Efectos Biológicos de la Radiación Ionizante: Niveles, Estructura Celular y Mecanismos de Daño

Efectos Biológicos de la Radiación Ionizante: Niveles y Mecanismos

Los efectos biológicos de la radiación ionizante (RI) se estudian a tres niveles, de menor a mayor complejidad:

1. Efectos celulares: a nivel de células aisladas.
2. Efectos tisulares: a nivel de tejidos u órganos.
3. Efectos sistémicos u orgánicos: a nivel del organismo completo.

Distribución Microscópica de la Energía Depositada

La distribución microscópica de la energía depositada es crucial. La dosis absorbida es un concepto macroscópico. Cuando nos referimos a la dosis absorbida en un punto, hablamos de un punto físico macroscópico, no de un punto matemático. Un punto físico macroscópico puede contener un número grande de células y, ciertamente, contiene un número enorme de átomos. Desde el punto de vista de las partículas que forman la radiación ionizante, una célula es un espacio enorme. La energía depositada en la célula por la RI puede distribuirse de formas muy diversas.

Estructura Celular y Nuclear

Nos limitaremos a las células de los mamíferos (eucariotas). La célula es la unidad biológica mínima que puede considerarse válida. La célula consta de:

• Membrana plasmática
• Citoplasma:
  • Citosol
  • Orgánulos
• Núcleo: Contiene el ADN.

Estructura del Núcleo

El núcleo en las células de los mamíferos tiene, en promedio, un diámetro de 6 µm y ocupa aproximadamente el 10% del volumen celular. El núcleo está separado del citoplasma por la membrana nuclear. El ADN del núcleo está asociado a unas proteínas llamadas histonas, que le confieren consistencia. Las histonas son como el andamiaje que soporta el ADN.

La cromatina es la combinación de ADN e histonas. Un gen es una secuencia de la molécula de ADN que codifica una cierta información.

Efectos Subcelulares de la Radiación Ionizante (RI)

Los efectos subcelulares de la RI se desarrollan en varias fases:

1. Fase física: Consiste en la excitación e ionización de átomos y moléculas.
2. Fase química: Son los cambios químicos que se producen a consecuencia de la ionización y excitación producida por la RI. Incluye efectos directos e indirectos, como la radiólisis del agua.
3. Fase biológica: La constituyen los efectos biológicos originados por los cambios químicos.

Fraccionamiento de la Dosis y Dosis Biológica Equivalente

Los efectos de una determinada dosis de radiación en la célula dependen mucho de si se administra la dosis en una única irradiación o en varias fracciones a intervalos de varias horas. Esto se debe a la reparación del daño subletal y potencialmente letal.

Geometría del ADN

Geométricamente, la disposición espacial de la molécula de ADN, que es una cadena larguísima, es en forma de hélice: la famosa doble hélice.

Modificadores de la Radiosensibilidad

Radiosensibilizadores

Son sustancias cuya presencia en la célula potencia el efecto de la radiación ionizante. El oxígeno es un radiosensibilizador.

Radioprotectores

Son sustancias cuya presencia en la célula inhibe el efecto de la radiación ionizante.