INTRODUCCION

..............................El daño biológico producido por las radiaciones ionizantes se conoce desde hace mucho tiempo. El primer caso de lesión ocurrida en seres humanos fue dado a conocer poco después de anunciar Roentgen, en 1895, el descubrimiento de los rayos-X. Ya en 1902, la literatura describió el primer caso de cáncer inducido por los rayos-X.
.............................Cuando discutimos los efectos biológicos producidos por las radiaciones, es importante que reconozcamos ciertos hechos básicos: El efecto biológico observado para un tipo de radiación, puede ser desarrollado por cualquier otro tipo de radiación. Ello es importante por cuanto ldexperiencia obtenida con los rayos~X, ha podido aplicarse a otros tipos de radiación ionizante. La cantidad de energía necesaria para producir marcados efectos en el tejido es extremadamente baja. Así por ejemplo, una dosis letal de radiación (600 R), producirá en el cuerpo humano:

................1. Un aumento de temperatura del orden de 0,001`C.
............... 2. La ionización de un sólo átomo por cada 100 millones de átomos.

........... ..........Con excepción de las mutaciones beneficiosas, que son muy contadas, la radiación produce siempre lesión en las células o en los tejidos. No se ha obtenido, hasta ahora, la denominada "dosis estimulante". Los únicos efectos estimulantes observados, bien pueden ser producto de la reacción misma de la lesión o de la destrucción de las substancias inhibidoras, que dan como resultado un crecimiento anormal del tejido no inhibido.

MODELO PARA LA SECUENCIA DE LOS EFECTOS BIOLOGICOS

........................En exposiciones de corta duración, los efectos biológicos observados siguen generalmente un modelo de secuencias. En exposiciones prolongadas, estos efectos ocurren en forma simultánea, no siendo observables sus resultados "en algunas oportunidades. La secuencia de eventos posteriores a la exposición, generalmente puede clasificarse así:

Período latente

.....................A continuación del evento inicial de la radiación y antes de que ocurra la primera manifestación detectable, habrá un "tiempo de incubación". Este período, conocido como el período latente, representa simplemente el intervalo de tiempo que transcurre antes de que se pueda detectar el daflo. El período de látencia varía entre amplios límites de tiempo. Los efectos biológicos producidos por la radiación, se dividen de acuerdo al período de latencia en efectos agudos y a largo plazo. Los efectos agudos son aquellos que se manifiestan en cuestión de minutos, días o semanas. Los efectos a largo plazo son aquellos que hacen su aparición después de varios aflos, décadas o generaciones.
....................En muchas oportunidades puede atribuirse este período de latencia a la interdependencia de las células, tejidos y órganos del cuerpo. A nivel celular, es la consecuencia de la interdependencia de los constituyentes celulares. Por esta razón, la inactivación de las enzimas, desnaturalizacíón de las proteínas esenciales, alteración de las propiedades coloidales o cambios en lw* viscosidad protoplasmática, pueden cada una de ellas o todas, resultar en efectos demostrables.
...................Una teoría relacionada con el período de latencia sostiene que las células deben recuperarse de la inhibición mitósíca producida por la radiación y que al entrar en mitosis, mueren debido al daño severo producido en sus eromosomas, como resultado de su radiación directa o indirecta.
..................En términos generales, cuanto mayor la dosis, más rápida la aparición de la lesión. En la práctica, exceptuando los accidentes o actos negligentes de importancia, las dosis son pequeñas y el tiempo de latencia puede ser bastante largo (de 25 o más años).

Período de Efectos Demostrables sobre las Células y Tejidos

................Durante o inmediatamente después del "período de latencia", se observan algunos efectos discretos por el examen microscópico de los tejidos o, indirectamente, a través de métodos físicos. Uno de los fenómenos mayormente observados durante el crecimiento del tejido expuesto a las radiaciones, es la cesación de la mitosis o división de las células. Esta cesación puede ser temporal o permanente dependiendo ello de las dosis de radiación recibida. Otros efectos observados son: la ruptura de eromosomas; aglutinación de la cromatina; formación de células gigantes; otras rnitosis anormales; granulación aumentada del citoplasma; cambios en pigmentación; en alteración en la movilidad y actividad ciliar; citolisis; vacuolización; alteración de la viscosidad del protoplasma; alteración en la permeabilidad de la pared celular.
...............Es probable que éstos representen sólo una parte de los procesos celulares que ocurren, debiéndose señalar que gran número de ellos pueden repetirse individualmente por acción de otros estímulos. La gama completa de efectos mencionados no es reproducible por un solo agente químico. (Es interesante anotar el hecho de que las mostazas nitrogenadas copian en algunos casos, tales efectos.)

Período de Recuperación

...............Subsecuente a la exposición, puede lograrse en cierto modo la recuperación. Este período se manifiesta principalmente en el caso agudo que ocurre en cuestión de días o de semanas, después de realizada la exposición; hay, sin embargo, un daño residual, no recuperable, que se toma como base para los efectos a largo plazo.
La curación puede lograrse mediante el reemplazo del tejido dañado o mediante la recuperación de las células lesionadas. La cura por reemplazo es bien conocida, por ser el principal modo de recuperación del tejido lesionado mecánicamente. La cura por recuperación de las células es menos factible, pero se ha demostrado que puede ocurrir. Así por ejemplo, si administramos a un tejido una dosis de 700 roentgens/hora, para conseguir una lesión similar mediante dos dosis administradas en intervalos de 24 horas, necesitaremos sólo 535 roentgens de dosis. Esto significa que en 24 horas, la recuperación compensa el efecto de 370 roentgens (2 X 535R = 1070R). En este caso, el restablecimiento por reemplazo se desecha por lo breve del tiempo.
Prácticamente, no hay distinción entre las curas mencionadas, lo que realmente interesa es el resultado neto de la "recuperación".

DETERMINANTES DE LOS EFECTOS BIOLOGICOS

Cantidad Total de Radiación Absorbida

La palabra "dosis" es sinónima de la cantidad de radiación absorbida. Tal como ocurre con la mayoría de los agentes farmacológicos, existe una relación cuantitativa entre la extensión del daño y su dosis. Si llevamos a un gráfico la dosis vs su efecto en los tejidos, la curva resultante puede aparecer con dos formas dif erentes.
En la Figura 55a, la curva A ilustra el tipo común de respuesta biológica a la mayoría de agentes físicos y químicos. En esta curva el efecto sólo es mensurable cuando se logra cierta dosis mínima. La curva resultante no es lineal sino más bien tiene la forma de "S"; es muy probable que casi todos los efectos agudos de radiación sean de esta clase. Sin embargo, conforme se obtengan medios más refinados de medición, la mayoría de ellos caerá dentro de la clase "sín-umbra1".
En la Figura 55b, la curva B representa la clase "sin-umbral", que muestra la relación lineal existente entre la dosis y su efecto. Para lograr este resultado, no existen las dosis mínimas; en este caso, cualquier cantidad de dosis produce el mismo efecto sin tener en consideración otra dosificación anterior. Está demostrado que los efectos genéticos producidos por las radiaciones siguen esta clase de curva. Hay considerable evidencia de que tanto el acortamiento del promedio de vida, como el efecto carcinogénico siguen este tipo de curva "sin-unibral".
Las implicaciones de estas dos curvas en el establecimiento de límites de exposición máxima permisible son de gran importancia. En el caso de que un agente siga el tipo de curva A, el establecimiento del límite de exposición máxima permisible es sencillo, pues se adopta para dicho límite la dosis máxima a la cual no ocurre efecto alguno. Con un agente que siga el tipo de curva B, lineal, a "sin-umbral" el problema es mucho más complicado por cuanto ya no es posible fijar un valor límite que evite la aparición de efectos ya que tal límite no existe, excepto en cero, es decir, sin exposición alguna.
La cantidad total de radiación absorbida en un tejido, es función de muchas variables, entre las que mencionaremos el tipo de radiación, su energía, la substancia a irradiar. En la mayoría de las aplicaciones biológicas, la radiación alfa y beta es completamente absorbida por el tejido, mientras que los rayos-X y ganima lo son en forma parcial. En general, para un tipo dado de radiación, cuanto mayor es su energía, mayor su penetración. Sin embargo, para los diferentes tipos de radiación, puede haber una variación enorme en la profundidad de penetración (por ejemplo: una radiación X de 250 kV es mucho más penetrante que una radiación alfa de 3 MeV) . Generalmente el alcance de una radiación cualquiera, es inversamente proporcional a la densidad del material absorbente.

Velocidad de Absorción

La velocidad con que se administra o absorbe la radiación, es de gran importancia cuando se quiere determinar sus efectos. Puesto que hay un grado considerable de recuperación en los efectos agudos de radiación, una dosis total cualquiera producirá un efecto menor que el agudo, si la damos dividida en subdosis (en lugar de una sola exposición). Sin embargo, en razón de los efectos a largo plazo, probablemente la velocídad de absorción no es importante.
Area Expuesta

Ordinariamente, cuando se hace referencia a las dosis al nivel máximo permisible de exposición o a la dosis letal media, suponemos que la dosis es suministrada al cuerpo entero. La denominación "radiación de cuerpo entero" es importante, ya que pueden aplicarse grandes dosis de radiación, en áreas localizadas (como en terapia), con poco peligro para la salud, pero que serían mortales si se aplicaran al cuerpo entero. Asi por ejemplo, una persona puede exponer uno de sus dedos a 1000 R experimentando muy poco efecto su salud, excepto la lesión localizada en el dedo, siguiendo la curación y cicatrización de la misma. Si la misma dosis la hubiéramos suministrado al cuerpo entero, ésta hubiera resultado fatal. Hay evidencia de que los órganos hematopoyéticos (órganos productores de la sangre: bazo, médula ósea, etc.), son los más radiosensibles cuando se irradia al cuerpo entero; la protección de estos órganos disminuirá el efecto producido en el cuerpo entero.

Especies y Variabilidad Individua

Especies diferentes muestran una amplia variación en la respuesta a exposiciones idénticas de radiación. Un ejemplo de esta variación se ve an las dosis letales medias (MLD), obtenidas en animales expuestos a los rayosX de 200 kV; así para ratones es de 500 R; cobayos, 250 R; hombre, 450 R; conejos, 875 R. Existe también una variación considerable en la respuesta dentro de las especies. Así, dos razas dentro de una misma especie, pueden variar en sus respectivas dosis letales medias (MLD), hasta en un 50,%.
Esta variación individual no es caracteristica propia de la radiación íonizante. Ocurre en la mayoría de los casos donde se utilizan cualquier tipo de estimulantes fisiológicos (físicos, químicos o biológicos).

Sensibilidad Relativa de Células y Tejidos

Aparentemente la amplia variación entre especies, está asociada con el metabolismo total de la especie individual, ya que sin tener en cuenta la especie comprometida, los cambios histológicos reflejan la dosis con bastante precisión. Por ejemplo, si se dieran a cobayos y conejos 250 R, de rayos-X de 200 kV, serían evidentes los mismos cambios histológicos en los tejidos de ambas especies y aun cuando esta dosis podría matar al 50 % de los cobayos, sólo produciría una enfermedad pasajera en los conejos.
La sensibilidad relativa de las distintas células y tejidos es la misma en los diferentes mamíferos que han sido estudiados. Sin embargo, bajo idénticas condiciones de ex posición, los diversos tipos de células y tejidos exhibirán marcadas diferencias en sus respuestas a una misma dosis de radiación. Parece que no todas las células y tejidos son igualmente sensibles o vulnerables a las radiaciones. Existen varias generalizaciones que nos permiten predecir el grado de radiosensibilidad de un tipo particular de célula o tejido. Las células más activas y que crecen con mayor rapidez, tienden a ser las más radiosensibles en un tejido cualquiera. Los tejidos y células que son menos especializados o menos diferenciados, tienden a ser más vulnerables a la radiación. En general, el núcleo de una célula es más radíosensible que el citoplasma; de aquí que una célula con bastante citoplasma no sea tan afectada como aquella que contiene más material en el núcleo. Observaciones experimentales sustentan estas generalizaciones. Sobre la base de estas generalizaciones, puede aceptarse la siguiente lista de células comunes y/o tejidos, agrupados de acuerdo a un orden decreciente de 'radiosensibilídad:

...............1. El tejido linfático, muy sensible, particularmente los linfocitos
.............. 2. Células rojas jóvenes, halladas en la médula ósea
...............3. Las células que revisten el canal gastrointestinal
...............4. Células de las gónadas; los testículos son más sensibles que los ....................ovarios
...............5. Piel, particularmente la porción que rodea el folículo capilar
...............6. Células endoteliales vasos sanguíneos y peritoneo
...............7. Epitelio del hígado y adrenales
...............8. Otros tejidos, íncluidos el hueso, músculo y nervio, en ese orden.

Recalcaremos el hecho de que los tejidos muy jóvenes o en pleno crecimiento, son más sensibles a la radiación, que los tejidos adultos o inactivas. Ello es importante cuando se trata del establecimiento de límites máximos de exposición.

Otros Factores

Además de a los factores ya discutidos anteriormente, existen otros intrínsecos y extrínsecos, que influyen en el efecto de la radiación. Entre ellos mencionaremos el estado de nutrición; tensión de oxígeno; metabolismo. Conforme se vaya haciendo más investigación sobre este particular, se irán descubriendo muchos otros factores.

EFECTOS CLINICAMENTE OBSERVADOS

Efectos Agudos

"Enfermedad de las Radiaciones", es un término empleado para indicar el síntoma complejo que ocurre en pacientes sometidos a terapia por radiaciones. Sus características incluyen náuseas, vómitos, anorexia (pérdida del apetito), pérdida de peso, fiebres y hemorragias intestinales, siendo generalmente más severas estas manifestaciones, después de haberse irradiado el abdomen.
"Síndrome agudo de Radiación', es aquel síntoma complejo que ocurre por exposición del cuerpo entero o una gran porción del mismo, a una elevada dosis de radiación, en corto tiempo. Los Anales de Medicina Interna, del mes de febrero de 1952, utilizan toda la revista para ilustrar casos de historias, así como también para detallar cuidadosamente sus estudios en exposiciones accidentales, a dosis elevadas de radiación ocurridas en nueve hombres. Los efectos precoces en dosis agudas de radiación, para el cuerpo entero, pueden resumirse en la Tabla 13 de la siguiente manera:

 

La respuesta sistemática del individuo expuesto a la radiación, se debe:
(1) a la expulsión de productos tóxicos, por los tejidos lesionados, y (2) por alteración de la función del órgano debido más directamente a la radiación. En este útimo grupo podemos incluir (a) cese de formación de granulocitos (glóbulos blancos) por la médula ósea, y (b) ruptura de la barrera intestinal, por lesión epitelial.
Los factores secundarios de respuesta sistemática a la lesión del órgano, son: invasión bacteriana; deshidratación y desnutrición. Sus resultados son: la destrucción extensiva del tejido a través del cuerpo.
Si un individuo se recupera de los efectos agudos de la radiación, varios efectos a largo plazo pueden manifestarse en un tiempo posterior.

Efectos a Largo Plazo

Los efectos a largo plazo, pueden resultar de exposiciones. agudas o prolongadas. Ya que las exposiciones prolongadas son las más comunes en situaciones de paz mundial y como los efectos agudos son raros en estas situaciones, daremos mayor importancia a los efectos a largo plazo.
Carcinogénesis. Por alguna razón no comprendida todavía, la exposicíon a las radiaciones aumenta en el hombre la incidencia de ciertos tipos de cáncer. La primera evidencia de esta manifestación fue la aparición de cáncer de la piel en la zona quemada repetidamente por rayos-X, entre los primeros trabajadores en rayos-X. Desde entonces se han demostrado otras conclusiones entre la exposición a las radiaciones y la incidencia de cáncer; entre ellas, tenemos la aparición de tumores óseos en los primeros pintores de esferas de relojes de pulsera, con pinturas radiactivas; la incidencia cada vez mayor de leucemia entre los médicos que usan los rayos-X y entre los japoneses que sobrevivieron el bombardeo de Hiroshima; la mayor incidencia del cáncer de tiroides y leucemia en algunos pacientes tratados terapéuticamente con rayos-X, ete. El mecanismo de esta acción no está muy claro todavía, aun cuando se han adelantado ciertas hipótesis al respecto. En algunos casos, la repetición del daño producido por la radiación y su pronto restablecimiento, parece estar a favor de unas hipótesis, mientras que la aparición de mutaciones somáticas celulares parecen ser otra hipótesis atrayente. No se ha establecido todavía la existencia de un umbral para esta clase de fenómeno.
Acortamiento del Tiempo de Vida. Gran cantidad de estudios en animales han establecido que la exposición a las radiaciones produce una aceleración del proceso de envejecimiento, dando como resultado un acortamiento, no especificado, del tiempo de vida. Este efecto es completamente distinto a la aparición de una enfermedad cualquiera; el animal simplemente envejece más rápidamente y muere antes de tiempo, por causas indistinguibles de las que mueren los animales no irradiados. Evidencias recientes de la literatura sugieren que este efecto puede estar ocurriendo en el hombre Los datos en animales muestran en promedío, un acortamiento del tiempo de vida cercano al 7% por cada 1.000 R. de dosis total de radiacion, sin haberse encontrado algún umbral 'aparente. En contraste a otros efectos de radiación, este fenómeno parece ser cuantitativamente independiente de las especies.
Producción de Mutaciones Genéticas. En 1927, Muller informó que la exposición a las radiaciones aumentaba la proporción de mutaciones genéticas en la mosca de la fruta. Su trabajo ha sido confirmado en otras especies. Recientemente los Russell en Oak Ridge han demostrado que este efecto mutagénico, para una dosis dada de radiación, parece ser 10 veces mayor en el ratón que en la mosca de la fruta.
Las mutaciones genéticas han aparecido desde que comenzó la vida en este planeta; el proceso de evolución ocurrió a través de las mutaciones genéticas y de la selección natural. Cuando esta úItíma ocurre sin interferencias, las mutaciones no deseadas (que constituyen la mayoría), tienden a desaparecer gradualmente, mientras que las deseables tienden a incrementarse a través del tiempo. Hoy día, sin embargo, en la especie humana la selección natural no esta des arrollándose en forma descontrolada. La civilización ha propendido a la reducción de la selección natural conservando las mutaciones no deseables que ocurran. Actualmente, en el hombre puede resultar un aumento en la proporción de mutaciones genéticas al incrementarse la carga de mutaciones no deseables, reduciéndose de este modo la idoneidad biológica de la especie. Ha quedado bien reconocida la evidencia de que no existe umbral para los efectos genéticos de la radiación. Cualquier dosis de radiación está acompañada de mutaciones y la cantidad producida es proporcional a la dosis. Por eso, en término de efectos genéticos, no hay dosis segura de tolerancia a la radiación.
Efectos Embriológicos y del Desarrollo. Estrechamente relacionados con los efectos genéticos, existen ciertos cambios embrioló~ gicos y del desarrollo que ocurren como resultado de una exposición directa del gameto, cigote u organismo en desarrollo, o de una exposición de la madre grávida sin haber se expuesto directamente al feto.
Se ha determinado en numerosas ocasiones, que las dosis terapéuticas de radiación recibídas por una mujer grávida, puede producir la muerte del feto o dar como resultado, el naciemiento de un niño anormal. Trabajos recientes de laboratorio, en animales, indican que puede lograrse una gama de anormalídades que van desde las difícilmente detectables, a Ias evidentes y extensivas. En general, cualquier feto de edad superior al período de gestación de seis semanas, parece ser mucho menos sensible. El grado de anormalidad varía directamente con la dosis y el tiempo de exposición. No se ha establecido todavía en forma definida, la existencia de una dosis umbral, necesaria para lograr estos efectos en el desarrollo.
Otros Efectos
Efectos en la Fertilidad. La radiación es capaz de reducir la fertilidad, siendo tal reducción dependiente de la dosis. Por eso, podemos observar toda una gama de efectos que van desde la reducción en fertilidad a la esterilidad permanente. En épocas de paz, las dosis recibidas no son tan fuertes como para desarrollar una esterilidad, sea ésta temporal o permanente. Exista o no alguna disminución en la fertilidad, no hay pruebas que la evidencien, toda vez que la reducida tasa actual de natalidad depende también de otros factores ajenos a la fertilidad.
Inducción de Cataratas. La irradiación del ojo, resulta en cataratas (opacidad lenticular), que aparece después de una irradiación por rayos-X, gamma o neutrones.

BIBLIOGRAFIA

Andrews, G. A., Brucer, y Anderson, E. B. (Editores). Radioisotopes in Medicine (Radioisó- topos en Medicina ' ), ORO 125. Washington, D.C.: Government Printin.- Office. 1955.

Behrens, G. F. Atomic Medicine (Medicina Atómica). 2nd Ed.; Baltimore: Willíams & Wilkins Co. 1953.

Biological Effects of Atomic Radia tion -Summary Reports (Efectos Biológicos dé la Radiación Atómica-Informes Sumariors). Washington, D.C.: National Acaderny of Sciences-National Research Council. 1960.

Blair, H. A. Data Pertaining to Shortening of Life Span by Ionizing Radiation (Datos sobre el Acortamiento del Promedio de Vida por causa de la Radiación Ionizante), AEC Document UR-442. Washington, D.C.: U.S. Atomic Energy Comm. 1956.

Brues, Austin M. Radiations as a Carcinogenie Agent (Radiaciones como un Agente Carcinogénico). Radiation Research, Vol. III, No. 3, November 1155.

Glasser, Otto G. Medical Physics (Física Médica). Chicago: Year Book Medical Publishers, Inc. Vol. I, 1944; Vol. II, 1950.

Glasser, Otto G., et al. Physical Foundations of Radiology (Fundamentos Físicos de la Radiología). 2nd Ed.; New York: P. B. Hoeber. 1952.

Glasstone, Samuel. Source Book on Atomic Energy (Elementos de Energía Atómica). New York: D. Van Nostrand Co., Inc. 1950.

Hollaender, Alexander. Radiation Bíology (Radiobiología). New York: MeGraw-Hill Book Co., Ine. 1954-1956.

Lapp, Ralph E., y Andrews, H. S. Nuclear Radiation Physies (Radiofísica Nuclear). 2nd Ed.; Englewood Cliffs, N.J.: Prentice-Hall, Ine. 1954.

Match, Stanley H., y Lawrence, Philip S. National Survey of Congenital Malformations Resulting from Exposure to Roentgen Radiation (Encuesta Nacional sobre las Malformaciones Congénitas resultantes de Exposición a Radiación Roentgen). Amer. J. of Roentgenology, Vol. 73, No. 3, March 1955.

Muller, H. J. How Radiation Changes the Genetic Constitution (Cómo la Radiación cambia la Constitución Genética). Bulletin of the Atomic Scientists, Vol. 11, No. 9, Nov., 1955.

Muller, H. J. The Manner of Dependence of the Permissible Dose of Radiation on the Amount of Genetie Damage (La forma de Dependencia de la Dosis Permisible de Radiación en la Extensión del Daño Genético). Acta Radiologica, Vol. 41, Jan. 1954;

Pathologie Effects of Atomic Radiation (Efectos Patológicos de la Radiación Atómica). Washington, D.C.: Federal Radiation Council. 1962.

Simpson, C. L., Hempelmann, L. H., y Fuller, L. M. Neoplasia in Children Treated with X-rays in Infancy for Thymíc Enlargement (Neoplasia en Niños tratados con Rayos-X en la Infancia por Timo Hipertrofiado). Radiology, Vol. 64, No. 6, pp. 840-845, June 1955.

Some Effects of Ioniz#ing Radiation on Hit-man Beings (Algunos Efectos de las Radiaciones Ionizantes en los Seres Humanos). Washington, D.C.: U.S. Government Printing Office.

Warren, Shields. Longevity and Causes of Death from Irradiation in Physicians (Longevidad y Causas de Muerte por Irradiación en Médicos). JAMA, Vol. 162, No. 5, pp. 464-468, Sept 29, 1956.