Como ya se ha visto en los anteriores puntos, la capacidad de estas radiaciones para ionizar los átomos o moléculas origina cambios físicoquímicos en el material biológico. Pueden perturbar el funcionamiento de células, tejidos y órganos e incluso del organismo entero, provocando lesiones y enfermedades que pueden manifestarse al cabo de horas, días o años. La radiación ionizante es un agente físico con una alta capacidad para dañar.

En este nivel se pueden distinguir dos tipos de acción:

La acción directa, en la que una macromolécula inestable por tener los electrones excitados a causa de la radiación, puede romper sus enlaces y escindirse en dos nuevas moléculas. Cabe destacar que dicha macromolécula puede ser el ADN del núcleo de una célula, quedando éste dañado de forma irreversible.

La acción indirecta en la que se rompen las moléculas de agua, creando radicales libres altamente reactivos y con capacidad para oxidar y reducir otras moléculas creando nuevas sustancias que pueden ser tóxicas para la célula. Por ejemplo en caso de reaccionar con oxígeno producirá peróxido, altamente tóxico.

Del número de células que expresen un daño celular dependerá que en el tejido se ponga de manifiesto la lesión radioinducida.

3.1. Tipos de efectos biológicos

Efectos deterministas o no estocásticos

Son aquellos que aparecen como consecuencia de elevadas exposiciones a radiación, que resultan en daños a un número importante de células y en los que existe una dosis umbral por debajo de la cual no se producirán dichos efectos.

Existen tres tipos de respuesta de las células a una exposición a radiaciones ionizantes: Muerte de la célula durante la interfase, fallo reproductivo en el que queda limitado el número de divisiones que se realizan a partir de una célula o retraso en la división durante determinado periodo de tiempo.

Existen diferencias en la sensibilidad de los diferentes tipos de células a la radiación.

Por ejemplo las más radiosensibles son las células indiferenciadas o inmaduras: germinales de la médula ósea, de la mucosa intestinal, espermatogonias. Las más resistentes son las células musculares, neuronas, glóbulos rojos...

Efectos probabilísticos o estocásticos

Son aquellos que se caracterizan por el hecho de que la probabilidad de que ocurra el efecto depende de la dosis de radiación, ya que un aumento en la exposición a radiación conduce a un aumento de la probabilidad de transformación de alguna célula del organismo. No obstante, el propio efecto o la gravedad del mismo no depende de la dosis recibida, sino que depende de otros aspectos tales como el tipo de radiación, la localización de células potencialmente malignas y las características del individuo expuesto.

Asimismo, los efectos biológicos estocásticos se dividen en dos grupos: Somáticos y hereditarios.

Efectos biológicos somáticos: Son aquellos que se manifiestan en el propio individuo que ha recibido la radiación. El único efecto radiobiológico estocástico demostrado en seres humanos es la aparición de tumores y cánceres.

Cualquier tipo de cáncer puede estar asociado a la radiación, y éste es indistinguible de los que pueden aparecer de forma espontánea o causados por otros agentes. El periodo de latencia, tiempo que transcurre desde la exposición a la radiación y la aparición del tumor, siempre será largo y variable (se estima entre 5 y 7 años).

Efectos biológicos hereditarios: El daño que las radiaciones ionizantes pueden provocar en las células germinales de las gónadas implica un daño genético que la descendencia del individuo irradiado puede heredar en forma de mutaciones. Este tipo de efectos es difícil de estudiar en humanos ya que se debería someter a observación individuos de varias generaciones lo que implicaría estudios de centenares de años de duración.

 

En general, para niveles bajos de dosis, es muy difícil extraer resultados concluyentes de los estudios de efectos no deterministas de las radiaciones ionizantes para establecer niveles seguros. Con este fin, se acostumbra a realizar extrapolaciones de los datos obtenidos en estudios de elevadas exposiciones a radiación. Por ejemplo, la gran mayoría de estudios se han realizado a partir de las consecuencias de la explosión de bombas atómicas en Japón durante la 2ª Guerra Mundial, experimentos con armas nucleares y catástrofes como la explosión de la central de Chernobil (Ucrania).