Download Efectos biologicos de las radiaciones ionizantes

Curso
Respuesta Médica
a
Emergencias Radiológicas
Efectos Biológicos de las Radiaciones Ionizantes
Introducción
IAEA
International Atomic Energy Agency
Espectro de las radiaciones
TIPO DE RADIACIÓN
LONGITUD DE ONDA
(m)
RADIO
103
MICROONDAS
10-2
INFRAROJO
10-5
108
1012
VISIBLE
0,5 X 10-6
ULTRA
VIOLETA
10-8
RX
10-10
Rγ
10-12
ESCALA APROXIMADA
DE LA LONGITUD
DE ONDA
FRECUENCIA
(Hz)
104
IAEA
1015
1016
1018
1020
Fenómeno de la ionización
g
-
+
IAEA
Características de las radiaciones
ionizantes
SÍMBOLO

ALCANCE EN
EL AIRE
PENETRACIÓN
TISSULAR
algunos cm 50 X 10 –3 mm
hasta varios
algunos mm
m
TOXICIDAD
g
varios m
varios cm
X
varios m
varios cm
interna
externa e
interna
externa e
interna
externa
n
varios m
varios cm
externa

IAEA
Radiación y ADN
• Efecto indirecto
• Baja TLE
• Efecto directo
• Alta TLE
• Ionización de la
agua celular
• Producción de
radicales libres y
productos tóxicos
(HO., H2O2 ...)
• Lesión del ADN
IAEA
• Daño directo en la
molécula del ADN
Lesiones del ADN
ruptura simple
H 2O
FO
TO
N
HO
SSB
ep+
ruptura de puentes
de hidrogeno
FO
TO
N
EFECTO INDIRECTO
ruptura doble
ep+
1 nm
EFECTO DIRECTO
2 nm
IAEA
degradación de
bases y crosslinkings
DSB
Estadios de la radiolesión celular
• Físico
• 10-14 seg
• Absorción y deposición de energía
• Excitación y ionización
IAEA
Estadios de la radiolesión celular
Físico-químico
– 10-14 - 10-12 seg
– Rotura de ligaciones
– Radiólisis del agua – formación de
radicales libres
– Comienza el daño químico por reacción
de los radicales libres
IAEA
Estadios de la radiolesión celular
Químico
– 10-12 - 10-7 seg
– Continua la reacción de radicales libres
– Producción de productos tóxicos
– Comienza el daño al ARN y ADN
– Activación y desactivación enzimático
IAEA
Estadios de la radiolesión celular
Químico-biológico
– 10-3 - 10 seg
– Producción de radicales secundarios y
peróxidos
– Interrupción de reacciones bioquímicas
– Comienzo del reparo del ADN
IAEA
Estadios de la radiolesión celular
Biológico
– 10 seg - horas
– Finalización de la mayoría de las
reacciones
– Disminución de la mitosis
– Bloqueo de reacciones bioquímicas
– Rompimiento de la membrana celular
IAEA
Estadios de la radiolesión celular
Clínico
– horas (eritema precoz del SCR)
– años (cáncer radioinducido)
IAEA
Ley de Bergonié-Tribondeau
• En 1906 dos franceses, J. Bergonié y L.
Tribondeau, realizaron amplios
experimentos con testículos de roedores y
establecieron, en función de la actividad
mitótica y la diferenciación celular, las
leyes de radiosensibilidad
IAEA
Ley de Bergonié-Tribondeau
• Una célula es tanto más radiosensible,
cuanto mayor es su actividad reproductiva
• Una célula es tanto más radiosensible,
cuanto más largo sea su porvenir de
división, es decir, cuantas más divisiones
deba cumplir en el futuro
• Una célula es tanto más radiosensible,
cuanto menos diferenciadas estén
desarrolladas sus funciones
IAEA
Ley de Ancel y Vitemberg (1925)
• Las células durante la fase de mitosis son
más radiosensibles que durante la fase de
síntesis
• Radiosensibilidad hística:
• la radiosensibilidad de un tejido u órgano
depende de la radiosensibilidad de sus
componentes (parénquima, conjuntivo,
vascular …)
IAEA
Radiosensibilidad tisular
• Un órgano o tejido responde a la radiación por dos
factores:
• Radiosensibilidad de sus células
• Dinámica de su población celular
• Hay dos tipos de organización tisular:
• Jerárquica: hay células madre en continua división
produciendo células funcionales maduras que no se
reproducen
• Muy radiosensibles
• Ejemplos: S. hematopoyético, mucosa intestinal, epidermis
• Flexible: todas las células tienen función y se dividen
• Más radioresistentes
• Ejemplos: hígado, riñón
IAEA
Radiosensibilidad celular
Radiosensibilidad relativa
Célula
Muy alta
Células madre de la MO,
espermatogónias, células
de las criptas intestinales
Células hematopoyéticas
precursoras
Células endoteliales,
fibroblastos
Células hepáticas y
renales epiteliales, células
de las glándulas salivales
Neuronas, hematíes,
células musculares
Alta
Media
Relativamente baja
Muy baja
IAEA
Linfocitos
• Son células extremamente
radiosensibles (núcleo
grande)
• Sirven para:
• estimativa inicial de dosis
(curva de depleción de los
linfocitos en la sangre
periférica)
• uso para dosimetria
biológica
IAEA
Clasificación de los efectos biológicos
CRITERIO
Latencia para
manifestación
Célula
afectada
Existencia de
umbral de
dosis
agudo
somático
determinístico
(reacciones
tisulares)
tardío
somático
genético
estocástico
IAEA
Clasificación de los efectos biológicos
Determinístico
(reacciones tisulares)
Estocástico
SAR, SCR, catarata,
hipotiroidismo, esterilidad,
teratogénesis
Cáncer e genético
Umbral de dosis
Sin umbral de dosis
Muerte celular
Mutación celular
Severidad dosis-dependiente
Severidad sin relación con
la dosis
IAEA
Ejemplos de umbrales de dosis
Dosis
<2 días
(Gy)
Tipo
Latencia
Cuerpo total
(médula ósea)
0,8 a 1
SAR
2 - 3 semanas
Piel
3a5
SCR (eritema)
1 - 3 semanas
Tiroides
5
Hipotiroidismo
1 - varios años
Cristalinos
0,5 - 2
Catarata
6 meses varios años
Testículos
0,15
Esterilidad
temporaria
2 - 3 meses
Ovarios
3 - 10
Esterilidad
definitiva
semanas
Tejido
Órgano
IAEA
Efecto determinístico
Irradiación y médula ósea
Células
madres y
progenitoras
Bloqueo de la
proliferación,
muerte celular
IAEA
Precursoras
inmaduras
Células
maduras
Depleción por
falta de
renovación
Aplasia
Medular
Efectos oculares
Umbral - Gy
Efecto
0,5 - 2 (agudo)
Catarata
4 (fraccionados) estacionaria
Catarata
Dosis mayores
progresiva
El cristalino es la
estructura más
radiosensible del ojo
IAEA
Catarata radioinducida
γ
(Aspecto anterior del
ojo)
γ
Polo anterior
Izquierdo
Derecho
cortical
núcleo
Opacidad
lenticular
subcapsular
IAEA
Polo posterior
ecuador
Migración de
células
pseudoepiteliales
Aparato reproductor femenino
Umbral - Gy
Efecto
2 - 6 (agudo)
Esterilidad
temporal
Esterilidad
3 - 10
permanente
Rango muy amplio porque es
muy dependiente de la edad:
número de folículos
IAEA
El ovario es el órgano más radiosensible
del aparato reproductor femenino
Aparato reproductor masculino
Umbral - Gy
Efecto
0,15 (agudo)
Esterilidad
temporal
Esterilidad
6
permanente
Se expresa a los 50 días en
el espermograma
El testículo es el órgano más radiosensible del aparato
reproductor masculino (y del organismo)
IAEA
Sistema respiratorio
El pulmón es el órgano más
radiosensible(*) del tórax.
DL50 por irradiación aguda: 8 -10
Gy
Neumonitis aguda intersticial: tos, fiebre, RX con
opacidades difusas. Puede evolucionar hacia la fibrosis
pulmonar meses después (insuficiencia respiratoria)
(*) neumonocitos tipo 2 y endotelios vasculares
IAEA
Sistema cardiovascular
Si bien el corazón no es muy
radiosensible, dosis agudas
>20 Gy o dosis fraccionadas
>60 Gy pueden inducir derrame
pericárdico y pericarditis
constrictiva.
El endotelio de los vasos sanguíneos es
radiosensible. La disfunción endotelial
juega un rol importante en la injuria tardía
radioinducida en órgaños (endarteritis
obliterante)
IAEA
Sistema digestivo
El intestino delgado es el órgano más
radiosensible del tubo digestivo:
efectos tempraños (erosiones,
úlceras, alteración de la absorción,
diarrea) y tardíos (fístulas,
obstrucciones)
El hígado es la más radiosensible de los órganos
anexos al tubo digestivo (Dosis de tolerancia: 30
Gy fraccionados)
IAEA
Glándulas salivales: xerostomía, dolor,
tumefacción, aumento de amilasemia
Sistema nervioso
El cerebro posee en una región muy radiosensible en el
hipotálamo (girus dentado), con stem cells activas que
inducen neurogénesis durante toda la vida.
Dosis “bajas” (1 a 2 Gy) alteran el trazado del EEG y pueden
inducir trastornos funcionales.
Altas dosis (> 55 Gy fraccionados): necrosis
Médula espinal: Dosis de tolerancia
40 Gy fraccionados, muy
dependiente del volumen irradiado
(mielitis transversa)
IAEA
Irradiación del embrión y feto
Aspectos sobre los efectos determinísticos
Período
Dose
(Gy)
Efecto
Preimplantación
1
aborto
Organogénesis
(15-55 dias)
0,1
malformación
aborto
retraso temporal
del desarrollo
Fetal / término
0,2 – 0,5
retraso mental
retraso definitivo
del desarrollo
IAEA
Dosis uterinas en exámenes
radiológicos - mGy
IAEA
Examen
Dosis
RX del tórax
0,006
RX de abdomen
1,6
Pielograma IV
11,4
CT de abdomen
15
Dosis uterinas en exámenes
radiológicos - mGy
Examen
Dosis
RX del tórax
0,006
RX de abdomen
1,6
Pielograma IV
11,4
CT de abdomen
15
IAEA
¿Y los efectos
estocásticos?