braquiterapia.jpgLa radiobiología es la ciencia que estudia los fenómenos que se producen en los seres vivos, tras la absorción de energía procedente de las radiaciones ionizantes.
La radiobiología es estudiada por físicos, químicos, biólogos y médicos, porque su campo de conocimientos abarca estas ciencias.
Las dos grandes razones que han impulsado la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes son:
  • Radioprotección: Poder utilizar esas radiaciones de forma segura en todas las aplicaciones médicas o industriales que las requieran.
  • Radioterapia: Utilizarlas de forma efectiva en el tratamiento del cáncer, lesionando lo menos posible el tejido humano normal.

> Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes

Los efectos de las radiaciones ionizantes sobre los seres vivos se pueden clasificar desde distintos puntos de vista:
Según el tiempo de aparición:
  • Precoces: Aparecen en minutos u horas después de haberse expuesto a la radiación, por ejemplo eritema cutáneo, nauseas
  • Tardíos: Aparecen meses u años después de la exposición, por ejemplo cáncer radioinducido, radiodermitis crónica, mutaciones genéticas.
Desde el punto de vista biológico:
  • Efectos somáticos: Sólo se manifiestan en el individuo que ha sido sometido a la exposición de radiaciones ionizantes por ejemplo el eritema.
  • Efecto hereditario: No se manifiestan en el individuo que ha sido expuesto a la radiación, sino en su descendencia, ya que lesionan las células germinales del individuo expuesto, por ejemplo las mutaciones genéticas.
Según la dependencia de la dosis:
  • Efectos estocásticos: Son efectos absolutamente aleatorios, probabilísticos; pudiendo aparecer tras la exposición a pequeñas dosis de radiación ionizante. No necesitan una dosis umbral determinada para producirse; si bien al aumentar la dosis aumenta la probabilidad de aparición de estos efectos, que suelen ser de tipo tardío. Se cree que el único efecto estocástico es el cáncer radioinducido y las mutaciones genéticas.
  • Efectos no estocásticos: Se necesita una dosis umbral para producirlos, por debajo de la cual, la probabilidad de aparición de los mismos es muy baja. Suelen ser efectos precoces, por ejemplo el eritema cutáneo.

 > Características de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes

  • Aleatoriedad: La interacción de la radiación con las células es una función de probabilidad y tiene lugar al azar. Un fotón o partícula puede alcanzar a una célula o a otra, dañarla o no dañarla y si al daña puede ser en el núcelo o en el citoplasma.
  • Rápido depósito de energía: La depósito de energía a la célula ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo.
  • No selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna parte o biomolécula , es decir, la interacción no es selectiva.
  • Inespecificidad lesiva: Las lesiones de las radiaciones ionizantes es siempre inespecífica o lo que es lo mismo esa lesión puede ser producida por otras causas físicas.
  • Latencia: Las alteraciones biológicas en una célula que resultan por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se le llama “tiempo de latencia” y puede ser desde unos pocos minutos o muchos años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.

> Etapas de la acción biológica de la radiación

etapas.jpgLos efectos de las radiaciones ionizantes sobre la materia viva son el resultado final de las interacciones físicas (ionización) y (excitación) de los fotones o partículas con los átomos que la componen.
Los efectos de la radiación sobre los seres vivos pasan por sucesivas etapas, que son:
  • Etapa física
  • Etapa química: – Radiolisis del agua. – Efecto oxígeno.
  • Etapa biológica

 > Lesiones radioinducidas

Las interacciones de las radiaciones ionizantes pueden traducirse en alteraciones en la bioquímica celular, cadenas de hidratos de carbono, cambios estructurales en las proteinas, modificaciones en la actividad enzimática, que a su vez repercuten en alteraciones de la membrana celular, las mitocondrias y los demás orgánulos de la célula. Pero en donde más estudios se han realizado, es en las acciones de la radiación sobre los elementos del nucleo celular, sobre el ADN.
Tipo de lesiones radioinducidas:
  • Lesión letal: Es irreversible e irreparable, que conduce necesariamente a la muerte de la célula.
  • Lesión subletal: En circunstancias normales puede ser reparada en las horas siguientes a la irradiación, salvo que la inducción de nuevas lesiones subletales por sucesivas fracciones de la dosis determine letalidad.
  • Lesión potencialmente letal: Es una lesión particular que está influida por las condiciones ambientales del tejido irradiado durante y después de la irradiación.
El número de lesiones inducidas por radiación es mucho mayor que el que ocasionalmente provoca la muerte de las células. La dosis letal media (D0) es la dosis de radiación que origina aproximadamente una lesión letal por célula y que destruirá al 63% de éstas, siendo aún viables el 37% restante. El valor de dosis letal media en células epiteliales humanas bien oxigenadas es de aproximadamente 3 Gy. El número de lesiones que se detectan en el ADN inmediatamente después de irradiar a una dosis D0 ha sido estimado en:
  • Daño de bases: > 1000.
  • Roturas simples de cadena: Alrededor de 1000.
  • Roturas dobles de cadena: Alrededor de 40.
adn.gifLesiones radioinducidas en la molécula de ADN:
El daño producido en el ADN por las radiaciones ionizantes es crítico para la muerte celular radioinducida. Existen múltiples pruebas que demuestran esta hipótesis como son:

  • La dosis requerida para producir muerte celular es mucho mayor para el citoplasma que para el núcleo celular, donde se encuentra el ADN.
  • El I125 y el H3 incorporado al ADN produce muerte celular.
  • Las aberraciones cromosómicas radioinducidas son letales para las células.
  • Las bases nitrogenadas alteradas producen radiosensibilización, como el 5-Fluoracilo.
  • Las células con más cromosomas (aneuploides (tumorales)>diploides >haploides), es decir con más cantidad de ADN son más radioresistentes.
La lesión del ADN es de vital importancia en radioterapia para combatir las células tumorales.

> Radiosensibilidad

La radiosensibilidad es la magnitud de respuesta de las estructuras biológicas, provocada por las radiaciones ionizantes. Un elemento biológico es más sensible cuanto mayor es su respuesta a una dosis determinada de radiación. El elemento biológico es mas radiosensible cuando necesita menos dosis de radiación para alcanzar un efecto determinado. El concepto opuesto a radiosensibilidad, es radioresistencia. No existe célula ni tejido normal o patológico radioresistente de forma absoluta; pues si se aumenta ilimitadamente la dosis, siempre se puede alcanzar su destrucción. Administrando dosis mínimas en órganos o tejidos, se observaran diferentes grados de alteraciones morfológicas y/o funcionales, según las líneas celulares de que se trate.
Escala de radiosensibilidad:
Las células presentan diferente grado de sensibilidad a la radiación, según la estirpe o línea celular. Tomando como punto de referencia, la muerte celular, pueden clasificarse en cinco grupos de mayor a menor sensibilidad:
  • Muy radiosensibles: leucocitos, eritroblastos, espermatogonias.
  • Relativamente radiosensibles: mielocitos, células de las criptas intestinales, células basales de la epidermis.
  • Sensibilidad intermedia: células endoteliales, células de las glándulas gástricas, osteoblastos, condroblastos, espermatocitos, etc.
  • Relativamente radioresistentes: granulocitos, osteocitos, espermatozoides, eritrocitos.
  • Muy radioresistentes: fibrocitos, condrocitos, células musculares y nerviosas.