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INTERACCION DE LAS
RADIACIONES CON LASCELULAS
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INTRODUCCION
1895 El Físico Alemán Wilhelm Conrad Röentgen
descubrió ³Una nueva clase de rayo´. El llamó a estos
rayos, Rayos X, en su primer anuncio en diciembre de
1895.
Las primeras imágenes que tomó fueron de su
escopeta de caza, en la que descubrió un defecto en el
metal del cañón, y la mano izquierda de su esposa,Bertha, a la que expuso 15 min. a la radiación de rayos
X con un nivel que sobrepasa hoy en día el aconsejado.
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En esta primera radiografía se observa el anillo que
llevaba Bertha en el momento de hacerle la
radiografía
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1896 Henri Becquerel , descubrió el fenómeno de la
radiactividad.
Henri Becquerel
En 1903, Becquerel y los
esposos Curie recibieron en
conjunto el Premio Nobel de
física por el descubrimiento de
la radiactividad natural.
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1898 Pierre Curie y Marie Curie, descubren dos
nuevas sustancias radiactivas: el radio y el polonio,
mucho más activas que el uranio.
Marie Curie
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Los primeros experimentos registrados en radiobiología
fueron realizados por el propio Becquerel. En 1901, secausó una quemadura en el vientre por llevar radium en
un tubo de ensayo en el bolsillo de su chaleco.
Pierre Cur ie se produjo deliberadamente una reacción
similar en su antebrazo. Unos días después presentó
una comunicación en la Academia de CienciasFrancesas que decía:"La piel comenzó a enrojecer en unasuperficie de seis centímetros cuadrados; la apariencia es la deuna quemadura, pero la piel no me dolía o me dolía muy poco. Al cabo de cierto tiempo, el enrojecimiento, aunque sin extenderse,
se hizo más intenso. Al vigésimo día se formaron costras, luegouna llaga que cubrimos con vendajes. El cuadragésimo segundodía, la epidermis comenzó a regenerarse por los bordes hastallegar al centro. Cincuenta y dos días después de la acción de losrayos queda aún en estado de llaga una superficie de uncentímetro cuadrado, que adquiere un aspecto grisáceo, indicando
una mortificación más profunda"
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exposición voluntariaantebrazo Pierre Curie
Fue Foveau de Courmelles, que también en 1901 se produjo unaquemadura por radium, quien describió las propiedades biológicas deeste tipo de radiaciones como "químicas, penetrantes y destructivas" .
El optimismo por la consecución de radiografías y curaciones fueseguido no obstante del pesimismo, a causa de la frecuente aparición
de quemaduras. Los sistemas rudimentarios de medida de dosis, basados en el cambio de color de pastillas de bario (técnica deSabouraud y Noiré en 1904) o en métodos biológicos como la dosiseritema resultaron insuficientes. A partir de aquí las investigacionesno cesan. Estábamos en los albores de la Radiobiología.
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H acia 1905 ya había
casi 100 médicosafectados por efectos de la
radiación
Los trabajos de BergonieTribondieau, determinaronque la sensibilidad de las
células era directamente proporcional al grado dediferenciación celular y ala velocidad de división
celular
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� Energía
� Que es emitida por una fuente
� ...Y viaja por el espacio
� Hasta que encuentra materia en su camino«
� Y le cede toda o parte de su energía
¿Q
ué son las radiaciones?
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Los rayos x y los rayos gamma son
radiaciones«electromagnéticas
ionizantes
R adiación electromagnética son ondas
pr oducidas por la oscilación o la aceler ación de
una carga eléctr ica, poseen energía
En el caso de los
Rayos XSe pr oducen por
oscilaciones de los
electr ones pr óximos
a los núcleos.
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100
105
1010
1015
1020
1025 Frecuencia
(Hz)
1010
105
100
10-5 10
-
10
10-
20Long de
Onda P ( cm)
10-15 10
-
1010
-510
010
510
10
Energía de losfotones ( ev)
AM FM
TV
Microondas
I R UV R x R ayos K
37 ev:ionización
del aire
Radiaciones Ionizantes
RMN
Espectro Visible
Espectro de la Radiación
Electromagnética
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³L
uego de hacer un disparo hay que esperar 10 segundos hastaque se disipe la radiación
secundaria´
Verdadero
Falso X
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DOSIS(cGy)
Es una magnitud que representa
la cantidad de energía que
LaLa radiaciónradiaciónle cede a
La materiaLa materia
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DOSIS>>>CÉLULA
LES
IÓN
M U CHAS CÉ LU L AS POCAS CÉ LU L AS
M U E RT E C ELU L AR
CANC E R LE U C E MIA
EFE C T O S H E R EDI T AR IO S
S I S T E MAINM U NO LÓGICO
F ALL A
S I S T E MAINM U NO LÓGICO
OK
ONCOGÉNICO NO ONCOGÉNICO
C LON
D
I V
I S
IÓN NO D
I V
I S
IÓN
NO R E PAR ACIÓN R E PAR ACIÓN
ADN
ALT E R ACIÓN QUÍ MICA
Ef ectos
Deter minísticos
Ef ectos Estocásticos
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Tipos de r adiación ionizante
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RADIOBIOLOGIA
Es el estudio de la acción de las
radiaciones ionizantes en los seres vivos.
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¿Cómo se originan los daños?
La radiación transfiere energía a las moléculas de las
células de los tejidos biológicos. Como resultado deesta interacción las funciones de las células puedendeteriorarse de forma temporal o permanente yocasionar incluso la muerte de las mismas.
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EFECTOS BIOLÓGICOS DE LAS RADIACIONES
El núcleo es la estructura celular más sensible a las
radiaciones. En él se almacena la informacióngenética dentro de la molécula de ADN. Sin embargo,
fuera del núcleo, también hay estructuras celulares
sensibles a los efectos radioinducidos. Tal es el caso
de las organelas vinculadas con el metabolismo
aerobio, así como el sistema de endomembranas y la
membrana celular.
Modelo de ADN
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Cuando un sistema biológico es irradiado, La
modificación de ese sistema se produce a través de un
efecto directo (radiación de alta LET, causando
ionización y excitación molecular) y de un efectosindirectos (radiación de baja LET, produciendo la
radiolisis del agua y dando lugar a iones y radicales libres
que interactúan posteriormente con las moléculas blanco
por ejem: peróxido de hidrógeno)
Acción Indirecta Acción Directa
Radiación Radiación
ADN Daño Molecular
H 2O Ioni zación y Excitación H + OH -
H�; OH�;
HO2�; H 2O2 Radicales libres y
Peróxido de Hidrógeno
Mutación
Reparación
Respuesta Biológica
Genética
Somática Muerte
Minutos a Decadas10-17 a 10-5 segundos
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Una irradiación puede producir distintos tipos de lesionesen la molécula de AD N:
¤ Rupturas de cadenas (simples o dobles).¤ Alteración de las bases nitrogenadas.
¤ Oxidación de azúcares.
¤ Formación de dímeros entre dos bases.
¤ Formación de puentes entre las dos cadenas del AD N
(cross links).
³ El tipo y la magnitud del
daño dependen del tipo de
radiación, de su energía, de
la dosis absorbida (energía
depositada), de la zona
afectada y del tiempo de
exposición ´
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Cuando se produce una irradiación, el tiempo entre dos
eventos ionizantes es importante porque es el intervalo en
el cual la célula puede poner en marcha mecanismos de
reparación o de adaptación a la injuria. Esto es, a mayor tiempo entre dos eventos subletales mayor es la
probabilidad de recuperación del daño.
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En un sistema biológico, la proporción de células
sobrevivientes disminuye cuando la dosis aumenta. La
tasa de supervivencia dependerá de la dosis, del
sistema celular estudiado y de las condiciones deestudio. Existen varios factores que pueden modificar la
respuesta biológica, entre los cuales pueden
mencionarse:
± Concentración de oxígeno (El tejido biológico es más
sensible a la radiación cuando se irradia en estado de
aerobiosis u oxigenación Esta característica del tejido
biológico se conoce como efecto del oxígeno (oxygen
enhancement ratio u OER): ± Tasa de dosis (alta o baja dosis)
± Fraccionamiento de la dosis (protracción o
fraccionamiento)
± Calidad de la radiación (de alta LET o de baja LET)
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CLASIFICACIÓN DE LOS EFECTOS BIOLÓGICOS
EFECTOS ESTOCÁSTICOS
Los efectos estocásticos son aquellos en los cuales laprobabilidad de que se produzca el efecto es función
de la dosis, mientras que la severidad del mismo es
independiente de la dosis, y no tienen umbral. Los
efectos estocásticos se producen como consecuencia
del daño sobre una célula o un pequeño número decélulas. Ejemplos de efectos estocásticos son los
efectos carcinogénicos y los efectos hereditarios de
las radiaciones ionizantes.
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EFECTOS ESTOCÁSTICOS
Probabilidad
Dosis
NO TIENEN UMBRAL�� SON TARDIOS
�� SOMÁTICOS
(radioinduccion de cáncer,
efectos diferidos,
probabilidad delacortamiento de la
esperanza de vida)
� HEREDITARIOS
(alta probabilidad en las
primeras 3 generaciones,
la probabilidad disminuye
significativamente en las
siguientes generaciones)
Probabilísticos, aumentan
según la Dosis
R ADIACIÓN
ÓRG ANO
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³Se puede disminuir el r iesgo de
ef ectos estocásticos suspendiendo la
exposición por unos días´
VerdaderoFalso X
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son aquellos en los que la
gravedad del efecto y sufrecuencia varían en función
de la dosis. La relación dosis-
efecto tiene umbral. El 100%
de frecuencia de un efecto
determinista se logra con una
dosis suficiente como para
alcanzar el umbral de
severidad en toda la
población. La dosis umbral esla dosis necesaria para
provocar el efecto en por lo
menos el 1 - 5% de los
individuos expuestos.
EFECTOS DETERMINISTAS
ALTAS DOSIS. 500mSv.
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EFECTOS DETERMINÍSTAS
Gravedad
DosisU mbral
TIENEN UMBRAL
SON TEMPRANOS
SON SOMÁTICOSR adiación
Órgano
F raccionamiento
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EFECTOS DETERMINÍSTAS
Quemaduras
Cataratas
Esterilidad
Úlceras
Leucopenia
Diarreas
MuerteA bortos
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Sobreviviente a las bombas de Hir oshima
Malf or maciones
congénitas, muerte neonatal
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³S
e pueden paliar lasconsecuencias de una e x posicióna altas dosis suspendiendo la
e x posición por unos días´
VerdaderoFalso X
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EFECTOS DETERMINISTAS DE LAS
RADIACIONES IONIZANTES
EFECTOS DETERMINISTAS POR
SOBREEXPOSICIÓN DE TODO EL
CUERPO
De acuerdo a la dosis recibida en todo elcuerpo, se pueden distinguir las siguientes
formas del Síndrome Agudo de Radiación
(S AR):
¤ Hemopoyética
¤ Gastrointestinal
¤ Neurológica
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La severidad de las manifestaciones
clínicas depende de la dosis, y se pueden
agrupar de la siguiente forma:
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Las tres formas en que evoluciona el síndrome
agudo de radiación:
Síndr ome hematopoyético
El síndrome hematopoyético se produce con
dosis de 1 - 10 Gy en todo el cuerpo.
Síndr ome gastr ointestinal
El síndrome gastrointestinal corresponde a la
forma del síndrome agudo de radiación que
aparece con dosis de 10 a 50 Gy.
Síndr ome neur ológico
El síndrome neurológico se presenta con dosis
superiores a los 50 Gy en todo el cuerpo.
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CARCINOGÉNESIS RADIOINDUCIDA
Se denomina carcinogénesis a la sucesión de eventos
que llevan a la aparición de un cáncer.S
e incluye bajoesta denominación a un conjunto de enfermedades
que pueden afectar distintos órganos, que tienen como
elemento común el crecimiento celular ilimitado,
invasivo y potencialmente letal. El sustrato
fisiopatológico del cáncer es una afectación severa delcomportamiento celular como consecuencia de
anomalías genéticas que se traducen en alteraciones
en la producción y la función de numerosas proteínas.
La manifestación clínica de un cáncer es el resultado
final de una serie de cambios celulares producidos a lo
largo de un tiempo muy prolongado (años),
denominado período de latencia. Es un proceso
complejo, de etapas múltiples, que tiene su origen en
mutaciones relativamente simples a nivel del ADN.
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EFECTOS HEREDITARIOS
Los ef ectos hereditar ios son condiciones
patológicas que surgen como consecuencia deun daño genético, transmitidas de una
generación humana a la siguiente. Los daños
genéticos ocurren debido a alteraciones
(mutaciones) en la estructura o en la regulación
de los genes en las células germinativas.
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EFECTOS TARDIOS
atrofia dermicaatrofia dermica
Piel
TelangiectasiasTelangiectasias
HipopigmentacionHipopigmentacion
trastorno funcionaltrastorno funcional
Piel
Piel
HiperqueratosisHiperqueratosis
Alteraciones de fanerasAlteraciones de faneras
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EFECTOS TARDIOS
Caso de radiologo pioneroCaso de radiologo pionero
Piel
necrosisnecrosissecundaria tardiasecundaria tardia
Piel
hiperpigmentacionhiperpigmentacion
Slides
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MUCHAS
GRACIAS