Efeitos Biológicos da Radiação

João Lúcio Mação Júnior

27-05-2008

joao@prosigma.med.br

www.prosigma.med.br

Curso de Atualização em Radioproteção

Índice

• Estrutura básica da célula

• Interação da radiação com o tecido celular

• Etapas da produção do efeito biológico pela radiação

• Classificação dos efeitos biológicos

• Usos dos efeitos biológicos

• Acidentes

Estrutura Básica da Célula• Três Estruturas Básica

– Membrana Citoplasmática• Formada de fosfolipídios e

proteínas e celulose nas células vegetais

• Células animais são constantemente renovada

• Proteger a célula e fazer a permeabilidade seletiva

– Citoplasma• Encontra-se as organelas

– Núcleo• Presença de

nucleoplasma, cromossomos e nucléolos

Núcleo

• Cromossomos – Consistem de ácido

desoxirribonucléico (DNA) e proteína

• Nucléolos– São pequenos corpos que

contém nucleoproteínas na maioria na forma de ácido ribonucléico (RNA)

• Nucleoplasma – Contém proteínas e sais

Metabolismo Celular

• A célula troca informação com o meio exterior através de – Transporte ativo

• O movimento é regido pelo gradiente de concentração

– Pinocitose • Entrada de grandes

moléculas

Reprodução Celular

• As células se reproduzem em um processo denominado mitose– Que pode ser dividido em quatro etapas

• Profase• Metáfase• Anáfase• Telófase

Interação da radiação com o tecido celular

• Formas e tipos de radiação– Única

• Exames radiológicos

– Fracionada • Tomografia

– Periodica• Tratamento radioterápico

Feixes intensos, médios e fracos

Interação da radiação com o tecido celular

Danos CelularesO dano ocorrerá quando a energia de excitação for maior que a

energia de ligação

Ação direta:o dano ao DNA é causado pela partícula carregada diretamente

Ação indireta:a partícula carregada interage com outras moléculas (H2O) para produzir radicais livres que irão lesar o DNA

Interação da radiação com o tecido celular

• Os principais danos ocorre no DNA– Podendo chegar a

aberrações cromossomais

• A célula pode tomar duas decisões– Reparar com as enzimas– Morte celular

Se a célula manter sua capacidade reprodutiva ela potencialmente pode dar

origem a um câncer.

Etapas da produção do efeito biológico pela radiação

• Efeitos Físicos

Ocorre com a transferência direta de energia das partículas para o alvo

• Íons livres• Radicais produzidos pelas quebras de ligações químicas• Energia cinética

A interação pode ocasionar três tipos de efeitos

Etapas da produção do efeito biológico pela radiação

• Efeitos QuímicosA célula sempre busca o equilíbrio químico

Etapas da produção do efeito biológico pela radiação

Etapas da produção do efeito biológico pela radiação

• Efeitos Biológicos

É a reposta do organismo, podendo variar de alguns minutos ate anos

– Fatores que podem afetar:• Quantidade total de radicais livres• Textura orgânica individual• Danos físicos recebidos simultaneamente• Intervalo de tempo

Interação da radiação com o tecido celular

LET (Transferência Linear de Energia)Expressa o efeito da partícula no meio

Interação da radiação com o tecido celular

• Baixo LET– Raio-x, raios γ, β* βˉ

• Alto LET– Neutros rápidos, partículas α

aceleradas e núcleos pesados

• Indução de câncer com baixo e alto LET

Altos LET causam mais danos que a de baixo LET

Classificação dos efeitos Biológicos

• Estocásticos

Não há limiar de dose. A célula permanece viável com mutação (ocasionando carcinogênese ou efeito

ereditário )

• Podem ser determinísticos, Estocásticos ou hereditário

Classificação dos efeitos Biológicos

• Determinísticos

Efeito onde há limiar de dose e a severidade do efeito é dependente da dose (ex: eritema, catarata, etc.)

Acima do limiar de dose a severidade do dano aumenta de acordo com a dose.

Reversibilidade, Transmissividade e Fatores de Influência

• Reversibilidade – É o poder que a célula tem de se reparar

• Transmissividade– “Um dano produzido numa pessoa não se transmite”, o que

eventualmente pode acontecer é a transmissão de células modificadas

• Fatores de Influência– A idade, o sexo e o estado físico

Uso de efeitos biológicos na Terapia

• Radioterapia

– A dose induz a morte das células do tumor de modo que a células sadias consigam se reparar

• Aplicações Oftalmológicas e dermatológicas

– Tratamentos pós-cirurgia, ultiliza-se um radioisótopo de baixa penetração acelerando o processo de cauterização

Experiências em Humanos

Informações sobre radiação em humanos provém de 2 fontes: medicamentos e sobreviventes da bomba-atômica no Japão

A malformação mais comum é a microcefalia (associada ou não com retardo mental), retardo no crescimento e outros defeitos no SNC

Experiências em Humanos

• Síndrome de Irradiação Aguda– São o conjunto de sintomas que aparece nas vítimas após a

exposição.

Experiências em Humanos

Irradiação in utero por Rx diagnóstico parece aumentar a incidência de leucemia e cânceres na infância principalmente no 3º trimestre de gestação;

Um exame de Rx (10mGy), aumenta o risco de Câncer em 40%;

Câncer na Infância e após exposição em útero

Experiências em Humanos

• Poucas pessoas eram menores que 4 semanas de gestação

• Crianças que estavam a 1500m da explosão são menores, mais magras e seu diâmetro cefálico é bem menor daquelas que estavam a 3000m

• O período mais sensível é entre 8 e 15 semanas. Entre 16 e 25 o risco cai 4 vezes

• Antes de 8 semanas pode haver microcefalia sem retardo mental

Sobreviventes de Hiroshima e Nagasaki

Cerca de 200 mil mortos e 250 mil sobreviventes com seqüelas;

Experiências em Humanos

Acidente de Three Mile Island

Liberação de Xe e I

Estimativa de casos de câncer adicionais de 70%

Retirada de gestantes e crianças num raio de 16 km;

Acidente de Chernobyl

Toneladas de UO2, Cs-137 e I-131, liberados na atmosfera;

De 444 trabalhadores. 105 com doses entre 1-2 Sv, sobreviveram. De 53 com doses entre 2-4 Sv, 1 faleceu. De 23 com doses entre 4-6 Sv, 7 faleceram. De 22 que receberam doses entre 6-16 Sv, 21 morreram.

Acidente em Goiânia

• Catadores de lixo removeram a fonte de Cs-137 de um equipamento de radioterapia sucateado;

• 112.800 pessoas expostas. 129 com contaminação interna e externa. 49 internados, 21 em tratamento intensivo. 4 mortos;

Câncer de Pele

Geralmente começa com uma “radiodermatite”;

Problema comum entre os primeiros radiologistas;

As mudanças induzidas por radiação ocorrem na camada basal da pele;

Referência Bibliográfica

• Luiz Tauhata – Radioproteção e dosimetria• Hall, E. J., Giaccia, A. J. – Radiobiology for the

Radiologist. 6ª edição, 2006

FIM