Respuesta de Órganos y Sistemas a la Radiaciòn

1.- CLASIFICACIÓN DE LAS PRINCIPALES MANIFESTACIONES OBSERVADAS EN INDIVIDUOS IRRADIADOS, Los síntomas de las personas y animales irradiados se pueden clasificar de la siguiente manera:

1.1.- SOMÁTICOS/GENÉTICOS

 * Somáticos: sólo afectan al propio individuo irradiado. Por ejemplo: nauseas, vómitos, cataratas, etc.

 * Genéticos o Hereditarios: afectan a la descendencia del individuo irradiado. Por ejemplo: malformaciones en la descendencia.

1.2.- DETERMINISTAS/PROBABILISTAS

 * Deterministas (no-probabilistas o no-estocásticos): son efectos cuya gravedad, están en función de la dosis recibida.  La gravedad del efecto aumentará con la dosis absorbida.          Existe una dosis umbral, por debajo de la cual el efecto no se produce. Por ejemplo: náuseas, vómitos, etc.

* Probabilistas (estocásticos o no-deterministas): son efectos cuya probabilidad de ocurrencia están en función de la dosis recibida. No existe una dosis umbral  por debajo de la cual no haya efectos probabilistas es decir, se acepta que incluso muy pequeñas dosis de radiación pueden producir estos efectos con probabilidad muy pequeña, pero no nula. Además, cuando el efecto aparece, su gravedad es independiente de la dosis recibida. Por ejemplo: cáncer, efectos hereditarios.

1.3.- PRONTOS/TARDÍOS

 * Prontos: son efectos que aparecen tras una irradiación intensa y relativamente breve (dosis aguda). Por ejemplo: náuseas, vómitos, eritemas, etc.

 * Tardíos: son efectos que puede aparecer entre 5 y 30 años tras la irradiación. Por ejemplo: cataratas, cáncer.

He aquí un cuadro-resumen de lo expuesto:

EFECTOS BIOLÓGICOS

DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

SOMÁTICOS

HEREDITARIOS

(siempre tardíos)

Deterministas– prontos:náuseas, eritemas

– tardíos:cataratas

Probabilistas(siempre tardíos)

cáncer

malformaciones

 

 

 

 

 

 

 

2.- EFECTOS DETERMINISTAS SOMÁTICOS (PRONTOS Y TARDÍOS), Están asociados a la muerte celular o apoptosis radioinducida. en caso de ser irradiaciones intensas durante en período corto de tiempo, generalmente inferior a una hora, es decir irradiaciones agudas, los efectos aparecerán después de transcurrir unas horas, o varias semanas. Nos interesa sobre todo el caso de la irradiación aguda con rayos X y gamma, tanto a cuerpo entero como parciales. Llamamos irradiaciones crónicas a las que son muy prolongadas en el tiempo.

2.1.- IRRADIACIÓN AGUDA A CUERPO ENTERO: GLOBALES Y HOMOGÉNEAS A TODO EL ORGANISMO, La irradiación intensa a cuerpo entero produce una notable muerte celular. Los órganos más afectados resultan ser la médula ósea, la pared gastrointestinal, y el sistema neuromuscular, este último para irradiaciones particularmente intensas.  La siguiente tabla de dosis-efecto se refiere a dosis a cuerpo entero de radiación X y gamma, de una sola vez y durante una breve e intensa exposición. Estas dosis son muy superiores a las que se suele dar en los ambientes de trabajo usuales; sólo se producirán en caso de poco probables accidentes, graves errores de operación o explosiones nucleares.

EFECTOS DE DIVERSAS DOSIS AGUDAS DE RADIACIÓN X Y GAMMA A CUERPO ENTERO

DOSIS (GY)

EFECTOS SOMÁTICOS DETERMINISTAS PRONTOS

< 0.25

Ningún efecto apreciable. Seguimiento clínico de evolución células sanguíneas

0.25 – 0.5

Ligeras alteraciones pasajeras en la sangre. No efectos clínicos

0.5 – 1

Fatiga persistente. Náuseas, vómitos a las pocas horas en 5% de las personas, por muerte células pared intestinal. Cambios marcados en la sangre con restablecimiento tardío

1 – 2

Fatiga persistente. Náuseas y vómitos en mayoría de las personas. Depresión de los elementos sanguíneos. Recuperación probable de 3 a 6 meses

 

DOSIS (GY)

EFECTOS SOMÁTICOS DETERMINISTAS PRONTOS

2 – 4

Mismos efectos, con incapacidad física inmediata. Predominan las manifestaciones hematológicas: descenso de granulocitos y plaquetas. Algunas muertes al cabo de 2 a 6 meses, en proporción reducible con tratamiento médico.

4 – 5

Sin tratamiento habrá un 50 por 100 de muertes, debido a la destrucción de las células sanguíneas. Los supervivientes no tratados tardarán al menos un año en recuperarse.

6 – 10

Náuseas y vómitos intensos. Pueden aparecer manifestaciones pulmonares e intestinales, que con tratamiento pueden atenuarse o desaparecer de 1 a 2 semanas, prueba de la regeneración de tejidos. Sin tratamiento, muerte en casi todos los casos, entre 1 y 2 semanas.

10 – 100

Aunque a estas dosis se dan ciertas manifestaciones neurológicas, predominan síntomas pulmonares (edema agudo) y gastrointestinales: vómitos, diarreas, graves lesiones celulares en tubo digestivo. La muerte sobreviene en días o 2 semanas, por causas múltiples: perforaciones intestinales, hemorragias, infección, colapso cardiovascular.

> 100

Predominan las manifestaciones neurológicas, de aparición muy rápida y probablemente relacionados con edema cerebral: cefaleas, vómitos, convulsiones, coma. Muerte en 48 h a lo sumo.

Digamos, como complemento a esta tabla, que:

* Hasta los 2 Gy no es obligatoria la hospitalización, pero es necesaria una vigilancia estrecha, para seguir la evolución de las células sanguíneas.

* El tratamiento a irradiados empieza a estar indicado a partir de los 2 Gy; consiste en una o varias de las siguientes actuaciones:

– Antibióticos.

– Transfusión sanguínea.

– Tratamiento con factores de estimulación hematopoyética.

– Injerto de médula ósea, como último recurso.

* En ausencia de informe dosimétrico fiable tras el accidente, los mejores índices para evaluar la dosis recibida en una irradiación aguda elevada a cuerpo entero son:

– Manifestaciones neurológicas y digestivas; su precocidad e intensidad permitirán apreciar rápidamente las dosis recibidas, cuando son altas.

– Seguimiento de la fórmula sanguínea, especialmente la evolución del recuento de linfocitos, granulocitos y plaquetas sanguíneas.

– Electroencefalograma.

– Estudio de las aberraciones cromosómicas.

(Estas dos últimas en centros más especializados)

* No existe un valor mínimo bien definido para el umbral de dosis mortal; la probabilidad de muerte aumenta con la dosis, y depende de si hay o no tratamiento.

* El riesgo de muerte por dosis agudas para individuos sanos es muy pequeño por debajo de 1,5 Gy.

* Es muy alta para dosis superiores a 6-8 Gy.

* A la dosis de 5 Gy se le ha llamado dosis letal 50 por 100 (DL50), pues, en ausencia de tratamiento, mueren aproximadamente la mitad de los individuos irradiados.

* Entre 2 y 10 Gy las causas del fallecimiento suelen ser infecciones secundarias resultantes de la disminución de los glóbulos blancos, que normalmente protegen el organismo (sistema inmunológico).

* Por ello, la probabilidad de supervivencia aumenta con tratamiento temprano que incluya aislamiento estéril, y transfusión de médula ósea que estimule producción de glóbulos blancos.

* Para dosis superiores a 10 Gy la muerte sobreviene en un plazo de 2 a 5 días a causa de la destrucción de la mayoría de las células de la pared interior del intestino, seguida de rápidas y severas infecciones bacterianas. Pero a pesar de ello, como hemos indicado anteriormente, no existe la dosis letal 100 por 100 (DL100).

2.2.- IRRADIACIONES PARCIALES: AGUDAS Y CRÓNICAS:

– PIEL

– Dosis aguda < 1 Gy: no se observan modificaciones, pero la zona irradiada se debilita, y es más sensible a posteriores irradiaciones.

– Dosis aguda de unos 5 Gy: eritema de aparición precoz de algunos días de duración.

– Dosis única de 10 Gy o más: quemaduras de intensidad y duración según dosis y superficie irradiada.

– Irradiaciones repetidas, superiores a 5 Gy/día: alteración de la piel; atrofia, sequedad, fragilidad al traumatismo. Posibles radionecrosis tardías.

– MUCOSAS: Edemas y ulceraciones de las mucosas, por ejemplo estomatitis. Son efectos relacionados con la contaminación externa por radioelementos, como en el accidente de Chernobil.

– OJOS: El cristalino es la parte más radiosensible del ojo. La muerte de las células  provoca una opacidad local que puede desembocar en cataratas; que ocurren para dosis >10 Gy liberadas de manera crónica y para irradiación aguda el umbral sería de alrededor de 2 Gy.

– TIROIDES: La administración de una dosis de 200 Gy en el tiroides seguida de una absorción de Yodo-131 (I131) provoca insuficiencia tiroidea en el 50% de los casos dentro de un periodo de 5 años. Este fenómeno es aprovechado en el tratamiento de hipertiroidismo, administrándose actividades de I131 de unos 185 MBq. (1 MBq = 106 Bq)

– HUESOS: Una irradiación de los cartílagos de conjunción puede provocar una disminución del crecimiento del hueso compacto.

– GÓNADAS

– Testículos: La radiación produce lesiones sobre todo en las células madre de los espermatozoides. Una dosis aguda (única) de 6 Gy provoca azoospermia (generalmente definitiva) , mientras que dosis del orden de 0,1 Gy hasta 2 Gy, produce azoospermia transitoria, que revertirá en algunos años.

– Ovarios: Son más radiorresistentes que los testículos, al menos en mujer adulta. Una dosis única >12 Gy  provoca esterilidad definitiva en mujer joven; A los 45 años, sin embargo, la dosis única de esterilidad definitiva es de 6 Gy. Una dosis única de superior a 3 Gy  puede causar esterilidad temporal. Las manifestaciones debidas a mutaciones de células germinales (espermatozoides u ovocitos) y las subsecuentes anomalías hereditarias las estudiaremos posteriormente.

TEJIDOS Y EFECTOS

DOSIS UMBRAL (GY) EN EXPOSICIÓN ÚNICA

TASA DE DOSIS UMBRAL (GY/AÑO) EXPOSICIÓN CRÓNICA

Testículos

Esterilidad definitiva

Esterilidad transitoria

Ovarios

Esterilidad

Cristalino

Opacidad detectable

Molestia en la visión

Médula ósea

6

0.1 – 1 ó 2

6 – 12

1

10

0.5

2

0.5

> 0.2

> 0.1

> 0.15

?

3.- EFECTOS PROBABILISTAS SOMÁTICOS

3.1.- DEMOSTRACIÓN DEL RIESGO CANCERÍGENO y EVOLUCIÓN CUANTITATIVA DEL MISMO, Esta enfermedad es el principal riesgo tardío de las radiaciones ionizantes. Dado que el cáncer de origen natural tiene una incidencia del 25 %, no es fácil demostrar que existe un riesgo de cáncer radioinducido. Para demostrar el efecto cancerígeno de las radiaciones ionizantes y evaluar el riesgo radiológico, se recurre a estudios epidemiológicos: se compara el número de cánceres sobrevenidos en una población irradiada, con los sucedidos en una población testigo (no-irradiada).

La prueba más taxativa del cáncer radioinducido la encontramos en la Segunda Guerra Mundial: el 6 de agosto 1945 se lanza sobre Hiroshima una bomba de U235, y tres días después, otra de Pu239 sobre Nagasaki. Se sabe también que la radioterapia, usada para eliminar masas tumorales o para el tratamiento de otras enfermedades, puede inducir cáncer.

Al igual que en los otros efectos probabilistas como los hereditarios, se admite que no existe un umbral de dosis por debajo del cual el riesgo fuera nulo. Esto no ha sido posible demostrarlo hasta la fecha, si bien es bastante plausible: la posibilidad de que el cáncer se origine en una sola célula por acción de radiación ionizante ha inducido a pensar que toda dosis absorbida, por pequeña que sea, supone un riesgo no nulo.

En definitiva, y ante la ausencia de evidencias fiables sobre la relación dosis-efecto en el rango de las bajas dosis, la Comisión Internacional de Protección radiológica (ICRP), máximo referente internacional en la materia, en una actitud prudente y conservadora , ha venido asumiendo la hipótesis de que no existe umbral para la ocurrencia de los efectos estocásticos y que, además, existe una relación lineal entre dosis y efectos; es la llamada hipótesis lineal-sin umbral, para los efectos estocásticos. Los primeros datos que arrojaron los estudios epidemiológicos de Hiroshima y Nagasaki se pueden resumir en la siguiente tabla:

RIESGOS DEL CÁNCER

 

TIPO DE CÁNCER

CASOS/MILLÓN/MSV

Leucemia

3

Cáncer de pulmón

2

Cáncer de tiroides

1

Sarcoma óseo

0,5

Cáncer de hígado

1

Otros cánceres

3

TOTAL

10,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Según la tabla anterior, tenemos que para 1 mSv de dosis, aparecen aproximadamente 10 casos sobre una población de 106 personas. Esto significa que para esa dosis (1 mSv), aparecerá un caso de cada 100.000 personas:

Probab. de cáncer para1 mSv: 10 casos/106 pers = 1 caso/105 pers = 10-5

 Es decir, hablaríamos de una probabilidad P = 10-5, para un 1 mSv. (Notar que la probabilidad es un número adimensional, esto es, sin unidades: efectivamente, la probabilidad se puede interpretar de un modo estadístico: P = casos favorables/casos totales. Nótese también que una probabilidad de 10-5 se puede expresar también, en tanto por ciento, como ). En la actualidad se acepta la hipótesis lineal sin umbral para los efectos probabilistas, suponemos que para una dosis efectiva diez veces mayor, 10 mSv, la probabilidad será también de diez veces mayor:

Probabilidad de cáncer para 10 mSv: 100casos/106 pers = 1 caso/104 pers = 10-4

 Podemos entonces hablar de probabilidad por unidad de dosis; para el caso del cáncer, tenemos: (10 casos / 106 pers) / 1mSv = 10 casos / (106 pers 1mSv) = 1 caso / 105 pers mSv = 10-5 mSv-1

Llamamos r a la probabilidad por unidad de dosis efectiva; para el cáncer radioinducido:

rcáncer= 10-5 mSv-1

 En protección radiológica, G se llama detrimento.

EJEMPLO RESUELTO: Una población de 5.000 personas se ve afectada de una dosis efectiva (cada persona) de 3 mSv-1. Suponiendo una probabilidad por mSv dercáncer= 10-5 mSv-1, encontrar el valor esperado de cánceres radioinducidos.

solución:

– Dosis efectiva  E =3 mSv-1

– Población: N = 5.000 = 5. 103

– Probabilidad de cáncer

– Valor esperado de afectados

Es decir, esperamos uno o ningún afectado por radiocáncer en el transcurso de su vida. Teniendo en cuenta que el cáncer natural  tiene una incidencia del 25% (lo que significa una probabilidad de 0,25), esta población sufrirá un total de  casos de cáncer natural. Estas cifras enseñan dos cosas: a) la radiación, bien utilizada, no supone un riesgo elevado, y b) los estudios epidemiológicos de radiocáncer resultan extremadamente dificultosos, habiéndose de recurrir a situaciones extremas, como Hiroshima, Nagasaki o Chernobil.

3.2.- EL RADÓN Y AEROSOLES RADIACTIVOS NATURALES: El radón Rn222 existente en la naturaleza proviene de la serie de la serie del uranio, que comienza en el U238, presente desde el origen de la Tierra. Suele estar contenido en los muros y suelos de las viviendas, y en los suelos de ciertos terrenos, como los graníticos principalmente. Pasa a forma gaseosa, liberándose a la atmósfera circundante. La cadena de desintegración del radón involucra básicamente a los elementos radiactivos, emisores , siguientes: Po218, Pb214, Bi214 yPo214, emitiéndose 3 partículas . Encontrando en total los nucleidos Po218, Pb214, Bi214,Po214, Tl210, Pb210 (periodo de semidesintegración T = 22,3 años), Bi210, Po210, Tl206, Pb206 (estable). Una vez en la atmósfera, el radón se fija a las partículas de polvo, que son normalmente inhaladas por las personas. Tengamos en cuenta que:

* En el exterior de las viviendas, la concentración de radón (nos referimos básicamente al Rn222) es del orden de 1 a 10 Bq/m3.

* En el interior de las viviendas, las diferencias de concentración de unos lugares a otros de un mismo país puede ser muy grande, dependiendo de factores como:

– Naturaleza del terreno (suelos graníticos)

– Tipos de materiales de construcción (ricos en U, Ra,…)

– Temperatura media

– Ventilación.

Se ha estimado que un valor medio de la concentración equivalente (es decir, tomando en cuenta toda la cadena de desintegración) es 20 Bq/ m3, en la mayor parte de las áreas del planeta. No obstante, puede haber variaciones locales que van de 1 Bq/m3 a 100.000 Bq/m3; en España tenemos un rango de 7 Bq/m3 a 4.800 Bq/m3 (Fuente: Consejo de Seguridad Nuclear, 2002).   El radón y sus descendientes aportan en término medio 1,2 mSv/año (dosis efectiva anual) a las personas; es decir, aproximadamente el 50% de la exposición natural.  El resto de la exposición natural se debe fundamentalmente al K40 interior al individuo, y a la radiación cósmica, siempre a tener en cuenta en vuelos comerciales.

* La Organización Mundial de la Salud (OMS = WHO) encontró en 1983 que aun siendo el tabaco y alcohol los principales causas de cáncer broncopulmonar, los trabajadores en minas de uranio (que sean fumadores) presentan una mayor predisposición que los fumadores de otros sectores. Las cifras OMS son muy elocuentes:

– El 80% de los cánceres bronquiales se deben al tabaco.

– Se necesitan 116 años de actividad en mina de uranio para que un no fumador desarrolle cáncer broncopulmonar (parece pues haber umbral para este cáncer!!).

* El cáncer broncopulmonar inducido por Rn222 es del tipo llamado de células pequeñas.

3.3.- EFECTOS EN TIROIDES DE LA EXPOSICIÓN RADIACTIVA

3.3.1.- EXPOSICIÓN EXTERNA: TUMORES DE TIROIDES, muchos estudios epidemiológicos muestran un aumento de la frecuencia de tumores de tiroides tras la exposición externa de dicha glándula durante la infancia. Los datos más importantes son:

– 2/3 son tumores benignos. El pronóstico es globalmente favorable, igual que en los cánceres no radioinducidos.

– Estos cánceres tienen una incidencia máxima pasados 15 ó 20 años desde la exposición.

– Se suelen preceder o acompañar de nódulos (tumores benignos).

Hipertiroidismo y bocio sólo aparecen en dosis elevadas.

– El fraccionamiento de las dosis reduce el riesgo cancerígeno.

– Los niños son más radiosensibles que los adultos; a partir de los 30 años, el riesgo es prácticamente nulo. Por todo ello, es particularmente importante protección plomada a la altura del cuello en exploraciones odontológicas.

3.3.2.- EXPOSICIÓN INTERNA: EFECTOS DE LA ADMINISTRACIÓN MÉDICA DEL I131,  El uso médico de elementos radiactivos (radisótopos) para su administración intravenosa o ingerida ó inhalada a pacientes, tanto para exámenes (diagnóstico) como para tratamiento (terapia) constituye lo que se conoce como medicina nuclear.  La administración intravenosa del Yodo-131, que se fijará principalmente en la glándula tiroides, se realiza tanto para en examen como en terapia:

* USOS DEL I131EN DIAGNÓSTICO:  – Gammagrafías (ya en desuso): Antes de la introducción del Tc99m (grupo D de radiotoxicidad) y del I131 (grupo C), se empleó en medicina nuclear el I123 (grupo B, es decir, más radiotóxico que los anteriores), en dosis de unos pocos MBq.

* USOS DEL I131EN TRATAMIENTO DEL HIPERTIROIDISMO Y CÁNCER DE TIROIDES:

– Hipertiroidismo: varios MBq, en terapia metabólica.

 – Cáncer de tiroides: varios GBq, para destruir células tumorales.

Los estudios revelan que, tanto en diagnóstico como en tratamiento, no hay un aumento significativo del riesgo de cáncer. Hay que tener en cuenta además que debido a la importante mortalidad celular, el riesgo de hipotiroidismo aumenta linealmente con la dosis administrada al tiroides.

4.- EFECTOS PROBABILISTAS HEREDITARIOS: MALFORMACIONES: Los efectos hereditarios aparecen en la descendencia de las personas que hayan sufrido irradiación en las gónadas.          No se ha podido demostrar en humanos ninguna enfermedad hereditaria después de la irradiación de gónadas. Los Rayos X provocan modificaciones de los caracteres hereditarios.             La frecuencia de las mutaciones naturales no es infrecuente. En la especie humana el porcentaje de células sexuales portadoras de una mutación natural se sitúa entre 7- 20%. Se distinguen dos tipos de anomalías cromosómicas:

– Aneuploidias: son una anomalía del reparto de los cromosomas durante la división celular (Por Ej.: Trisomía del cromosoma 21).

– Alteraciones estructurales: se producen por la fusión de cromosomas, cambios de segmentos de cromosomas (translocación) o la pérdida de segmentos (delección).

Se estima que la mitad de abortos espontáneos se deben a una anomalía genética. Se han realizado numerosos estudios sobre poblaciones humanas irradiadas mediante una de las tres fuentes de irradiación más importantes:

– Irradiación médica en países desarrollados.

– Irradiación natural.

– Poblaciones irradiadas tras las bombas de Hiroshima y Nagasaki.

5.- EFECTOS DE LAS RADIACIONES IN UTERO

5.1.- DESARROLLO FETAL: Se distinguen tres períodos en el desarrollo fetal:

1º) Preimplantación (1º – 8º día):  Migración y división del ovocito, los efectos de la irradiación son de tipo todo o nada. Puede morir el embrión, pero si sobrevive su desarrollo será normal.

2º) Organogénesis (9º día – 2º mes): Se configuran todos los órganos del embrión dando el feto, aunque sin genitales externos. En este periodo, pueden darse malformaciones congénitas.

3º) Periodo fetal (2º – 9º mes): Este período es crítico porque las células en crecimiento muy rápido son particularmente sensible a las radiaciones, existiendo el riesgo de mal desarrollo.

5.2.- CONCLUSIONES Y CONDUCTA QUE SE DEBE SEGUIR: Se creía que los primeros días del embarazo eran una fase crítica por lo que se prohibió realizar una prueba radiológica después del 10º día (regla de los 10 días).  Actualmente la mayoría de los radiólogos obedece a la regla del todo o nada. Sin embargo, parece prudente evitar cualquier irradiación de una mujer embarazada, asegurándose en caso necesario mediante un test de embarazo. en el caso de irradiación de origen médico o accidental del embrión o el feto, puede plantearse la interrupción del embarazo.  Normas:

– Irradiación < 0,10 Gy: ninguna medida.

– Entre 0,1- 0,2 Gy: decisión en función deseo maternidad y sabiendo que este intervalo tiene riesgos muy bajos.

– Irradiación > 0,2 Gy: se recomienda la interrupción del embarazo.

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