Tema 2 radiología Interacciones delas radiaciones con medio biológico

Tema 2 radiología

Interacciones delas radiaciones con medio biológico

1. MECANISMOS DE ACCIÓN DE LAS R. I.

La radiación es toda forma de energía que se propaga a distancia sin necesidad de medio conductor.

Las radiaciones pueden clasificarse según su naturaleza en corpusculares debidas a partículas: aceleradas, alfa, beta, protones, neutrones, etc… y electromagnéticas: son los fotones, RX o gamma.

Pueden clasificarse según sus efectos sobre el medio en ionizantes: alta gran energía y baja longitud de onda y no ionizantes: baja energía y alta longitud de onda.

En el proceso de interacción con la materia, la radiación cede parte de su energía a los átomos de la misma a través de sucesivas colisiones

Dichas colisiones tienen carácter aleatorio y dan lugar a una cesión energética prácticamente instantánea (no dura nada de tiempo), esto conlleva que, cuando la colisión se produce con un ser vivo, la energía depositada pueda producir una lesión en cualquier lugar del organismo o de la célula.

El organismo en el momento que recibe la colisión, pone en marcha una serie de mecanismos destinados a intentar compensar esta lesión, por lo que, siempre existirá un periodo de latencia entre el momento de la radiación y la aparición del efecto. Periodo de latencia entre que yo recibo la radiación y tengo un efecto.

1.1. ETAPAS DE LA RADIACIÓN SOBRE LA MATERIA VIVA

1.1.1. ETAPA FÍSICA

Es la interacción, cuando interactúa la radiación con el cuerpo.

- En esta etapa se producen fenómenos como la excitación y la ionización

- Excitación: Cesión de energía no conlleva la pérdida del electrón del átomo.

- Ionización: La energía que incide supera la fuerza de enlace. El electrón sale del átomo.

- La interacción de la radiación con la materia depende de su naturaleza y energía

- Para radiación con fotones X o fotones gamma (radiación de carácter ondulatorio) se producen los siguientes efectos según sea la energía incidente:

Efecto fotoeléctrico

• Toda la energía del fotón, es cedida al electrón y este sale con la misma aceleración de la energía del fotón.

Efecto Compton

• El fotón cede energía al electrón, provoca que salga, pero al fotón le queda parte de energía, pero Quedando un fotón con menos energía.
• La trayectoria y el ángulo que seguirá el fotón tras la interacción dependerá de la energía del mismo
• Los electrones que salen de esa ionización producida por el fotón, son más ionizantes que el fotón inicial. Provoca más ionización a lo largo del trayecto que siga el electrón, hay una multiplicación de cargas.
• Por tratarse de partículas con masa y carga eléctrica, produce más interacciones que un fotón que solo tiene es un paquete de energía.  el poder ionizante de los electrones secundarios generados es mayor que el de fotones incidentes.

Producción de pares

• Energía 511+5110[pic 1]
• Únicamente energías del fotón incidente superiores a 1.02 MeV
• Energía requerida para crear un par electrón –positrón
• Dicho fotón al pasar próximo al núcleo, es absorbido por él, materializándose en su lugar dos partículas nuevas, un positrón y un electrón, de cargas opuestas y en sentido contrario.
• Esto es la base de tomografía por emisión por positrones, PET, energía nuclear.

[pic 2]

1.1.2. ETAPA QUÍMICA

- La célula constituida 80% agua y un 20% mayoritariamente por macromoléculas, entre las células existe gran cantidad de agua.

- Cuando la radiación colisiona con el ser vivo, lo más probable es que lo haga con una molécula de agua, no con macromoléculas.

- La acción de las radiaciones ionizantes a través de ionizaciones y excitaciones sobre las células se clasifica en acción directa e indirecta.

ACCIÓN DIRECTA

• Cuando estoy actuando sobre esas macromoléculas que me pueden dañar al hacelo,
• Teoría de impacto efecto bala:
• La hipótesis es que en la célula existen moléculas de menor importancia (por tanto, pueden ser sustituidas) y moléculas clave (únicas e insustituibles)
• Si afecta muy importante quedara la célula dañada

ACCIÓN INDIRECTA

• Se producen como consecuencia de la ionización del agua.
• La absorción de la energía de la radiación da lugar a la formación de radicales libres, son átomos o moléculas que contienen un electrón de un orbital externo desapareado.
• Los radicales libres presentan una alta reactividad química por la tendencia del electrón libre al unirse a otro electrón de un átomo o molécula próxima.
• Esos radicales libres se cargan la composición de la molécula
• En general la acción de los radicales libre varia con las moléculas afectadas en la célula, en el caso de producirse daño en:

• Moléculas no fundamentales (carbohidratos, lípidos o proteínas) solo se producen efectos transitorios. Se reconstruyen.
• ADN, mucho más importante, puede dar origen a la aparición de mutaciones en las células.

1.1.3. ETAPA BIOLÓGICA

- Se inicia con la activación de los sistemas de reparación del daño producido por las radiaciones.

- Algunas de estas lesiones serán reparadas y otras no, provocando la muerte celular.

- Las consecuencias biológicas de la irradiación celular pueden manifestarse mucho tiempo después. Cuando aún haya una dañada un no somos capaz de detectarla

2. INTERACCIÓN DE LA RADIACIÓN A NIVEL MOLECULAR Y CELULAR

2.2. LESIONES DEL ADN PRODUCIDAS POR RADIACIONES IONIZANTES (R.I.)

Las lesiones que la radiación puede producir en el ADN serán roturas, alteraciones en las bases, destrucción de azucares, formación de puentes y dímeros o una combinación de ellos.

• ROTURA SIMPLE DE CADENA

• Lesión más abundante tras la radiación, produciéndose entre 500 y 1000 roturas de cadena por cada Gy.
• Es lesión subletal, suele ser reparable
• Sí que produce efecto acumulativo con el consiguiente agotamiento de los mecanismos de reparación

• ROTURA DOBLEDE CADENA

• Es una lesión compleja que se produce como consecuencia de la rotura de las dos hebras del ADN en sitios muy próximos tras la interacción única de una partícula o fotón.
• Cada Gy de radiación ocasiona unas 40 roturas dobles de cadena por célula.
• Se la llama también lesión letal, porque existe una estrecha relación con la muerte celular.

• ALTERACIONES DE BASES

• Consiste en la perdida de una o más bases, la modificación química de alguna de ellas y la ligadura entre dos bases contiguas.
• Se producen entre 800-1000 alteraciones de bases por Gy.
• Lesiones susceptibles de reparación.

Por cada gry la más habitual es las alteraciones de base y la rotura de doble cadena no se puede reparar.

2.2.5. DAÑO MULTIPLELOCALIZADO

-  Se origina con la formación de racimos de ionizaciones de cierto tamaño en la proximidad de la molécula de ADN.

-Combina varias de las lesiones, difíciles de reparar y conduce a la muerte celular radioinducida.

2.3. SISTEMAS DE REPARACIÓN DEL ADN

-Dentro de las células existen unas enzimas (proteínas)moleculares de reparación de las lesiones producidas por la radiación que eliminan e intentan reconstruir la estructura original del ADN.

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