Answer to Question # 11416 Submitted to “Ask the Experts”

I concetti di LET e RBE sono distinti; sono correlati ma non sempre in modo quantitativamente prevedibile.
Il LET è una quantità fisica, che rappresenta la quantità di energia trasferita agli elettroni per unità di lunghezza del percorso attraversata da particelle cariche liberate dal decadimento radioattivo e/o dalle interazioni di radiazione in un dato materiale. Le dimensioni comuni per LET sono kiloelectronvolt per micrometro (keV µm-1) e il materiale di interesse è spesso tessuto molle quando ci occupiamo del potenziale impatto biologico della radiazione.
La quantità RBE è molto diversa in quanto rappresenta il rapporto tra la dose assorbita di una radiazione di riferimento in un volume target e la dose assorbita di radiazioni di interesse nello stesso target, ciascuna dose produce lo stesso grado di impatto biologico di un tipo specifico. Gli effetti di preoccupazione possono essere (1) di natura deterministica (effetti non stocastici), come l’induzione della cataratta, in cui deve essere raggiunta una dose soglia prima che l’effetto sia osservato; o (2) di natura stocastica, come alcuni tipi di induzione del cancro, in cui si presume che la probabilità di osservare l’effetto varia con la dose senza soglia apparente.
È stato dimostrato che per molti effetti endpoint biologici, l’estensione dell’effetto biologico aumenta con l’aumentare della radiazione. La radiazione di riferimento che viene tipicamente utilizzata quando si valuta l’RBE è la radiazione a raggi X o gamma a basso LET per la quale l’RBE è 1.0. Quando vengono valutati determinati effetti biologici delle radiazioni high-LET (come i neutroni veloci) sulle cellule umane, la RBE può variare ampiamente, da circa 3 a più di 100 per una varietà di effetti. RBEs più elevati per la radiazione neutronica sono associati ad effetti ad alto LET da protoni liberati da collisioni di neutroni con nuclei di idrogeno e trasferimento di energia agli elettroni attraverso interazioni di collisione.
Il LET ha un uso limitato nel predire l’entità dell’impatto biologico perché, mentre fornisce un’indicazione accurata della perdita di energia prevista da una particella e il trasferimento agli elettroni del tessuto, non fornisce un’indicazione accurata dell’energia effettiva depositata in piccoli volumi target di interesse, come le singole cellule. Ciò è in parte dovuto al fatto che gli elettroni che hanno ricevuto energia possono depositare una quantità indeterminata della loro energia nel volume target. Si potrebbe ricordare che la quantità LET è stata utilizzata dai fisici della salute in passato per determinare il valore del fattore di qualità delle radiazioni (ora indicato come fattore di ponderazione delle radiazioni), che è stato usato come moltiplicatore per convertire la dose assorbita in dose equivalente. Ciò è accettabile per l’attuazione dei criteri di radioprotezione per le applicazioni di routine per i lavoratori radioterapici, ma non è sufficiente per fare correlazioni quantitative con RBE per molti endpoint biologici diversi.
Sebbene possa esserci una relazione tra RBE e LET, è necessario condurre un lavoro sperimentale per determinare quale sia il valore dell’RBE per un dato endpoint. Mentre la RBE spesso aumenta con LET, la relazione non è sempre ovvia. È tipico per i valori di RBE raggiungere un massimo quando gli effetti di saturazione della deposizione di energia diventano evidenti. In alcuni casi l’RBE può aumentare con l’aumentare del LET e quindi diminuire al di sopra di determinati valori LET. Un documento di Takatsuji et al. discute la relazione tra LET e RBE per alcune aberrazioni cromosomiche e la morte cellulare: esso afferma che a basse dosi il RBE varia come circa il quadrato del LET, il valore di RBE picchi ad un LET di circa 100 keV µm-1, e quindi il RBE diminuisce come LET aumenta ulteriormente.
Non c’è dubbio che LET sia un parametro la cui grandezza produce alcune informazioni sul possibile significato del RBE, ma le previsioni quantitative dei valori RBE dai valori LET non sono generalmente possibili. Variazioni quali variazioni dei valori di RBE con l’entità della dose; dipendenza della RBE dall’effetto specifico dell’endpoint di preoccupazione; cambiamenti nel LET, specialmente a energie più basse quando le particelle cariche attraversano le cellule e perdono energia; e altri fattori rendono difficile esprimere correlazioni LET-RBE affidabili.
George Chabot, PhD
Riferimento
Takatsuji T, Yoshikawa I, Sasaki MS. Concetto generalizzato della relazione LET-RBE di aberrazione cromosomica indotta da radiazioni e morte cellulare. J Radiat Res 40(1):59-69; 1999.

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