Efectos Biológicos de las Radiaciones Ionizantes PDF

7 EFECTOS BIOLOGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES  Introducción Las radiaciones ionizantes tienen muchas aplicaciones beneficiosas, pero también pueden producir efectos perjudiciales para la salud de las personas y para el medio ambiente. Desde que se descubrieron los rayos X en 1895, se o...

7 EFECTOS BIOLOGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES  Introducción Las radiaciones ionizantes tienen muchas aplicaciones beneficiosas, pero también pueden producir efectos perjudiciales para la salud de las personas y para el medio ambiente. Desde que se descubrieron los rayos X en 1895, se observó que éstos podían producir efectos nocivos para la salud. Para poder protegernos adecuadamente, es importante conocer, tan en detalle como sea posible, todos los efectos producidos por las radiaciones ionizantes. Roentgen 2 Efectos de las RI Los efectos producidos por la irradiación dependen de: 60 Lesiones producidas por la radiación ionizante Aleatoriedad. La interacción de la radiación con las células es una función de probabilidad y tiene lugar al azar. No selectividad. La radiación no muestra predilección por ninguna parte celular o biomolécula, es decir, la interacción no es selectiva. Inespecificidad lesiva. Las lesiones de las radiaciones ionizantes son siempre inespecíficas o, lo que es lo mismo, esa lesión puede ser producida por otras causas. No existen biomarcadores específicos para lesiones radioinducidas. Latencia. Las alteraciones biológicas en una célula que resultan por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se le llama "tiempo de latencia" y puede ser desde unos pocos minutos o muchos años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición 4 Interacción de la radiación con el material biológico La radiación ionizante interactúa a nivel celular: Ionización Cambios químicos Efectos biológicos 5 Interacción de la radiación con el ADN La información del ADN es fundamental para controlar las funciones celulares (proliferación, diferenciación, etc.). La información contenida en el DNA se transmite a las células hijas. Núcleo Cromátida Centrómero Pares de bases Cromosoma Célula en metafase Doble hélice DNA 6 Interacción de la radiación con el ADN ◼ Las radiaciones ionizantes pueden producir daños en cualquier biomolécula. ◼ ADN constituye el blanco crítico. ◼ Dos mecanismos de producción de lesiones:  Ionización directa: ◼ ACCION DIRECTA  Interacción con radicales libres ◼ ACCION INDIRECTA 7 Interacción de la radiación con el ADN La radiación ionizante puede dañar el ADN por acción directa o indirecta Radiolisis del agua H OH· Acción Indirecta O H Acción Directa Para radiaciones de baja LET (rayos-X, rayos-gamma): 35% del daño es directo y 65% indirecto. 2 nm 4 nm 8 Lesiones producidas por la radiación ionizante en el ADN Las lesiones que la radiación ionizante puede inducir en el DNA son muy diversas: roturas, cambios en las bases, uniones cruzadas, etc. En algunos casos, las lesiones en el ADN se traducen en aberraciones cromosómicas, cuyo recuento puede ser utilizado para estimar la dosis absorbida (dosimetría biológica) Rotura de la doble cadena Rotura de puentes de hidrógeno Dímero de bases pirimidínicas Pérdida de bases Unión cruzada DNA-DNA Micronúcleo Anillo Dicéntrico Rotura de cadena sencilla Cambio de bases Unión cruzada DNA- proteína 9 Lesiones producidas por la radiación ionizante en el ADN Más de 40 enzimas reparadoras de gran eficacia Acúmulos ionizantes Daño reparable Trayectoria primaria e- OH Daño irreparable/ Radicales libres Reparación defectuosa 10 Lesiones producidas por la radiación ionizante en el ADN Una mutación es un cambio en la secuencia normal de pares de bases Partiendo de que los seres vivos presentan mutaciones espontáneas, el peligro de las radiaciones no reside en el hecho de la producción de las mismas sino en el aumento brusco del número y la probabilidad de ocurrencia. 11 Lesiones producidas por la radiación ionizante 12 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI Físicos – LET (transferencia lineal de energía):  RS – Tasa de dosis:  RS Químicos – Aumentan la RS: OXÍGENO, drogas citotóxicas. – Disminuyen la RS: SH (cisteina, cistamina…) Biológicos – Fase del ciclo: ▪  RS: G2, M ▪  RS: S – Reparación del daño (el daño subletal podría ser reparado, p. ej., dosis fraccionada) 13 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI Factores físicos: dosis, tasa de dosis y transferencia lineal de energía (LET). La dosis En cualquier tipo de efecto, cuanto mayor sea la dosis, mayor es la probabilidad de que aparezca un efecto. La tasa de dosis Con tasas de dosis bajas se puede producir la reparación antes de haber acumulado suficiente daño para matar a la célula. Las tasas de dosis altas pueden no permitir dicha recuperación. 14 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI La tasa de dosis 1 Fracción de supervivencia Tasa de dosis baja (10 rads/min) Para una misma dosis administrada, 0,1 la supervivencia celular es mayor con tasa de dosis baja. Tasa de dosis alta (100 rads/min) T. Dosis baja :1Gy/min 0,01 Dosis 15 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI La Transferencia Lineal de Energía (LET) Baja LET: solo producen roturas simples, fáciles de reparar. Alta LET: es muy probable producir roturas dobles de ADN, de difícil o imposible reparación. 16 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI Factores químicos: sensibilizadores y protectores Radiosensibilizadores: Productos químicos que potencian la Radiosensibilidad de las células.(Ej.: Oxígeno molecular potencia la formación de radicales libres que hacen irreversibles muchos daños). La sensibilización aumenta si se suministra oxígeno en el mismo instante de la irradiación. Radioprotectores: Sustancias que disminuyen la radiosensibilización celular; actúan “secuestrando” radicales libres. ( utilizados para radiprotección de células o tejidos sanos). Antioxidantes (SH) (cisteina, cisteamina) Vit.E, Beta carotenos… 17 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI Factores biológicos: EL CICLO CELULAR Si la irradiación ocurre cuando la célula está en fase de mitosis las consecuencias a nivel cromosómico son importantes. Fases más sensibles G2 y M Fase más resistente S 18 Factores que intervienen en la respuesta celular a la RI D1 Capacidad de recuperación celular 1 D2 D3 Fracción de supervivencia La capacidad de la célula para reparar lesiones está estrechamente ligada con el fraccionamiento D4 de la dosis. 0,1 D5 El fraccionamiento de la dosis disminuye el efecto biológico puesto que puede permitir que los mecanismos de reparación celular entren en juego. Dos dosis separadas en el tiempo son menos destructoras que la suma de ambas, suministrada 0,01 de una sola vez Dosis 19 Lesiones producidas por la radiación ionizante 20 Tipos de efectos biológicos radioinducidos Efectos deterministas Efectos estocásticos Mecanismo Lesión letal Lesión subletal muchas células una o pocas células Naturaleza Somáticos Somáticos o hereditarios Gravedad Dependiente de dosis Independiente de dosis Dosis umbral Si No Relación Sigmoide Lineal sin umbral??? dosis-efecto Aparición Corto-medio plazo Largo plazo 21 Radiosensibilidad RS = susceptibilidad a la radiación de una célula o tejido vivo para mostrar alteraciones, debido a los efectos biológicos de la radiación. Bergonie and Tribondeau (1906): “Leyes de la RS”: RS será mayor si la célula: – Es altamente mitótica. – Es indiferenciada. – Posee un alto porvenir cariocinético 22 Radiosensibilidad 23 Efectos deterministas: nivel celular Los efectos deterministas se producen por la muerte (letalidad) de un número elevado de células de un tejido u órgano: La gravedad del efecto aumenta con la dosis de radiación. Existe una dosis umbral para que ocurra el efecto. Ocurren tras exposición a dosis relativamente altas. Definición de muerte celular. Tipo celular Muerte implica Dosis Células diferenciadas Pérdida de función 100 Células que se dividen Pérdida capacidad de división 1 24 Efectos deterministas: nivel tisular Sensibilidad inherente de las células individuales. Cinética de la población como conjunto. 25 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos 22 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos Piel: el órgano más expuesto en intervencionismo. Presenta factores radiosensibilizantes: diabetes, irradiaciones previas, síndromes que provocan rotura cromosómica,…). Los efectos más comunes son: - Eritema: 2-5 Gy y visible antes de 2 semanas. - Alopecia: irreversible con dosis cercanas a 10 Gy. - Descamación seca o húmeda; ulceración secundaria; efectos retardados (teleangiectasia, fibrosis, atrofia) dosis >10 Gy. La incidencia de estos efectos es muy escasa, pero conviene disponer de protocolos de seguimiento para pacientes que reciban dosis altas. 22 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos 22 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos Efectos deterministas en intervencionismo Doble angioplastia coronaria en un día seguidas de un injerto debido a la complicación. Dosis  20 Gy (ICRP 85) (a) b) (c) (a) 6-8 semanas tras la angiografía coronaria múltiple y procedimientos de angioplastia. (b) 16-21 semanas 22 (c) 18-21 meses tras los procedimientos mostrando la necrosis tisular. Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos 22 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos 22 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos 22 Efectos deterministas a nivel de órganos y tejidos 22 Efectos en adultos: irradiación aguda Síndrome de irradiación aguda 33 Efectos en adultos: irradiación aguda Síndrome de irradiación aguda 33 Efectos en adultos: irradiación aguda Síndrome de irradiación aguda 33 Efectos en adultos: irradiación aguda Síndrome de irradiación aguda 33 Efectos deterministas: individuo en desarrollo Los efectos en el feto se observan tras exposiciones a dosis relativamente bajas de radiación ionizante. La elevada sensibilidad del feto a los efectos de la radiación es debida a que es un sistema altamente proliferativo, con muchas células indiferenciadas. Los efectos de la radiación en el embrión son Muerte embrionaria, fetal o neonatal. Malformaciones congénitas. Los efectos dependen del momento de gestación en el que tiene lugar la irradiación. 34 Efectos en embrión y feto Los efectos producidos dependen del momento de gestación en el que tiene lugar la irradiación. 36 Efectos en embrión y feto 36 Efectos deterministas en embrión y feto 36 Efectos estocásticos en embrión y feto 36 Efectos en embrión y feto ???? 36 Se puede exponer el feto a RI SI SIEMPRE QUE ESTE JUSTIFICADO 36 Justificación de exploraciones con RI en pediatría 36 INFORMACION ◼ La paciente o trabajadora embarazada tiene el derecho (también la obligación de declarar su embarazo) a conocer la magnitud y el tipo de los potenciales efectos de la radiación que pueden resultar de una exposición del útero. ◼ La información deberá estar en proporción al nivel de riesgo. La afirmación de que el riesgo es despreciable es adecuada para procedimientos con dosis muy bajas (