VII. EFECTOS BIOL�GICOS DE LAS RADIACIONES

VII. 1. INTRODUCCI�N

COMO muchos otros agentes f�sicos, qu�micos o biol�gicos, las radiaciones ionizantes son capaces de producir da�os org�nicos. Esto es en virtud de que la radiaci�n interacciona con los �tomos de la materia viva, provocando en ellos principalmente el fen�meno de ionizaci�n. Luego esto da lugar a cambios importantes en c�lulas, tejidos, �rganos, y en el individuo en su totalidad. El tipo y la magnitud del da�o dependen del tipo de radiaci�n, de su energ�a, de la dosis absorbida (energ�a depositada), de la zona afectada, y del tiempo de exposici�n.

As� como en cualquier otro tipo de lesi�n, este da�o org�nico en ciertos casos puede recuperarse. Esto depender� de la severidad del caso, de la parte afectada, y del poder de recuperaci�n del individuo. En la posible recuperaci�n, la edad y el estado general de salud del individuo ser�n factores importantes.

En casi cien a�os de usarse las radiaciones, ha sido posible observar la respuesta de diferentes organismos sometidos a tratamiento m�dico, o sujetos a accidentes con radiaciones. Con base en estas observaciones se tienen ahora caracterizados los efectos, lo cual da los elementos para prevenir futuros riesgos.

VII.2. DA�O BIOL�GICO POR RADIACIONES

Para los agentes farmacol�gicos en general es v�lida la regla de que, para obtener un efecto biol�gico dado, se requiere dar una determinada dosis mayor que la dosis umbral. La dosis umbral es aquella que marca el l�mite arriba del cual se presenta un efecto, y debajo del cual no hay efecto. Algunos de los efectos de la radiaci�n caen en este caso, los no estoc�sticos. Otras sustancias no tienen una respuesta de este tipo, es decir no tienen umbral, por lo tanto no hay una dosis m�nima para producir un efecto. Consecuentemente, cualquier dosis dada produce un efecto; para obtener un efecto cero se requiere una dosis cero. Los efectos estoc�sticos de la radiaci�n se comportan de esta manera.

La rapidez con la cual se absorbe la radiaci�n es importante en la determinaci�n de los efectos. Una dosis dada producir� menos efecto si se suministra fraccionada, en un lapso mayor, que si se aplica en una sola exposici�n. Esto se debe al poder de restauraci�n del organismo; sin embargo hay que tomar en cuenta que esta recuperaci�n no es total y siempre queda un da�o acumulativo.

El lapso entre el instante de radiaci�n y la manifestaci�n de los efectos se conoce como periodo latente. Con base en esto se pueden clasificar los da�os biol�gicos como agudos (a corto plazo), que aparecen en unos minutos, d�as o semanas, y diferidos (largo plazo), que aparecen despu�s de a�os, d�cadas y a veces en generaciones posteriores.

El da�o biol�gico tendr� diferentes manifestaciones en funci�n de la dosis. A bajas dosis (menos de 100 mSv o 10 rem) no se espera observar ninguna respuesta cl�nica. Al aumentar a dosis mayores, el organismo va presentando diferentes manifestaciones hasta llegar a la muerte. La dosis letal media, aquella a la cual 50% de los individuos irradiados mueren, es de 4 Sv (400 rem).

Ordinariamente, cuando se hace referencia a dosis equivalentes, se quiere indicar una dosis promedio al cuerpo total. Esto es importante ya que en ocasiones pueden aplicarse grandes dosis de radiaci�n a �reas limitadas (como en radioterapia) con un da�o local. Si estas mismas dosis se aplican a todo el cuerpo pueden ser letales. Por ejemplo, una persona podr�a recibir 10 Sv (l 000 rem) en un brazo y experimentar una lesi�n local, pero esa misma dosis a cuerpo entero le causar�a inexorablemente la muerte.

VII.3. EFECTOS DE LA RADIACI�N EN LAS C�LULAS

Cuando la radiaci�n ionizante incide sobre un organismo vivo, la interacci�n a nivel celular se puede llevar a cabo en las membranas, el citoplasma, y el n�cleo.

Si la interacci�n sucede en alguna de las membranas se producen alteraciones de permeabilidad, lo que hace que puedan intercambiar fluidos en cantidades mayores que las normales. En ambos casos la c�lula no muere, pero sus funciones de multiplicaci�n no se llevan a cabo. En el caso en que el da�o es generalizado la c�lula puede morir.

En el caso en que la interacci�n sucede en el citoplasma, cuya principal sustancia es el agua, al ser �sta ionizada se forman radicales qu�micamente inestables. Algunos de estos radicales tender�n a unirse para formar mol�culas de agua y mol�culas de hidr�geno (H), las cuales no son nocivas para el citoplasma. Otros se combinan para formar per�xido de hidr�geno (H₂0₂), el cual s� produce alteraciones en el funcionamiento de las c�lulas. La situaci�n m�s cr�tica se presenta cuando se forma el hidronio (HO), el cual produce envenenamiento.

Cuando la radiaci�n ionizante llega hasta el n�cleo de la c�lula, puede producir alteraciones de los genes e inclusive rompimiento de los cromosomas, provocando que cuando la c�lula se divida lo haga con caracter�sticas diferentes a la c�lula original. Esto se conoce como da�o gen�tico de la radiaci�n ionizante, que si se lleva a cabo en una c�lula germinal (espermatozoide u �vulo) podr� manifestarse en individuos de futuras generaciones.

Por lo expuesto, vemos que la radiaci�n ionizante puede producir en las c�lulas: aumento o disminuci�n de volumen, muerte, un estado latente, y mutaciones gen�ticas.

Vale la pena mencionar que estas propiedades destructivas de la radiaci�n se pueden transformar en un beneficio. La radioterapia busca eliminar tejidos malignos en el cuerpo aplic�ndoles altas dosis de radiaci�n. Sin embargo, por la naturaleza de la radiaci�n, es inevitable afectar otros �rganos sanos cercanos. En un buen tratamiento de radioterapia se proporciona la dosis letal al tumor, tratando de que sea m�nima la exposici�n de otras partes del cuerpo.

VII.4. CLASIFICACI�N DE LOS EFECTOS BIOL�GICOS

Se han venido mencionando ya algunas maneras de clasificar los efectos biol�gicos producidos por las radiaciones. Por su importancia conviene reiterar y resaltar los criterios en que se fundamentan las diferentes clasificaciones.

Recientemente la CIPR ha introducido un nuevo concepto en la clasificaci�n de los efectos, basado en la probabilidad de ocurrencia: los efectos estoc�sticos y los no estoc�sticos.

Los efectos estoc�sticos son aqu�llos cuya probabilidad de ocurrencia se incrementa con la dosis recibida, as� como con el tiempo de exposici�n. No tienen una dosis umbral para manifestarse. Pueden ocurrir o no ocurrir; no hay un estado intermedio. La inducci�n de un c�ncer en particular es un efecto estoc�stico. Su probabilidad de ocurrir depende de la dosis recibida; sin embargo, no se puede asegurar que el c�ncer se presente, menos a�n determinar una dosis. La protecci�n radiol�gica trata de limitar en lo posible los efectos estoc�sticos, manteniendo las dosis lo m�s bajas posible.

En los efectos no estoc�sticos la severidad aumenta con la dosis, y se produce a partir de una dosis umbral. Para dosis peque�as no habr� efectos cl�nicamente detectables. Al incrementar la dosis se llega a niveles en que empiezan a evidenciarse, hasta llegar a situaciones de gravedad. Para estos casos la protecci�n consiste en prevenir los efectos, no excediendo los umbrales definidos en cada caso. Las quemaduras caen en esta categor�a.

El da�o biol�gico por radiaci�n puede manifestarse directamente en el individuo que recibe la radiaci�n o en su progenie. En el caso en que el da�o se manifieste en el individuo irradiado se trata de un da�o som�tico, es decir, el da�o se ha circunscrito a sus c�lulas som�ticas. Por otro lado, el da�o a las c�lulas germinales resultar� en da�o a la descendencia del individuo. Se pueden clasificar los efectos biol�gicos en el hombre como som�ticos y hereditarios. El da�o a los genes de una c�lula som�tica puede producir da�o a la c�lula hija, pero ser�a un efecto som�tico no hereditario. El t�rmino "da�o gen�tico" se refiere a efectos causados por mutaci�n en un cromosoma o un gen; esto lleva a un efecto hereditario solamente cuando el da�o afecta a una l�nea germinal.

S�ndrome de irradiaci�n aguda es el conjunto de s�ntomas por la exposici�n de cuerpo total o una gran porci�n de �l a la radiaci�n. Consiste en n�usea, v�mito, anorexia (inapetencia), p�rdida de peso, fiebre y hemorragia intestinal. Seg�n su periodo de latencia, los efectos se han clasificado en agudos (a corto plazo) y diferidos (a largo plazo).

Los efectos agudos pueden ser generales o locales. Los generales presentan la sintomatolog�a que se resume en el cuadro 8. Los locales pueden ser eritema o necrosis de la piel, ca�da del cabello, necrosis de tejidos internos, la esterilidad temporal o permanente, la reproducci�n anormal de tejidos como el epitelio del tracto gastrointestinal, el funcionamiento anormal de los �rganos hematopoy�ticos (m�dula �sea roja y bazo), o alteraciones funcionales del sistema nervioso y de otros sistemas.

Los efectos diferidos pueden ser la consecuencia de una sola exposici�n intensa o de una exposici�n por largo tiempo. Entre �stos han de considerarse: las cicatrices atr�ficas locales o procesos distr�ficos de �rganos y tejidos fuertemente irradiados, las cataratas del cristalino, el c�ncer de los huesos debido a la irradiaci�n del tejido �seo, el c�ncer pulmonar, las anemias pl�sticas ocasionadas por radiolesiones de la m�dula �sea, y la leucemia.

CUADRO 8. Efectos biol�gicos de las radiaciones.

Dosis agudas		Efecto probable
0 - 25	rems (0 - .25 Sv)	Ninguna lesión evidente.
25 - 50	rems (.25 - .5 Sv)	Posibles alteraciones en la sangre, pero ninguna lesión grave.
50 - 100	rems (.5 - 1 Sv)	Alteraciones de las células sanguíneas. Alguna lesión. Ninguna incapacitación.
100 - 200	rems (1 - 2 Sv)	Lesión. Posible incapacitación.
200 - 400	rems (2 - 4 Sv)	Certeza de lesión e incapacitación. Probabilidad de defunción.
400	rems (4 Sv)	Cincuenta por ciento de mortalidad.
600 o más	rems (6 Sv)	Probablemente mortal.
Resumen de los efectos probables de la irradiación total del organismo
Dosis ligera		Dosis moderada		Dosis semimortal	Dosis mortal
0 - 25 rems	50 rems	100 rems	200 rems	400 rems	600 rems
Ningún efecto clínico detectable.	Ligeros cambios pasajeros en la sangre.	Náuseas y fatiga con posibles vómitos por encima de 125 roentgens.	Náuseas y vómitos en las primeras 24 horas.	Náuseas y vómitos al cabo de 1-2 horas.	Náuseas y vómitos al cabo de 1-2 horas.
Probablemente ningún efecto diferido.	Ningún otro efecto clínicamente detectable.	Alteraciones sanguíneas marcadas con restablecimiento diferido.	A continuación un periodo latente de una semana, caída del cabello, pérdida del apetito, debilidad general y otros síntomas como irritación de garganta y diarrea.	Tras un periodo latente de una semana, caída del cabello, pérdida del apetito y debilidad general con fiebre.	Corto periodo latente a partir de la náusea inicial.
	Posibles efectos diferidos, pero muy improbables efectos graves en un individuo medio.	Probable acortamiento de la vida.	Posible fallecimiento al cabo de 2-6 semanas de una pequeña fracción de los individuos irradiados.	Inflamación grave de boca y garganta en la tercera semana.	Diarrea, vómitos, inflamación de boca y garganta hacia el final de la primera semana.
			Restablecimiento probable de no existir complicaciones a causa de poca salud anterior o infecciones.	Síntomas tales como palidez, diarrea, epíxtasis y rápida extenuación hacia la 4a. semana.	Fiebre, rápida extenuación y fallecimiento incluso en la 2a. semana.
				Algunas defunciones a las 2-6 semanas. Mortalidad probable de 50%.	Finalmente, fallecimiento probable de todos los individuos irradiados.