BABES ERRADIOLOGIKORAKO TREBAKUNTZA-HITZALDIA (II atala) SESIÓN DE FORMACIÓN EN PROTECCIÓN RADIOLÓGICA (parte II)

Transcripción

1 BABES ERRADIOLOGIKORAKO TREBAKUNTZA-HITZALDIA (II atala) SESIÓN DE FORMACIÓN EN PROTECCIÓN RADIOLÓGICA (parte II) Pablo Mínguez Gabiña Erradiofisika eta Babes Erradiologikorako Unitatea

2 FUNDAMENTOS DE RADIOBIOLOGÍA EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓN

3 -Inicios de la radiobiología 1895 Röentgen descubre los rayos X Bequerel descubre la radioactividad el matrimonio Curie descubre el radio. ~1900 Marie Curie acuña el término radioactividad. Desde los primeros años los nuevos materiales radioactivos fueron utilizados en tratamientos contra el cáncer.

4 Durante los primeros años aparece una radioeuforia. Radioactividad la chispa electrofisiológica de la vida

5 Posteriormente la radioeuforia disminuye. -Aparecen casos de osteoradionecrosis mandibular en trabajadoras (chicas del Radio) que pintaban las esferas de los relojes con Ra- 226, al chupar los pinceles que utilizaban. -La muerte del atleta Eben M. Byers por consumo de grandes cantidades de Radithor debido a una lesión de hombro causa alarma social.

6 Después de la segunda guerra mundial y las bombas de Hiroshima y Nagasaki, comienza la radiofobia, pero Son bajas dosis de radiación perjudiciales? Hórmesis de la radiation (también llamada homeostasis de la radiación) es la hipótesis de que bajas dosis de radiación ionizante (justo por encima de los niveles naturales de radiación) son beneficiosos y estimulan la activación de los mecanismos de reparación que protegen contra enfermedades, los cuales no están activados en ausencia de radiación ionizante.

7 Escala temporal de los efectos de la radiación ionizante:

8 INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN CON LA CÉLULA Los efectos biológicos de la radiación derivan del daño que ésta produce en la molécula del ADN, localizada en el núcleo celular.

9 La radiación puede dañar el ADN de forma: -directa, depositando su energía en esta molécula. -indirecta, a través de radicales libres formados al interaccionar la radiación con moléculas de agua de la célula. De los daños causados por los rayos X y la radiación gamma, el 35% son daños directos y el 65% son daños indirectos.

10 LESIONES RADIOINDUCIDAS EN EL ADN Las principales lesiones causadas al ADN por la radiación ionizante son: -Roturas de la cadena del ADN. Simples. Rotura de una sola cadena roturas por cada Gy en cada célula. Dobles. Rotura de las dos cadenas dela doble hélice del ADN. 50 roturas Gy por cada en cada célula. -Alteración de bases. Consiste en la pérdida de una o más bases, la modificación química de alguna de ellas y la ligadura entre dos bases contiguas, formando dímeros roturas por cada Gy en cada célula. -Daño múltiple localizado. Combina una o más roturas dobles de cadena, con un número variable de roturas simples de cadena, lesiones de bases y azúcar.

11 MECANISMOS DE REPARACIÓN Los principales mecanismos de reparación de las lesiones causadas al ADN por la radiación ionizante son: -Reparación por escisión de base (BER), para alteración de bases, roturas de cadena simples, y ciertos tipos de daño múltiple localizado no asociado a roturas de cadena dobles. -Unión de extremos no homólogos (NHEJ), para roturas de cadena dobles. -Recombinación homóloga (HR), para ciertos tipos de daño múltiple localizado asociado a roturas de cadena dobles.

12 PRIMEROS ESTUDIOS RADIOBIOLÓGICOS Importancia de la dosis. La primera variación en tejido sano debida a los efectos de la radiación fue publicada en 1936 y describía la telangiectasia. Se observó que a partir de una cierta dosis los efectos empezaban a aparecer. Importancia del tiempo (Efecto tasa de dosis). El efecto de la radiación es muy diferente si se recibe en un intervalo de tiempo corto o en un intervalo de tiempo muy largo. Salvo raras excepciones (efecto inverso de tasa de dosis) el efecto será más perjudicial según disminuye el intervalo de tiempo. Importancia del volumen. A medida que aumenta el volumen irradiado aumenta la toxicidad causada por la radiación.

13 FACTORES QUE INFLUYEN LA RESPUESTA CELULAR FRENTE A LA RADIACIÓN La respuesta celular a la radiación está influida por: -factores físicos (tasa de dosis, LET, ) -factores químicos (oxígeno, grupo SH) -factores biológicos (ciclo celular, reparación, proliferación)

14 Fracción de supervivencia Fracción de supervivencia Factores físicos -Tasa de dosis. Según aumenta la tasa de dosis la fracción de supervivencia celular disminuye. Dosis -LET (transferencia lineal de energía). Dosis Las radiaciones con una mayor LET causan un daño mayor.

15 Factores químicos -Efecto del oxígeno. El oxígeno al combinarse con los radicales libres produce un aumento de la vida media de estos y aumenta el efecto de la radiación. Es decir, el oxígeno es un potente radiosensibilizante. Existen medicamentos que intentan aumentar el nivel de oxígeno en tumores en los tratamientos de radioterapia. -Las moléculas que contienen el grupo SH (sulfhidrilo) pueden dar un átomo de hidrógeno que contribuye a reparar los efectos de la radiación.

16 Factores biológicos. -Ciclo celular. Las fases del ciclo celular son: G0, G1, Síntesis, G2 y Mitosis. La célula es más radiosensible cuando está en las fases G2 y Mitosis. -Reparación. Después de una irradiación entran en funcionamiento los mecanismos de reparación celular que intentar reparar el daño causado por la radiación. Fracción de supervivencia Dosis -Proliferación. Después de una irradiación aparecen mecanismos de proliferación celular en periodos de tiempo diferentes para distintos tejidos.

17 EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓN Radiación ionizante (acción directa o indirecta). Daño al ADN Daño letal Daño subletal Mecanismos de reparación Muerte celular Daño letal Célula transformada Célula normal Efecto determinista Efecto estocástico

18 CARACTERÍSTICAS DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓN Efectos deterministas Efectos estocásticos Mecanismo Naturaleza Gravedad Dosis umbral Relación dosis-efecto Aparición Lesión letal de muchas células Somática Dependiente de la dosis Si Lineal Corto-medio plazo Lesión subletal de una o pocas células Somática o hereditaria Independiente de la dosis No Lineal-cuadrática Largo plazo

19 EFECTOS DETERMINISTAS : NIVEL TISULAR Los efectos deterministas a nivel de tejido vienen determinados por: -Sensibilidad inherente de las células individuales. -Cinética de la población como conjunto, i.e. organización del tejido. La organización de los tejidos del organismo puede ser: Jerárquica (Sistema hematopoyético) Flexible (Endotelio) Radiosensibilidad Células Células en Células Células diferenciadas cepa proliferación y funcionales con potencial proliferativo maduración maduras Diferenciación Proliferación Diferenciación

20 EFECTOS DETERMINISTAS : NIVEL TISULAR Periodo de Dosis Dosis efectos Tejido Efecto latencia umbral (Gray) severos (Gray) Causa Sistema Infecciones 2 semanas Leucopenia hematopoyético Hemorragias Plaquetopenia Sistema Inmunosupresión Algunas Linfopenia Inmunológico Infección sistémica horas Sistema Deshidratación 1 semana Lesión del epitelio gastrointestinal Desnutrición intestinal Piel Escamación 3 semanas Daño en la capa basal Testículos Esterilidad 2 meses Aspermia celular Ovarios Esterilidad < 1 mes Muerte interfásica del oocito Pulmón Neumonia 3 meses Fallos en la barrera alveolar Cristalino Cataratas > 1 año Fallos en la maduración Tiroides Deficiencias < 1 año Hipotiroidismo metabólicas Sistema Encefalopatías según dosis Demielinización nervioso central Mielopatías y daño vascular

21 EFECTOS DETERMINISTAS EN INDIVIDUO ADULTO En los individuos adultos, tras irradiación aguda se produce lo que se conoce como el síndrome de la irradiación, que dependiendo de la dosis se denomina : Etapa Síndrome Dosis (Gray) Prodrómica Latencia Enfermedad Muerte (d) manifiesta Médula ósea 3-5 Pocas Pocas Infecciones horas semanas hemorragias anemia Gastrointestinal 5-15 Pocas 2-5 días Deshidratación horas desnutrición infecciones SNC > 15 Minutos Pocas Convulsiones 1-5 horas ataxia, coma

22 EFECTOS DETERMINISTAS EN 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.

23 EFECTOS DETERMINISTAS EN INDIVIDUO EN DESARROLLO Periodo de gestación Riesgo principal Dosis (miligray) Inicio del embarazo Semana 2 Semana 8 Semana 15 Semana 26 Aborto espontáneo 1000 Malformaciones en el feto 500 Retraso mental 400 Riesgo similar al adulto Fin del embarazo

24 EFECTOS ESTOCÁSTICOS Se producen tras exposición a dosis moderadas-bajas. Consecuencia de daño subletal (mutación) en una o pocas células. La probabilidad de que ocurran, pero no la gravedad, aumenta con la dosis recibida. No existe dosis umbral para estos efectos. Pueden ser de naturaleza somática o hereditaria. El principal efecto estocástico somático inducido por radiación ionizante es el cáncer.

25 LÍMITES DE DOSIS DOSIS EFECTIVA DOSIS EQUIVALENTE (CUERPO) CRISTALINO PIEL EXTREMIDADES TRABAJADORES EXPUESTOS 100 msv en 5 años sin superar 50 msv en un año (20 msv por año en promedio) 150 msv 500 msv 500 msv PÚBLICO 1 msv por año (excepcionalmente puede superarse con menos de 5 msv en 5 años) 15 msv 50 msv 50 msv

26 GARANTIA DE CALIDAD CONTROL DE CALIDAD LEGISLACIÓN Y NORMATIVA APLICABLE AL USO DE LAS RADIACIONES IONIZANTES

27 En toda práctica con radiaciones ionizantes y de acuerdo a la legislación vigente es necesario que exista un programa de garantía de calidad, donde entre otras cosas se detallen los procedimientos de trabajo y también es necesario que se realicen los controles de calidad pertinentes al equipamiento. De entre la legislación aplicable a las practicas con radiaciones ionizantes se pueden destacar los siguientes documentos: RD 1836/1999 sobre instalaciones nucleares y radiactivas. RD 1891/1991 sobre instalación y utilización de aparatos de rayos X con fines de radiodiagnóstico médico. RD 1841/1997 sobre criterios de calidad en medicina nuclear. RD 1566/1998 sobre criterios de calidad en radioterapia. RD 1841/1997 sobre criterios de calidad en radiodiagnóstico. RD 783/2001 sobre protección sanitaria contra radiaciones ionizantes.

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