¿Nunca te has planteado cómo afectó la radiación a la gente que vivió los desastres de las centrales nucleares de Chernobyl y Fukushima?, ¿O a los que estuvieron cerca del lugar donde cayeron las bombas de Hiroshima o Nagasaki? Sigue leyendo si quieres conocer los efectos biológicos radioinducidos en el ser humano.
Si te gusta la temática de la medicina nuclear, te recomiendo que no te pierdas el post sobre Protonterapia que hay en el blog.
Acción de la radiación a nivel celular
Todos los seres vivos estén expuestos a radiación ionizante de manera natural, ya sea procedente de la corteza terrestre o bien del espacio exterior. Sin embargo a esto hay que sumarle la radiación que ha creado el ser humano, o antropogénica, que incluyen los ensayos de las bombas nucleares, minería, residuos radiactivos procedentes de instalaciones nucleares, medicina nuclear…
Aunque tiene aplicaciones beneficiosas para el hombre, la radiación ionizante puede producir efectos nocivos para el medioambiente y para nuestra propia salud. Por ello es tan importante conocer qué efectos tiene a nivel celular y tisular.
Los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes derivan del daño que estas producen en la estructura química de la célula, concretamente en la molécula de ADN. Pueden ser de dos tipos:
Efecto directo sobre el ADN
Las trayectorias de la radiación pueden depositar energía directamente sobre el ADN. La radiación provoca la ionización de átomos que forman parte de la molécula de ADN, provocando roturas en los enlaces de las bases nitrogenadas que lo componen (Adenina, Guanina, Citosina y Timina).
Efecto Indirecto sobre el ADN
El daño que se produce en el ADN puede tener diferentes características:
- Roturas de cadena sencilla
- Roturas de doble cadena
- Daño de las bases
- Entrecruzamiento ADN-proteína
Aunque las roturas de las cadenas de ADN es un evento que se produce sin necesidad de que haya radiación y existen mecanismos para repararlo, si es cierto que si la tasa de roturas es muy grande, o se produce una rotura en ambas cadenas (doble), estos sistemas de reparación pueden fallar y se realizará una reparación incorrecta. Esto dará lugar a una mutación genética.
Radiosensibilidad celular
Existe una relación entre la fase de diferenciación en que la célula se encuentra y el daño producido por la radiación. Esto se conoce como radiosensibilidad, y se postuló allá por el año 1906 gracias a dos médicos franceses mediante la Ley de Bergonié y Tribondeau. Esta ley expone que las células presentan diferente sensibilidad a la radiación en función de varios factores intrínsecos, son más radiosensibles:
- Aquellas células que presentan mayor actividad mitótica.
- Las células menos diferenciadas o indiferenciadas (las que no han sufrido procesos de diferenciación hacia estirpes celulares específicas).
- Las células que tienen por delante un ciclo vital con mayor número de divisiones.
También existen otros factores por los que la respuesta celular ante la radiación se puede ver afectada, como son los de tipo físico (dosis, tasa de dosis, calidad de la radiación recibida…) y químicos (sustancias que aumentan – oxígeno – o disminuyen – sulfidrilos o sulfuros que contienen grupos tioles – la radiosensibilidad celular).
Efectos biológicos radioinducidos
Los efectos en el tejido vivo van a depender de la letalidad que tenga la radiación sobre los grupos celulares. Se pueden dividir en dos grupos en función de si el grupo celular muere y el órgano irradiado pierde su función (efecto determinista), o si las células en lugar de morir sólo se ven modificadas/mutadas (efecto estocástico).
Para entenderlo mejor utilizaremos una tabla para comparar ambos efectos:
Efectos estocásticos Efectos deterministas
Mecanismo
Lesión subletal (una o pocas células) Lesión letal (muchas células)
Naturaleza
Somática o hereditariaSomática
Gravedad
Independiente de la dosisDependiente de la dosis
Dosis umbral No
Si
Relación dosis-efecto
Lineal-cuadrática; linealLineal
Aparición
TardíaInmediata o tardía
Efectos deterministas
Se producen cuando, tras una irradiación, un gran número de células mueren, provocando a su vez la pérdida de la función de un órgano o tejido. La gravedad de este efecto es proporcional a la dosis recibida (más dosis, mayor número de células muertas), siempre y cuando sea mayor que la dosis umbral.
La dosis umbral es la dosis que establece el límite entre la aparición o no del efecto (que en este caso es la muerte celular).
Los efectos deterministas ocurren a dosis relativamente altas de radiación y suelen ponerse de manifiesto a medio-corto plazo. El periodo de latencia con el que se manifiesta el efecto no es igual entre un tejido y otro, y depende de la tasa normal de desaparición de ese tipo de células, o lo que es lo mismo, de la cinética de renovación celular.
Síndrome de Irradiación en el adulto
Es el conjunto de signos y síntomas que se producen como respuesta de un individuo adulto a una exposición aguda, desde una fuente de irradiación externa, y que afecte a todo su organismo.
Los efectos pueden diferenciarse en tres etapas:
- Prodrómica: los s/s aparecen en las primeras 48h como consecuencia de la irradiación del SN autónomo. Su sintomatología es central: vómitos, diarreas, cefaleas, vértigo, alteraciones de los órganos de los sentidos, taquicardia, irritabilidad, insomnio… Su duración varía desde minutos hasta varios días.
- Latente: no hay sintomatología durante este periodo, varía desde minutos hasta semanas.
- De enfermedad manifiesta: aparecen los síntomas concretos de los órganos y tejidos más afectados por la radiación.
El Comité Científico de Naciones Unidas para los Efectos de la Radiación Atómica (UNSCEAR) ha contabilizado en Chernobyl 134 muertes producidas por el Síndrome de Irradiación
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En función del órgano principal que cause la muerte del paciente, existen tres síndromes post-irradiación:
Síndrome de la médula ósea
Se produce tras una exposición aguda a dosis entre 3 y 5 Gy. La fase prodrómica aparece a las pocas horas y consiste en vómitos, náuseas y diarreas. La fase latente puede durar entre algunos días y 3 semanas, según la dosis. En la tercera semana se inicia la enfermedad hematopoyética, con leucopenia y trombopenia muy marcadas. La inmunidad está deprimida, por lo que aparecen infecciones graves. Habrá hemorragias, por trastornos en la coagulación sanguínea, que acentuarán más la anemia debida a la lesión medular. A partir de la quinta semana se inicia la recuperación si la dosis ha sido inferior a 3 Gy; dosis más altas pueden provocar la muerte en 30-60 días.
Síndrome gastrointestinal
Se presenta a dosis entre 5 y 15 Gy. La dosis letal para producir la muerte al 100% de los casos (DL100) se sitúa entre los 6 y 10 Gy. La fase prodrómica se produce a las pocas horas de la exposición y se caracteriza por náuseas, vómitos y diarreas muy intensas. La fase latente dura desde el 2º al 5º día después de la irradiación. En la enfermedad manifiesta vuelven a aparecer náuseas, vómitos y diarreas con fiebre. La muerte se puede producir en 10-20 días tras la irradiación. Los síntomas se deben a la lesión del tracto gastrointestinal, y en parte a la lesión de la médula ósea. El intestino delgado pierde su mucosa; existe un cuadro de malabsorción, con pérdida de líquidos, proteínas y electrolitos por vía digestiva, aparece deshidratación y hemorragias intestinales. Se favorece además la infección generalizada producida por los gérmenes habituales del intestino, sobre todo si existe leucopenia por afectación de la médula ósea y depresión inmunitaria.
Síndrome del sistema nervioso central
Se produce a dosis superiores a 15 Gy. La fase prodrómica aparece rápidamente y su duración es a veces de minutos. Hay náuseas, vómitos y síntomas psíquicos (confusión, irritabilidad) y neurológicos (disminución de consciencia, quemazón en la piel, etc.). La fase latente dura escasas horas. A las 4-6 horas de la irradiación aparece la fase final con síntomas neurológicos, convulsiones, ataxia, grados progresivos de coma… El paciente fallece desde las 24h siguientes hasta 5 días después de la irradiación. La causa es un cuadro de hipertensión endocraneal fuerte, con edema cerebral, hemorragias y meningitis aséptica por afectación vascular principalmente.
Si esto afecta así a un individuo adulto, ¿qué efectos tendrá sobre un organismo en desarrollo?
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Síndrome de Irradiación durante la gestación
Cuando se produce la fertilización del óvulo comienza una etapa muy activa de división celular. Antes de que el cigoto se implante en la mucosa del útero (etapa de preimplantación) puede producirse una elevada mortalidad.
Una vez que haya tenido lugar la implantación y se inicie la diferenciación celular característica de la fase de la organogénesis, deja de ser probable que se produzca la muerte del embrión, pero sí puede producir anomalías estructurales y deformidades. La irradiación a 3-8 semanas de gestación puede producir anomalías graves en muchos órganos, especialmente en el sistema nervioso central y esqueleto.
Entre las semanas 8 y 15 de gestación es menos frecuente la aparición de anomalías aparentes y muerte prenatal, pudiéndose producir retraso mental y disminución en el cociente de inteligencia (QI).
La exposición entre las semanas 15 y 26 también puede provocar disminución en el cociente de inteligencia, aunque ya menos severa.
La radiorresistencia del feto aumenta durante la última fase del desarrollo al incrementarse el número de células diferenciadas y disminuir la actividad mitótica. Como consecuencia, la irradiación del feto a partir de la semana 26 conlleva mucho menor riesgo.
Efectos estocásticos
Tras una irradiación a dosis bajas (<0,2 Gy) o tasas de dosis bajas (<0,1 mGy/min-1), las células que no mueren sufren una modificación en su ADN. Esto se conoce como efecto estocástico, y la probabilidad de que ocurra aumenta si lo hace también la dosis de radiación recibida.
En principio no se ha fijado una dosis umbral para su aparición, pero sí se sabe que pueden sufrirlos tanto el individuo irradiado (efecto somático) como su descendencia (efecto hereditario). Este dependerá de qué tipo de célula haya sido irradiada, si ha sido una célula somática lo sufrirá el individuo, en cambio si ha sido una célula germinal, serán sus hijos quienes puedan sufrir los efectos de la radiación.
El efecto estocástico somático por excelencia es el desarrollo de cáncer.
Los efectos estocásticos hereditarios pueden clasificarse en función de dónde se haya producido la mutación:
- Mendelianas: son debidas a la mutación en un único gen. Se clasifican en autosómicas dominantes, recesivas, ligadas a X dominantes o recesivas.
- Multifactoriales: debidas a complejas interacciones entre diversos factores genéticos y ambientales.
- Cromosómicas: se deben a alteraciones en los cromosomas.
Y hasta aquí llegamos con los efectos de las radiaciones sobre el tejido vivo. Espero que os haya ayudado para poneros sobre la pista de cómo se ve afectado el cuerpo humano por la radiación y tomar consciencia de ello.
Más adelante tengo prevista la realización de un post con las diferentes medidas de radioprotección que me parecen de suma importancia. ¡No os lo perdáis, nos vemos en el blog!
Bibliografía:
Fuente: CSN y contenidos ACPRO. Disponible en: http://csn.ciemat.es/MDCSN/
Fuente: CUN Ley de Bergonie y Tribondeau. Disponible en: https://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/ley-bergonie-tribondeau
Photos by Telemachus, Abbkine Company, ALEX v.33, qrt111
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