AGENTES MUTAGENICOS FISICOS

Radiación

La radiación es un proceso físico mediante el cual la energía viaja por el espacio. Hay 2 formas principales de esta energía:

• Electromagnética: se describe como ondas de energía eléctrica. Por ejemplo: rayos gamma, rayos X, radiación ultravioleta.

• Corpuscular: está formado por partículas atómicas y subatómicas que se mueven a grandes velocidades y provocan daños cuando chocan con otras partícincluyendo las moléculas biológicas. Por ejemplo: partículas alfa y partículas beta.

Ambos se conocen como radicaciones ionizantes, porque producen iones capaces de reaccionar física y químicamente al ponerse en contacto con las moléculas biológicas. Pero no todas las formas mutagénicas de la radiación producen iones. La luz ultravioleta es un potente mutágeno con menos energía que la radiación ionizante. Las longitudes de onda con baja frecuencia tienen poca energía mientras que las longitudes de onda de alta frecuencia tienen mucha energía.

Agentes Mutagenos Físicos: Aquí se incluyen las radiaciones atómicas, rayos X producen esterilidad en plantas, animales y hombre. También afectan a los tejidos como huesos, nervios, músculos, hígado, riñón, etc.

Medidas de la radiación

Dosimetría: es el método para medir la radiación. En biología las unidades que se suelen utilizar son; el roentgen, rad, rem, gray y sievert.

• Roentgen: cantidad de radiación ionizante que produce 2.083x10⁹ pares de iones en 1 cm³ de aire.
• Rad: es la dosis de radiación que se absorbe, es decir, mide la radiación absorbida por el organismo y no la radiación producida. Es una cantidad igual a 100 ergios de energía absorbida por gramo de tejido irradiado.
• Rem: equivalente humano del roentgen, la cantidad de radiación ionizante que produce los mismos efectos biológicos que un rad de rayos.
• Sievert: es una unidad derivada del Sistema Internacional que mide la dosis de radiación absorbida por la materia.

La exposición habitual en países desarrollados es de 2 a 3 milisieverts en la población general.

 Fuentes de la radiación

El simple hecho de estar vivos nos expone a radiaciones que pueden causar mutación. Estamos expuestos constantemente a las radiaciones:

• Radiaciones ambientales, proceden de fuentes naturales de la radiación como los rayos cósmicos, la luz solar y los minerales radiactivos de la corteza terrestre como el torio y el uranio, y el gas radón.

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• Radiaciones producidas por el hombre, como las usadas en exploraciones médicas porque pueden obtenerse rayos X producidos con una máquina(radiografías, TACs), las producidas en laboratorios de investigación, centrales nucleares porque en éstas pueden obtenerse rayos alfa, beta y gamma de fuentes radiactivas como el radio y el cobalto-90 y algunas plantas de manufactura. Muchos productos de consumo producen radiación y pueden ser un factor de exposición a la misma, como aparatos de televisión, detectores de humo, los relojes de esfera luminosa.También las radiaciones ionizantes que se utilizan para romper la dormancia de las semillas, para inhibir el brotado de las patatas durante su almacenaje, para eliminar parásitos y para esterilizar alimentos de consumo humano.Contribuciones del uso médico de los rayos X y los riesgos de irradiación en el trabajo son comparativamente menores a la exposición natural.Otra fuente de radiación fueron bombas atómicas y de hidrógeno, de las que hoy en día muchas personas todavía sufren sus efectos.

 Efecto biológico de la radiación

Los efectos biológicos de la radiación consisten en alteraciones a diversos niveles de organización, como son las moléculas, los orgánulos y las células.

Radiación ionizante

Reacciones oxidativas Son radiaciones con pequeña longitud de onda y son por tanto más energéticas lo que conlleva que sean más "penetrantes". Es el principal mecanismo por el que la radiaciones interaccionan con la materia orgánica (y por lo tanto con el ADN)

En el proceso de penetración esta radiación de alta energía produce iones porque al chocar con los átomos hace que éstos liberen elecrones y estos electrones a su vez chocan con otros átomos liberándose nuevos electrones.El cambio del número de electrones transforma un átomo en un estado reactivo iónico. Como el 80% de la célula es agua, la radiación ionizante suele generar radicales libres, en forma de hidrógeno o de radicales hidroxilo (OH) ionizados, derivados ambos del agua.

Estos radicales reaccionan con otras moléculas de su misma clase para formar peróxido de hidrógeno (H₂O₂) cuyas moléculas tienen gran poder de reacción y puede destruir la estructura de las proteínas y del ADN. La lesión producida por la radiación induce trastornos del funcionamiento de los procesos metabólicos celulares llevándola a la muerte.

Daños cromosómicos: Dependiendo del momento de la división en el que se irradien las células, una aberración cromosómica puede incluir una o dos cromátidas. Ejemplo: a) la irradiación en interfase, antes de que comience la síntesis de DNA, normalmente da lugar a roturas que más tarde aparecen como si se hubiesen producido cuando los cromosomas todavía no se hubiesen replicado (roturas cromosómicas). b) las roturas producidas en el período de interfase después de comenzar la síntesis del DNA normalmente aparecen separadamente en cada una de las dos cromátidas de un cromosoma (rotura de cromátidas)

Se ha sugerido que la irradiación, en lugar de roturas físicas únicas, ocasiona “lesiones” cromosómicas que luego estimulan intercambios entre partes del mismo cromosoma o de diferentes cromosomas, dando lugar, a su vez, a deleciones, translocaciones y otras aberraciones cromosómicas. Así pues, las cromátidas de un cromosoma irradiado pueden solaparse en un punto donde coinciden dos lesiones, dando lugar a intercambios completos o incompletos. Si el intercambio es completo, no se observa un daño morfológico aparente ya que hay una transferencia simétrica de material cromosómico entre las cromátidas hermanas. Tales intercambios pueden detectarse mediante técnicas de tinción diferencial. Los intercambios incompletos dan lugar a la pérdida de material en una o en las dos cromátidas. De igual manera, los intercambios inducidos por rayos X pueden dar lugar a inversiones o a translocaciones, aunque en este último caso debería ocurrir entre cromátidas no homólogas. La radiación puede producir aneuploidía por pérdida de cromosomas.

 Radiación no ionizante

Radiación ultravioleta La radiación ultravioleta puede dar lugar también a aberraciones cromosómicas, su efecto es considerablemente más suave que el de los rayos X debido a que son mucho menos penetrantes y no dan lugar a una trayectoria de iones y por consiguiente ha sido utilizada principalmente para estudiar mutaciones puntuales. Teniendo una longitud de onda demasiado larga como para producir iones, la radiación UV parece actuar afectando tan solo a aquellos compuestos que la absorben directamente. En la célula, la absorción directa de los rayos UV está principalmente confinada a compuestos orgánicos con estructuras en forma de anillo, tales como los nucleótidos,siendo citosina y timina las bases que absorben especialmente las longitudes de onda UV.El mecanismo por el que se produce la mutación es el siguiente:la radiación UV provoca la inserción de una molécula de agua en el doble enlace C-C.También se rompen los dobles enlaces de timina por lo que las bases de timina pueden conectarse para formar un dímero. Esta íntima relación entre la radiación UV y los componentes del DNA también aparece al comparar el espectro de absorción de la radiación UV del DNA y las tasas de mutación ocasionadas por las longitudes de onda UV. Estudios in vitro indican que la formación de dímeros de timina puede ser el principal efecto mutagénico producido por los rayos UV. Tales dímeros distorsionan la hélice de DNA e impiden su replicación, como resultado la célula no se divide y puede morir.

También es posible una acción indirecta de la radiación UV porque puede actuar sobre varios precursores del DNA y sobre enzimas que a su vez afectan la mutación.Este proceso puede evitarse por fotorreactivación,es decir, exponiendo las células aradiaciones con longitudes de onda del espectro azul.

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