CAPITULO IV

EFECTOS BIOLGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

I.- INTRODUCCIN

A efectos prcticos, se considera a la clula como la unidad funcional ms pequea capaz de existir de forma independiente. Los niveles de organizacin simple pueden estar formados por una sola clula; pero los niveles ms complejos, en general, estn formados por muchos tipos de clulas distintas entre s, por su tamao, forma y funcin. En los niveles de organizacin ms compleja, las clulas que cumplen una funcin, pueden estar agrupadas formando un tejido, como el sanguneo, el seo. Algunos tejidos pueden funcionar independientemente con un solo tipo de clula; pero en la mayora de los casos, se renen diversos tejidos, para formar una unidad llamada rgano, que tiene una funcin especfica, como el corazn, los pulmones o el estmago.

Los rganos cuyas funciones estn interrelacionadas, se agrupan formando sistemas y aparatos, como el linftico, el respiratorio o el digestivo. Aunque existen profundas diferencias entre los distintos tipos de clulas que constituyen un organismo multicelular, hay algunas caractersticas bsicas morfolgicas y funcionales que son comunes a todas las clulas (Fig 1.). La clula de los mamferos se compone de dos partes fundamentales: el ncleo y el citoplasma.

Fig 1. Esquema de una Clula Animal Tpica.

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En el ncleo se encuentran los cromosomas; que contienen muchos genes compuestos segn una sucesin lineal determinada. Cada gen tiene que realizar una funcin especfica para el mantenimiento de la clula y el desarrollo del individuo. Los genes a su vez estn formados por una macromolcula llamada cido desoxiribonucleico (ADN).

ulos (estructuras limitadas por membranas) que dividen al mismo en comp timentos.

ntre ellos se destacan:

os principios inmediatos para obtener energa en forma de Adenosinatrifosfato (ATP).

permeabilidad de la membrana lisosmica con la consiguiente liberacin enzimtica.

implicado en la desintoxicacin de frmacos, txicos y en la sntesis de protenas.

E LAS RADIACIONES IONIZANTES CON EL MATERIAL BIOLGICO.

de esa absorcin de energa y de s lesiones que pueden producirse en el organismo.

s radiaciones ionizantes, es importante tener presente las siguientes eneralizaciones:

ecir, puede o no interaccionar y si se produce la interaccin, puede o no producir dao.

ocurre muy rpidamente, en un perodo de aproximadamente 10 segundos.

sita de forma aleatoria en la clula; la radiacin no elige ninguna zona de la clula.

El citoplasma, en cambio, es el lugar de la clula donde se realizan las funciones metablicas de anabolismo (sntesis) y catabolismo (degradacin) de los compuestos orgnicos para suministrar la energa necesaria para la vida. Adems, es posible distinguir una serie de orgn

ar

E Las mitocondrias, que actan oxidando l Los lisosomas, albergan diversas enzimas capaces de hidrolizar los constituyentes

macromoleculares de la clula, protenas, polisacridos y cidos nucleicos. En condiciones normales, estas enzimas estn confinadas dentro del saco del lisosoma, pero existen muchos agentes capaces de alterar dramticamente la

El retculo endoplsmico liso y rugoso, est II.- INTERACCION D Los efectos biolgicos de las radiaciones ionizantes, son la serie de sucesos que se producen despus de la absorcin de energa procedente de las radiaciones ionizantes, de los esfuerzos del organismo para compensar los efectosla Cuando se habla de los cambios que suceden en el material biolgico despus de una interaccin con lag La interaccin de la radiacin con las clulas, es una funcin de probabilidad, una

cuestin de azar, es d

El depsito inicial de energa

-17

La interaccin de la radiacin con una clula no es selectiva: la energa procedente de la

radiacin ionizante se depo

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Los cambios visibles producidos en las clulas, tejidos y rganos, como resultado de

una interaccin con radiaciones ionizantes, no son especficos, es decir, no se pueden distinguir de los daos producidos por otros traumas.

e la dosis inicial, y que puede variar desde unos minutos, hasta semanas o incluso aos.

e clasificar en directa o indirecta, segn el gar en donde se produzcan esas interacciones.

de energa y por la subsecuente ionizacin de una macromolcula iolgica de la clula.

ndamentalmente l agua, dando lugar a la formacin de iones y de radicales libres (Fig2.)

activo, debido a la tendencia del electrn no emparejado a emparejarse con otro electrn).

Fig. 2. La radilisis del agua da lugar a formacin de iones y radicales libres.

Los cambios biolgicos que resultan de las radiaciones se producen solo cuando ha

transcurrido un determinado perodo de tiempo (perodo de latencia), que depende d

La accin de la radiacin sobre la clula, se puedlu La ACCION DIRECTA, ocurre cuando una partcula ionizante, o una radiacin en general, interacciona y es absorbida por una macromolcula biolgica como el ADN, el ARN, las protenas estructurales y enzimticas o cualquier otra macromolcula de la clula, que se traduce en cambios de su estructura o de su funcin. As, el dao se produce por la absorcin directab La ACCION INDIRECTA, implica absorcin de radiacin ionizante por el medio en el cual estn suspendidas las molculas. El medio de la accin indirecta es fue Los efectos de los radicales libres en la clula se potencian por su capacidad de iniciar reacciones qumicas y, por lo tanto, para producir lesiones en lugares distantes de la clula. Aunque en la interaccin de la radiacin con el agua, ocurren muchas otras reacciones y se forman otros productos, se cree que los radicales libres son un factor fundamental en la produccin de lesiones celulares (un radical libre se caracteriza porque contiene un solo electrn orbital no emparejado que le hace fuertemente

la

Iones - +HO , H3O

libres HO , H

Radicales

* **

+

+

- *

*

Agua H2O

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En resumen, la accin directa produce daos por la ionizacin de una macromolcula biolgica y la accin indirecta produce daos a travs de reacciones qumicas iniciadas por la ionizacin del agua. Por tanto, la definicin de accin directa e indirecta, depende solamente del lugar donde se produzca la ionizacin y la absorcin de energa en la clula. Debido a que en la clula hay ms cantidad de agua, que de ningn otro componente estructural, la probabilidad de que la radiacin produzca daos por accin indirecta, es mucho mayor, que la probabilidad de que se produzca daos por accin directa. El dao originado por las radiaciones ionizantes, depende no solo de la cantidad de energa absorbida, sino tambin de la velocidad de absorcin y del mecanismo seguido por sta. Dicho mecanismo es un proceso complejo y los distintos efectos que van a tener lugar en la clula, dependern de la importancia relativa que representa para la clula aquella parte que haya sido afectada. As por ejemplo, el efecto es distinto si la radiacin acta sobre cualquier molcula proteica, que s acta sobre el ADN; en este caso, el efecto podra ser letal. A.- INTERACCIN CON LOS ACIDOS NUCLEICOS. El componente de los genes, el ADN, es una molcula compleja, helicoidal, constituida por dos cadenas formadas por unidades individuales o nucletidos. Cada nucletido, consta de cuatro tipos de bases complementarias, denominadas adenina, guanina, timina y citosina. La secuencia de las bases, expresan el cdigo gentico.

Es de suma importancia la accin de las radiaciones ionizantes sobre los cidos nucleicos (ADN, ARN) y muy especialmente sobre el ADN, debido a que: Es el encargado de transmitir los caracteres hereditarios. Sirve de molde para la sntesis del ARN mensajero, el cual, dirige la sntesis de

protenas y en particular de las enzimas Es una estructura estable en la vida de la clula, a diferencia de otras sustancias, las

cuales son objeto de continua renovacin. Para la divisin celular, es necesario la duplicacin del ADN. Este proceso puede ser

alterado por la radiacin ionizante, ya que el ADN es muy sensible a sta. La distribucin aleatoria de los procesos de absorcin de energa causados por las radiaciones ionizantes, puede daar de muchas formas partes vitales de la doble hlice del ADN, a travs de:

a. Rotura de las cadenas b. Lesiones en las bases c. Lesiones en los azcares

Las clulas han desarrollado un sistema de reparacin complejo, mediante mecanismos de reparacin enzimtica, stos son especficos para las diferentes formas moleculares del dao del ADN y por medio de ellos, las lesiones inducidas por radiaciones ionizantes, ultravioleta y agentes qumicos, son identificados y corregidos. Para la reparacin de una

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rotura, se requiere que la cadena complementaria que le sirve de molde, est intacta. Si estas lesiones no se reparan, pueden expresarse en algunos casos, por alteraciones en la replicacin del ADN, o bien, en su transcripcin, dando lugar a protenas anormales. Sin embargo, los procesos de reparacin pueden estar sujetos a altos porcentajes de error si, a pesar de que la integridad del ADN, en su conjunto se encuentra intacta, se producen pequeos cambios en la secuencia de bases (mutaciones puntuales) en los lugares donde se produjeron las lesiones iniciales, tambin pueden ocurrir alteraciones de mayor intensidad, tales como la delecin o modificacin de genes. Los efectos de las radiaciones ionizantes sobre el ARN, son menos conocidos que sobre el ADN. En general, podemos decir que la sntesis del ARN es menos sensible a los efectos de las radiaciones ionizantes. B.- INTERACCIN CON LOS CROMOSOMAS. Los cromosomas son el soporte de los genes y estn constituidos por ADN, ARN, protenas bsicas y otros componentes. Las mutaciones son modificaciones del material gentico (ADN), no reparadas o mal reparadas y que pueden ser compatibles con la divisin celular, presentando caracteres nuevos. Lgicamente podrn tener consecuencias hereditarias, las que afecten a las clulas germinales.

En las mutaciones cromosmicas, las alteraciones se detectan microscpicamente y los cambios estructurales y de importancia producidos, se denominan aberraciones cromosmicas, resultan de una irradiacin antes de la fase de sntesis S (duplicacin de ADN) en el ciclo celular. C.- INTERACCIN CON OTROS ELEMENTOS CELULARES. El citoplasma tolera dosis de radiacin superiores al ncleo, de tal manera que slo grandes dosis aplicadas al citoplasma pueden ser la causa de la muerte celular. La liberacin de las enzimas catablicas contenidas en los lisosomas, tras la irradiacin puede tener consecuencias fatales para las clulas. Otros componentes de la clula que pueden ser alterados son: la membrana celular, el retculo endoplasmtico y las mitocondrias.

III.- RADIOSENSIBILIDAD Bergoni y Tribondeau observaron en 1906, que la radiosensibilidad estaba en funcin del estado metablico del tejido irradiado. Esto se ha conocido desde entonces como la ley de Bergoni y Tribondeau, que bsicamente afirma:

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Cuando ms madura es una clula, ms resistente es a la radiacin. Cuanto ms jvenes son los tejidos y los rganos son ms radiosensibles. Cuando el nivel metablico es elevado, la radiosensibilidad tambin lo es. Al aumentar la tasa de proliferacin celular y la tasa de crecimiento de los tejidos la

radiosensibilidad aumenta. La sensibilidad de las clulas a la radiacin, depende de la fase del ciclo celular en que se encuentre. La clula posee las siguientes fases que constituyen el ciclo celular, que en clulas autosmicas se llama mitosis (clulas hijas que reciben el mismo nmero de cromosomas) y en gonosmicas meiosis (clulas hijas que reciben el nmero haploide de cromosomas) (Fig 3.): Fase G1.- Es la fase de reposo celular que sigue a la mitosis o divisin y es la de duracin ms variable de unos tipos celulares a otros. Fase de sntesis (S).- Durante esta fase, la clula duplica la cantidad de ADN que hay en el ncleo. Fase G2.- En la cual se sintetizan las protenas necesarias para la mitosis. Mitosis (M).- La clula se divide en dos clulas hijas, cada una de las cuales contiene la totalidad de la informacin gentica de la clula inicial. Los tipos celulares con alta tasa de replicacin presentan una fase G1 o de reposo, proporcionalmente muy breve, con relacin a la duracin de las fases S, G2, y M, que son las relacionadas con la divisin celular. Por tanto, estos tipos celulares ofrecen ms posibilidades que las clulas estables, para que se afecte el proceso de divisin, ya que es ms probable que las radiaciones ionizantes encuentren un mayor nmero de clulas en dichas fases.

Los tejidos formados por clulas con una alta tasa de replicacin, se acompaan siempre de una vida media celular muy corta, por lo que la alteracin en el proceso de mitosis impide la constante regeneracin celular, que en condiciones normales, aseguran un nmero estable de clulas.

Fig 3. Esquema del Ciclo Celular en sus diferentes fases.

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En general, los rganos presentan un grado de radiosensibilidad que es directamente proporcional a su grado de diferenciacin. Por esta razn, interesa clasificar a los tejidos segn su grado de renovacin celular, pudiendo dividir a estos en: Sistemas de renovacin rpida.- Con una renovacin continua y rpida de clulas (das

o semanas). Este es el caso de las clulas de la mdula sea, epitelio del tubo gastrointestinal, la piel y los testculos.

Sistema de renovacin condicional.- En circunstancias normales, revelan una

proliferacin nula o muy lenta, debido a la longevidad indefinida de las clulas diferenciadas. As ocurre con clulas como las del hgado y rin, que pueden reemplazar, por proliferacin, a las destruidas.

Sistemas Estticos.- No presentan capacidad de auto renovacin; por ejemplo el sistema

nervioso central, donde las neuronas mueren continuamente en el organismo adulto y no son remplazadas por proliferacin de otras.

En cuanto a la respuesta celular a la irradiacin, aparece en el siguiente orden segn se utilicen dosis progresivamente crecientes: Retraso mittico.- Al detenerse las clulas en la fase G2, se produce un retraso en la mitosis y por tanto el nmero de clulas que entran en la divisin. Cuando este efecto pasa puede venir un efecto de rebote, es decir, aumenta el nmero de mitosis por encima del que haba antes de la irradiacin. A este fenmeno se lo denomina sobrecarga mittica. Fallo reproductivo.- Este fenmeno se caracteriza porque las clulas pueden perder la capacidad de dividirse repetidamente, aunque lo hagan, durante una o ms generaciones. En este sentido, el fallo mittico est muy relacionado con los cromosomas. Muerte en interfase.- Se necesitan dosis grandes. La muerte se produce antes de entrar la clula en divisin. Esta forma de muerte se puede producir en las clulas de todos los tejidos, pero no est relacionada con el ciclo celular y explica la muerte celular de tejidos sin capacidad renovadora (sus clulas no se dividen) como el tejido muscular, cuyas clulas estn detenidas en G1. Muerte inmediata por necrosis.- Ocurre cuando las dosis de radiacin son muy elevadas. La necrosis por licuefaccin, ocurre de una manera ms rpida, que la necrosis por coagulacin. A.- FACTORES QUE AFECTAN A LA RADIOSENSIBILIDAD En el medio ambiente y de trabajo del ser humano, se producen con frecuencia situaciones, en la que diferentes factores de naturaleza fsica, qumica o biolgica, pueden combinarse con las radiaciones ionizantes, para dar lugar a efectos perjudiciales. 1.- Factores Fsicos. a.- Transferencia lineal de energa (LET).- Es la energa depositada por unidad de

recorrido de la partcula, en otras palabras, es una medida de la tasa a la que se

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transfiere la energa desde la radiacin ionizante hasta el tejido. Se mide en keV de energa transferidos por micrmetro de recorrido en el tejido. La radiacin con mayor LET, tiene mayor capacidad de ionizacin y por tanto, es ms daina para la clula; ste es el caso de las partculas alfa, protones. El LET de los rayos X de diagnstico, es de alrededor de 3 KeV/, lo que supone un valor relativamente bajo.

b.- Eficacia biolgica relativa (RBE).- se define como la relacin entre la dosis absorbida

de una radiacin de referencia y la dosis de radiacin de un tipo y energa determinados, necesaria para producir igual efecto biolgico. Los rayos X de diagnstico tienen un RBE de 1.

La radiacin con LET ms baja que los rayos X de diagnstico, tendrn un RBE inferior a 1, mientras que las radiaciones con LET ms alto tienen un RBE mayor. Fig 4.).

Fig 4. Relacin entre Eficiencia Biolgica Relativa y Transferencia Lineal de Energa. c.- Fraccionamiento de Dosis.- Si se suministra una dosis de radiacin durante un perodo

prolongado de tiempo, en lugar de hacerlo rpidamente, el efecto de esa dosis ser menor. Esa prolongacin en el tiempo, puede obtenerse en dos formas.

En forma prolongada, si la dosis se suministra continuamente, pero con una tasa ms baja; por lo tanto la prolongacin de la dosis disminuye su efectividad, debido a la tasa de dosificacin y al tiempo de irradiacin.

Y en forma fraccionada, si la dosis se suministra a la misma tasa de dosificacin, pero en diferentes fracciones iguales, separadas entre s por un determinado tiempo; ste fraccionamiento reduce su efectividad ya que entre las dosis sucesivas se produce un cierto grado de reparacin y recuperacin hstica.

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2.- Factores Qumicos. Algunas substancias qumicas pueden modificar la respuesta de las clulas, los tejidos y los rganos; pero para que stos sean eficaces deben estar presentes cuando se produce la irradiacin.

Los efectos combinados, por ejemplo, de frmacos e irradiacin pueden clasificarse en los siguientes tipos: a.- Independiente.- Su toxicidad y sus mecanismos de accin son independientes. b.- Sinergismo.- Que abarca dos modelos: aditivo, cuando la accin resultante del

frmaco y la irradiacin, es mayor que la suma de los efectos independientes, y multiplicativo, cuando la accin resultante del frmaco y de la irradiacin es mayor que el producto de los efectos independientes.

c.- Antagonismo.- Que tambin abarca dos modelos: aditivo, cuando la accin resultante

de ambos efectos es menor que la suma de los efectos independientes y multiplicativo cuando la accin de ambos efectos, es menor que el producto de los efectos independientes.

Los agentes que potencian el efecto de la radiacin se denominan radiosensibilizadores; algunos ejemplos los encontramos en las pirimidinas halogenadas, el metotrexato, la actinomicina D, la hidroxiurea y la vitamina K. Las pirimidinas halogenadas se incorporan al ADN de la clula y tienden a incrementar los efectos de la radiacin sobre esa molcula.

Todos los radiosensibilizadores tienen una relacin de efectividad de alrededor de 2; es decir, si 200 rad matan el 90% de un cultivo celular, en presencia de un agente sensibilizador, slo se necesitan 100 rad, para producir la misma letalidad.

3.- Factores Biolgicos. Existen varias condiciones biolgicas que alteran la respuesta a la radiacin; algunos de stos guardan relacin con las condiciones intrnsecas del individuo, en tanto otras estn relacionados con modificadores introducidos. Entre estos factores se puede mencionar los siguientes:

a.- Efecto del oxgeno.- el tejido biolgico es ms sensible a la radiacin, cuando se irradia

en estado de aerobiosis u oxigenacin, que cuando se hace bajo condiciones de anoxia o hipoxia. Esta caracterstica del tejido biolgico se describe como la relacin de potenciacin del oxgeno.

El oxgeno hiperbrico (a presin alta) se ha utilizado en radioterapia, como un intento de aumentar la radiosensibilidad de los tumores nodulares avasculares, que son menos radiosensibles, que las neoplasias con elevado suministro de sangre.

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b.- Edad.- la edad de una estructura biolgica, tiene que ver con su radiosensibilidad. El hombre es ms radiosensible antes del nacimiento y disminuye la sensibilidad despus hasta la madurez, momento en el cual los individuos presentan resistencia mxima a los efectos inducidos por la radiacin.

c.- Sexo.- se han realizado muchos estudios en los que parece ser que la mujer soporta un 5

-10 % ms radiacin que el hombre; por lo tanto, las mujeres son menos radiosensibles que los hombres.

d.- Reparacin celular.- si la radiacin no es lo suficientemente alta, como para matar a las

clulas antes de la divisin siguiente (muerte en interfase), las clulas se recuperarn del dao por radiacin subletal, despus de un cierto tiempo..

A nivel del cuerpo completo, la recuperacin del dao por radiacin se ve facilitada por la repoblacin de las clulas supervivientes. Si un tejido u rgano recibe una dosis de radiacin suficiente, responder con disminucin de su tamao; esto se llama atrofia, esto se debe a que algunas clulas mueren, se desintegran y son eliminadas.

IV.-EFECTOS PRODUCIDOS POR LA RADIACION.

Una primera clasificacin se da al considerar los efectos producidos por las radiaciones ionizantes como genticos, si afectan a las clulas germinales y se transmiten hereditariamente y efectos somticos, si no se transmiten hereditariamente. A su vez en funcin de la incidencia que tiene la radiacin sobre los efectos, se clasificaran en estocsticos y no estocsticos.

A.- EFECTOS ESTOCSTICOS. Se manifiestan despus de un largo periodo de tiempo desde la exposicin e incluye, el incremento de riesgo de cncer y de trastornos hereditarios; estos no parecen tener un umbral y pueden producirse tras dosis bajas de radiacin, aunque su frecuencia es baja. Por lo tanto, los efectos estocsticos se caracterizan por: La probabilidad de que ocurra el efecto biolgico, depende de la dosis y no de la

gravedad. Estos efectos, por lo tanto, son de carcter probabilstico. Una vez producidos, son siempre graves. Son efectos que carecen de umbral. Los efectos estocsticos en clulas somticas pueden provocar la induccin de un cncer en la persona expuesta, tumores malignos como la leucemia, carcinoma de la piel, carcinoma del pulmn, etc. En tanto que en las clulas germinales, pueden provocar trastornos hereditarios en la progenie de aquellos que han sido irradiados.

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Una mutacin podra producirse tan solo si una partcula ionizante interacciona con una regin clave del ADN, aunque la probabilidad de que ocurra tal suceso es mnima. Sin embargo, si inciden varios millones de estas partculas, la probabilidad de que ocurra una mutacin aumenta, pero no la probabilidad de que esta mutacin sea de consecuencias ms graves que la anterior.

1.- Carcinognesis. Se denomina carcinognesis a la sucesin de eventos que llevan a la aparicin de un cncer. Se incluye bajo esta denominacin a un conjunto de enfermedades que pueden afectar distintos rganos, que tienen como elemento comn el crecimiento celular ilimitado, invasivo, potencialmente letal.

La manifestacin clnica de un cncer, es el resultado de una serie de cambios celulares producidos a lo largo de un tiempo muy prolongado, denominado perodo de latencia. Es un proceso complejo, de etapas mltiples, que tienen su origen en mutaciones relativamente simples a nivel de la molcula del ADN.

Si el dao radioinducido en una clula no es reparado o es reparado de manera ineficaz y si la falla resultante (mutacin) es compatible con la vida de la clula, sta seguir viviendo y dar origen a un clon de clulas transformadas, que podr o no culminar en un cncer clnicamente manifiesto.

2.- Efectos Hereditarios. Los daos genticos ocurren debido a alteraciones (mutaciones) en la estructura o en la regulacin de los genes en las clulas germinativas. Estos trastornos se clasifican en tres grupos:

a.- Mendelianos, o sea aquellos debidos a mutaciones en genes simples y que siguen las

leyes mendelianas de la herencia. Estos incluyen:

Trastornos Autosmicos Dominantes: el gen dominante autosmico ser transmitido al 50% de la progenie del individuo afectado, aunque no es siempre expresado en el mismo grado en todos los individuos. Mutaciones Autosmicas Recesivas: son expresadas cuando nicamente ambas copias del gen son anormales. Para que se produzca la expresin, la misma mutacin debe ser heredada de ambos progenitores. Ligada al Cromosoma X: el gen que produce el fenotipo anormal est localizado en el cromosoma X, que ser transmitido a la descendencia femenina, con los dos cromosomas X.

b.- Aberraciones Cromosmicas, debido a cualquiera de las anomalas cromosmicas:

Alteraciones Numricas: en la trisoma, un cromosoma est presente tres veces en lugar de dos; y en la monosoma, hay uno solo, en lugar del par. La mayora de

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monosomas resultan fatales en una etapa muy temprana del embarazo, pero las trisomas suelen llevar a abortos tardos o a severas malformaciones congnitas. Alteraciones Estructurales: las ms importantes son las translocaciones y las deleciones del material cromosmico. En las translocaciones, segmentos o todo el brazo son intercambiados entre dos cromosomas no homlogos. En las deleciones, se pierde un pequeo fragmento del cromosoma.

c.- Multifactoriales, resultantes de la accin unificada de mltiples factores genticos y

ambientales. B.- EFECTOS NO ESTOCSTICOS O DETERMINISTAS Los efectos no estocsticos pueden ser el resultado de una irradiacin global o de un tejido, provocando la muerte de una cantidad tal de clulas que no pueda ser compensada por la proliferacin de clulas viables.

Adems de la muerte celular, la radiacin puede daar los tejidos de otras formas: mediante la interferencia de una variedad de funciones del tejido, incluyendo la regulacin de componentes celulares, reacciones inflamatorias con modificaciones en la permeabilidad de las clulas y tejidos, migracin natural de clulas en rganos en desarrollo y efectos funcionales directos; por ejemplo, un descenso en la secrecin de las glndulas salivares. Los efectos no estocsticos se caracterizan: Porque su gravedad depende de la dosis, existiendo una dosis por debajo del cual es

muy improbable que se produzca ningn efecto y si se produce, es de escasa gravedad. Existe una relacin DOSIS - EFECTO. Tienen un umbral. En el Cuadro N 1 se muestran los umbrales de dosis para algunos efectos determinsticos en los tejidos ms radiosensibles del organismo.

Por lo tanto, los efectos determinsticos se caracterizan por un incremento de severidad en proporcin a la dosis, por arriba de ciertos umbrales. Para comprender mejor estos efectos, se consideran a continuacin algunos sistemas.

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Umbral Tejido y efecto Equivalente de dosis

total recibida en unaexposicin nica y

corta (Sv)

Equivalente de dosis total recibida en exposiciones

muy fraccionadas o prolongadas (Sv)

Tasa de dosis anual si se recibe anualmente

exposiciones altamente fraccionadas o prolongadas

durante muchos aos (Sv/ao)

Testculos: Esterilidad temporal Esterilidad permanente

0 15

3.5 6.0

NO APLICABLE

0.4 2.0

Ovarios: Esterilidad

2.5 6.0

6.0

> 0.2

Cristalino: Opacidades detectables Deterioro visual (cataratas)

0.5 2.0

5.0

5.0

> 8.0

> 0.1

> 0.15

Mdula sea: Depresin de hematopoysis

0.5

NO APLICABLE

> 0.4

Cuadro N 1. Estimaciones de los umbrales para el adulto.

1.- Sistema Hematopoytico El sistema hematopoytico radica en la mdula sea, la sangre circulante y el tejido linfoide desarrollado a partir de un tipo de clula llamada clula tronco pluripotencial, debido a su capacidad para desarrollarse en diferentes tipos de clulas maduras: linfocitos (relacionados con la respuesta inmune), granulocitos (encargados de luchar contra bacterias y eliminar detritos), plaquetas (participan en la coagulacin de la sangre) y eritrocitos (transporte de oxgeno).

Como consecuencia de la elevada radiosensibilidad de los precursores hematopoyticos, dosis moderadas de radiaciones ionizantes pueden provocar una disminucin de la actividad proliferativa de las clulas, lo que se traduce al cabo de un corto perodo de tiempo, en un descenso del nmero de clulas funcionales de la sangre. La prdida de leucocitos conduce, tras la irradiacin, a una disminucin o falta de resistencia ante procesos infecciosos. Por otra parte, la disminucin del nmero de plaquetas provoca una marcada tendencia a las hemorragias, que sumada a la falta de produccin de nuevos elementos sanguneos de la serie roja, pueden desarrollar una anemia importante. 2.- Aparato Digestivo El intestino delgado es la parte ms radiosensible del tubo digestivo. Esta formado por un revestimiento de clulas que no se dividen, que se descaman diariamente hacia la luz del tubo, y son sustitudas por las nuevas clulas formadas en las criptas llamadas LIEBERKUN. La radiacin puede llegar a inhibir la proliferacin celular y, por tanto, el revestimiento puede quedar altamente lesionado, teniendo lugar una disminucin o supresin de secreciones, prdida de elevadas cantidades de lquidos y electrolitos, especialmente sodio,

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as como tambin pueden producirse el paso de bacterias del intestino a la sangre, con los graves trastornos que ello implica. 3.- Piel La piel esta formada por una capa exterior (epidermis), otra intermedia de tejido conectivo (dermis) y una tercera subcutnea de grasa y tejido conectivo. La epidermis esta formada por capas de clulas que contienen clulas que no se dividen (en la superficie), como tambin por clulas inmaduras que se dividen (en la base de la epidermis, la capa basal). Peridicamente se van perdiendo las clulas en una tasa del 2% diario. Los efectos de las radiaciones sobre la piel son dependientes de la dosis, de la profundidad y rea de la piel irradiada. La escala de severidad de los sntomas, es la misma que para las quemaduras comunes: eritema, edema, ampollas, lceras, necrosis. 4.- Gnadas Los testculos contienen tanto clulas que no se dividen, diferenciadas y, por tanto, radioresistentes (espermatozoides), como clulas que se dividen rpidamente, no diferenciadas y, por tanto, radiosensibles (espermatognias) (Fig. 5.). Como consecuencia de la irradiacin de los testculos a dosis de 0,1-0,15 Gy se puede producir la despoblacin de las espermatogonias, lo que se traduce en la disminucin del nmero de nuevos espermatozoides (clulas ya funcionales). Por esta razn se produce un perodo variable de fertilidad, atribuible a los espermatozoides maduros, ya que son radioresistentes, y a este perodo le sigue otro de esterilidad temporal o permanente, segn las dosis recibidas.

La dosis que induce esterilidad permanente en el 100% de los hombres expuestos es mayor a los 6 Gy.

En el ovario, los vulos estn contenidos en envolturas con forma de saco (folculos) que se denominan, segn su tamao, pequeos, intermedios y grandes.

Los folculos pequeos son los ms radioresistentes, los intermedios son los ms sensibles y los grandes, son moderadamente sensibles. A diferencia de lo que ocurre en el varn, estas clulas no estn constantemente dividindose y sustituyendo a las que se pierden por menstruacin, sino que en el nacimiento, los ovarios estn provistos de un determinado nmero de clulas primitivas (aproximadamente 400.000 oocitos), que posteriormente se transforman en vulos. Despus de irradiar los ovarios con dosis moderadas, existe un perodo de fertilidad, debido a que los folculos maduros relativamente radioresistentes pueden liberar un vulo. A este perodo frtil, le puede seguir otro de esterilidad temporal o permanente, a consecuencia de las lesiones en los folculos intermedios, al impedirse la maduracin y expulsin del vulo. Posteriormente, puede existir un nuevo perodo de fertilidad como consecuencia de la maduracin de los vulos que se encuentran en los folculos pequeos, que son ms radioresistentes.

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Dosis nicas de 2-6 Gy producen esterilidad temporal, siendo necesarias dosis mayores, cuando se administran fraccionadas para igual efecto. Las mujeres mayores son ms susceptibles, probablemente debido a un decrecimiento con la edad en el nmero de folculos. Tal como acabamos de observar, el ovario no es un rgano que mantenga una proliferacin activa, como era el caso de los sistemas que anteriormente hemos citado, y puede ser considerado como un ejemplo de rgano de elevada radiosensibilidad, aunque en esta ocasin, el termino radiosensibilidad, no hace referencia a su capacidad proliferativa.

Fig 5. Esquema comparativo de la formacin de espermatozoos y vulos.

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V.- RESPUESTA ORGANICA TOTAL A LA RADIACION. A.- ADULTO La respuesta orgnica total, viene determinada por la respuesta combinada de todos los sistemas orgnicos a la radiacin.

La secuencia de acontecimientos que siguen a la exposicin a un elevado nivel de radiacin (rayos X, gamma o neutrones) y que produce la muerte en cuestin de pocos das a semanas se conoce como sndrome de radiacin aguda (Fig. 6). Existen de hecho, tres sndromes distintos que guardan relacin con la dosis y que siguen cursos bastante distintos. Estos sndromes se conocen como: 1.- Sndrome Hematolgico: Se produce a una dosis comprendida entre 200 y 1.000 rad. Los signos tpicos consisten en disminucin del nmero de leucocitos, hemates y plaquetas en sangre perifrica. Si la agresin por la radiacin es lo suficientemente intensa, la disminucin de las clulas sanguneas continuar hasta anular las defensas del cuerpo frente a la infeccin. La hemorragia y deshidratacin inmediatamente antes de la muerte, pueden ser pronunciadas. La muerte se debe a infeccin generalizada, desequilibrio electroltico y deshidratacin. 2.- Sndrome Gastrointestinal (GI): Se produce tras una dosis de radiacin de 1.000 a 5.000 rad. Se manifiesta por nuseas, vmitos, diarrea, prdida de apetito y letargo. El tratamiento es incapaz de impedir el rpido y progresivo incremento de los sntomas que finalmente producen la muerte 4-10 das despus de la exposicin. La muerte se debe al dao severo de las clulas que tapizan el intestino provocando una alteracin grave del equilibrio electroltico. 3.- Sndrome del Sistema Nervioso Central: Tras una dosis de radiacin por encima de 5.000 rad se produce una serie de sntomas y

signos que llevan a la muerte en cuestin de horas o hasta 3 das. Los sntomas de enfermedad aparecen sbitamente y siempre con extrema gravedad. La causa de muerte consiste en un aumento en el contenido del lquido del cerebro, con hipertensin intracraneal, cambios inflamatorios de los vasos sanguneos e inflamacin de las meninges.

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Fig 6. Tiempo de supervivencia medio tras la exposicin a la radiacin muestra tres regiones distintas.

Adems de los tres sndromes letales descritos existen los siguientes estados previos a la letalidad aguda por radiacin: 4.- Sndrome Prodrmico.- Consiste en sntomas clnicos agudos, con radiacin de 100 rad sobre el cuerpo completo, que aparecen en las horas siguientes a la exposicin y continan durante uno o dos das. Se caracteriza por naseas, vmitos, diarreas y reduccin del nmero de leucocitos.

5.- Perodo de Latencia.- Durante el cual no existen signos de enfermedad por radiacin. El periodo se extiende desde horas o menos, hasta semanas. En ocasiones se considera errneamente, como un perodo de recuperacin precoz.

6.- Estado de enfermedad manifiesta.- Puede clasificarse en tres grupos principales: hematolgicos, gastrointestinales y neuromusculares. Aparecen los sntomas concretos de los sistemas lesionados. El individuo se recupera o muere a consecuencia de las lesiones. Vara desde minutos hasta semanas.

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B.- EMBRIN Y FETO Cuando se produce la fertilizacin del vulo comienza a desarrollarse una activa divisin celular. Antes de que el huevo se implante en la mucosa del tero, puede producirse una elevada mortalidad, aunque la irradiacin en ese momento del desarrollo, no origina anomalas congnitas. Una vez que ha tenido lugar la implantacin y se inicia la diferenciacin celular caracterstica de la fase de la organognesis, deja de ser probable que se produzca la muerte del embrin, pero si se producen anomalas estructurales y deformidades. La radioresistencia del feto, aumenta durante la ltima fase de su desarrollo, de forma que las anomalas ms graves se producirn durante las 8 primeras semanas de embarazo, perodo en el cual la mayora de las mujeres confirman su estado de gestacin, de ah que esta fase embrionaria de gran radiosensibilidad, suele transcurrir sin sospecha de su existencia. Desde el inicio del embarazo, hasta la octava semana de gestacin, se produce el ABORTO EXPONTANEO. Desde la octava a la dcimo sexta semana de gestacin, se produce RETRASO MENTAL Y MALFORMACIONES GENETICAS. Desde la dcimo sexta semana al final del embarazo, se produce CANCER POR IRRADIACION AL FETO.

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VI.- BIBLIOGRAFIA 1.- BUSHONG, C. Manual de Radiologa para Tcnicos, 5ta edicin, Mosby Editores,

Espaa , 1993. 2.- Comisin Internacional de Proteccin Radiolgica. 1995, ICRP - 60 Recomendaciones,

Espaa, 1990. 3.- IAEA. Curso de Post-Grado en Proteccin Radiolgica y Seguridad Nuclear., Tomo 1,

IAEA, Argentina, 1998. 4.- IAEA. Boletn Trimestral del Organismo Internacional de Energa Atmica., Vol 36

No.4, IAEA, Austria, 1994. 5.- IAEA. Health Surveillance of Persons Occupationally Exposed to Ionization Radiation:

Guidance for Occupational Physicians, Safety Reports Series. No.5, IAEA, Austria 1998.

6.- United Nations Scientific Commitee on the Effects of Atomic Radiation Sources and

Effects of Ionization Radiation, United Nations, New York, 1993.

EFECTOS BIOLGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTESI.- INTRODUCCINIII.- RADIOSENSIBILIDADUmbralVI.- BIBLIOGRAFIA