6. Protección contra Radiaciones Ionizantes
6.1. Efecto de radiaciones ionizantes en seres vivos
El estudio del efecto de las radiaciones ionizantes en seres vivos se inicia corto tiempo después del descubrimiento de los Rayos Roentgen (1895) y de las radiaciones corpusculares y electromagnéticas a fines del siglo XIX e inicios del siglo XX. Como ha ocurrido en innumerables ocasiones sus descubridores no vislumbran totalmente sus aplicaciones y efectos de las radiaciones ionizantes tanto en su uso pacífico como estra- tégico.
Poco tiempo después de iniciarse la producción y venta de equipos de Rayos X, se presentó el primer cuadro de dermatitis asociada a una sobre exposición producto de las demostraciones que realizaba un vendedor de estos equipos. Con posterioridad se han descrito diversos cuadros asociados al efecto biológico de las radiaciones ionizantes.
Las radiaciones emitidas se caracterizan por poseer una gran cantidad de energía, la cual es transferida a otros átomos cuando estas radiaciones interactúan con la materia.
La radiación X de diagnóstico, al interactuar con la materia tiene fundamentalmen- te 2 formas de hacerlo (Fig. Nº 20 y que corresponde a efecto fotoeléctrico (Fig. Nº 21) y efecto Compton (Fig. Nº 22). La presentación de uno u otro dependerá del contenido energético de la radiación ionizante y el número atómico del elemento con el cual interac- túa.
Fig. Nº20. Diagrama de los Fenómenos de Interacción de Radiaciones Ionizantes
con la materia según su energía y número atómico de la materia.
Fig. N° 22 Efecto Compton
EFECTO FOTOELÉCTRICO: Se produce cuando el rayo X impacta sobre un áto- mo, estableciéndose una interacción con un electrón periférico; al ocurrir este fenómeno, la radiación cede la totalidad de su energía al electrón (habitualmente periférico). Si la cantidad de energía es la suficiente para vencer la energía de ligazón, el electrón escapa de la influencia del núcleo atómico, quedando el átomo ionizado. En este fenómeno la radiación
X
es absorbido en su totalidad.EFECTO COMPTON: La radiación X interactúa con el átomo, específicamente con un electrón orbital y le cede parte de su energía, al momento de ocurrir esta cesión de energía, la radiación X aumenta su longitud de onda y cambia su trayectoria (se trans- forma en radiación 2º). La energía entregada al electrón, dependiendo de su magnitud, servirá para vencer parcial o totalmente la energía de ligazón; si ocurre un fenómeno par- cial, se alcanzará un estado de excitación, pero si es total se alcanzará un estado de ioni- zación.
Esta entrega de energía se traduce en diversas modificaciones en la estructura de las moléculas constituyentes. La presentación de un daño letal, sub letal o crónico de- penderá del grado, extensión de compromiso e importancia de las moléculas afectadas.
El efecto de las radiaciones ionizantes sobre los tejidos depende de diversos fac- tores que se agrupan en dos tipos:
A) FACTORES FÍSICOS:
A.1 Distribución espacial: al daño está en directa relación con la extensión del organismo comprometida y de la naturaleza del tejido expuesto. Se ha observa- do que la protección de intestino y médula ósea prolonga la sobrevida del indivi- duo.
A.2 Tipo de radiación: Las radiaciones corpusculares (poseen masa y carga y una
transferencia lineal de energía T.L.E. (cantidad de energía cedida por unidad re- corrida), alta, por lo que su poder de penetración es escaso, décimas de mm pa- ra partículas alfa y algunos milímetros para partículas Beta, teniendo estas ra- diaciones una mayor importancia frente a cuadros de irradiación interna por ingestión o inhalación de sustancias radioactivas. Las radiaciones electromag- néticas (carecen de masa y carga) presentan una menor T.L.E. y su importancia está principalmente en casos de irradiación externa.
A.3 Velocidad de dosis: Es la cantidad de radiación emitida por unidad de tiempo expresada en diferentes magnitudes como por ejemplo Gy/minuto. Al comparar la eficiencia de la radiación con la velocidad de dosis se usa el criterio de dosis letal cincuenta por ciento en un período de 30 días (DL 50 [30] ).
A.4 Distribución de dosis en el tiempo: Un individuo que recibe dosis bajas
por un largo período de tiempo puede presentar una alteración varios meses o años después que cesó su exposición a las radiaciones, aspecto que en muchas ocasiones el clínico no considera.
Es de interés tener presente la capacidad de reparación del organismo frente a un daño, especialmente cuando un ser vivo se expone a radiaciones ionizantes en forma esporádica y distanciada en el tiempo. En general la manifestación de signos y síntomas post irradiación es producto de dosis altas, en muy corto pe- ríodo de tiempo.
A.5 Dosis total recibida: En el punto A. 4 se enunció este aspecto. En la tabla
que a continuación se presenta, se indica el efecto de dosis únicas crecientes en rata respecto al porcentaje de letalidad a 30 días.
RAD Dosis única % Muerte a 30 días 0 650 675 750 825 900 0 11 23 48 83 100
El daño producido en el organismo es directamente proporcional a la dosis total recibida.
B. FACTORES BIOLÓGICOS:
B.1 Edad: Experiencias realizadas en grupos de ratas jóvenes irradiadas con dosis sub-letales indican un acortamiento en las expectativas de vida en estos grupos expuestos respecto al control, aspecto corroborado estadísticamente en estudios de sobrevida en médicos cirujanos de diferentes especialidades entre las cuales se encontraba la Radiología. Este estudio se realizó en una población que mayo- ritariamente estaba compuesta por profesionales formados con anterioridad al au- ge de la protección radiológica, postulándose actualmente que este efecto se mi- nimizaría o se eliminaría al trabajar con equipos adecuados y elementos óptimos de protección más una exposición periódica y no constante a las radiaciones ioni- zantes.
En general animales jóvenes son más radio resistentes, aumentando la sensibili- dad con la edad.
B.2 Sexo: En ratas machos a las cuales se les inyectó estradiol 9 a 10 días antes de
la irradiación, presentan una disminución en el porcentaje de mortalidad, postu- lándose un efecto de testosterona que estaría determinando una menor habilidad del macho frente a la irradiación.
B.3 Estado de Salud: Todo individuo que esté cursando una patología que com- prometa el organismo en conjunto, al ser irradiado su probabilidad de muerte incrementa. En animales de experimentación existe una correlación negativa entre vigor y sensibilidad a las radiaciones.
B.4 Nivel endocrino: Trabajos realizados en ratas han demostrado que éstas al ser hipofisectomizadas presentan mayor sensibilidad al efecto biológico de las radia- ciones. Lo mismo ocurre en caso de alteración del eje adrenal hipofisiario.
B.5 Tensión de Oxígeno: Experimentos realizados ejerciendo cambios en la ten-
sión de oxígeno en tejidos indican que un tejido en hipoxia presenta una menor sensibilidad a la radiación ionizante respecto a aquel que presenta una tensión de
oxígeno normal o aumentada, frente a la misma dosis de radiación ya que el oxí- geno posee un efecto multiplicador de la acción de las radiaciones ionizantes, re- lacionándose con la mayor o menor formación de radicales peróxidos o hidrope- róxidos en el tejido.
B.6 Temperatura: Leves aumentos de temperatura corporal producen un leve efecto radio protector en ratas probablemente debido a una disminución en la tensión de oxígeno provocada por el aumento de la demanda metabólica.
B.7 Nivel Hídrico: En general una leve deshidratación determina un leve efecto radio protector.
B.8 Sensibilidad del tejido: Los tejidos de la economía orgánica presentan diferen- tes grados de sensibilidad hacia las radiaciones. Bergonie y Tribondeau en 1906, propusieron las LEYES DE RADIOSENSIBILIDAD en los tejidos que dicen: Las células son más sensibles a las radiaciones si:
a) Poseen una alta actividad mitótica ej. células neoplásicas.
b) Conservan por más tiempo la actividad mitótica ej. Espermatogonios.
c) Son menos diferenciados ej. tejidos embrionarios.
Así las células del individuo adulto se pueden clasificar en orden decre- ciente de radiosensibilidad en: linfocitos B, linfocitos T, eritroblastos, mieloblastos, megacariocitos, espesmatogonios, óvulos, células de las criptas de yeyuno e íleon, células apéndices cutáneas, células del cristalino del ojo, células cartilagi- nosas, osteoblastos, células endoteliales de los vasos sanguíneos, epitelio glandu- lar, células hepáticas, células epiteliales de los túmulo renales, células gliales, cé- lulas nerviosas, células del epitelio alveolar de los pulmones, células musculares, células de los tejidos conjuntivos y osteocitos. Es interesante hacer notar que es- ta clasificación ha sufrido leves cambios en lo referente a células nerviosas que por sus características morfológicas y funcionales inicialmente se consideraron
con un grado de sensibilidad similar a osteocitos y tejido conjuntivo, pero estudios posteriores han indicado que su radio resistencia es intermedia.
B.9 Constitución Genética: Estudios efectuados en cepas de Echerichia coli y de ratones encontraron diferencias en sensibilidad entre cepas.
FISIOPATOLOGÍA DEL DAÑO POR RADIACIONES
Entre los mecanismos que explican el daño por radiaciones se debe considerar: a) Liberación de sustancias tóxicas provenientes de células en desintegración.
b) Perturbaciones de la función hormonal.
c) Destrucción de tejidos con generación de histamina y compuestos similares ligera- mente tóxicos.
EFECTO DE LAS RADIACIONES EN LA MATERIA VIVA.
La interacción de las radiaciones ionizantes con la materia está representada por una cesión de energía que aporta la radiación al el elemento con que interactúa, que- dando este último en un estado energético superior que puede ser causante de modifica- ciones o cambios estructurales en las moléculas.
El mecanismo conducente a una alteración en un individuo se trata de explicar a través de dos teorías.
I. TEORÍA DEL EFECTO DIRECTO DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.
La radiación actúa directamente sobre los compuestos que constituyen la célula produciéndose cambios de conformación en la estructura molecular que determinan el cese de la actividad biológica.
II. TEORÍA DEL EFECTO INDIRECTO DE LAS RADIACIONES
IONIZANTES.
En este caso las radiaciones actúan sobre el solvente orgánico, el agua, produ- ciendo el fenómeno de radiolisis del agua cuyo resultado final sería, entre otros, 3 com- puestos intermediarios altamente tóxicos que son electrones hidratados, radicales hidroxilos y átomos de hidrógeno. Estos elementos actúan como radicales libres condu- ciendo a una reacción en cadena el interactuar con las biomoléculas del soluto, alterando sus características bioquímicas.
A la fecha no se ha determinado en que medida participa uno u otro mecanismo en la génesis del daño, siendo muy probable que en la mayoría de los casos actúan en forma conjunta, produciendo diversas alteraciones como ser:
a) Ácido Nucleicos: El punto más afectado es nivel de las bases y oxidaciones de
fracciones glucídicas conducentes a la ruptura de una o ambas cadenas de ADN.
b) Proteínas y aminoácidos: En proteínas se produce denaturación y en aminoáci- dos se ha observado desaminación, producto de la cual se forma amonio y residuos aldehídos.
c) Enzimas: Por efecto de la radiación se pierde la actividad enzimática específica de
ellas, al modificarse sus características moleculares.
d) Carbohidratos: Monosacáridos pueden sufrir fragmentaciones y oxidaciones. Oli-
gosacáridos forman monosacáridos.
e) Lípidos: Su principal efecto es la ruptura de enlaces carbono-carbono en la cade-