Radiobiología

5/8/2018 Radiobiología - slidepdf.com

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INTERACCION DE LAS

RADIACIONES CON LASCELULAS



INTRODUCCION

1895 El Físico Alemán Wilhelm Conrad Röentgen

descubrió ³Una nueva clase de rayo´. El llamó a estos

rayos, Rayos X, en su primer anuncio en diciembre de

1895.

Las primeras imágenes que tomó fueron de su

escopeta de caza, en la que descubrió un defecto en el

metal del cañón, y la mano izquierda de su esposa,Bertha, a la que expuso 15 min. a la radiación de rayos

X con un nivel que sobrepasa hoy en día el aconsejado.



En esta primera radiografía se observa el anillo que

llevaba Bertha en el momento de hacerle la

radiografía



1896 Henri Becquerel , descubrió el fenómeno de la

radiactividad.

Henri Becquerel

En 1903, Becquerel y los

esposos Curie recibieron en

conjunto el Premio Nobel de

física por el descubrimiento de

la radiactividad natural.



1898 Pierre Curie y Marie Curie, descubren dos

nuevas sustancias radiactivas: el radio y el polonio,

mucho más activas que el uranio.

Marie Curie



Los primeros experimentos registrados en radiobiología

fueron realizados por el propio Becquerel. En 1901, secausó una quemadura en el vientre por llevar radium en

un tubo de ensayo en el bolsillo de su chaleco.

Pierre Cur ie se produjo deliberadamente una reacción

similar en su antebrazo. Unos días después presentó

una comunicación en la Academia de CienciasFrancesas que decía:"La piel comenzó a enrojecer en unasuperficie de seis centímetros cuadrados; la apariencia es la deuna quemadura, pero la piel no me dolía o me dolía muy poco. Al cabo de cierto tiempo, el enrojecimiento, aunque sin extenderse,

se hizo más intenso. Al vigésimo día se formaron costras, luegouna llaga que cubrimos con vendajes. El cuadragésimo segundodía, la epidermis comenzó a regenerarse por los bordes hastallegar al centro. Cincuenta y dos días después de la acción de losrayos queda aún en estado de llaga una superficie de uncentímetro cuadrado, que adquiere un aspecto grisáceo, indicando

una mortificación más profunda"



exposición voluntariaantebrazo Pierre Curie

Fue Foveau de Courmelles, que también en 1901 se produjo unaquemadura por radium, quien describió las propiedades biológicas deeste tipo de radiaciones como "químicas, penetrantes y destructivas" .

El optimismo por la consecución de radiografías y curaciones fueseguido no obstante del pesimismo, a causa de la frecuente aparición

de quemaduras. Los sistemas rudimentarios de medida de dosis, basados en el cambio de color de pastillas de bario (técnica deSabouraud y Noiré en 1904) o en métodos biológicos como la dosiseritema resultaron insuficientes. A partir de aquí las investigacionesno cesan. Estábamos en los albores de la Radiobiología.



H acia 1905 ya había

casi 100 médicosafectados por efectos de la

radiación

Los trabajos de BergonieTribondieau, determinaronque la sensibilidad de las

células era directamente proporcional al grado dediferenciación celular y ala velocidad de división

celular



� Energía

� Que es emitida por una fuente

� ...Y viaja por el espacio

� Hasta que encuentra materia en su camino«

� Y le cede toda o parte de su energía

¿Q

ué son las radiaciones?





Los rayos x y los rayos gamma son

radiaciones«electromagnéticas

ionizantes

R adiación electromagnética son ondas

pr oducidas por la oscilación o la aceler ación de

una carga eléctr ica, poseen energía

En el caso de los

Rayos XSe pr oducen por

oscilaciones de los

electr ones pr óximos

a los núcleos.



100

105

1010

1015

1020

1025 Frecuencia

(Hz)

1010

105

100

10-5 10

-

10

10-

20Long de

Onda P ( cm)

10-15 10

-

1010

-510

010

510

10

Energía de losfotones ( ev)

AM FM

TV

Microondas

I R UV R x R ayos K

37 ev:ionización

del aire

Radiaciones Ionizantes

RMN

Espectro Visible

Espectro de la Radiación

Electromagnética



³L

uego de hacer un disparo hay que esperar 10 segundos hastaque se disipe la radiación

secundaria´

Verdadero

Falso X



DOSIS(cGy)

Es una magnitud que representa

la cantidad de energía que

LaLa radiaciónradiaciónle cede a

La materiaLa materia



DOSIS>>>CÉLULA

LES

IÓN

M U CHAS CÉ LU L AS POCAS CÉ LU L AS

M U E RT E C ELU L AR

CANC E R LE U C E MIA

EFE C T O S H E R EDI T AR IO S

S I S T E MAINM U NO LÓGICO

F ALL A

S I S T E MAINM U NO LÓGICO

OK

ONCOGÉNICO NO ONCOGÉNICO

C LON

D

I V

I S

IÓN NO D

I V

I S

IÓN

NO R E PAR ACIÓN R E PAR ACIÓN

ADN

ALT E R ACIÓN QUÍ MICA

Ef ectos

Deter minísticos

Ef ectos Estocásticos



Tipos de r adiación ionizante



RADIOBIOLOGIA

Es el estudio de la acción de las

radiaciones ionizantes en los seres vivos.



¿Cómo se originan los daños?

La radiación transfiere energía a las moléculas de las

células de los tejidos biológicos. Como resultado deesta interacción las funciones de las células puedendeteriorarse de forma temporal o permanente yocasionar incluso la muerte de las mismas.



EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES

El núcleo es la estructura celular más sensible a las

radiaciones. En él se almacena la informacióngenética dentro de la molécula de ADN. Sin embargo,

fuera del núcleo, también hay estructuras celulares

sensibles a los efectos radioinducidos. Tal es el caso

de las organelas vinculadas con el metabolismo

aerobio, así como el sistema de endomembranas y la

membrana celular.

Modelo de ADN



Cuando un sistema biológico es irradiado, La

modificación de ese sistema se produce a través de un

efecto directo (radiación de alta LET, causando

ionización y excitación molecular) y de un efectosindirectos (radiación de baja LET, produciendo la

radiolisis del agua y dando lugar a iones y radicales libres

que interactúan posteriormente con las moléculas blanco

por ejem: peróxido de hidrógeno)

Acción Indirecta Acción Directa

Radiación Radiación

ADN Daño Molecular

H 2O Ioni zación y Excitación H + OH -

H�; OH�;

HO2�; H 2O2 Radicales libres y

Peróxido de Hidrógeno

Mutación

Reparación

Respuesta Biológica

Genética

Somática Muerte

Minutos a Decadas10-17 a 10-5 segundos



Una irradiación puede producir distintos tipos de lesionesen la molécula de AD N:

¤ Rupturas de cadenas (simples o dobles).¤ Alteración de las bases nitrogenadas.

¤ Oxidación de azúcares.

¤ Formación de dímeros entre dos bases.

¤ Formación de puentes entre las dos cadenas del AD N

(cross links).

³ El tipo y la magnitud del

daño dependen del tipo de

radiación, de su energía, de

la dosis absorbida (energía

depositada), de la zona

afectada y del tiempo de

exposición ´



Cuando se produce una irradiación, el tiempo entre dos

eventos ionizantes es importante porque es el intervalo en

el cual la célula puede poner en marcha mecanismos de

reparación o de adaptación a la injuria. Esto es, a mayor tiempo entre dos eventos subletales mayor es la

probabilidad de recuperación del daño.



En un sistema biológico, la proporción de células

sobrevivientes disminuye cuando la dosis aumenta. La

tasa de supervivencia dependerá de la dosis, del

sistema celular estudiado y de las condiciones deestudio. Existen varios factores que pueden modificar la

respuesta biológica, entre los cuales pueden

mencionarse:

± Concentración de oxígeno (El tejido biológico es más

sensible a la radiación cuando se irradia en estado de

aerobiosis u oxigenación Esta característica del tejido

biológico se conoce como efecto del oxígeno (oxygen

enhancement ratio u OER): ± Tasa de dosis (alta o baja dosis)

± Fraccionamiento de la dosis (protracción o

fraccionamiento)

± Calidad de la radiación (de alta LET o de baja LET)



CLASIFICACIÓN DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS

EFECTOS ESTOCÁSTICOS

Los efectos estocásticos son aquellos en los cuales laprobabilidad de que se produzca el efecto es función

de la dosis, mientras que la severidad del mismo es

independiente de la dosis, y no tienen umbral. Los

efectos estocásticos se producen como consecuencia

del daño sobre una célula o un pequeño número decélulas. Ejemplos de efectos estocásticos son los

efectos carcinogénicos y los efectos hereditarios de

las radiaciones ionizantes.



EFECTOS ESTOCÁSTICOS

Probabilidad

Dosis

NO TIENEN UMBRAL�� SON TARDIOS

�� SOMÁTICOS

(radioinduccion de cáncer,

efectos diferidos,

probabilidad delacortamiento de la

esperanza de vida)

� HEREDITARIOS

(alta probabilidad en las

primeras 3 generaciones,

la probabilidad disminuye

significativamente en las

siguientes generaciones)

Probabilísticos, aumentan

según la Dosis

R ADIACIÓN

ÓRG ANO



³Se puede disminuir el r iesgo de

ef ectos estocásticos suspendiendo la

exposición por unos días´

VerdaderoFalso X



son aquellos en los que la

gravedad del efecto y sufrecuencia varían en función

de la dosis. La relación dosis-

efecto tiene umbral. El 100%

de frecuencia de un efecto

determinista se logra con una

dosis suficiente como para

alcanzar el umbral de

severidad en toda la

población. La dosis umbral esla dosis necesaria para

provocar el efecto en por lo

menos el 1 - 5% de los

individuos expuestos.

EFECTOS DETERMINISTAS

ALTAS DOSIS. 500mSv.



EFECTOS DETERMINÍSTAS

Gravedad

DosisU mbral

TIENEN UMBRAL

SON TEMPRANOS

SON SOMÁTICOSR adiación

Órgano

F raccionamiento



EFECTOS DETERMINÍSTAS

Quemaduras

Cataratas

Esterilidad

Úlceras

Leucopenia

Diarreas

MuerteA bortos



Sobreviviente a las bombas de Hir oshima

Malf or maciones

congénitas, muerte neonatal



³S

e pueden paliar lasconsecuencias de una e x posicióna altas dosis suspendiendo la

e x posición por unos días´

VerdaderoFalso X



EFECTOS DETERMINISTAS DE LAS

RADIACIONES IONIZANTES

EFECTOS DETERMINISTAS POR

SOBREEXPOSICIÓN DE TODO EL

CUERPO

De acuerdo a la dosis recibida en todo elcuerpo, se pueden distinguir las siguientes

formas del Síndrome Agudo de Radiación

(S AR):

¤ Hemopoyética

¤ Gastrointestinal

¤ Neurológica



La severidad de las manifestaciones

clínicas depende de la dosis, y se pueden

agrupar de la siguiente forma:







Las tres formas en que evoluciona el síndrome

agudo de radiación:

Síndr ome hematopoyético

El síndrome hematopoyético se produce con

dosis de 1 - 10 Gy en todo el cuerpo.

Síndr ome gastr ointestinal

El síndrome gastrointestinal corresponde a la

forma del síndrome agudo de radiación que

aparece con dosis de 10 a 50 Gy.

Síndr ome neur ológico

El síndrome neurológico se presenta con dosis

superiores a los 50 Gy en todo el cuerpo.



CARCINOGÉNESIS RADIOINDUCIDA

Se denomina carcinogénesis a la sucesión de eventos

que llevan a la aparición de un cáncer.S

e incluye bajoesta denominación a un conjunto de enfermedades

que pueden afectar distintos órganos, que tienen como

elemento común el crecimiento celular ilimitado,

invasivo y potencialmente letal. El sustrato

fisiopatológico del cáncer es una afectación severa delcomportamiento celular como consecuencia de

anomalías genéticas que se traducen en alteraciones

en la producción y la función de numerosas proteínas.

La manifestación clínica de un cáncer es el resultado

final de una serie de cambios celulares producidos a lo

largo de un tiempo muy prolongado (años),

denominado período de latencia. Es un proceso

complejo, de etapas múltiples, que tiene su origen en

mutaciones relativamente simples a nivel del ADN.



EFECTOS HEREDITARIOS

Los ef ectos hereditar ios son condiciones

patológicas que surgen como consecuencia deun daño genético, transmitidas de una

generación humana a la siguiente. Los daños

genéticos ocurren debido a alteraciones

(mutaciones) en la estructura o en la regulación

de los genes en las células germinativas.



EFECTOS TARDIOS

atrofia dermicaatrofia dermica

Piel

TelangiectasiasTelangiectasias

HipopigmentacionHipopigmentacion

trastorno funcionaltrastorno funcional

Piel

Piel

HiperqueratosisHiperqueratosis

Alteraciones de fanerasAlteraciones de faneras



EFECTOS TARDIOS

Caso de radiologo pioneroCaso de radiologo pionero

Piel

necrosisnecrosissecundaria tardiasecundaria tardia

Piel

hiperpigmentacionhiperpigmentacion

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