4a Jornada de Protección Radiológica del Paciente

Efectos de las Radiaciones en el Radiodiagnóstico

Lic Diana Dubner

Autoridad Regulatoria NuclearGerencia de Apoyo Científico

Membrana plasmática, sistemas de

endomembranas, mitocondria

Daño mitocondrial

Lipoperoxidación de membranas. Producción de Ceramida

Daño en el proteasoma

El ADN contenido en el núcleo celular es el blanco principal del daño por radiación pero no el pero no el úúnico...nico...,

Chromosomes

Interacción de la radiación ionizante con el DNA

ACCION DIRECTAACCION DIRECTA ACCION INDIRECTAACCION INDIRECTA

Principales formas de daño al DNA

Respuesta al daño al DNA (DDR)

DNA Damage

Rad 9

Hus 1Rad 50

Nbs1 Mre11Blm

Others

Sensors

ATM ATR Atrip

Brca253bp1Transducers

Chk1Chk2

p53

others

Effectors

Cell Cycle arrest Apoptosis DNA repair

PARP Rad 17Rad 1

Brca1

Transcription

Reparación del DNA

Daño de las bases

Rupturas simple cadena

Reparación por escisión de bases

BER

Daño en nucleótidosReparación por escisión

de nucleótidos NER

Rupturas de doble cadena

Recombinación homóloga HR

Unión terminal no homóloga NHEJ

Sitios de daños múltiples localizados

???

DNA DañadoCel. Sobrevive

mutada

Muerte celular

Reparación correcta No hay efecto

Efectos determinísticos

Efectos estocásticos

Excitations

Heat

Chemical “Repair”

( ions recombine )

Stable DNAMutants

HeritableGenetic Effects

Cell Deaths-many

EnzymaticDNA Repair

Cancer

DevelopmentalEffects (fetal)

DNA Damage Early Effects

Radiation Sickness

Late Effectsof Radiation

DamageIonizations (Free radical

formation, etc)

(Malignant Transformation)

Somatic

Germ lineIonizing

Radiation

Paradigma clásico del daño por radiación

<< 1 second min - hours days weewks months generationsyears

Dosis (mSv)

Probabilidadde ocurrencia

>103

Certeza(100%)

Epidemiología Clínica

EfectosEfectosEstocEstocáásticossticos

Efectos Efectos DetermDetermíínisticosnisticos

Radiobiología

EFECTOS ESTOCASTICOS

102

Efectos no centrados

Inducción de efectos en células no irradiadas a partir de células irradiadas

Efecto “bystander”: (contacto, transmisión)1.2mGy - 4Gy

Inestabilidad genómicaAparición de efectos tardíos no clonales en la progenie clonal de células irradiadasAberraciones cromosómicas Mutaciones génicas Muerte celular

Respuesta adaptativaEl efecto de una dosis de radiación decrece si esa dosis es

precedida por una exposición a una dosis pequeña

Frecuencia de mutaciones Proliferacion celular Daños cromosómicos DiferenciacionApoptosis Inducción de proteínas de stress

100%

Dosis

Probabilidad del efecto

Efectos Determinísticos

UmbralLa severidad aumenta con la DUn gran n° de células están

involucradas

Inducción de Radicales ROS/RNS

Activación de factores de transcripción

Cadenas de señalizaciónIncluyendo citokinas, factores de crecimiento y otros

Células parenquimalesEndotelio vascular Fibroblastos

Activación de macrófagos

Proliferación Diferenciación Apoptosis........................

Cambios parenquimalesCambios vasculares Fibrosis

Daño en Células y tejidos

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Severidad

Frecuencia

Umbral Diagnóstico

Dosis

UMBRAL

25 Gy Hipotiroidismo primario

0.15 Gy Esterilidad temporaria masculina

RADIOSENSIBILIDAD

FísicosLET Tasa de Dosis

QuímicosOxígeno Grupos sulfuros

BiológicosStatus del ciclo celularG2, M SReparación del dañoSubletal

Radiodiagnóstico

En procedimientos intervencionistas se pueden superar umbrales de dosis

Efectos determinísticos ?

Vano et al, Brit J Radiol 1998, 71, 510-516

SSííndrome Cutndrome Cutááneo neo RadioinducidoRadioinducido

Retardo en las manifestaciones clínicas, que expresa la cinética de proliferación de los tejidos irradiados (epidermis: respuesta rápida, dermis: respuesta lenta)

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)

Células del stratumbasal altamente mitóticas

75750>52semanas

> 12Necrosis derm.tardía

90900≈ 4 semanas

18Descamacionhúmeda

70700≈ 4 semanas

14Descamacionseca

35350≈ 3 semanas

7Depilacionpermanente

15150≈ 3 semanas

3Depilaciontemporaria

30300≈ 1.5 semanas

6Eritema, reaccion princip,

101002-24 hs2Eritema transiente temp

Min Fluor.200mGy/min

Min Fluor.20mGy/min

Tiempo de inicio

Dosis umbral (Gy)

Efecto

Tres TIPS en una semana ( Tiempo total 13-16 hs )

4 meses

7 meses

22 mesesProf. E Vano, Complutense University of Madrid, Spain.

Efectos a nivel ocularEfectos a nivel ocularEl cristalino es la estructura más radiosensible del ojo

Efecto Umbral t de inicio min Fluor. min FluorGy 20mGy/m 200mGy/m

Opacidaddetectable 1-2 >5 años > 50 al ojo > 5 al ojo

Catarata >5 >5 años >250 al ojo >25 al ojo

F R E C U E N C I A

S E V E R ID A D

D O S IS

D O S IS

EFECTOS ESTOCASTICOSEFECTOS ESTOCASTICOS

Population Approximate SizeAtomic bomb survivors Japan: 86 000Atomic tests:Semipalatinsk/Altai 30 000

Marshallese islanders 2 800Nuclear accidents: intervention teams Chernobyl (total) > 200 000

population Chernobyl (>185 kBq /m2 137Cs) 1 500 000population Chelyabinsk (total) 70 000

Medical procedures:low LET iodine treatment and therapy ~ 70 000

chest fluoroscopy 64 000children hemangioma treatment 14 000

high LET thorotrast angiography 4 200Ra-224 treatment 2 800

Prenatal exposure (fetal radiography, atomic bombs) 6 000Occupational exposure: workers nuclear industry (Japan, UK)115 000

uranium miners 21 000radium dial painters 2 500radiologists 10 000

Natural exposure (Chinese, EC and US studies) several 100 000

Datos de Poblaciones Irradiadas

Carcinogénesis radioinducidaLos datos de la cohorte de Hiroshima y Nagasakiconstituyen 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

CURVA A

CURVA BPENDIENTE αL

PENDIENTE α

DOSIS ABSORBIDA

INC

IDEN

CIA

INDU

CID

A

InducciInduccióón de cn de cááncer bajas dosis y bajas tasas de ncer bajas dosis y bajas tasas de dosisdosis

DDREF = 2

Coeficientes de riesgo de cancer

PUBLICO: 5 % por Sv (0-90 años)TRABAJADORES: 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

TC, angiografía, estudios de contraste de tracto alimentario,biliar y urinario, radiología intervencionista

1 en 10000 a 1 en 1000

Rx de columna, abdomen y pelvis

1en 100000 a 1 en 10000

Rx cabeza, cuello, articulaciones

1 en un millon a 1en 100000

Rx torax, dientes, extremidades

< 1 en un millonExamen con RxRiesgo

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

Mutaciones inducidas recuperadas en ratón

Mutaciones inducidas potencialmente recuperable en el hombre

2-

Riesgo total de efectos hereditarios hasta la 2°generación

0.5% por Sv

Los procesos de optimización imponen la colaboración multidisciplinaria entre las exposiciones médicas y otras áreas de actividad en radioprotección, como dosimetría, epidemiología, radiobiologíay radiopatología

Y por último….

ddubner@cae.arn.gov.ar