Texto: Germán Orizaola, Área de Zoología, Departamento de Biología de Organismos y Sistemas (Universidad de Oviedo). IMIB-Instituto Mixto de Investigación en Biodiversidad (Universidad de Oviedo-CSIC-Principado de Asturias) y Pablo Burraco, estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC)

Uno de los pilares fundamentales de la regulación internacional referente a protección radiológica del medioambiente es el concepto de «Animales y Plantas de Referencia» (Reference Animals and Plants-RAP) desarrollado por la Comisión Internacional de Protección Radiológica (International Commission on Radiological Protection-ICRP (ICRP 2008). Los RAP son organismos consenso, definidos a nivel taxonómico de familia y modelados a partir de parámetros morfológicos y de historia de vida. Para cada uno de estos organismos modelo, partiendo de resultados obtenidos en estudios previos de exposición radiológica, se han establecido unos niveles de referencia de exposición a la radiación denominados Derived Consideration Reference Levels (DCRL). Los DCRL se definen como una banda de dosis, que abarca un orden de magnitud, dentro de la cual se espera que empiecen a detectarse efectos deletéreos generados por la exposición a radiación ionizante. Dentro de los organismos RAPD, se definió un anfibio modelo, reference frog, con una banda DCRL situada entre 40-400 μGy/h.

Los anfibios representan un caso claro de la complejidad a la hora de analizar en detalle los efectos de la exposición a radiación a lo largo de todo el ciclo de vida de un organismo. El ciclo de vida básico de un anfibio incluye unas fases embrionarias (i.e. desarrollo de huevos) y larvarias (i.e. renacuajos) desarrolladas en el medio acuático y unas etapas de vida juvenil y adulta en el medio terrestre. Por tanto, una adecuada evaluación del efecto de la exposición a radiación ionizante sobre un anfibio modelo debería incluir los efectos a lo largo de todos los estadios del ciclo y todos los ambientes, lo que implica una alta complejidad experimental. El proyecto «Exposición a radiación ionizante en anfibios: evaluación de marcos internacionales de protección radiológica», financiado por el CSN en la convocatoria de I+D+i de 2021, tuvo como objetivo general evaluar la adecuación de las bandas de protección radiológica DCRL para anfibios, considerando especialmente los estadios iniciales del ciclo de vida (embriones y larvas), en principio más susceptibles a radiación. Para ello, realizamos una aproximación experimental, considerando dos escenarios: a) exposición crónica a radiación de intensidad media-baja (similar a la encontrada en la actualidad en nuestros trabajos de campo en Chornobyl); b) exposición aguda a radiación (simulando un escenario de accidente grave).

Exposición crónica a radiación de intensidad media-baja

Con el objetivo de examinar los efectos de la exposición crónica a radiación de intensidad media-baja sobre el desarrollo embrionario de anfibios, realizamos un experimento en el Laboratorio de Radioecología de la Universidad de Stirling (Reino Unido), usando como especie modelo a la rana de uñas africana (Xenopus laevis). El experimento utilizó las instalaciones del laboratorio, exponiendo durante todo el periodo de desarrollo embrionario a individuos de la especie a seis niveles de radiación: 1000, 400, 200, 40, 10  µGy/h, y un tratamiento control (ca.  0.2  µGy/h, equivalente a radiación de fondo), incluyendo por tanto valores dentro, por encima y por debajo de la banda DCRL.

Este trabajo reveló que la supervivencia embrionaria se redujo de manera significativa a partir de una tasa de 200  μGy/h, pero no detectamos diferencias entre tratamientos control y 10 o 40  μGy/h. Estos resultados reforzarían la utilidad de la banda DCRL incluso en embriones, al menos en lo que se refiere a supervivencia. La exposición crónica a radiación, por contra, no afectó al tamaño total de las larvas en el momento del muestreo (medidas dos días después de la eclosión). El tamaño de las larvas se mantuvo constante a lo largo de los diversos niveles de radiación. En la actualidad, estamos examinando la variación de diferentes parámetros fisiológicos (por ejemplo, marcadores de estrés oxidativo y envejecimiento principalmente) a lo largo del gradiente de radiación, así como cambios en la expresión génica inducidos por la exposición a radiación durante el desarrollo embrionario. De esta forma, tendremos una visión más completa de los efectos no letales de la exposición crónica a radiación durante el desarrollo embrionario de anfibios.

Exposición a radiación aguda

En un segundo experimento, examinamos el efecto a medio y largo plazo de la exposición aguda a radiación ionizante durante el periodo larvario y juvenil de anfibios, usando al sapo de espuelas (Pelobates cultripes) como modelo de estudio. La exposición a radiación la realizamos utilizando un irradiador de cobalto-60 en el RADLAB del Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-CSIC-Junta de Andalucía), y el mantenimiento de los ejemplares lo realizamos en los laboratorios de la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC) en Sevilla.

En este experimento, utilizando una intensidad de radiación gamma de 3,33 Gy/h, dispusimos de tres tratamientos: control, exposición a 5 Gy, exposición a 15 Gy. La mitad de los individuos experimentales fueron expuestos durante la fase larvaria y la otra mitad una vez completada la metamorfosis y ya en fase juvenil. Mantuvimos a los ejemplares en condiciones controladas durante un total de 15 meses para observar posibles efectos a medio-largo plazo de la exposición a radiación.

La exposición a radiación aguda durante la fase larvaria no alteró la tasa de crecimiento de los individuos en el corto plazo, medida diez días después de la exposición. En cambio, sí redujo su supervivencia, aunque solo en el tratamiento de exposición a 15 Gy. Un aspecto interesante fue que la reducción de la supervivencia en exposiciones de 15 Gy no empezó a detectarse hasta unos tres meses después de la exposición a radiación. No observamos ningún efecto de la exposición aguda a radiación sobre la supervivencia cuando la exposición a radiación ocurrió durante la fase juvenil. En la actualidad, continuamos examinado diversos parámetros fisiológicos y moleculares adicionales indicadores de posibles efectos de la exposición a radiación aguda sobre los individuos experimentales.

Los resultados de este proyecto reflejan la importancia de considerar diferentes fases del ciclo de vida de un organismo a la hora de examinar los efectos de la exposición a radiación ionizante en organismos vivos, y la necesidad de examinar no solo efectos inmediatos, a corto plazo, sino de realizar experimentos de larga duración que permitan examinar posibles efectos a medio-largo plazo de la exposición a radiación. La realización de estos estudios aporta una valiosa información para ajustar con precisión los niveles de riesgo radiológico. Idealmente, estos experimentos deberían examinar el efecto de la exposición a radiación a lo largo de diferentes generaciones y combinar los efectos de la exposición a radiación con otros factores de estrés ambiental, para obtener una información más completa y realista que permita refinar los protocolos de protección radiológica del medioambiente.