Radiobiología: Interacción de Radiaciones Ionizantes y Efectos Biológicos

Radiobiología: Conceptos Fundamentales

La Radiobiología es el estudio de los sucesos ocurridos tras la absorción de la energía de las Radiaciones Ionizantes (RRII) en los seres vivos, de los esfuerzos que realizan estos para compensar sus efectos y de las consecuencias o secuelas del proceso.

Organización Celular en el Organismo

• Tejidos: Células con la misma función.
• Órgano: Agrupación de tejidos para una función específica.
• Sistemas o Aparatos: Órganos con funciones interrelacionadas.

Características de la Interacción de las Radiaciones Ionizantes (RRII) con el Organismo

• Aleatoriedad: La interacción de la radiación con la célula es probabilística; es decir, puede o no interaccionar y puede o no tener consecuencias.
• Instantaneidad: El depósito inicial de energía es muy rápido.
• No Selectividad: La interacción no es selectiva; la energía se deposita aleatoriamente.
• Inespecificidad: Los cambios ocasionados en las células de tejidos y órganos no son específicos de la radiación, sino que también pueden ser inducidos por otros agentes.
• Periodo de Latencia: Los cambios biológicos se manifiestan tras un tiempo transcurrido.
• Umbrales: Algunos efectos se producen solo si se supera un valor de dosis determinado.
• Acción Acumulativa: Una dosis puede sumarse a otra anterior, potenciando los efectos.

Mecanismos de Acción de la Radiación: Directa e Indirecta

Acción Directa

La acción directa se realiza sobre una molécula o macromolécula (como el ADN) produciendo cambios en sus estructuras o funciones. Son los daños causados directamente por la ionización de una macromolécula vital.

Acción Indirecta

La acción indirecta se debe a la absorción de energía por el medio en el que se encuentran las macromoléculas (principalmente el agua). Esto da lugar a daños provocados a través de reacciones químicas iniciadas por la ionización del agua, formando radicales libres. La probabilidad de acción indirecta es significativamente mayor en sistemas biológicos.

Radiosensibilidad Celular

La radiosensibilidad representa la variabilidad del daño en distintas poblaciones celulares como consecuencia de su irradiación.

Ley de Bergonie y Tribondeau

Las células inmaduras que se dividen frecuentemente sufren mayor alteración con las Radiaciones Ionizantes (RRII) que las células maduras y diferenciadas.

Gradiente de Radiosensibilidad (de mayor a menor)

1. Células con frecuente mitosis y alto grado de renovación celular (mayor radiosensibilidad).
2. Células con bajo índice mitótico y poca renovación celular.
3. Células sin mitosis y sin renovación celular (menor radiosensibilidad).

Factores que Influyen en la Respuesta a la Radiación

La respuesta a la radiación depende de sus componentes. Así, la respuesta de un sistema orgánico dependerá de los órganos que lo constituyen, y la de estos, a su vez, de los tejidos y poblaciones celulares que los integren.

¿Qué es la Respuesta a la Radiación?

Es el conjunto de cambios morfológicos y/o funcionales detectables, producidos en el organismo por una dosis de radiación en un tiempo determinado.

Tipos de Cambios Producidos por la Radiación en el Organismo

Cambios Iniciales

Se manifiestan durante los primeros 6 meses siguientes a la irradiación y pueden ser reversibles o irreversibles. Alteraciones iniciales típicas incluyen inflamaciones, edemas y hemorragias.

Cambios Tardíos

Son permanentes, irreversibles y progresivos. Entre las alteraciones tardías encontramos las fibrosis, atrofias, ulceraciones y necrosis.

Regeneración vs. Reparación Tras Daño por Radiación

Regeneración

Produce una restitución parcial o total del tejido, mediante la sustitución de las células dañadas por el mismo tipo de células existentes antes de la radiación.

Reparación

No restaura al órgano a su situación anterior. Las células dañadas se sustituyen por otras de diferente tipo, a menudo formando tejido cicatricial.

Respuesta Sistemática y Orgánica a la Radiación

La respuesta orgánica no es una simple combinación de todas las respuestas celulares individuales, mientras que la respuesta sistemática tiene una dependencia jerárquica compleja.

Concepto de Dosis Letal Porcentual en Función del Tiempo

Este concepto se utiliza para relacionar el efecto letal con la dosis de radiación. En su fórmula, M representa el porcentaje de individuos irradiados que perecen, y N son sus días de supervivencia.

Consideraciones Clave sobre las Radiaciones Ionizantes (RRII)

• No existe un umbral por debajo del cual se pueda garantizar la ausencia total de riesgo.
• Los efectos genéticos se producen a bajas dosis, mientras que los efectos somáticos suelen requerir dosis más altas.
• La Dosis Letal Media (DL50) para una población o especie se define como aquella que produce la muerte al 50% de los individuos irradiados.
• El fraccionamiento de la irradiación (administración de la dosis en varias sesiones) puede aumentar la tolerancia del organismo.
• Las diferencias en la radiosensibilidad y la trascendencia biológica de los distintos órganos han conducido al establecimiento de factores de ponderación para evaluar el riesgo.