Dosis umbral

Qué es la dosis umbral

En una curva dosis-respuesta con umbral, el efecto no aparece hasta que la exposición supera cierto valor mínimo. A partir de ahí, la gravedad crece con la dosis; el fenómeno se ha "encendido". Por debajo del umbral, incluso con exposiciones repetidas, el efecto sigue ausente porque los mecanismos de reparación y homeostasis del organismo lo compensan.

La palabra dosis viene del griego δόσις (dósis, acción de dar), del verbo δίδωμι (dídomi, dar), usada por Hipócrates ya en el siglo V a. C. Umbral procede del latín liminaris, de limen (frontera, puerta de entrada), y ha conservado en la lengua científica ese sentido geométrico de límite que se cruza para pasar de un estado a otro.

Umbral farmacológico: cuándo un fármaco empieza a actuar

En farmacología, la dosis umbral coincide con la dosis mínima capaz de producir el efecto estudiado, tanto si es terapéutico como si es adverso. En la curva dosis-respuesta se sitúa justo antes del arranque del efecto, entre la dosis subterapéutica (sin acción detectable) y la dosis mínima eficaz. Cada persona, cada tejido y cada receptor pueden mostrar umbrales distintos, lo que explica parte de la variabilidad interindividual observada con dosis idénticas.

El interés del umbral farmacológico es doble. Sirve, por un lado, para orientar la dosis mínima eficaz y evitar exposiciones inútiles; por otro, para caracterizar la aparición de efectos secundarios, que también tienen su propio umbral. La distancia entre el umbral terapéutico y el umbral adverso configura, en la práctica, el margen operativo con el que el clínico ajusta el tratamiento.

Umbral toxicológico y NOAEL

La toxicología llama umbral a la dosis por encima de la cual un tóxico empieza a producir efectos adversos apreciables. En los estudios experimentales se determinan dos indicadores relacionados. El NOAEL (no observed adverse effect level) es la dosis más alta que no produce efectos adversos observables; el LOAEL (lowest observed adverse effect level), la dosis más baja a la que sí se detectan. El umbral real se sitúa entre ambos, y a partir del NOAEL se calculan valores como la ingesta diaria admisible aplicando factores de seguridad.

Efectos con umbral y sin umbral

No todos los efectos biológicos siguen una curva con umbral. La toxicología y la radiobiología distinguen dos grandes familias, con implicaciones muy distintas para la protección de la salud.

Los efectos deterministas, llamados también reacciones tisulares, tienen umbral: por debajo no aparecen, y por encima la gravedad aumenta con la dosis. Son los efectos típicos de exposiciones agudas a dosis altas de radiación: eritema cutáneo, cataratas, aplasia medular, esterilidad transitoria o permanente. La ICRP y el Consejo de Seguridad Nuclear tabulan los umbrales aproximados para cada uno de ellos.

Los efectos estocásticos, en cambio, se consideran sin umbral desde el punto de vista regulatorio: cualquier dosis, por pequeña que sea, aumenta la probabilidad de que aparezcan, aunque no su gravedad. Cáncer radioinducido y efectos hereditarios son los ejemplos canónicos. Esta hipótesis, llamada lineal sin umbral (LNT), sostiene el sistema entero de límites de dosis en protección radiológica y explica por qué se persigue reducir la exposición al mínimo razonable, incluso muy por debajo de los valores que producen daño clínico apreciable.

Un ejemplo con radiación

La comprensión del umbral se ilustra bien con datos de radiación aguda de cuerpo entero. Por debajo de 100 miligray de dosis absorbida no se observan efectos clínicos deterministas; el umbral para depresión hematopoyética temporal se sitúa en torno a 500 miligray; a partir de 1 gray aparecen las manifestaciones del síndrome hematopoyético agudo; entre 3 y 5 gray se sitúa la dosis letal media sin tratamiento médico. Cada uno de estos hitos tiene su propio umbral aproximado. La probabilidad de cáncer radioinducido, en cambio, se modeliza sin umbral, aumentando de forma proporcional a la dosis recibida.

Preguntas frecuentes

¿Es lo mismo dosis umbral que dosis mínima eficaz?

Casi, pero no del todo. La dosis mínima eficaz es una expresión aplicada al efecto terapéutico buscado. La dosis umbral es una categoría más amplia: la mínima que produce cualquier efecto biológico definido, sea beneficioso, adverso o simplemente detectable. Un fármaco puede tener umbrales distintos para su efecto principal y para sus efectos secundarios, y la relación entre ambos configura su seguridad clínica.

¿La radiación tiene dosis umbral?

Depende del efecto que se considere. Los efectos deterministas de la radiación (quemaduras, cataratas, aplasia medular) tienen umbrales bien caracterizados, por debajo de los cuales no aparecen. Los efectos estocásticos (cáncer, efectos hereditarios) se consideran sin umbral en el marco regulatorio actual, precisamente por eso el objetivo de la radioprotección es minimizar toda exposición, no simplemente mantenerla por debajo de un valor.

¿Por qué el umbral varía entre personas?

Porque los mecanismos de reparación, la sensibilidad de los receptores diana, la eficiencia de la respuesta homeostática y la variabilidad metabólica difieren de un individuo a otro. Edad, sexo, dotación genética, coexposiciones y estado de salud modifican dónde se sitúa el umbral en una persona concreta. Los valores de referencia son promedios poblacionales y se acompañan de factores de seguridad para acoger esa variabilidad.

¿Cómo se determina experimentalmente un umbral?

Habitualmente por escalado de dosis. Se administran dosis crecientes a grupos de sujetos experimentales y se busca el punto en el que el efecto pasa de ausente a presente. La transición no suele ser abrupta, y a menudo se estima el umbral por extrapolación a partir del NOAEL y el LOAEL, aplicando modelos estadísticos que ajustan la forma de la curva.

Referencias

1. Manual MSD versión para profesionales. Relaciones dosis-respuesta.
2. Consejo de Seguridad Nuclear y CIEMAT. Efectos biológicos de las radiaciones ionizantes.
3. Comisión Internacional de Protección Radiológica. Publicación 103. Las Recomendaciones 2007 de la ICRP.
4. Real Academia Española. Diccionario de la lengua española. Umbral.