lo cual aparece ser un efecto que es transferible entre el medio.

Algunos estudios han reportados una cercana relación entre la respuesta bystander y la adaptativa. Las respuestas adaptativas son cuando las células responden diferente a irradiación subsiguiente luego de que recibieron una dosis primaria de radiación. Un estudio reciente de Iyer y Lehnert irradio fibroblastos humanos normales con 10 mGy de rayos gamma y luego transfirió el medio a células que fueron luego irradiadas con 2 a 4 Gy de rayos gamma. Se observo incremento en la sobrevivencia clono génica, precedida por disminución temprana en TP53, incremento en los ERO intracelulares y un incremento en la proteína reductora

y reparadora de DNA AP-endonucleasa. Una respuesta similar fue observada cuando el medio fue transferido desde células pre tratadas con 10 mGy de partículas alfa a células que fueron irradiadas con 100 o 190 mGy de partículas alfa.

DESENCADENANDO LESIONES

Una pregunta importante es la naturaleza de las lesiones que desencadenan la respuesta bystander. Varios estudios han mostrado un rol para la producción de ERO las cuales podrían llevar a daño del DNA. En una revisión reciente, sin embargo, Ward sugirió que los niveles de daño del DNA inducido por una dosis típica bystander podría ser muy bajo. Por ejemplo, a 10 mGy, solo una de 6 células sufriría una rdc, cada célula sufriría 10 ruc y una proteína típica de 100 kDa seria dañada solo en el 1,5 % de las células. En cuanto a las mutaciones mediadas por bystander, estas han encontrado ser predominantemente mutaciones puntuales, similares a las que suceden espontáneamente en vez de ser deleciones como las que son observadas en la exposición directa a radiación. Un rol para la rdc puede no ser completamente descartado. Una posibilidad es que los eventos mediados por ERO lleven a la acumulaciones de bases dañadas en las horquillas de replicación, llevando a una inducción indirecta de rdc durante el intento de reparo. Algunos estudios sugieren que el proceso de reparación puede no ser completamente iniciado a bajas dosis de radiación donde se observan las respuestas de hipersensibilidad. Solo sobre un umbral de dosis o nivel de daño se intentara reparar adecuadamente, llevando a radio resistencia.

ESTUDIO CON MICROHACES

Una contribución importante a este estudio ha sido el desarrollo de los micro haces. Reciente desarrollo en imagen y los avances en software y hardware han permitido que sean construidos micro haces sofisticados los que pueden entregar radiación dirigida con alta reproducibilidad. El Grey Cancer Institute ha sido afortunado al desarrollar 2 micro haces, uno basado en el uso de partículas y un segundo basado en rayos X ultra suaves. Generalmente, para un micro haz de partícula cargada la radiación de un acelerador es colimada usando una apertura o capilar, disminuida a

dimensiones de micrones o enfocada usando lentes electroestáticos. La detección de la partícula puede ser hecha antes de la posición de la célula, usando plástico centellante unido a un tubo detector fotomulplicador, o después de la posición de la célula, usando contadores de gas proporcionales. Control computarizado de movimiento unido a sofisticados sistemas de imágenes, basados en cámaras CCD intensificadas, permiten la detección y alineación automatizada de la célula. El microhaz de generación de partículas actual utiliza este principio general de colimador unido con contador de partículas. Usando este enfoque, el sistema actual puede obtener 100% de eficiencia de detección de partículas con resoluciones que llegan a 1 µm y un rendimiento de procesamiento de células de 3000 células por hora. Para el micro haz enfocado de rayos X lentes especiales de difracción usados en microscopios de rayos X suaves, conocimos como zona de placas, enfocan los rayos X característicos a tamaños de menores a 250 nm. Esto unido a un microscopio de fase y una estación de imagen similar al usado en el haz de partículas. El uso de rayos X suaves permite rastrear electrones de radiación convencional de bajo LET (rayos X, rayos gamma)y ser estudiados mecánicamente.

Estudios preliminares usando esta tecnología han testeado un efecto bystander en fibroblastos primarios humanos. Fibroblastos en fase G1 fueron sembrados en platos especialmente construidos basados en polipropileno y se permitió que se unieran. En una área de ~1 cm2 habían alrededor de 600-800 cell. Una célula fue colocada dentro de esta población y se le dirigió un numero conocido de iones de 3He (~ 100 keV µm-1) usando el microhaz de partículas cargadas. El plato fue revisado 3 d después (el tiempo donde se encuentra el peak de expresión de daño cromosomal). Luego de que paso una particula se observo un numero incrementado de células dañadas, medidas como micro nucleadas o células apoptoticas. En general un aumento entre 2 a 3 veces el nivel de daño celular presente fue medido en comparación con el control. Esto resulta en el aumento del número de cell dañadas en la población desde ~40 a ~120, a pesar del hecho que solo una sola célula fue inicialmente irradiada. No se observo efecto bystander cuando una partícula se dirigió cerca de una célula. Cambios similares son observados cuando hasta 4 células dentro de la población son dirigidas. Figura 1

muestra aumento en la fracción de células dañadas bajo condiciones donde solo una célula fue blanco. Un ion de helio entregado a un célula es capaz de gatillar el efecto que se satura al aumentar el número de partículas. También, el grado de células micro nucleadas producidas por mediación bystander no varió al incrementar el numero de cell blanco. El daño de las células fue distribuido a través de todo el plato. La curva dosis respuesta obtenida por la respuesta bystander en este modelo tiene características claves que han sido observados en otro estudios. Primero, el efecto predomina a bajas dosis. La dosis entregada a una célula por un ion de helio bajo esta condiciones es de ~100 mGy. Segundo, la respuesta parece ser completamente gatillada a esta dosis, sin efectos adicionales cuando hasta 15 iones de helio son dirigidos a una célula.

La efectividad de los protones dirigidos y los rayos X suaves enfocados para inducir muerte celular inducida por bystander también ha sido determinada. Fibroblastos individuales V79 de hámster fueron blanco de protones de 1.0 o 3.2 MeV y la sobrevida clono génica fue medida usando un protocolo de una célula. Se observo muerte celular inducida por bystander de manera significativa. Similar a esa observada con micronucleos, el efecto se satura a baja dosis cuando solo una células es blanco. Para protones de 1.0 MeV, un solo protón equivale a una dosis a los núcleos de 50 mGy que fueron capaces de inducir respuesta bystander. Figura 2 muestra un ejemplo de la

distribución de células no viables medidas bajo condiciones bystander. Típicamente entre 100 y 200 cell están presentes en el plato al momento del experimento. Cuando solo una célula es blanco, un efecto bystander máximo de reducción del 10% de viabilidad se encuentra, equivalente a aprox 10-20 células respondiendo a la señal bystander. La muerte celular mediada por bystander es observada cuando una sola célula es blanco. Esto confirma que en este modelo y en el de fibroblastos mostrado anteriormente (ver Fig. 1) cada célula dentro de la población es capaz de liberar una señal bystander. Está claro que, aunque una célula es blanco dentro del centro del plato, las cell dañadas se observan a través de toda el área del plato. Para muestras similares al ejemplo de la fig. 2, hay una probabilidad igual de encontrar muerte celular en cualquier parte donde de los 25 mm2 del plato. Resultados similares en otros estudios.

Otros estudios usando el sistema microhaz en Columbia University han mostrado importante evidencia de la producción de mutación mediada por bystander y eventos de transformación. En un experimento donde 20% de cell AL fueron expuestas con partículas entregadas a través del núcleo, se observo un incremento de aprox 3 veces en la frecuencia de mutación por sobre la predicción del numero de cell blanco. La adición del radical libre scavenger DMSO no tuvo efecto, aunque el tratamiento con lindano, el cual inhibe la CIUG, redujo la producción de mutaciones inducida por bystander. Estudios similares en células C3H10T1/2 detectaron transformación inducida por bystander cuando solo el 10% de las células fueron expuestas a una partícula alfa. Estos estudios sugieren que multiples finales pueden ser inducidos bajo condiciones bystander de relevancia en el riesgo por radiación.

ESTUDIOS EN SISTEMAS MULTICELULARES

Ha habido interés considerable en la importancia de la respuesta bystander en sistemas in vivo. Hay poca información. Bishayee y colegas han mostrado que en grupos de celulas V79 expuestas a 3H-timodina se observa muerte celular adicional, basado en el número de células. Este efecto de muerte celular adicional podría ser modificado por la adición del OH scavenger

DMSO o lindano el cual inhibe CIUG. Otros estudios muestran que las respuestas bystander y de inestabilidad estan relacionadas. Cuando las stem cell hematopoyéticas fueron irradiadas bajo condiciones donde solo el 50% fue expuesta,se observo un nivel significativo de inestabilidad genómica inducida por bystander. Estudios posteriores, donde estas células fueron trasplantadas a un ratón, mostraron que los efectos se podrían observar in vivo. Detrás de la respuesta estaba la activación de macrófagos, la cual aparece como una respuesta inflamatoria a la producción de cell apoptoticas. La inestabilidad se sabe es el paso clave en el desarrollo de tumores, así que la inestabilidad genómica inducida por radiación ha sido postulada a tener un rol en la carcinogénesis por radiación. Se necesita determinar si bystander tiene un rol.

Evidencia significativa también ha existido por varios años en la producción de factores clastogenicos en muestras de humanos irradiados. Ejemplos son estudios tempranos de Hallowell y Littlefield, donde el plasma de pacientes de radioterapia fue capaz de inducir daño cromosomal en células de linfocitos normales no irradiadas cuando fueron cultivadas a corto plazo. Esto fue clasificado como efecto indirecto de la radiación y se pensó involucraba la producción de factores clastogenicos. Estos factores clastogenicos han sido postulados ser entre 1000 a 1000 Da en tamaño e incluyen los productos de peroxidacion lipidica, nucleótidos ionosin y citokinas como TNF-α, pero detrás de estas acciones esta la participación de ERO como los radicales superoxidos. Varios reportes en animales y pacientes de efectos abscopal (fuera de la zona de irradiación) luego de irradiación parcial han sido reportados, y es interesante especular los mecanismos subyacentes y si el efecto bystander está involucrado. Khan et al, encontró que cuando se irradio parcialmente el pulmón de rata, se observo daño en el DNA medido como formación de micronucleos, en otras aéreas del pulmón. Algo de esta respuesta podría involucrar el incremento en la producción del factor de crecimiento beta (TGF-β) en la irradiación parcial del hígado. Si estas respuestas se prueban en humanos, podrían requerir la incorporación de información geométrica y direccional adicional en los cálculos de complicaciones en tejido

normal del pulmón, lo cual no es considerado en los histogramas dosis-volumen actuales. Otro ejemplo de eventos abscopales también ha sido observado en pacientes, como la neumonitis bilateral luego de una irradiación unilateral, y esto podría involucrar respuesta inflamatoria.

Estudios con materiales radiactivos depositados internamente han reportado evidencia del efecto bystander in vivo. Cuando un hámster fueron inyectado con el emisor de partículas alfa 239PuO2 o citrato 230Pu, los que se concentran en el hígado, la inducción de aberraciones cromosómicas fue independiente de los grandes cambios en la homogeneidad de la dosis local cuando esta fue alterada al inyectar un rango de tamaños de partículas pero manteniendo la dosis constante en el hígado. Una respuesta similar fue observada cuando la inducción de tumores en el hígado se observo. Aunque los autores sugirieron que el hígado estaba respondiendo a la energía total y a la dosis total del hígado, no al número de células atravesada por una partícula alfa o la distribución local de la dosis.

Los estudios de los autores sobre la respuesta bystander en modelos multicelulares han usado un modelo urotelial basado en una sección del uréter de humano o cerdo. Usando este modelo se irradiaron células dentro de la extensión del explante o regiones blanco de fragmento de tejido original. El uréter es un tejido altamente organizado con 4 a 5 capas de urotelio, entendiéndose desde las células uroepiteliales totalmente diferenciadas en el lumen hasta las células basales adyacentes a la lámina propia o tejido de soporte. Secciones del uréter fueron aisladas y colocadas en platos de micro haces con el urotelio mas cercano hacia la superficie del plato. Usando el micro haz de partículas, es posible irradiar localmente un pequeña sección del uréter tal que solo 4 a 8 células son blanco. El tejido es luego cultivado para permitir que se formen células uroteliales del explante. Cuando las células dañadas (micro nucleadas o apoptoticas) se contaron en este crecimiento, se contaron 3000-6000 cell dañadas típicamente. Este es un efecto bystander de más alto nivel de lo que fue observado en los estudios de células aisladas en base al número de células dañadas, pero como una fracción del total de células presentes esto representa menos del 1%. El

grado de daño inducido por bystander fue independiente del número de células blanco o de la dosis entregada al tejido. Además, se observo una elevación significante en el número de células uroteliales diferenciadas terminalmente. En general, esto involucra una fracción mucho más grande de células que aquellas que expresan daño. Típicamente, en el crecimiento del explante 50-60% de las células están normalmente diferenciadas, pero esto incrementa en un 10-20% cuando una región localizada del fragmento de tejido original es irradiada con el microhaz. Esto lleva a un adicional de 5 x 104 células diferenciadas en el crecimiento del explante. Por lo tanto, en este modelo, la mayor respuesta del tejido es protectora, es decir apagar la división celular.

Esta es una observación importante, y sugiere que en el tejido intacto la respuesta bystander puede ser completamente gobernada por el complejo mecanismo homeostático que controla y mantiene la integridad del tejido. Estos hallazgos suman al continuo debate sobre la relevancia de los sistemas de cultivo aislados en el ambiente de tejido multicelular que encontramos in vivo. El rol de la comunicación celula-celula, ya sea directamente vía CIUG o indirectamente vía factores autocrinos, podría ser altamente tejido especifica y poco probable de ser imitada a la perfección en los sistemas in vitro. En una revisión reciente, Barcello-Hoff y Brooks postularon que las vías señaliticas extracelulares eran un integrador importante de las respuestas multicelulares de daño las cuales normalmente previenen el desarrollo del cáncer removiendo las células dañadas e inhibiendo la transformación neoplasica. Predijeron que el efecto bystander luego de una exposición de baja dosis eran vías de señales extracelulares que modulaban el reparo de la células y la programación de la muerte. En general, la respuesta de un tejido a radiación localizada puede ser esencialmente un balance entre las interacciones potencialmente protectoras y respuestas perjudiciales al daño de la radiación.

EFECTO BYSTANDER – RELEVANCIA EN LAS ESTIMACION DEL RIESGO POR LA RADIACION?

La importancia de las respuesta de las células no blanco como el efecto bystander está relacionado con si estas

son de relevancia en la medida del riesgo asociado a la exposición a radiación de fuente ambientales u ocupacionales, o si son un fenómeno experimental con poca relevancia en la situación in vivo.

Dada la evidencia convincente de los efectos bystander radio-inducidos y la inestabilidad genómica en sistemas celulares, es importante considerar su rol in vivo y su relevancia en el riesgo por radiación. Para el riesgo por radiación, los modelos actuales están basado en el daño directo del DNA nuclear siendo este el evento iniciador del proceso de carcinogénesis. Para un tipo dado de radiación, el daño al DNA es inducido en proporción a la dosis, lo cual implica una relación lineal entre la inducción de cáncer y la dosis en la región de baja dosis. Sin embargo, si los efecto bystander contribuyeran al procesos carcinogénico, podrían influenciar la forma de la relación dosis-efecto. La mayoría de las observaciones del efecto bystander han mostrado una respuesta de saturación sobre un umbral (ver fig. 1). En este estudio, incluso un ion a través de una célula gatillaba un nivel de respuesta a trabes de la población, el cual no se incremento cuando se entrego mas irradiación a la misma u otras células. Tal comportamiento podría llevar a varias formas de no linealidad en la región de baja-dosis, dependiente si el efecto bystander lleva a un incremento en el número de células afectadas o a una disminución en el número de células en riesgo debido a la propagación de los efecto letales. A niveles más altos de dosis, cuando la mayoría de los efectos bystander parecer saturarse, otros factores deben haberse encendido para dar las respuestas agudas normales observadas mas allá del rango donde la mayoría de los efectos bystander se saturan. La figura 3 muestra una simulación de la situación donde una gran respuesta bystander es observada relativa al total de la respuesta. En la región de baja dosis, bajo los 0.2 Gy, la respuesta bystander predomina pero luego se satura. Asumiendo que la 2 respuestas fueron sumatorias y que el nivel de respuesta bystander es independiente del número de células blanco, la combinación es altamente no lineal en la región de baja dosis. Un mecanismo potencial para esta no linealidad es la hipersensibilidad a baja dosis o la radio resistencia inducida, otra respuesta no dirigida. Con este efecto se observa una región de hipersensibilidad para muerte celular a baja dosis, la cual cambia a una respuesta más radioresistente a dosis

más altas. Uno podría postular que la regiones de hipersensibilidad se debe al efecto bystander, las cuales son luego apagadas a dosis más altas por, por ejemplo, mecanismo de reparo inducido.

En conclusión, el modelo aceptado de efecto de radiación en sistemas celulares ha sido desafiado por una rango de estudios mostrando efectos en ausencia de daño directo al DNA debido a la deposición de energía. El desarrollo de nuevas tecnologías de micro haces ha abierto la posibilidad de cuidadosamente registrar los mecanismos detrás de las respuestas bystander observadas en modelos celulares y de tejido y cuantificar su rol en el riesgo de radiación.