¿Qué son los efectos biológicos de la radiación? Definición

Debemos tener en cuenta que la radiación nos rodea. En, alrededor y sobre el mundo en que vivimos. Es una fuerza de energía natural que nos rodea. Es una parte de nuestro mundo natural que ha estado aquí desde el nacimiento de nuestro planeta. Ya sea que la fuente de radiación sea natural o artificial, ya sea una gran dosis de radiación o una pequeña dosis, habrá algunos efectos biológicos.. En general, la radiación ionizante es dañina y potencialmente letal para los seres vivos, pero puede tener beneficios para la salud en medicina, por ejemplo, en radioterapia para el tratamiento del cáncer y la tirotoxicosis. Este capítulo resume brevemente las consecuencias a corto y largo plazo que pueden resultar de la exposición a la radiación. Pero primero necesitamos definir las diferencias en los tipos de radiación y las diferencias en los tejidos afectados.

Radiación alta-baja y baja-baja

Como se escribió, cada tipo de radiación interactúa con la materia de una manera diferente . Por ejemplo, las partículas cargadas con altas energías pueden ionizar directamente los átomos. Las partículas alfa son bastante masivas y tienen una carga doble positiva, por lo que tienden a viajar solo una corta distancia y no penetran demasiado en el tejido, si es que lo hacen. Sin embargo, las partículas alfa depositarán su energía en un volumen más pequeño (posiblemente solo unas pocas células si entran en un cuerpo) y causarán más daño a esas pocas células.

Las partículas beta (electrones) son mucho más pequeñas que las partículas alfa. Llevan una sola carga negativa. Son más penetrantes que las partículas alfa. Pueden viajar varios metros pero depositan menos energía en cualquier punto a lo largo de sus caminos que las partículas alfa. Esto significa que las partículas beta tienden a dañar más células, pero con menos daño a cada una. Por otro lado, las partículas eléctricamente neutras interactúan solo indirectamente, pero también pueden transferir parte o la totalidad de sus energías a la materia.

Sin duda, simplificaría las cosas si los efectos biológicos de la radiación fueran directamente proporcionales a la dosis absorbida . Desafortunadamente, los efectos biológicos dependen también de la forma en que la dosis absorbida se distribuye a lo largo de la trayectoria de la radiación. Los estudios han demostrado que la radiación alfa y de neutrones causa un daño biológico mayor para una deposición de energía dada por kg de tejido que la radiación gamma. Se descubrió que los efectos biológicos de cualquier radiación aumentan con la transferencia de energía lineal (LET). En resumen, el daño biológico de la radiación de alto LET ( partículas alfa , protones o neutrones) es mucho mayor que el de la radiación de baja LET ( rayos gamma ). Esto se debe a que el tejido vivo puede reparar más fácilmente el daño de la radiación que se extiende sobre un área grande que la que se concentra en un área pequeña. Por supuesto, a niveles muy altos de exposición, los rayos gamma pueden causar mucho daño a los tejidos.

Debido a que se produce más daño biológico por la misma dosis física (es decir, la misma energía depositada por unidad de masa de tejido), un gris de radiación alfa o de neutrones es más dañino que un gray de radiación gamma. Este hecho de que las radiaciones de diferentes tipos (y energías) dan diferentes efectos biológicos para la misma dosis absorbida se describe en términos de factores conocidos como la efectividad biológica relativa (RBE) y el factor de ponderación de la radiación (wR).

Daño Celular – Radiación

Todos los efectos del daño biológico comienzan con la consecuencia de interacciones de radiación con los átomos que forman las células. Todos los seres vivos están compuestos por una o más células. Cada parte de su cuerpo consiste en células o fue construida por ellas. Aunque tendemos a pensar en los efectos biológicos en términos del efecto de la radiación sobre las células vivas, en realidad, la radiación ionizante , por definición, interactúa solo con los átomos mediante un proceso llamado ionización. Para la radiación ionizante, la energía cinética de las partículas ( fotones, electrones, etc. ) de la radiación ionizante es suficiente y la partícula puede ionizar (para formar iones perdiendo electrones) átomos objetivo para formar iones. La simple radiación ionizante puede eliminar electrones de un átomo.

Hay dos mecanismos por los cuales la radiación finalmente afecta las células. Estos dos mecanismos se denominan comúnmente:

• Los efectos directos . Los efectos directos son causados ​​por la radiación, cuando la radiación interactúa directamente con los átomos de la molécula de ADN , o algún otro componente celular crítico para la supervivencia de la célula. La probabilidad de que la radiación interactúe con la molécula de ADN es muy pequeña, ya que estos componentes críticos constituyen una parte tan pequeña de la célula.
• Los efectos indirectos . Los efectos indirectos son causados ​​por la interacción de la radiación, generalmente con las moléculas de agua . Cada célula, como es el caso del cuerpo humano, es principalmente agua. La radiación ionizante puede romper los enlaces que mantienen unida la molécula de agua, produciendo radicales como hidroxilo OH, anión superóxido O ₂ ^, y otros. Estos radicales pueden contribuir a la destrucción de la célula.

Una gran cantidad de células de cualquier tipo particular se llama tejido . Si este tejido forma una unidad funcional especializada, se llama órgano. El tipo y la cantidad de células afectadas también es un factor importante. Algunas células y órganos del cuerpo son más sensibles a la radiación ionizante que otras .

La sensibilidad de varios tipos de células a la radiación ionizante es muy alta para los tejidos que consisten en células que se dividen rápidamente como las que se encuentran en la médula ósea, el estómago, los intestinos, los órganos reproductores masculinos y femeninos y los fetos en desarrollo. Esto se debe a que las células en división requieren información de ADN correcta para que la descendencia de la célula sobreviva. Una interacción directa de la radiación con una célula activa podría provocar la muerte o la mutación de la célula, mientras que una interacción directa con el ADN de una célula inactiva tendría menos efecto.

Como resultado, las células vivas se pueden clasificar según su tasa de reproducción, lo que también indica su relativa sensibilidad a la radiación. Como resultado, las células que se reproducen activamente son más sensibles a la radiación ionizante que las células que forman el tejido de la piel, los riñones o el hígado. Las células nerviosas y musculares son las más lentas para regenerarse y son las células menos sensibles.

La sensibilidad de los diversos órganos del cuerpo humano se correlaciona con la sensibilidad relativa de las células de las que están compuestos. En la práctica, esta sensibilidad está representada por el factor de ponderación del tejido , w _T , que es el factor por el cual la dosis equivalente en un tejido u órgano T se pondera para representar la contribución relativa de ese tejido u órgano al detrimento total de la salud resultante de irradiación uniforme del cuerpo (ICRP 1991b).

Si una persona se irradia solo parcialmente, la dosis dependerá en gran medida del tejido que se irradió. Por ejemplo, una dosis gamma de 10 mSv para todo el cuerpo y una dosis de 50 mSv para la tiroides es lo mismo, en términos de riesgo, que una dosis para todo el cuerpo de 10 + 0.04 x 50 = 12 mSv.

Dosis aguda y dosis crónica

Los efectos biológicos de la radiación y sus consecuencias dependen en gran medida del nivel de dosis obtenido. La tasa de dosis es una medida de la intensidad de la dosis de radiación (o fuerza). Las dosis bajas son comunes en la vida cotidiana. En los siguientes puntos hay algunos ejemplos de exposición a la radiación, que se pueden obtener de varias fuentes.

• 05 µSv – Dormir al lado de alguien
• 09 µSv : vivir a 30 millas de una planta de energía nuclear durante un año
• 1 µSv – Comer una banana
• 3 µSv : vivir dentro de 50 millas de una planta de energía de carbón durante un año
• 10 µSv : dosis diaria promedio recibida del fondo natural
• 20 µSv – Radiografía de tórax

Desde el punto de vista de las consecuencias biológicas, es muy importante distinguir entre las dosis recibidas durante períodos cortos y prolongados . Por lo tanto, los efectos biológicos de la radiación generalmente se dividen en dos categorías.

• Las dosis aguda . Una » dosis aguda » ( dosis de alto nivel a corto plazo) es aquella que ocurre durante un período de tiempo corto y finito, es decir, dentro de un día.
• Las dosis crónica . Una » dosis crónica » ( dosis de bajo nivel a largo plazo) es una dosis que continúa durante un período prolongado de tiempo, es decir, semanas y meses, de modo que se describe mejor por una tasa de dosis.

Las dosis altas tienden a matar células, mientras que las dosis bajas tienden a dañarlas o cambiarlas. Las dosis altas pueden causar quemaduras de radiación visualmente dramáticas y / o muerte rápida a través del síndrome de radiación aguda . Es poco probable que las dosis agudas por debajo de 250 mGy tengan efectos observables. Las dosis agudas de aproximadamente 3 a 5 Gy tienen un 50% de posibilidades de matar a una persona algunas semanas después de la exposición, si una persona no recibe tratamiento médico.

Las dosis bajas distribuidas durante largos períodos de tiempo no causan un problema inmediato a ningún órgano del cuerpo. Los efectos de bajas dosis de radiación ocurren a nivel celular y los resultados pueden no observarse durante muchos años. Además, algunos estudios demuestran que la mayoría de los tejidos humanos exhiben una tolerancia más pronunciada a los efectos de la radiación de baja LET en caso de una exposición prolongada en comparación con una exposición única a una dosis similar.