10.3: Radiación y su efecto sobre el ADN
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Para los biólogos, las formas más significativas de radiación son la luz, el calor y la radiación ionizante. La radiación ionizante puede penetrar las células y crear iones en el contenido celular. Estos, a su vez, pueden causar alteraciones permanentes en el ADN (es decir, mutaciones). La radiación ionizante incluye rayos X, rayos gamma, neutrones, electrones (partículas “beta”) y partículas alfa (núcleos de helio).
Unidades de medida
- rad: El rad representa una cierta dosis de energía absorbida por 1 gramo de tejido. Es una unidad de concentración. Entonces, si pudiéramos exponer uniformemente todo el cuerpo a la radiación, el número de rads recibidos sería el mismo ya sea que estuviéramos hablando de una sola célula, de un órgano (por ejemplo, de un ovario) o de todo el cuerpo (así como la concentración de sal en el agua de mar es la misma si consideramos un océano lleno o un océano entero).
- rem: Algunas formas de radiación son más eficientes que otras transfiriendo su energía a la célula. Para tener un campo de juego nivelado, es conveniente multiplicar la dosis en rads por un factor de calidad (Q) para cada tipo de radiación. La unidad resultante es el rem (” r oentgen- e quivalente m an”). Así, rem = rad x Q. Los rayos X y los rayos gamma tienen una Q de aproximadamente 1, por lo que la dosis absorbida en rads es el mismo número en rems. Los neutrones tienen una Q de aproximadamente 5 y las partículas alfa tienen una Q de aproximadamente 20. Una dosis absorbida de, digamos, 1 rad de estos equivale a 5 rem y 20 rem respectivamente.
- El sievert (Sv) y el gris (Gy): A pesar de los años de investigación de alta calidad reportados en rems y milirems (mrem, 10 -3 rem), la Comisión Internacional de Unidades y Medidas de Radiación quiere que renunciemos al rad a favor del gris (Gy), una unidad 100 veces mayor. De igual manera, el rem va a ser sustituido por el sievert (Sv), nuevamente para que 100 rem = 1 Sv. Entonces voy a tratar de expresar todas las dosis de radiación en una sola unidad, el milisievert (mSv).
| Se utiliza para destruir la médula ósea en preparación para un trasplante de médula (administrado durante varios días) | 10,000 |
| Dosis letal aproximada (“LD 50 “) si no hay tratamiento y se administra a todo el cuerpo en un corto periodo | 4,500 |
| Causa enfermedad por radiación (cuando se absorbe en un período corto) | >1,000 |
| Cuando se administra en una sola dosis, aumenta el riesgo de desarrollar cáncer en un 1% | 100 |
| Aumento de la dosis de por vida a las personas más expuestas que viven cerca de Chernobyl | 430 |
| Dosis anual (excluyendo el fondo natural) permitida para los trabajadores de radiación de Estados Unidos | 50 |
| Dosis promedio anual (excluyendo el fondo natural) para técnicos médicos de rayos X | 3.2 |
| Dosis anual máxima permisible (excluyendo los antecedentes naturales y la exposición médica) al público en general | 1.7 |
| Dosis promedio anual de radiación de fondo natural, en todo el mundo | 2.4 |
| Fondo natural, Boston, MA, EE. UU. (por año) (excluyendo radón) | 1.02 |
| Fondo natural, Denver, CO, EE. UU. (por año) (excluyendo radón) | 1.8 |
| Dosis anual adicional si vives en una casa de ladrillo en lugar de en una casa de madera | 0.07 |
| Dosis anual en algunas casas en Ramsar, Irán | >130 |
| Dosis promedio a persona que vive a menos de 10 millas de Three-Mile Island (TMI) causada por el accidente del 28 de marzo de 1979 | 0.01 |
| La persona más expuesta (un pescador) cerca de TMI | <1.0 |
| Dosis aproximada recibida por una persona que pasa 1 año en la barda que rodea una central nuclear | 0.001—0.006 |
| Dosis promedio a cada persona en la población de Estados Unidos procedente de centrales nucleares (por año) | 0.00002 |
| Recibido por el cerebro durante un conjunto de radiografías dentales | 0.005 |
| Recibido por el colon durante un enema de bario | 15 |
| Recibido por los pulmones durante una radiografía de tórax | 0.01—0.15 |
| Mamografía de detección | 0.5 |
| Dosis total recibida por las personas que viven cerca de la Central Nuclear Fukushima Daiichi en Japón durante el primer año después de que los reactores fueran dañados por un devastador tsunami. | 12—25 |
| Dosis de un conjunto típico de tomografías computarizadas (TC) de cuerpo completo | 20 |
| Prueba de esfuerzo cardíaco con talio radiactivo | 36 |
| Dosis típica recibida por el abdomen durante una tomografía computarizada para diagnosticar apendicitis | 10 |
| Exploración típica de PET | 14.0 |
| Pasajeros de aerolíneas que cruzan los EE. | 0.04 |
| Tripulación de vuelo que vuela regularmente entre Nueva York y Tokio (por año) | 9 |
| Dosis por hora a la piel que sostiene la pieza de la “Fiesta Ware” original (una marca de cerámica) | 2—3 |
| Dosis anual a cada persona en la población de Estados Unidos por precipitación (ex pruebas de armas más Chernóbil) | 0.0006 |
Exposición media anual estimada a la radiación de diversas fuentes (en milisieverts) de un habitante de Estados Unidos (total = 5.86 mSv). Las exposiciones individuales, especialmente al radón y fuentes médicas, varían ampliamente de estos valores promedio. El uso de imágenes médicas en Estados Unidos (en 2006 se realizaron alrededor de 67 millones de tomografías computarizadas) ha aumentado considerablemente en los últimos años. En cuanto al radón, solo los pulmones están expuestos ya que las partículas alfa emitidas por el radón no pueden penetrar en otros tejidos. (Datos del Consejo Nacional de Protección y Medidas Radiológicas, Bethesda, MD.)
Radiación de fondo
Alrededor del 27% de nuestra exposición anual a la radiación proviene de radiación de fondo (Figura 10.3.1) y proviene de tres fuentes primarias:
- Radiación cósmica (0.27 mSv). El valor aumenta con la altitud, por lo que la dosis para las personas en Denver, Colorado es de aproximadamente 0.50 mSv.
- Rocas y suelo (0.28 mSv). Este valor varía con la geología de una región: la gente en Luisiana obtiene tan poco como 0.15 MSV/año; la gente en la meseta de Colorado (¡incluido Denver!) obtener 1.4 MSV/año.
- Desde el interior del cuerpo (0.4 mSv). La mayor parte de esto proviene del potasio-40. Alrededor de 0.02% del potasio en la naturaleza está en forma del isótopo radiactivo 40 K. El tejido vivo no puede discriminar entre versiones radiactivas y no radiactivas, por lo que el mismo 0.02% del potasio total en el cuerpo (aproximadamente 1.7 g en una persona de 70 kg) es radiactivo.
