Riesgos derivados de la exposición a dosis bajas de radiación

Sesión II:
Los riesgos de las radiaciones ionizantes: Las evidencias epidemiológicas
RIESGOS DERIVADOS DE LA
EXPOSICI
ÓN A DOSIS BAJAS DE
EXPOSICIÓN
RADIACI
ÓN IONIZANTE
RADIACIÓN
Almudena Real Gallego
(almudena.real@ciemat.es)
EFECTOS BIOLÓ
BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓ
RADIACIÓN IONIZANTE
La radiación ionizante puede desplazar un electrón de un á tomo.
Ionización
La ionización altera la estructura electrónica de la materia y por
tanto sus propiedades.
En los tejidos vivos la ionización produce cambios quí micos.
1
INTERACCIÓ
INTERACCI
ÓN DE LA RADIACIÓ
RADIACIÓN CON LA MATERIA
Los efectos biológicos de la radiación ionizante derivan del daño que éstas
producen en la estructura química de los componentes de las células.
Microfilamentos
Radiación ionizante
Mitocondrias
Lisosoma
Retículo endoplásmico rugoso
Peroxisoma
Núcleo (DNA)
Centriolos
Porosnucleares
Membrana plasmática
Nucleolos
Microtúbulos
Envuelta nuclear
Cromatina
Aparato de Golgi
Cilios
Retículo endoplásmico rugoso
Retículo endoplásmico liso
Ribosomas
EFECTOS BIOLÓ
BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓ
RADIACIÓN
Radicales
libres
Radiación ionizante
Acción indirecta
Acción directa
Daño al DNA
Daño letal
Daño subletal
Mecanismos de reparación
Muerte celular
Efecto determinista
Daño letal
Célula
Célula normal
transformada
Efecto estocástico
2
EFECTOS BIOLÓ
BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓ
RADIACIÓN
Muerte celular
Muchas células
Naturaleza somá tica
Dosis moderadas-altas
SI dosis umbral
Lesión subletal
Una-pocas células
Naturaleza somá tica o hereditaria
Dosis bajas-moderadas
NO dosis umbral
Efecto determinista
Efecto estocástico
EFECTOS DETERMINISTAS:
DETERMINISTAS:
Sistema hematopoyético: 0,5 Gy
DOSIS UMBRAL
(2,0 Gy efectos severos)
Tracto gastrointestinal
2,0 Gy
(5,0 Gy efectos severos)
Ojo: La lente del ojo es muy radiosensible Cataratas: 2-10 Gy
Órganos reproductores
Femeninos: 2,0-6,0 Gy esterilidad permanente
0,6 Gy esterilidad temporal
Masculinos: 3,5-6,0 Gy esterilidad permanente
0,15 Gy esterilidad temporal
Sistema nervioso central: Muy resistente a la radi ación
3
EFECTOS DETERMINISTAS:
DETERMINISTAS:
Periodo de
latencia
aproximado
DOSIS UMBRAL
Umbral
aproximado
(Gy)
Dosis
efectos
severos
2 semanas
0,5
2,0
Leucopenia
Plaquetopenia
Algunas horas
0,1
1,0
Linfopenia
Deshidratación
Desnutrición
1 semana
2,0
5,0
Lesión del epitelio
intestinal
Piel
Escamación
3 semanas
3,0
10,0
Testículo
Esterilidad
2 meses
0,2
3,0
Ovario
Esterilidad
< 1 mes
0,5
3,0
Pulmón
Neumonía
3 meses
8,0
10,0
Cristalino
Cataratas
> 1 año
0,2
5,0
Tiroides
Deficiencias
metabólicas
< 1 año
5,0
10,0
Hipotiroidismo
Sistema nervioso
central
Encefalopat ías y
mielopatías
Muy variable
según dosis
15,0
30,0
Demielinización y
daño vascular
Tejido
Efecto
Sistema
hematopoyético
Infecciones
Hemorragias
Inmunosupresión
Infección sistémica
Sistema
gastrointestinal
Sistema Inmune
Causa
Daño en la capa
basal
Aspermia celular
Muerte interfásica
del oocito
Fallos en la barrera
alveolar
Fallos en la
maduración
EFECTOS EN EL INDIVIDUO ADULTO
Tras irradiación aguda de cuerpo entero: Síndrome de la radiación
• Prodrómica: Síntomas a las 48 horas (nauseas, vómitos y diarreas).
• Latente: Ausencia de síntomas
• Enfermedad manifiesta: Síntomas concretos de los tejidos lesionados.
Síndrome de
la mé dula
ósea
Síndrome
gastrointestinal
Dosis
Prodró mica
Latencia
Enfermedad
manifiesta
3-5 G y
Pocas horas
Algunos días
- 3 semanas
Infecciones,
hemorragias,
anemia
30-60 días
(>3Gy)
5-15 Gy
Pocas horas
2-5 días
Deshidratación,
Desnutrición,
Infecciones
10-20 días
Minutos
Escasas
horas
Convulsiones,
Ataxia,
Coma
1 -5 días
Síndrome del
> 15 Gy
sistema nervioso
central
Muerte
4
EFECTOS EN EL INDIVIDUO EN DESARROLLO
El organismo en desarrollo muestra mayor radiosensibilidad debido
a que es un sistema altamente proliferativo.
Los efectos dependen del momento de gestación en el que tiene
lugar la irradiación.
Periodo de gestación
Riesgo más importante
Dosis
Aborto espontáneo
1,0 Gy
Malformaciones en el feto
0,5 Gy
Retraso mental
0,4 Gy
Inicio del embarazo
Semana 2
Semana 8
Semana 15
Riesgo como en adulto
Final del embarazo
EFECTOS ESTOCÁ
ESTOC ÁSTICOS
Consecuencia de daño subletal (mutación) en una/pocas células.
Se producen tras exposición a dosis moderadas-bajas.
La probabilidad de que ocurran, pero no la gravedad, aumenta con
la dosis recibida.
Pueden ser de naturaleza somá tica (cáncer) o
heredable (enfermedades genéticas).
No existe dosis umbral para estos efectos.
5
RIESGO DE CÁ
C ÁNCER RADIOINDUCIDO
… existen muchos datos
epidemiológicos sobre los efectos
carcinogénicos de la radiación
ionizante…
DATOS SOBRE CÁ
CÁNCERES RADIOINDUCIDOS
Estudios epidemiológicos a dosis, tasas de dosis altas:
ü Supervivientes bombas atómicas de Hiroshima y Nagasaki.
ü Pacientes (espondilitis anquilosante, cáncer de cervix).
ü Trabajadores (mineros).
Estudios epidemiológicos a dosis, tasas de dosis bajas:
ü Exposición ocupacional (Trabajadores de la industria nuclear).
ü Personas sometidas a radioterapia: irradiación de tejidos sanos.
ü Población de zonas con alto fondo radioactivo (China, Brasil, India)
Estudios experimentales:
ü Aportan información de interés sobre mecanismos de
acción, forma de la curva dosis-respuesta y factores
que afectan la respuesta celular.
6
SUPERVIVIENTES HORISHIMA Y NAGASAKI
Población de supervivientes estudiada (86.572):
• Ambos sexos, todas las edades (in útero)
• Seguimiento (último informe en año 2000)
• 40% estaban vivas 60 años después de la bomba
DS86: 86.000 individuos
(2/3 siguen vivos)
Dosis (Gy)
DS02: dosis estimadas
algo mayores que en DS86
Dosis media = 0,21 Sv
Tasa de dosis muy alta
Nº de individuos
SUPERVIVIENTES HORISHIMA Y NAGASAKI
5% menos
cánceres que
en el control
46.249
“Expuestos”
)
mSv
m (5 mSv)
K
5
2.4 Km (2
3
5 Km
10.159
“Controles”
Mortalidad por cáncer observada tras la bomba 10.127
Mortalidad por cáncer esperable (sin bomba)
9.555
Atribuible a la radiación
572
Pierce and Preston 2000
7
SUPERVIVIENTES HORISHIMA Y NAGASAKI
3 Km
Área control
2. Km
Exceso
Tumores sólidos
1 Km
113
116
99
28,2
64
41
27,7
18,9
10,4
44
4,7
2
4,0
479 Total
Preston et al. 2004
Exceso
Leucemias
0,1
Exceso total de 572 cánceres
94,0 Total
DATOS SOBRE CÁ
CÁNCERES RADIOINDUCIDOS
Estudios epidemiológicos a dosis, tasas de dosis bajas:
ü Exposición ocupacional (Trabajadores de la industria nuclear).
ü Personas sometidas a radioterapia: irradiación de tejidos sanos.
ü Población de zonas con alto fondo radioactivo (China, Brasil, India)
MAYAK
8
CAUSAS DE QUE SE PRODUZCA UN CANCER
Humo del tabaco
4
Dieta & nutrición
10
30
Infecciones crónicas
Exposición ocupacional
20
Genética
30
Consumo de alcohol
Factores
medioambientales
ESTUDIOS EPIDEMIOLÓ
EPIDEMIOL ÓGICOS A DOSIS BAJAS
“Bias” (diagnóstico; seguimiento; selección; etc.) y factores de
confusión (tabaco).
Impacto del nivel
nivel de
dedosis
dosisen
enelelpoder
poder
estadístico
estadístico
deldel
estudio
estudio
y eny
en
el tamaño
el tamaño
de lademuestra
la muestra
que hay
queque
hayanalizar.
que analizar.
Duración del estudio (seguimiento).
Precisión en la estimación del riesgo: Intervalos de confianza
9
ESTUDIOS EPIDEMIOLÓ
EPIDEMIOL ÓGICOS A DOSIS BAJAS
Número de muertes/casos necesarios
Estudio supervivientes Hiroshima y Nagasaki (LSS)
Tumores sólidos ERR= 0,467 Sv -1
Leucemias ERR= 3,968 Sv -1
Dosis media(Sv)
UNSCEAR 2006
ESTUDIOS EPIDEMIOLÓ
EPIDEMIOL ÓGICOS A DOSIS BAJAS
Límites de detección de la radio epidemiología
Dosis efectiva (mSv)
10 4
Región de detección
Límite teórico de detección
debido a causas estadísticas
(Intervalo de confianza 90%)
10 3
10 2
10 1
Dosis en Chernobyl
10 0
10 -1
100
Región NO detección
10 1
10 2
10 3
10 4
10 5
10 6
10 7
10 8
10 9
10 10
10 11
Número de personas en el estudio y grupos control
10
ESTUDIOS EPIDEMIOLÓ
EPIDEMIOL ÓGICOS A DOSIS BAJAS
Precisión en la estimación del riesgo: Intervalos de confianza
Estudio trabajadores Mayak
UNSCEAR 2006
DATOS SOBRE CÁ
CÁNCERES RADIOINDUCIDOS
Estudios epidemiológicos a dosis, tasas de dosis bajas:
ü Exposición ocupacional (Trabajadores de la industria nuclear):
-
40 estudios. Solo 4 con >100.000 trabajadores
Japón (175.939 hombres)
Canadá, Reino Unido y EE.UU (95.673; 15% mujeres)
NRRW (124.743; 9% mujeres)
Canadá (Registro nacional de dosis) (191.333; 50% mujeres)
Sellafield (10.028; 19% mujeres)
Estudio en 15 países (407.391; 10% mujeres)
ü Personas sometidas a radioterapia: irradiación de tejidos sanos.
ü Poblaciones que residen en zonas con altos niveles de radiación
natural (China)
11
ESTUDIO EPIDEMIOLÓ
EPIDEMIOL ÓGICO 15 PAÍ
PAÍSES
• Estudio retrospectivo de mortalidad por cáncer en
trabajadores de la industria nuclear (154 instalaciones).
407.391 trabajadores monitorizados para radiación externa
(5,2 millones de personas-año de seguimiento).
Dosis efectiva individual media = 19.4 mSv;
90% recibieron dosis acumulativas de menos de 50 mSv;
0.1% recibieron dosis >500 mSv.
Cardis y col.
Julio 2005
• Resultados:
6.519 muertes por tumores sólidos (excepto leucemia)
196 muertes por leucemias (excluyendo CLL)
1-2% de las muertes por cáncer puede ser atribuido a radiación.
Tumores sólidos (excepto leucemia) ERR= 0,97 (95% IC: 0.14-1,97) Sv-1
Leucemias (excluyendo CLL)
ERR= 1,93 (95% IC: <0-8.47) Sv-1
• Conclusión: Las estimaciones de riesgo realizadas son algo mayores
aunque estadísticamente compatibles que las estimaciones de riesgo
usadas para los actuales estándares de protección radiológica.
ESTUDIOS EPIDEMIOLÓ
EPIDEMIOL ÓGICOS A DOSIS BAJAS
Estimaciones de riesgo (90% IC) del ERR por unidad de dosis (Sv)
(UNSCEAR 2006)
Leucemia
Todos cánceres
(excepto CLL)
(excepto leucemias)
2º análisis NRRW
2,55 (-0,33; 7,16)
0,09 (-0,28; 0,52)
1er
4,28 (0,40; 13,60)
0,41 (-0,17; 1,15)
IARC (15 países)
1,93 (<0; 8,47)
0,97 (0,14; 1,97)
IARC (3 países)
2,18 (0,13; 5,70)
-0,07 (-0,39; 0,30)
H&N
1,59 (0,03; 3,82)
0,25 (0,13; 0,37)
análisis NRRW
Riesgos respecto a los estimados en H&N (Cociente de los coeficientes de riesgo)
2º NRRW
1,60 (<0; 5,27)
0,35 (<0; 2,10)
IARC (15 países)
1,21 (<0; 5,85)
3,93 (<0; 8,62)
IARC (3 países)
1,37 (<0; 4,31)
<0 (<0; 1,22)
12
EFECTOS EN EL INDIVIDUO ADULTO
100
Síndrome del sistema nervioso central (>15 Gy)
Síndrome gastrointestinal (5-15 Gy)
Dosis (Sv)
10
Síndrome hematopoyético (3-5 Gy)
1,0
LD50(30) = 2-3 Gy
0,1
Efectos para la salud no detectables (100 mSv)
,01
Límite dosis trabajadores (20 mSv/año)
Dosis de fondo
(2,4 mSv/año)
Límite de dosis público
,001
Minutos Horas Días
Semanas
Meses
(1 mSv/año)
Años
NUEVAS RECOMENDACIONES 2007
DE LA ICRP
http://www.sepr.es
13
EFECTOS DIFERENTES AL CÁ
CÁNCER
Ø Epidemiología enfermedades cardiovasculares
H&N
No hay datos suficientes para establecer una relación causal entre dosis
de radiación menores de 1-2 Gy y las enfermedades cardiovasculares.
EFECTOS DIFERENTES AL CÁ
CÁNCER
Ø Efectos en el sistema inmunológico
§ Dosis altas: Efecto supresor del sistema inmunológico
§ Dosis bajas: Resultados contradictorios (no efecto, estimulación, supresión).
14
Gracias
15