Energía no_clear (capítulo 2)

Acceder a tener una opinión bien fundamentada de cualquier asunto requiere un esfuerzo. Por desgracia, la información, por sí sola, ni aun siendo exacta, es suficiente.

En este post y en los que seguirán, intentaré realizar una introducción, espero que comprensible (aunque no garantizo que sea sencilla), a los riesgos asociados al uso de las radiaciones ionizantes. Es un asunto de cierta complejidad, aunque mucha menos que la de cualquier asunto relacionado con el carácter y el comportamiento humano, pues puede, en definitiva, ser asimilado con unos conocimientos matemáticos elementales, un poco de cultura general y algo de activa cooperación, lo que no ocurre, por desgracia, con los asuntos del espíritu.

Radiación es cualquier propagación de energía en el espacio, en forma de ondas electromagnéticas o partículas subatómicas. La radiación solar, las ondas de radio y televisión, las de telefonía móvil, la energía del microondas, todas ellas son formas de radiación. También es radiación lo que conocemos como radiación ionizante. La diferencia entre esta y las anteriores es, como su nombre indica, la capacidad que tienen estas últimas para producir ionizaciones en las moléculas y átomos de la materia sobre la que inciden. Si nos centramos, por ejemplo, en las radiaciones electromagnéticas, los fotones, veremos que por encima de una energía dada, que es del orden de la que tiene la radiación ultravioleta procedente del sol, la radiación es ya capaz de ionizar.

Lo primero que necesitaremos es adquirir algunos conocimientos elementales sobre el efecto que la radiación ionizante tiene sobre la célula.

¿Porqué es importante el hecho de que una determinada radiación sea capaz de ionizar?. Pues, desde la perspectiva del efecto biológico, la ionización del medio celular (que es principalmente la ionización de la molécula de agua) inicia una serie de cambios químicos en la célula que tendrán, como consecuencia inmediata, la producción de un número importante de radicales libres muy reactivos químicamente. Estos radicales viajan en el interior de la célula y pueden alcanzar y dañar la estructura molecular de elementos muy importantes, pero no vitales, de la célula. Pero existe la posibilidad de que estos radicales alcancen la molécula más importante de la célula: el ADN. Y esta probabilidad no es pequeña, dado que el ADN constituye, aproximadamente, el 4% de la masa celular.

En el cuadro se muestran los efectos producidos por una dosis
de 1000 mSv de rayos X o gamma.

Pero entonces, dado que existe una importante presencia de radiación ionizante en la naturaleza (desde que se creo el mundo, mucho antes de que los hombres descubrieramos las formas de producirlas a finales del siglo diecinueve, y antes de las centrales nucleares) ¿como podemos sobrevivir a las lesiones que estas radiaciones producen en nuestras células?. ''Amiiiigo miiio'' (que diría Denzel Washintong como Frank Lukas en ''american gangster''), esta es una pregunta importante. Para responderla, el lector perspicaz y cultivado podrá recordar que existen en este mundo organismos vivos que habitan en ambientes extremos y que se han adaptado a extraer el sustento de elementos químicos que son venenos letales para otros organismos. El oxígeno, que es para la inmensa mayoría de los seres vivientes un elemento vital, no estaba inicialmente presente en la naturaleza. En aquel entonces, habitaban la tierra otros tipos de formas vivas, para las cuales el oxígeno no solo no era vital, sino que era venenoso. ¿Cuando se desarrollaron formas de vida dependientes del oxígeno?, pues cuando hubo oxígeno disponible y utilizable.

Es decir, la vida es un milagro, no en el sentido ramplón que le dan los espíritus sensibleros, ¡un milagro que te cagas!... La célula tiene una capacidad de adaptación increíble, y estando, como está, sometida al ataque de muchos agentes perniciosos (entre los cuales la radiación es uno más, uno muy importante, pero uno más) no ha tenido más remedio que dedicar gran parte de su esfuerzo a desarrollar mecanismos defensivos.

Los mecanismos de reparación del daño al ADN son aun hoy uno de los campos de investigación más activos, y cada año se descubren nuevos, más sutiles y sofisticados. El ADN está diseñado para ser reparado, esa es la clave de la supervivencia. La célula debe reproducirse y para ello requiere manipular, romper y recomponer su ADN. En todo este proceso, la integridad de esa molécula es una garantía de éxito, por lo que la célula dedica mucha energía en analizar su estado y recomponerlo cuando es necesario.

Así, la mayor parte del daño al ADN producido por la radiación es reparado de forma casi inmediata, antes de que el mismo pueda tener consecuencias biológicas, es decir, antes de que ese material sea requerido para el proceso de duplicación celular. Solo lesiones muy complejas y severas del ADN serán mal reparadas, o sencillamente no serán reparadas en absoluto. Este tipo de daño no es frecuente. Algunos tipos de radiación (por ejemplo los fotones y los electrones) no pueden producirlo en un solo impacto pues liberan cantidades pequeñas de energía en cada colisión (es lo que llamamos radiación de baja transferencia de energía, o baja LET). Requieren la acción simultánea de varios impactos, lo cual es muy improbable dado que la lesión producida por una primera interacción es rápidamente reparada de forma eficaz antes de que se produzca un segundo en esa misma región. Por contra, algunos tipos de partículas son capaces de producir ese tipo de lesión en una única interacción pues depositan grandes cantidades de energía en cada interacción. Se trata de las partículas de alta LET (por ejemplo, neutrones, partículas alfa y otros iones). Por eso, una misma cantidad de energía depositada por un tipo u otro de partícula, tendrá distinta eficacia en la producción de un daño biológico (insistiremos sobre esto en un próximo post).

Porque ¿a que efectos celulares puede dar lugar la lesión del ADN si no fuera reparado eficazmente?. Pues básicamente dos serán los efectos.

El primero es que el ADN dañado no supere los controles del ciclo celular y la célula no pueda reproducirse, lo que significa la muerte de la célula, muerte celular que puede producirse por varias vías. Como es fácil imaginar, en un organismo complejo formado por miles de millones de células, la muerte de una célula no tendrá repercusión alguna pues la célula será reemplazada en su función por una célula equivalente. Solo la exposición a cantidades de radiación muy elevadas, que producirán una cantidad importante de muerte celular, las células muertas no podrán ser reemplazadas de forma eficaz, produciéndose un fallo funcional en el organismo, fallo que, si es severo, puede producir la muerte del organismo o daños orgánicos de graves consecuencias. La muerte de una sola célula, o un número pequeño de ellas, es un evento probabilístico, es decir, es imposible determinar que cantidad de radiación es necesaria para producirla. Pero la muerte de un número dado y muy grande de células solo ocurrirá si la cantidad de radiación supera una cantidad mínima o umbral. Por debajo de ese umbral la proporción de células muertas no será suficiente para producir el daño orgánico y no tendrá consecuencias observables. El tejido sustituirá esas células muertas y el organismo sobrevivirá sin consecuencias. Por ello llamamos a este tipo de efectos de la radiación efectos deterministas. Solo ocurren cuando se recibe una cantidad de radiación superior al umbral y, generalmente, su gravedad aumenta cuando la cantidad de radiación aumenta.

Antes de hablar sobre el segundo tipo de efecto radioinducido, debemos hacer un inciso sobre el primero. Existe una situación en la que la muerte de unas pocas células, que puede ocurrir a dosis moderadas y bajas, puede tener consecuencias graves. Se trata de la irradiación de embriones inmaduros, en sus fase iniciales, incluida la organogénesis y el periodo fetal temprano. En ese caso la muerte de unas pocas células puede producir la muerte del embrión o la aparición de malformaciones o deficiencias de desarrollo (físico o intelectual). Cuando el embrión ha madurado, después de la decimosexta semana de embarazo (que podríamos ampliar hasta la semana 25, si bien entre las semanas 16 y 25 el riesgo es mucho menor), el organismo se encuentra formado (incluido el sistema nervioso central) y la muerte de unas pocas células no tiene consecuencias distintas que para el organismo adulto (dedicaremos un post a este asunto de las malformaciones, que es una de las leyendas negras más importantes de todo este debate).

El segundo tipo de efecto es más inquietante. En ocasiones, la lesión del ADN de una célula puede ser incorrectamente reparada y, aun así, no ser detectada por los controles celulares y por tanto, ser compatible con la supervivencia celular. Hablamos entonces de una mutación celular. Son muchos los agentes que producen mutaciones del ADN, y muchas las mutaciones que sufre cada una de nuestras células a lo largo de la vida. la mayoría de ellas afectan a la codificación de proteínas poco importantes. La célula deja de codificar una proteína pero esta pérdida no tiene consecuencias orgánicas. O bien comienza a codificar una proteína, y esto tampoco tiene en general consecuencias. Y es así porque la mayor parte del ADN no tiene una función vital o ni tan siquiera tiene una función. Pero es posible que la lesión implique a la codificación o falta de codificación, de una proteína implicada en el control reproductivo de la célula. Puede entonces que la célula comience a replicarse sin control, desoyendo la señales que el organismo le envía para que no se reproduzca alocadamente sino de forma adecuada a la necesidad del organismo. Este puede ser el inicio de un camino carcinogénico. No basta con esa mutación, serán necesarios posteriores eventos (incluidas otras mutaciones) para que esa capacidad tenga un efecto observable. El organismo intentará por sus propios medios detener el crecimiento alocado de la célula mutada. La atacará... Le dificultará el alimento... La aislará... pero la célula mutada se replica rápidamente y no controla la calidad de su ADN, lo que facilita la aparición de nuevas mutaciones que la volverán más y más agresiva. El cáncer está al final de este tortuoso camino. La radiación, el tabaco, los oxidantes, todos los agentes carcinógenos, actúan en uno u otro momento de ese camino de dificultades, facilitando el tránsito de la célula mutada hasta la célula cancerígena.

Este segundo efecto puede tener lugar a partir de una única lesión en una única célula (aunque sea muy improbable en tal caso). No es posible por tanto definir un umbral, una cantidad de radiación por debajo de la cual el efecto es imposible de producir (bueno, bueno... ya hablaremos un poco más sobre esto en otro post). Cualquier cantidad de radiación podría provocarlo. Y cuando se produce, la gravedad es la misma, independientemente de la cantidad de radiación recibida. Por supuesto, la probabilidad de que ocurra aumenta con la dosis, pero no la gravedad del efecto.

Antes de terminar debemos mencionar que existe una situación en la que la mutación de una célula, sin producir un cáncer letal, puede tener consecuencias graves. Se trata de la mutación de una célula reproductiva. En este caso, la mutación puede afectar al individuo que se desarrolle a partir de esta célula (no debe confundirse con la irradiación del embrión ya formado, que es un caso particular de efecto sobre el individuo irradiado). Hablamos entonces de efectos hereditarios, es decir, efectos que se manifiestan, no en el individuo que sufre la irradiación, sino en su progenie. Esta posibilidad, muy sobrevalorada entre la opinión pública, tiene una incidencia mínima, por razones que el lector ya puede imaginar.

En el próximo post intentaremos aclarar como se cuantifica la radiación (mediante lo que conocemos como dosis de radiación) e intentaremos relacionar los efectos que hemos descrito aquí, su probabilidad o gravedad, con valores concretos de dosis.