Hay cartuchos que tienen protección regional, pero en ese caso lo normal es que te aparezca un mensaje indicando que está diseñado para usarse sólo en Génesis/MD de la región que sea. Otros, sin embargo, no presentan ninguna restricción (prácticamente, todos los juegos anteriores a 1992). No sé si realmente hay una MD "PAL España", porque yo todas las españolas que he visto son "PAL-G" (lo pone en las etiquetas de la base, creo), y eso que eran de ya entrado 1994.
En cualquier caso, ese Sonic 3 USA, de poderse cargar en una MD PAL, lo haría por igual en ambas de las que tienes. No me suena que tenga protección regional el Sonic 3, pero sí es cierto que ambas versiones NTSC y PAL tienen la velocidad optimizada acorde con los 60/50 Hz respectivamente. Como tengo comprobado vía EverDrive, la ROM de cada norma PAL/NTSC te petardearía al cargarla en una MD de la opuesta por un tema de Hz. Pero al menos lo lógico sería que el cartucho original cargara y luego empezara a ir ralentizado o a petardear...
Quizá deberías limpiar bien los pines del cartucho usando goma de borrar si no lo has hecho ya, ya que es mano de santo.