Efectos de las Radiaciones en el Radiodiagn stico, por Diana Dubner
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Efectos de las Radiaciones en el Radiodiagnóstico Lic Diana Dubner Autoridad Regulatoria Nuclear Gerencia de Apoyo Científico 4a Jornada de Protección Radiológica del Paciente El ADN contenido en el núcleo celular es el blanco principal del daño por radiación pero no el único..., nico... Membrana plasmática, sistemas de endomembranas, mitocondria Daño mitocondrial Lipoperoxidación de membranas. Producción de Ceramida Daño en el proteasoma Chromosomes Interacción de la radiación ionizante con el DNA ACCIONDIRECTA DIRECTA ACCION ACCION ACCIONINDIRECTA INDIRECTA Principales formas de daño al DNA Respuesta al daño al DNA (DDR) DNA Damage Blm Rad 9 Rad 17 PARP Sensors Rad 1 Hus 1 Nbs1 Mre11 Rad 50 Others Brca2 53bp1 ATM Transducers ATR Atrip others p53 Cell Cycle arrest Effectors Apoptosis Chk1 DNA repair Chk2 Brca1 Transcription Reparación del DNA Daño de las bases Rupturas simple cadena Reparación por escisión de bases BER Daño en nucleótidos Reparación por escisión de nucleótidos NER Rupturas de doble cadena Recombinación homóloga HR Unión terminal no homóloga NHEJ Sitios de daños múltiples localizados ??? Reparación correcta Muerte celular No hay efecto Efectos determinísticos DNA Dañado Cel. Sobrevive mutada Efectos estocásticos Paradigma clásico del daño por radiación Chemical “Repair” Enzymatic DNA Repair ( ions recombine ) Ionizations (Free radical formation, etc) Ionizing Radiation Developmental Effects (fetal) Cell Deathsmany DNA Damage Early Effects Radiation Sickness Stable DNA Mutants Late Effects of Radiation Damage Heritable Genetic Effects Germ line Somatic Heat (Malignant Transformation) Excitations << 1 second min - hours days weewks months Cancer years generations EFECTOS ESTOCASTICOS Probabilidad de ocurrencia Certeza (100%) Efectos Estocásticos Radiobiología Epidemiología Efectos Determínisticos Clínica Dosis (mSv) 102 >103 Efectos no centrados Inducción de efectos en células no irradiadas a partir de células irradiadas Efecto “bystander”: (contacto, transmisión) 1.2mGy - 4Gy Frecuencia de mutaciones Daños cromosómicos Apoptosis Proliferacion celular Diferenciacion Inducción de proteínas de stress Inestabilidad genómica Aparición de efectos tardíos no clonales en la progenie clonal de células irradiadas Aberraciones cromosómicas Mutaciones génicas Muerte celular Respuesta adaptativa El efecto de una dosis de radiación decrece si esa dosis es precedida por una exposición a una dosis pequeña Efectos Determinísticos 100% Probabilidad del efecto RUmbral RLa severidad aumenta con la D RUn gran n° de células están involucradas Dosis Daño en Células y tejidos Inducción de Radicales ROS/RNS Activación de factores de transcripción Células parenquimales Endotelio vascular Fibroblastos Cadenas de señalización Incluyendo citokinas, factores de crecimiento y otros Activación de macrófagos Proliferación Diferenciación Apoptosis ........................ Cambios parenquimales Cambios vasculares Fibrosis UMBRAL RADIOSENSIBILIDAD 25 Gy Hipotiroidismo primario Físicos 0.15 Gy Esterilidad temporaria masculina LET Tasa de Dosis Severidad Químicos Umbral Diagnóstico Oxígeno Grupos sulfuros Dosis 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Frecuencia Biológicos Status del ciclo celular G2, M S Reparación del daño Subletal Radiodiagnóstico Efectos determinísticos ? En procedimientos intervencionistas se pueden superar umbrales de dosis Vano et al, Brit J Radiol 1998, 71, 510-516 Síndrome Cutáneo Radioinducido Retardo en las manifestaciones clínicas, que expresa la cinética de proliferación de los tejidos irradiados (epidermis: respuesta rápida, dermis: respuesta lenta) Células del stratum basal altamente mitóticas Evolución cíclica con alternancia de períodos críticos y períodos clínicamente silenciosos, con crisis de re-agudización Con dosis muy altas puede haber compromiso de tejidos profundos (músculo, hueso) Efecto Dosis umbral (Gy) Tiempo Min Fluor. Min Fluor. de inicio 20mGy/min 200mGy/min Eritema transiente temp 2 2-24 hs 100 10 Eritema, reaccion princip, 6 ≈ 1.5 300 30 Depilacion temporaria 3 ≈3 150 15 Depilacion permanente 7 ≈3 350 35 Descamacion seca 14 ≈4 700 70 Descamacion húmeda 18 ≈4 900 90 Necrosis derm.tardía > 12 >52 750 75 semanas semanas semanas semanas semanas semanas Tres TIPS en una semana ( Tiempo total 13-16 hs ) 4 meses 7 meses Prof. E Vano, Complutense University of Madrid, Spain. 22 meses Efectos a nivel ocular El cristalino es la estructura más radiosensible del ojo Efecto Umbral Gy t de inicio min Fluor. 20mGy/m Opacidad detectable 1-2 >5 años Catarata >5 >5 años > 50 al ojo min Fluor 200mGy/m > 5 al ojo >250 al ojo >25 al ojo EFECTOS ESTOCASTICOS F R E C U E N C IA D O S IS S E V E R ID A D D O S IS Datos de Poblaciones Irradiadas Population Approximate Size Atomic bomb survivors Japan: 86 000 Atomic tests:Semipalatinsk/Altai 30 000 Marshallese islanders 2 800 Nuclear accidents: intervention teams Chernobyl (total) > 200 000 population Chernobyl (>185 kBq /m2 137Cs) 1 500 000 population Chelyabinsk (total) 70 000 Medical procedures: low LET iodine treatment and therapy ~ 70 000 chest fluoroscopy 64 000 children hemangioma treatment 14 000 high LET thorotrast angiography 4 200 Ra-224 treatment 2 800 Prenatal exposure (fetal radiography, atomic bombs) 6 000 Occupational exposure: workers nuclear industry (Japan, UK) 115 000 uranium miners 21 000 radium dial painters 2 500 radiologists 10 000 Natural exposure (Chinese, EC and US studies) several 100 000 Carcinogénesis radioinducida Los datos de la cohorte de Hiroshima y Nagasaki constituyen el “gold standard” : seguimiento de mas de 50 años, mas de 86000 personas de ambos sexos, de todas las edades y con una dosimetría razonablemente bien establecida Inducción de cáncer bajas dosis y bajas tasas de dosis INCIDENCIA INDUCIDA CURVA B PENDIENTE α L DDREF = 2 CURVA A PENDIENTE α DOSIS ABSORBIDA Coeficientes de riesgo de cancer PUBLICO: TRABAJADORES: 5 % por Sv (0-90 años) 4 % por Sv (18-65 años ) Que sucede en la zona de las bajas dosis de interés en radiología diagnóstica? Si el ERR de mortalidad por cáncer de sobrevivientes de H y N que recibieron entre 5 - 125 mSv son agrupados y graficados vs una D media….. Brenner et al PNAS USA 100: 13761, 2003 Hall E J Radiol Prot 29: A171-A184, 2009 Cardis E et al Rad Res 167:396, 2007 Riesgo de cancer por exámenes con Rayos X Riesgo < 1 en un millon 1 en un millon a 1en 100000 1en 100000 a 1 en 10000 1 en 10000 a 1 en 1000 Examen con Rx Rx torax, dientes, extremidades Rx cabeza, cuello, articulaciones Rx de columna, abdomen y pelvis TC, angiografía, estudios de contraste de tracto alimentario,biliar y urinario, radiología intervencionista NRPB, 2001 X-Rays- How safe are they? An information leaflet for patients Percepción del riesgo de efectos estocásticos Hall E J Radiol Prot 29: A171-A184, 2009 Efectos Hereditarios El estudio intensivo de 70000 descendientes de sobrevivientes de H y N no ha permitido identificar incrementos significativos de efectos hereditarios ( mendelianos, cromosómicos, anomalías congénitas, multifactoriales crónicos), cancer o mutaciones en proteínas séricas En ausencia de datos humanos, la estimación de riesgo de efectos hereditarios está basada en estudios con animales 1- Teoría genética de las poblaciones: Por exposicion a la radiacion en cada generación nuevas mutaciones serán introducidas y la población eventualmente alcanzará un nuevo equilibrio a una frecuencia mas alta de mutaciones y por consiguiente de daño 2- Mutaciones inducidas recuperadas en ratón Mutaciones inducidas potencialmente recuperable en el hombre Riesgo total de efectos hereditarios hasta la 2° generación 0.5% por Sv Y por último…. Los procesos de optimización imponen la colaboración multidisciplinaria entre las exposiciones médicas y otras áreas de actividad en radioprotección, como dosimetría, epidemiología, radiobiología y radiopatología ddubner@cae.arn.gov.ar
