ROTECCIÓN. TEMA 5. 1. Respuesta orgánica a la radiación:
La respuesta orgánica a la radiación incluye la respuesta tanto en distintos órganos irradiados de forma aislada, como de la totalidad del organismo expuesto a la radiación. La respuesta a la radiación de un sistema u orgánico se define como los cambios morfológicos y/o funcionales, visibles o detectables, producidos por una dosis determinada en un cierto intervalo de tiempo.
La respuesta de un órgano a la radiación se produce en dos fases:
– Cambios iniciales: Resultado de lesiones celulares. En función de la dosis pueden ser reversibles o no. Se manifiestan en los primeros días o semanas después de la irradiación. Ejemplo: edemas y lesiones de las zonas irradiadas. Edema: extravasación de líquido al espacio intersticial o intercelular. Acúmulo de líquido a nivel extravascular.
– Cambios tardíos: Consecuencia de cambios iniciales irreversibles que perduran o se cronifican. Se manifiestan meses después de la irradiación. Ejemplo: fibrosis (cicatrización) y ulceraciones de las zonas irradiadas.
El daño producido por las radiaciones puede ser eliminado bien por regeneración, en el cual se sustituyen las células dañadas por otras del mismo tipo; por reparación en el cual se sustituyen las células dañadas por otras de distinto tipo.
La regeneración produce la restitución total o parcial de las funciones anteriores a la irradiación no mostrando el órgano cambios tardíos.
La reparación actúa contra los efectos irreversibles con formación de una cicatriz (fibrosis). Este proceso no restaura el órgano y puede dar lugar a alteraciones funcionales crónicas.
2. Alteraciones tisulares y orgánicas producidas por radiaciones ionizantes: Todos los órganos presentan alteraciones morfológicas y/o funcionales como consecuencia de su exposición a radiación ionizante. Vamos a ver los sistemas y órganos más importantes y el efecto de la radiación en ellos.
2.1. Médula ósea : En la médula ósea se encuentran las células madre, precursoras de la hematopoyesis. Estas células darán origen a otras estirpes celulares que progresivamente se irán diferenciando hacia cualquier línea hematopoyética de la sangre. Las células madre forman otros precursores comprometidos (cada vez más diferenciados) que dan origen a las distintas células funcionales que son transportadas hacia el torrente sanguínea. Dosis relativamente pequeñas de radiación ionizante pueden provocar la “depopulación” o despoblación de las células que constituyen la médula ósea. La elevada susceptibilidad a la radiación de las células madre y precursoras comprometidos en una causa denominada síndrome hematopoyética a la radiación.
La parada proliferativa de estas células conduce a un bloqueo de la hematopoyesis, de tal forma que la muerte de las células funcionales en sangre no podrá ser compensada por la producción de células. Ello da lugar a una caída en el número de las células circundantes.
El efecto en sangre periférica de la lesión inducida en la médula ósea depende de la radiosensibilidad de las células precursoras y de la vida de cada estirpe hemática y, sobre todo, de la dosis de radiación administrada.
Dada la elevada radiosensibilidad de los precursores hematopoyéticas, dosis moderadas de 0’5 Gy provocan una disminución de la proliferación de las células madre y precursores comprometidos, lo que origina un descenso del número de células funcionales de la sangre poco tiempo después.
La pérdida de leucocitos conduce a una disminución o falta de resistencia frente a procesos infecciosos, que fácilmente crean sepsis generalizadas (infección en sangre). La disminución del número de plaquetas favorece la aparición de hemorragias múltiples que, sumado a la falta de producción de eritrocitos, provoca anemias intensas.
La disminución de los linfocitos, las células más radiosensibles del organismo, se aprecia con dosis de orden de 0’1 Gy; pero a estas dosis casi no se observan efectos sobre las demás células sanguíneas. Los linfocitos, son especialmente susceptibles a la radiación. A diferencia de aquellas células que mueren por fallos en su replicación, estas células sufren muerte por apoptosis con dosis bajas en unos pocos minutos después de la exposición.
2.2. Sistema respiratorio: Al irradiarse el pulmón, los primeros signos de la lesión consisten en la inflamación del tejido irradiado y la extravasación de contenido vascular, que es el origen de un edema de la zona irradiada y de la aparición de un infiltrado. A todo este cuadro se le denomina neumonitis (inflamación del pulmón) postirradiación (de origen radioinducido).
A partir de este momento, si la dosis de radiación no ha sido excesivamente elevada, el tejido pulmonar volverá a establecer su indemnidad, incluso sin dejar ningún tipo de secuela o cicatriz. Por el contrario, si la dosis ha sido más elevada, esta inflamación se cronifica y perdurará en el tiempo activando la secreción de tejido conjuntivo que constituye la fibrosis de la zona irradiada, como un intento de eliminar la inflamación de origen radioinducido.
Esta cicatrización por fibrosis de las zonas irradiadas culminará hacia los 12 a 18 meses postirradiación, en donde todo el parénquima funcional inflamado será sustituido por tejido fibrótico cicatricial.
La consecuencia será la pérdida de la función en esa zona fibrosas. Si el volumen irradiado es pequeño, el resto del parénquima podrá compensar la funcionalidad de la zona dañada.
* Parénquima: Parte del órgano que va a cumplir la función o funciones que va a cumplir ese órgano. Células específicas de un tejido. Estroma: Tejido de sostén. *
Si el volumen irradiado es muy grande, la pérdida de función no podrá ser compensada y se producirá una insuficiencia funcional que, en ocasiones, conlleva la muerte del individuo, en este caso, por insuficiencia respiratoria.
.3. Piel: La piel está formada por el conjunto de epidermis, dermis y una capa subcutánea de tejido graso y conjuntivo.
La epidermis consta de una capa basal de células inmaduras que están en continua división y células maduras que al ir evolucionando hacia capas más externas mueren y se van descamando. La capa basal cumple todos los requisitos expuestos por Bergonie y Tribondeau, y por ello es la capa más sensible de la piel.
Las lesiones en la piel se denominan Radiodermitis y se clasifican en tres grados según su intensidad, de forma similar a la clasificación de las lesiones producidas por quemaduras o congelaciones.
Las cambios iniciales que se observan en la piel tras la recepción de dosis moderadas y altas son: eritema y descamación, ya sea seca o húmeda.
Los FOLículos pilosos son radiosensibles provocando alopecia temporal o dosis moderadas, o alopecia permanente a dosis elevadas. Las lesiones crónicas sobre la piel se ponen de manifiesto como fibrosis, pigmentación, telangiectasias, necrosis o, incluso, cáncer.
2.4. Aparato digestivo: El intestino delgado es la parte más radiosensible del tubo digestivo, ya que presenta un conjunto de células indiferenciadas en continua división que van reemplazando a las células que se descaman de la superficie de las microvellosidades intestinales.
Dosis moderadas de radiación pueden provocar la destrucción de las células de la capa basal de la mucosa se encuentran en continua actividad mitótica. Se produce una disminución de la capacidad de absorción de materiales a lo largo de la pared intestinal, originando deshidratación y pérdida de
electrolitos por el paso de fluidos hacia la luz intestinal
Pueden producirse infecciones sistémicas, provocadas por el paso de la bacterias que habitan normalmente en el tracto gastrointestinal hacia el torrente sanguíneo.
La exposición a dosis altas ocasiona secuelas más graves, que generarán hemorragias multicéntricas, con diarreas profusas, alteraciones del pH sanguíneo y alteraciones hidroelectrolíticas graves.
2.5. Sistema reproductivo masculino: La parte más radiosensible del sistema reproductor masculino es el testículo, y dentro de él, las espermatogonias (células precursoras de los espermatozoides).
El efecto primario de la radiación sobre el testículo es el descenso en el número de espermatogonias, que origina una disminución del número de espermatozoides.
Se produce un cierto período de fertilidad temporal, seguida de una fase de esterilidad, más o menos duradera dependiendo de la dosis recibida. El umbral para la inducción de esterilidad temporal es de 0,2 Gy, y de 3 a 6 Gy para la esterilización permanente.
El resto de las células del intersticio glandular son más resistentes a la radiación, por lo que estos cuadros de esterilidad no se acompañan de las alteraciones producidas por insuficiencia en la secreción de hormonas masculinas. Observación: Tejido específico de producción de espermatozoides: Muy radiosensible.
Tejido específico intersticial de hormonas (testosterona): Se pueden producir espermatozoides sanos sin perder su hormona específica, ya que la estirpe celular es menos sensible.
2.6. Sistema reproductor femenino: Las células más radiosensibles de este órgano son los óvulos, situados en los FOLículos ováricos. Pero, en general, todo el ovario presenta una elevada sensibilidad a la radiación. Las dosis necesarias para producir la esterilización transitoria se sitúa sobre los 2 a 2.5 Gy, y para la esterilidad permanente entre 4 a 6 Gy. En la mujer la destrucción ovárica conlleva un cuadro de privación hormonal, que provoca una menopausia precoz en las mujeres irradiadas. Pero, además, la irradiación de los órganos reproductores masculino y/o femenino puede provocar, alteraciones genéticas que se mostrarán como lesiones hereditarias en la descendencia.
2.9. Hueso y cartílago: El tejido óseo maduro está formado por la mineralización de los cartílagos, siendo tanto el hueso como el cartílago resistentes a la radiación. Los huesos y cartílagos en crecimiento son moderadamente radiosensibles, por estar formados por células diferenciadas y células no diferenciadas de rápida división, lo que explica su mayor sensibilidad a la radiación.
Las dosis moderadas de radiación producen en el tejido óseo un retraso mitótico y la muerte de células inmaduras que proliferan, circunstancia que puede conllevar a la detención del crecimiento óseo.
2.10. Hígado: Generalmente se considera al hígado como una parte del sistema digestivo, por constituir una glándula esencial para el almacenamiento, metabolismo y excreción de productos durante el proceso digestivo.
A lo largo de muchos años se supuso que el tejido hepático era resistente a la radiación, pero la opinión actual es que el hígado es un órgano moderadamente sensible.
Datos sobre el hígado: El hígado detosifica (fármacos, alcohol), secreta la bilis, almacena glucógeno (hidratos de carbono) y secreta proteínas (albúmina). Si no secreta esta proteína, dará lugar a una descompensación de la presión en sangre, provocando edemas; pudiendo provocar también problemas digestivos (heces blancas). Es importante en la síntesis de glóbulos rojos (bilirrubina): color amarillo.
Las células hepáticas conservan la capacidad de regeneración mediante la mitosis y son ligeramente radiorresistentes.
La radiosensibilidad del hígado se debe a que recibe un gran aporte sanguíneo a través de una red importante de vasos, y son éstos, al sufrir radio lesiones los que provocan modificaciones estructuras hepáticas (afluencias sanguíneas). Observación: Esto también se debe a su elevada capacidad de regeneración.
Las dosis bajas y moderadas producen una respuesta inicial apenas apreciables clínicamente. Los cambios originados por dosis altas son difíciles de apreciar, excepto mediante estudios funcionales y que coinciden con una hepatitis post-irradiación.
Los efectos tardíos de la irradiación del hígado, consecuencia de la muerte celular y de la esclerosis vascular, consiste, esencialmente, en fibrosis (cirrosis) e incluso necrosis, que se acompaña del cuadro de insuficiencia hepática correspondiente.
Observación: El daño provocado al hígado por un virus, por el consumo continuado de alcohol o de medicamentos es irreversible. La única solución que hay es un trasplante. Deja de ser funcional, ya que se produce un incremento del tejido fibroso, es decir, se produce una fibrosis hepática, que impide que el órgano se regenere. Al tener esa fibras de tejido conjuntivo, el hígado sobreproduce tejido, teniendo así un aspecto nodular (bultos de regeneración irregulares), es decir, crecimiento irregular de los hepatocitos (producción de grasa).
2.7. Ojo:El cristalino contiene una población celular de división activa que puede ser lesionada por la radiación ionizantes. Estas células lesionadas van a convertirse en núcleos de opacificación que con el paso de los años ocasionarán la opacidad completa del cristalino: catarata. La catarata se asume como una lesión carácterística de los profesionales expuestos a dosis bajas de radiación.
Experimentalmente, dosis de 2 Gy producen cataratas en algunos individuos, aumentando la incidencia al 100% cuando la dosis es de 7 Gy.
2.8. Sistema cardiovascular:Este sistema está formado por la red de vasos sanguíneos y el corazón. Los vasos sanguíneos contribuyen a las radio lesiones, tanto en órganos radiosensibles como radiorresistentes, ya que su lesión compromete el aporte sanguíneo a los diferentes órganos y tejidos.
Los vasos más gruesos son más radiosensibles que los vasos más finos. Las alteraciones de los vasos sanguíneos se manifiestan en forma de efectos tardíos, tales como hemorragias petequiales, telangiectasias (dilatación de capilares terminales), y esclerosis de los vasos (fibrosis). En casos más graves puede producirse la rotura de la pared del vaso, y/o alteraciones que generan cuadros de trombosis y/o embolias.
2.11. Sistema urinario: El sistema urinario está formado por los riñones, los uréteres, la vejiga y la uretra. Los riñones tienen una sensibilidad similar a los pulmones y, como en éstos, el cuadro de lesiones inducidas por la radiación es consecuencia de lesiones vasculares: glomerulonefritis membranosa. Los cambios tardíos, atrofia y fibrosis renal, son secundarios a las lesiones vasculares y terminan generando hipertensión y fallos funcionales.
2.12. Sistema nervioso central (SNC): El sistema nervioso central está integrado por el cerebro y la médula espinal. En general, las células nerviosas no se dividen, lo que las hace relativamente radiorresistentes. De hecho, el sistema nervioso central se considera como el más resistente en el individuo adulto, hasta que el punto que se acepta que las dosis de radiación bajas y moderadas, producen lesiones morfológicamente mínimas.
Sin embargo, a través de un mecanismo indirecto, el tejido cerebral se lesiona. Las alteraciones vasculares y de la glía se traducen en lesiones en el parénquima, que dañará las neuronas.
Los cambios iniciales en el sistema nervioso central, por dosis altas, comienzan con inflamación de las zonas irradiadas que progresa hasta llegar a la fibrosis o necrosis cerebral. Son la consecuencia indirecta de la esclerosis o trombosis en el sistema circulatorio. El límite umbral de radio lesiones en el sistema nervioso se suele entre 20-40 Gy.
2.13. Glándulas tiroideas: Tradicionalmente la glándula tiroides se ha considerado como un tejido resistente a la radiación ionizante. Sin embargo, durante los últimos años esta apreciación está modificándose radicalmente.
Dosis moderadas de radiación producen una intensa vacuolización citoplasmática, con expulsión de contenido intracitoplasmático, y la descamación de algunas células destruidas por la radiación. En ocasiones se observa un incremento de tejido fibroso cicatricial en el interior de la glándula.
Observación: La tiroides regula el metabolismo.
Dosis más elevadas de radiación pueden ocasionar una `èsterilización´´de las células foliculares que, con el paso del tiempo, irán provocando una disminución del número de células funcionantes y la aparición clínica de cuadros de hipofunción tiroidea (hipotiroidismo).
Dosis de 7.5 Gy producen alteraciones funcionales tiroideas en un 50% de los pacientes. De igual forma, se ha descrito la mayor incidencia de cáncer de tiroides en aquellos niños con hipertrofia e hiperlasia de timo, tratados con radiación ionizante. En estos momentos, la glándula tiroides es uno de los órganos diana que necesitan de una mayor atención desde el punto de vista de la protección radiológica, tanto para el trabajador profesionalmente expuesto como para los pacientes de radiodiagnóstico.
3. Respuesta sistémica a la radiación: La respuesta del organismo a la radiación viene determinada por la suma de los efectos de cada uno de los sistemas irradiados. Sin embargo, dado que la radiosensibilidad y, por tanto, la respuesta varía en cada sistema, la respuesta global queda determinada por el sistema afectado que resulta ser el más radiosensible. La respuesta del embrión y feto depende, entre otros factores, del tiempo de gestación en el que se produce la irradiación, por lo que se diferenciará entre la respuesta del adulto y la del embrión.
3.1. Respuesta orgánica del organismo: La respuesta de un organismo adulto a una exposición a radiación ionizante, puede dar lugar al síndrome de irradiación orgánica cuando la exposición afecta a la vez a todo el organismo. Para que se produzca este cuadro clínico debe ocurrir:
● La exposición del organismo a la radiación se produce en un corto período, es decir, una exposición aguda.
● La exposición a la radiación es homogénea, es decir, debe comprender la totalidad del organismo a su mayor parte. -La irradiación procede, fundamentalmente, de fuentes externas al organismo.
La dosis letal porcentual en función del tiempo, se define como el cociente DLm/n, donde m y n significan respectivamente el tanto por ciento de la población que sufre muerte y los días de supervivencia tras la irradiación. Así DL50/30, significa la dosis letal necesaria para causar un 50% de promedio de muerte en la población expuesta al cabo de 30 días.
Permite comparar los efectos letales que producen los distintos niveles de dosis.
Desde un punto de vista clínico, en la irradiación corporal total se podrían apreciar diferentes etapas:
● Latencia: periodo libre de síntomas clínicos que incluso con dosis de radiación elevadas, puede ser de días a semanas.
● Etapa prodrómica: cuadro de astenia, anorexia, náuseas, vómitos, fiebre, etc. Entre 24/48 horas de evolución.
● Etapa de enfermedad manifiesta: es un conjunto de síntomas caracterizado por los síntomas que aparecen en los síndromes de médula ósea, gastrointestinal y del sistema nervioso central.
Otra forma de respuesta sistémica de todo el organismo lo constituye el síndrome de irradiación crónica, también denominado radiotoxemia o roentgen skater.
Es la respuesta a la radiación que se presenta durante el tratamiento radio terapéutico de pacientes con cáncer al aplicar grandes dosis de áreas corporales muy amplias (abdomen, cerebro, tórax).
No tiene gran importancia clínica y si sintomatología es similar a la fiebre de reabsorción tras algunas intervenciones quirúrgicas, en donde se produce la reabsorción de grandes cantidades de tejido necrótico. Consiste en náuseas, mareos, vómitos, tendencia a diarreas, cefaleas, anorexia y fiebre que suele ceder con corticoides o con la finalización del tratamiento.
3.2. Respuesta orgánica del embrión y feto:Desde que el matrimonio Müller en 1959 descubríó tres etapas diferentes en el desarrollo embrionario, a cada una de las etapas parece corresponder un diferente tipo de respuesta frente a la radiación ionizante.
A. Etapa de preimplantación: Sólo dura unos días, desde la fecundación del óvulo hasta su implantación en el útero. En este período, el embrión está formado por una pequeña cantidad de células muy indiferenciadas. Si la irradiación provoca una lesión celular que puede ser compensada por las células supervivientes, el embrión llegará a término sin ninguna alteración sobre el recién nacido.
Observación: Las células totipotentes son células indiferenciadas que dan lugar a la diferenciación de los tejidos.
Por el contrario, si las células supervivientes no compensan el daño producido por la radiación, el desarrollo del embrión es inviable y se produce aborto. En resumen, en este periodo de preimplantación ocurrirá la “ley del todo o nada”, o se produce la muerte del embrión o nacerá un niño completamente normal.
B. Etapa de organogénesis: Constituye la etapa en la cual se va a formar la mayor parte de los órganos en el embrión, y suele comprender desde la implantación en el útero del embrión, hasta 12-15 semanas de gestación. En esta etapa, la lesión puede ocasionar la radiación ionizante dependerá de la dosis de radiación y del momento en el que se produzca la exposición a la radiación ionizante.
Se ha establecido, tanto para los diferentes animales de experimentación como para la especie humana, un calendario en el que se detallan los días/semanas en los que se formarán los distintos órganos del nuevo ser. El efecto de la radiación dependerá del momento en el que el embrión se expone a radiación ionizante, ya que se lesionan las células que están con mayor actividad mitótica, es decir, las que están formando los órganos en ese momento.
Así, la irradiación ocurre con dosis suficientemente elevadas, entre la semana 11-12, las lesiones más frecuentemente esperadas son las del tejido musculoesquelético que forman las extremidades superior e inferior. Si la irradiación se produce en semanas posteriores las lesiones esperadas afectarían al sistema nervioso central. Todo ello por ser los órganos en formación en ese momento.
Sin embargo, estas lesiones no son tampoco específicas, ya que numerosos agentes químicos (talidomida) o biológicos (rubéola, toxoplasmosis) van a producir lesiones similares, en función del momento en que entren en contacto el agente tóxico con el embrión.
3.3. Etapa del feto: Corresponde al periodo comprendido entre la finalización de la organogénesis hasta el nacimiento. En esta etapa son carácterísticos los fenómenos de maduración de los diferentes procesos funcionales, y por ello su resistencia a la radiación es mayor que la presentada en los estadios anteriores. Una exposición a dosis altas de radiación puede producir alteraciones funcionales, entre las que se describen la esterilidad masculina y femenina, idiocia y oligofrenia. Observaciones: Los pacientes con idiocia y oligofrenia presentan cierto retraso. También se ha relacionado con un incremento de angioma cutáneos en los niños irradiados intraútero.
Durante los primeros años de vida, en los niños irradiados dentro del útero, se ha descrito un aumento en la frecuencia de aparición de algunos cánceres (leucemias y carcinoma de tiroides). Para que ocurran estas lesiones se necesitan dosis relativamente elevadas. Sin embargo, su conocimiento impone extremar el cuidado, desde el punto de vista del radiodiagnóstico, con la mujer embarazada y con el feto. Mediante la ausencia de exposición innecesaria y el máximo cuidado en radioprotección (incluso de la radiación dispersa) cuando se realice en estas situaciones, cualquier tipo de exposición.
D. Carcinogénesis: Aunque la etiología del cáncer y los procesos de carcinogénesis no están suficientemente establecidos, la radiación ionizantes se ha relacionado con numerosos tipos diferentes de neoplasias: osteosarcomas,
carcinomas de pulmón o de piel, etc.
Observación: Los factores predisponentes para que una persona pueda sufrir cáncer son: Radiación, alimentación, tabaco, alcohol, no hacer deporte, contaminación, etc; así como los agentes infecciosos que pueden provocar cáncer son: ETS (Papiloma), que puede producir cáncer en el cuello del útero y en la zona de la faringe y la bacteria helicobacter, que puede producir cáncer de estómago. Los valores estimados por la ICRP representan una incidencia relativamente baja en relación a otros factores lesivos y carcinogénicos a los que se enfrenta el ser humano en su actividad habitual.