Fractionated ionising radiation affects cellular functions, and gene expression associated to subpopulation of F11 dorsal root ganglia neurons without inducing oxidative stress

El tratamiento del cáncer a menudo depende de potentes haces de energía para destruir las células malignas, una práctica conocida como radioterapia. Si bien este enfoque es altamente efectivo para detener el crecimiento de los tumores, puede dejar tras de sí una sombra persistente para los supervivientes: dolor crónico que perdura mucho después de que el cáncer mismo haya sido curado. Para comprender por qué sucede esto, los científicos observan la red sensorial del cuerpo, específicamente los ganglios de la raíz dorsal. Estos son pequeños grupos de células nerviosas ubicados justo fuera de la médula espinal que actúan como estaciones de relevo, transportando señales sobre el tacto, la temperatura y el dolor desde la piel y los músculos hacia el cerebro. Cuando estos nervios se dañan o se alteran, el cerebro puede recibir señales incorrectas o intensificadas, lo que resulta en la sensación de dolor sin que exista una lesión actual. Comprender cómo los tratamientos médicos afectan a estas células nerviosas específicas es crucial para encontrar formas de prevenir este sufrimiento a largo plazo.

Los investigadores se propusieron investigar exactamente cómo la exposición a la radiación cambia el comportamiento de estas neuronas sensoriales. Utilizaron un modelo de laboratorio de células nerviosas de rata, conocido como la línea celular F11, para simular lo que sucede cuando el cuerpo recibe un curso estándar de radioterapia. En lugar de un único estallido de energía, las células fueron expuestas a rayos X ionizantes durante cuatro días consecutivos, con una dosis de 5 Gy cada día, sumando un total de 20 Gy. Este método imita el esquema de tratamiento fraccionado que los pacientes reciben en la clínica, donde la dosis total se divide en partes más pequeñas para preservar el tejido sano. El quinto día, un día después de la última exposición, los científicos examinaron las células para ver qué había cambiado. Buscaron signos de envejecimiento celular, conocido como senescencia, buscaron evidencia de estrés oxidativo, que es un tipo de daño celular causado por moléculas inestables, y midieron cómo las células utilizaban la energía y gestionaban sus mitocondrias, las diminutas centrales eléctricas dentro de cada célula. También evaluaron la expresión de genes asociados con subpoblaciones de fibras neuronales del DRG.

La investigación reveló un panorama claro de cómo estas células nerviosas responden a la radiación. Las células mostraron un aumento en la senescencia, lo que significa que habían entrado en un estado en el que dejan de dividirse pero permanecen vivas y activas. El número de copias mitocondriales dentro de las células también aumentó, y el equilibrio de las moléculas transportadoras de energía cambió, indicando un cambio en la forma en que las células gestionan su combustible interno. Sin embargo, contrariamente a lo que podría esperarse, la radiación no desencadenó estrés oxidativo en las células veinticuatro horas después de la última dosis, ni alteró la tasa a la que las células consumían oxígeno. Este hallazgo es significativo porque sugiere que el dolor asociado con la radioterapia podría no derivar del daño inmediato y caótico de los radicales libres, sino de cambios más sutiles y a largo plazo en la forma en que las células nerviosas funcionan y envejecen.

Quizás lo más importante es que el estudio encontró que la radiación cambió las instrucciones genéticas dentro de estas células nerviosas. Específicamente, la radiación ionizante alteró la expresión de genes asociados con las fibras de mecanorreceptores. Estas son las fibras nerviosas específicas responsables de detectar la presión mecánica y el tacto, que también son conocidas por desempeñar un papel en la amplificación de las señales de dolor cuando el cuerpo está lesionado. El hecho de que la radiación cambiara la actividad de estos genes particulares sugiere un vínculo directo entre el tratamiento y el desarrollo del dolor crónico. Las células no simplemente murieron o sufrieron un daño general; en su lugar, experimentaron una reprogramación específica que podría hacerlas más sensibles a las señales de dolor. Este descubrimiento apunta hacia un mecanismo donde el tratamiento mismo reconfigura silenciosamente los nervios sensoriales, explicando potencialmente por qué algunos supervivientes del cáncer experimentan un dolor persistente mucho después de que su terapia haya terminado.