Curso de Atualização em Radioproteção
Efeitos Biológicos da
Radiação
João Lúcio Mação Júnior
27-05-2008
[email protected]
www.prosigma.med.br
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 Celulares
O 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
A interação pode ocasionar três tipos de efeitos
• 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
Etapas da produção do efeito biológico
pela radiação
• Efeitos Químicos
A 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
• Podem ser determinísticos, Estocásticos
ou hereditário
• Estocásticos
Não há limiar de dose. A célula
permanece viável com
mutação (ocasionando
carcinogênese ou efeito
ereditário )
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
Câncer na Infância e após exposição em útero
 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%;
Experiências em Humanos
Sobreviventes de Hiroshima e Nagasaki
• 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
 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, Cs137 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 Cs137 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