Efectos de las radiaciones ionizantes en tejidos y organos normales del paciente

Blgo. José Manuel Osores R.
Sociedad Peruana de Radioprotección
Sociedad Peruana de Radioprotección
josores@ecorad Marzo 2018
Efectos de las radiaciones ionizantes en tejidos
y órganos normales del paciente

josores@ipen.gob.pe Noviembre 2018
Este informe proporciona una revisión de los efectos tempranos y tardíos de la
radiación en tejidos y órganos normales con respecto a la protección radiológica.
Se llevó a cabo siguiendo una recomendación en la Publicación 103, y proporciona
estimaciones actualizadas de las dosis umbrales "prácticas" para lesiones tisulares
definidas en el nivel de incidencia del 1%.
Se proporcionan estimaciones de los puntos finales de morbilidad y mortalidad en
todos los sistemas orgánicos después de la exposición aguda, fraccionada o crónica.
Los sistemas de órganos comprenden los sistemas hematopoyético, inmune,
reproductivo, circulatorio, respiratorio, musculo-esquelético, endocrino y nervioso; el
tracto digestivo y urinario; la piel; y el ojo.
Early and late effects of radiation in normal tissues and organs:
threshold doses for tissue reactions and other non-cancer effects of
radiation in a radiation protection context
ICRP PUBLICATION 118

Definición y naturaleza de las reacciones tisulares a la radiación ionizante
Después de altas dosis de
radiación, puede haber una
cantidad sustancial de
destrucción celular, suficiente
para provocar reacciones
tisulares detectables.
Estas reacciones pueden
ocurrir temprano (días) o
tardías (meses a años)
después de la irradiación,
dependiendo del tejido en
cuestión.
La dosis a la que se detecta el daño depende del nivel especificado de lesión y de la
sensibilidad del método utilizado para detectarlo.

Cuando se introdujo el término
"estocástico" para describir los efectos de
una sola célula, como la mutagénesis, los
efectos causados por lesiones en
poblaciones de células se denominaron
"no estocásticos"

Este fue considerado más tarde como un
término inadecuado y en la Publicación 60
de la ICRP se reemplazó por el término
"determinista", que significa "causalmente
determinado por eventos precedentes”

Ahora se reconoce que las reacciones tisulares tempranas y tardías
no están necesariamente predeterminadas, y pueden alterarse
después de la irradiación mediante el uso de varios modificadores de
la respuesta biológica.
Por lo tanto, se considera preferible referirse a estos efectos como
reacciones tempranas o tardías en los tejidos u órganos.

En la publicación 60 de ICRP, el énfasis estaba en la muerte celular inducida por radiación
en relación con el daño tisular.
Desde entonces, ha quedado claro que los efectos citotóxicos de la radiación no pueden
explicar todas las reacciones tisulares y que los efectos no letales de la radiación en las
células y los tejidos, con las alteraciones resultantes en la señalización de las células
moleculares, también desempeñan un papel crucial en la determinación de la respuesta
del tejido a la radiación.

Las manifestaciones de la lesión tisular varían de un tejido a otro dependiendo de la
composición celular, la tasa de proliferación y los mecanismos de respuesta a la radiación, que
pueden ser muy específicos del tejido.
Cataratas Daño no
maligno en piel
Agotamiento celular en
medula ósea
Daño a las células
gonadales
Las reacciones tisulares, especialmente las
reacciones tardías, también dependen del
daño a los vasos sanguíneos o elementos de
la matriz extracelular, que son comunes a la
mayoría de los órganos del cuerpo.

Las reacciones tisulares tempranas
(horas a unas pocas semanas después
de la irradiación) pueden ser de
naturaleza inflamatoria, como
resultado de cambios en la
permeabilidad celular y la liberación
de mediadores inflamatorios.
Las reacciones posteriores son a
menudo una consecuencia de la
pérdida de células, p. Mucositis y
descamación en tejidos epiteliales,
aunque los efectos no citotóxicos en
los tejidos también contribuyen a estas
reacciones tempranas.

Necrosis dérmica como resultado de
denudación epidérmica extensa o
infección crónica.
Genéricas
Si se producen como resultado de una
lesión directamente en el tejido
objetivo
Las reacciones tisulares tardías (meses o años después de la irradiación)
Oclusiones vasculares que conducen a
necrosis del tejido profundo después de
irradiaciones prolongadas
Consecuentes
Si ocurren como resultado de reacciones
tempranas severas

Pueden soportar la inactivación de muchas FSU sin signos clínicos de lesión, debido a una
capacidad de reserva sustancial y una compensación por parte de las FSU restantes.
Esta es una de las razones principales de la presencia de una dosis umbral para lesiones
funcionales, especialmente para una mayor tolerancia a la irradiación parcial de órganos,
donde se puede salvar una parte crítica del órgano.
Por encima de esta dosis de umbral, el aumento de la severidad del deterioro funcional
ocurre al aumentar la dosis
Órganos pareados
Riñones y pulmones
Órganos donde las subunidades funcionales
(FSU) están dispuestas en paralelo

Por el contrario, los órganos
con una estructura en serie, por
ejemplo, médula espinal,
tienen poca o ninguna reserva
funcional y la dosis de
tolerancia es mucho menos
dependiente del volumen
irradiado.
En estos órganos, el daño
funcional visto por encima de la
dosis umbral tiende a ser de
naturaleza binaria, en lugar de
aumentar la gravedad con la
dosis.

Dosis Umbral – ED1
ED1 (Estimated Dose for 1% incidence): la cantidad de radiación que se necesita para causar
un efecto específico y observable en solo el 1% de los individuos expuestos a la radiación.
Frecuencia(%)Severidad
Dosis (Gy)
Dosis (Gy)
Umbral de morbilidad
Variación de sensibilidad
entre individuos expuestos
a radiación.
Depilación
Temporal
4 Gy
Eritema
5 – 6 Gy
Descamación
y Necrosis
6 – 10 Gy

El ED1 no implica que no se produzcan efectos biológicos a dosis más bajas; simplemente define la dosis
por encima de la cual un efecto específico se vuelve clínicamente evidente en un pequeño porcentaje de
individuos.
ED1 se usa para denotar la cantidad mínima de radiación que se necesita para causar un efecto específico
en el tejido.
La definición de ED1 puede complicarse con niveles
de referencia sustanciales de efectos tisulares
específicos o enfermedades que se desarrollan con
el envejecimiento en ausencia de exposición a la
radiación (Ej. cataratas y enfermedad circulatoria).
En todos estos casos, ED1 se refiere a los efectos que recién comienzan a elevarse por encima de los
niveles de referencia en individuos no irradiados, de igual edad y, en el caso de la enfermedad
circulatoria, a una dosis que aumentaría la alta incidencia o mortalidad natural de uno porciento.
Dosis Umbral – ED1

Cantidad máxima de radiación de que un tejido puede
soportar sin desarrollar signos clínicos de lesión en casi
todos los individuos.
Capacidad de un tejido para resistir la irradiación sin
evidencia del efecto perjudicial en cuestión
5 años

El agotamiento celular juega un papel importante en las
reacciones descamativas tempranas en tejidos epiteliales después
de la irradiación.
En unos pocos tipos de células y tejidos, la pérdida rápida de células
después de la irradiación está mediada por la apoptosis

En otros tejidos, la
muerte celular está
causada principalmente
por la falla reproductiva
de las células madre
regenerativas, que
pueden sufrir una
apoptosis antes o
después de un intento de
mitosis, o de células en
tránsito (diferenciador)
en proliferación

La mayoría de los tipos de células maduras no proliferantes no
mueren por la irradiación de sino por la senescencia natural.
La senescencia prematura puede contribuir a algunos efectos
tardíos de la radiación.

• El término supervivencia celular se define como la
capacidad de una célula para proliferar
indefinidamente y formar una colonia de células
hijas.
• La dosis media requerida para destruir la integridad
reproductiva de una célula es generalmente mucho
menor que la requerida para destruir su actividad
metabólica o funcional.
• Por lo tanto, la muerte celular denota la pérdida de
la integridad reproductiva de la célula, sin
necesariamente la pérdida de su viabilidad física u
otras funciones.

Los tejidos varían ampliamente en las tasas a las que sus células constituyentes
son normalmente reemplazadas y en la dinámica poblacional a través de la cual
se producen la producción, diferenciación, envejecimiento y pérdida de dichas
células.
Estas diferencias afectan la rapidez con que diferentes tejidos manifiestan los
efectos de la irradiación, ya que la expresión de la muerte celular por radiación
generalmente se retrasa hasta la mitosis

• Para comprender los efectos del volumen, es importante
distinguir entre el concepto de tolerancia estructural del
tejido y la tolerancia clínica o funcional del tejido.
• La tolerancia estructural depende de la sensibilidad a la
radiación por unidad de volumen o área y hay poca
evidencia de que esto varíe con el volumen irradiado.
• Sin embargo, la capacidad de un tejido u órgano
irradiado para mantener su función puede variar
considerablemente según el volumen irradiado y la
arquitectura del tejido.

Poca tolerancia a la irradiación de todo el órgano, pero se pueden
irradiar pequeños volúmenes a dosis mucho más altas sin
comprometer la función total del órgano.
Se requiere alrededor del 30% del órgano para mantener la
función adecuada en condiciones fisiológicas normales
Órganos pareados y FSU en paralelo

Organización serial
La inactivación de una
subunidad crítica puede
causar pérdida de función
en todo el órgano

~ 0,1 Gy ~ 6 Gy
3 – 9 semanas 3 semanas

~ 3 Gy
< 1 semana

Médula Ósea
~ 0,5 Gy
3 – 7 días

< 3 - 6 Gy
1 – 4 semanas

5 - 10 Gy
2 - 3 semanas

Este informe de la ICRP ha producido algunos cambios en el umbral
indicado de dosis para las reacciones tisulares, en comparación con
los indicados en la ICRP 103 (ICRP, 2008).
Primero, la dosis umbral para
cataratas oculares inducidas por
radiación ahora se considera que
es de alrededor de 0,5 Gy para
exposiciones agudas y
fraccionadas, en línea con varios
estudios epidemiológicos
recientes.

Segundo, la enfermedad circulatoria ha
sido reconocida como un importante
efecto tardío de la exposición a la
radiación, tanto para la mortalidad como
para la morbilidad. Se ha propuesto una
dosis umbral aproximada de alrededor de
0.5 Gy para exposiciones agudas, y
fraccionadas / prolongadas, sobre la base
de que este podría conducir a
enfermedad circulatoria en un pequeño
porcentaje de individuos expuestos,
aunque la estimación del riesgo a este
nivel de la dosis es particularmente
incierta.

En tercer lugar, los valores de dosis umbral para exposiciones crónicas
dependen de la duración de la exposición y del período de
seguimiento después de la exposición. Las diferencias entre estas
variables de tiempo entre diferentes estudios hacen que los valores
sean más inciertos. Los valores citados tanto para la lente como para el
sistema circulatorio asumen la misma incidencia de lesión
independientemente de la naturaleza aguda o crónica de la exposición
durante una vida laboral, con más de 10 años de seguimiento.
Para el público, los valores de la dosis umbral anual se reducirían en
proporción a la vida útil relativa menos el período de latencia (20 años
de latencia para la lente, 10 años para la enfermedad circulatoria)
versus de la vida laboral. Se enfatiza que a estos valores se les atribuye
una gran incertidumbre.

En cuarto lugar, se dispone de mucha más
información sobre el efecto de los
modificadores de la respuesta biológica en la
mitigación de las reacciones tisulares, que tiene
el efecto de modificar las dosis de umbral.
Estas modificaciones son específicas del agente,
tejido y programa y es probable que tengan un
impacto cada vez mayor en el futuro,
concomitante con aumentos en el conocimiento
científico y médico.

Como conclusión general, la ICRP juzga sobre la base de la
evidencia existente, que las dosis agudas de hasta 100 mGy no
producen un deterioro funcional de los tejidos. Esto incluye la
lente del ojo con respecto al riesgo de catarata, con la
advertencia de que para este tejido el uso de un modelo de
umbral sigue siendo incierto. Por lo tanto, para la mayoría de
las aplicaciones de las recomendaciones de la ICRP en
situaciones ocupacionales o públicas, los riesgos estocásticos
de cáncer inducido y efectos hereditarios siguen siendo los
principales riesgos a considerar. A dosis más altas, el riesgo de
reacciones tisulares (efectos deterministas) se vuelve cada vez
más importante, en particular con respecto a incidentes de
radiación y accidentes, y exposiciones médicas.

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