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La humanidad siempre ha recibido cierto nivel de radiaciones ionizantes naturales denominadas radiación de fondo, procedentes de materiales radiactivos del suelo, rayos cósmicos o incluso alimentos. Pero existen otros orígenes de radiación artificial, cada vez más frecuentes en relación con los avances tecnológicos y particularmente en el entorno sanitario, como es el caso de la otorrinolaringología. Ello puede condicionar cierto nivel de riesgo que exige, en primer lugar, valoraciones sobre la pertinencia de asumir esos riesgos y, en segundo lugar, generar las medidas adecuadas de protección para la población y para el personal expuesto. En este artículo veremos cómo funciona la radiación en las células.
Interacción de la radiación en las células
Actualmente, las radiaciones ionizantes se encuentran dentro de múltiples aplicaciones en beneficio de las personas, pero tienen sus riesgos. Por lo que se debe conocer cómo interacciona esta radiación con la materia biológica. Los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes derivan del efecto que estas producen en la estructura química de las células, fundamentalmente en la molécula de ADN (ácido desoxirribonucleico).
Las trayectorias de radiación pueden depositar energía directamente en el ADN (efecto directo) o pueden ionizar otras moléculas de la célula, especialmente las moléculas de agua, para formar radicales libres que pueden dañar al ADN (efecto indirecto). Dentro de la célula los efectos indirectos ocurren en distancias muy cortas, del orden de pocos nanómetros, ya que la distancia de difusión de los radicales está limitada por su reactividad. Se estima que cerca del 35% ocurre de manera directa y el 65% tiene un componente indirecto, en cuanto a radiaciones de baja transferencia lineal de energía (tipo rayos-X o rayos-gamma).
Las lesiones que la radiación puede inducir en el ADN son muy diversas, entre ellas se pueden mencionar las roturas de una o de las dos cadenas (roturas sencillas o dobles), recombinaciones, sustituciones de bases, deleciones, etc. En algunos casos, estos cambios en la estructura del ADN se traducen en aberraciones cromosómicas, lesiones que pueden ser utilizadas como parámetros para la medida de la dosis absorbida (dosimetría biológica).
Radiosensibilidad
Poco después del descubrimiento de los rayos X, se observó que su efecto es más importante sobre las células tumorales que sobre tejidos normales. Esta especial radiosensibilidad se basa más en características de las células y menos de la radiación. Dicha relación depende del grado de diferenciación celular.
Cuando una célula expuesta a una radiación puede sufrir un daño severo que les conducirá a la citólisis o bien sufrir daños menos severos, subletales, que, si bien no provocan la muerte de la célula, sí alteran su composición genética (ADN) causando mutaciones. Ello depende de factores físicos como la dosis, la tasa de dosis y el tipo de radiación. Pero también existen factores químicos como ciertas sustancias que modifican la radiosensibilidad (de gran utilidad en radioterapia) y los factores biológicos. Lo más importante es la fase del ciclo celular en que esté la célula en el momento de la irradiación junto con la eficacia de los mecanismos de reparación nuclear.
Factores físicos que influyen en la respuesta celular frente a la radiación
- Transferencia lineal de energía de la radiación: el daño celular producido a la misma dosis de radiación es directamente dependiente de la transferencia lineal de energía (LET) de la radiación incidente. Cuanto mayor sea esta, el daño en el ADN es más complejo y los mecanismos de reparación celular no pueden solucionarlo. Radiaciones de alta LET causan, a una misma dosis de radiación, mayor muerte reproductiva en la población de células irradiadas que la misma dosis de radiación de baja LET.
- Tasa de dosis: en caso de radiación de baja LET, las tasas altas de dosis causan más daño celular que las tasas menores, en que el sistema de reparación celular es más eficiente para reparar el daño de las lesiones del DNA.
Factores biológicos que influyen en la respuesta celular frente a la radiación
- Ciclo celular: la radiosensibilidad celular es más alta durante la fase de división celular, en concreto en las fases G1 y M (mitosis) y menor en S (síntesis del ADN).
- Mecanismos de reparación: cuando se produce un daño potencialmente letal, si la célula es capaz de repararlo podrá sobrevivir. Dicha reparación es especialmente eficaz cuando las células se encuentran en estado de reposo proliferativo. Una célula irradiada en fase proliferativa resulta menos eficaz para reparar un daño potencialmente letal y aunque se repare la mayor parte del daño producido por radiación ionizante, puede quedar un daño remanente para la célula y su “descendencia” no reparado o mal reparado, siendo el resultado en estos casos una línea celular viable pero modificada genéticamente o la muerte celular.
Agentes químicos que influyen en la respuesta celular frente a la radiación
- Radiosensibilizadores: son productos que aumentan la sensibilidad de las células al daño por la radiación. Entre estos productos, uno de los más eficaces es el oxígeno molecular.
- Radioprotectores: al contrario de los productos descritos anteriormente, otras sustancias actúan secuestrando radicales libres, con lo que reducen la acción indirecta de la radiación.
Efectos biológicos radioinducidos
Se pueden encontrar diversas formas de clasificar estos efectos de daño producido por la radiación en las células, pero la más interesante es dividirlos en efectos biológicos estocásticos y deterministas. Puede suceder, que la irradiación de un organismo cause la muerte de un número de células suficientemente elevado en un órgano o tejido concreto que tenga como consecuencia la pérdida de función del mismo. Por ejemplo, si la irradiación destruye el tejido hematopoyético a una dosis concreta, causa una alteración secundaria del recuento hemático. Este efecto se conoce como determinista.
La gravedad de los efectos deterministas es directamente proporcional a la dosis de radiación recibida, siempre y cuando esta sea mayor que la dosis umbral, dosis que establece el límite entre la aparición o no del efecto. En general, cada efecto tiene un cierto umbral de dosis definido. Estos efectos suceden tras exposición a dosis relativamente altas, poniéndose de manifiesto a medio-corto plazo.
En otras ocasiones las células irradiadas del organismo no llegan a morir, pero pueden producirse mutaciones en el material genético. Esto condiciona efectos que no son determinados por la dosis, sino por un componente de azar, por lo que se llaman efectos estocásticos. Los efectos estocásticos ocurren tras la exposición a dosis moderadas y bajas de radiación y se ponen de manifiesto a medio-largo plazo. La gravedad de los efectos estocásticos no es proporcional a la dosis recibida, pero sí la probabilidad de que tenga lugar el efecto. Aunque siguen existiendo discrepancias al respecto, para la estimación de riesgos de efectos estocásticos se considera que no existe dosis umbral para su aparición.
De manera clásica, se ha hablado del daño genético inducido por la exposición a radiación, pero surgen otras cuestiones como son la respuesta adaptativa y el daño no dirigido a la genética nuclear.
Protección radiológica en otorrinolaringología
En el campo médico hay un mayor riesgo de radiación en las células debido a distintos procedimientos clínicos. El caso de la otorrinolaringología no es distinto, de modo que debe pensarse en un sistema de protección radiológica que reduzca el riesgo de radiación en el paciente al mínimo. Si deseas conocer más al respecto, y profundizar en las últimas novedades científicas de la especialidad, en TECH Universidad Tecnológica tenemos para ti el Máster en Actualización en Otorrinolaringología. Con este programa lograrás ser un profesional experto y altamente capacitado en esta disciplina.
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