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EFEITOS BIOLÓGICOS DAS<br />
RADIAÇÕES<br />
Angelica R Consiglio,<br />
Ana Ligia L.P. Ramos<br />
UFRGS, Instituto de Biociências, Depto Biofísica<br />
2011<br />
1
Referências<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
http://www.iaea<br />
iaea.org/Publications/index.html<br />
www.cnen<br />
cnen.gov. .gov.br// : Tauhata<br />
Hall, EJ. Radiobiology for the radiologist.Philadelphia<br />
Philadelphia, Lippincot & Williams, 2000<br />
Mettler, , FA; Upton, , AC. Medical Effects of Ionizing Radiation. . 3rd ed. USA,<br />
Saunders Elsevier, , 2008.<br />
ICRP, UNSCEAR<br />
Artigos em “Pubmed”<br />
2
Radiobiologia<br />
3
Emissões Alfa, Beta e Gama<br />
4
Elements and Isotopes<br />
Tabela Periódica<br />
dos Elementos<br />
Tabela de Nuclídeos<br />
Meia vida<br />
1 – 10 dias<br />
10-100 dias<br />
6
<strong>Efeitos</strong> biológicos das radiações<br />
1895 descoberta dos raios X e da radioatividade natural<br />
W. K. Roentgen<br />
aparecimento da radiodermite<br />
Henry Becquerel<br />
1902 primeiro caso de câncer radioinduzido (câncer de pele)<br />
1911 mais de 100 casos de câncer de pele<br />
1927 H. J. Muller e Drosophila (radiogenética)<br />
a radiação<br />
ionizante pode afetar o patrimônio genético<br />
II Guerra Mundial avaliação mais detalhada<br />
Radiobiologia ênfase maior nas últimas décadasd<br />
Melhor conhecimento da radiação<br />
numerosos benefícios<br />
proteção contra os efeitos nocivos<br />
7
TIPOS DE DANOS RADIOBIOLÓGICOS<br />
EM MAMÍFEROS<br />
Molecular<br />
subcelular<br />
celular<br />
tecido e<br />
órgão<br />
danos em macromoléculas; enzimas; RNA e DNA;<br />
interferência no processo metabólico<br />
danos na membrana celular; núcleo; cromossomos;<br />
mitocôndrias; lisossomos<br />
inibição da divisão celular; morte celular;<br />
transformação para o estado maligno<br />
falência ou danos severos à MO, SGI, SNC,<br />
podendo levar o indivíduo à morte; indução de câncer<br />
organismo<br />
população<br />
morte; diminuição do tempo de vida<br />
alterações nas características genéticas e mutações<br />
cromossômicas<br />
9
Absorção de energia da radiação<br />
pela matéria<br />
Pode conduzir a:<br />
Ionização<br />
– quando a radiação tem energia<br />
suficiente para ejetar um ou mais elétrons<br />
orbitais, do átomo ou molécula<br />
Excitação<br />
– quando um elétron, de um átomo<br />
ou molécula, não é ejetado, mas sim<br />
transferido para um nível n<br />
de maior energia<br />
10
Potenciais de Ionização<br />
Elemento<br />
Potencial de<br />
Ionização (eV(<br />
eV)<br />
K 4,34<br />
Na 5,14<br />
Ca 6,11<br />
S 10,36<br />
C 11,27<br />
H 13,60<br />
O 13,62<br />
N 14,55<br />
11
Energia dos diferentes tipos de radiação eletromagnética<br />
tica<br />
Comprimento de onda Energia do fóton f<br />
(eV(<br />
eV) ) Radiação<br />
(m)<br />
Superior a 3 x 10 -1 Inferior a 4,1 x 10 -4 Ondas de rádio r<br />
3 x 10 - 1 3 x 10 -3 4,1 x 10 -6 4,1 x 10 -4 Microondas<br />
3 x 10 - 3 7,6 x 10 -7 4,1 x 10 -4 1,6 Infravermelho<br />
7,6 x 10 - 7 4 x 10 -7 1,6 3,1 Luz visível<br />
vel<br />
4 x 10 - 7 10 -8 3,1 123,2 Ultravioleta<br />
inferior a 10 -8 superior a 123,2<br />
Raios X e γ<br />
12
Classificação das Radiações<br />
<br />
IONIZANTES<br />
energia suficiente para arrancar elétron do<br />
C, N, H, O (raio X, γ, partículas<br />
α e β)<br />
<br />
NÃO IONIZANTES<br />
radiações eletromagnéticas ticas de freqüência<br />
igual ou inferior a da UV<br />
13
Escala do tempo do dano da radiação<br />
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e<br />
tratamento<br />
Físico < 10 -14 s Deposição de energia<br />
na água – orgânicos e<br />
inorgânicos na<br />
proporção<br />
aproximada das<br />
massas<br />
Excitação dos<br />
compostos e<br />
absorção de<br />
luz<br />
Nenhuma,<br />
somente<br />
blindagem<br />
externa como<br />
prevenção<br />
Físico -<br />
químico<br />
10 -14 a<br />
10 -12 s<br />
Quebra das ligações:<br />
S-H, O-H, N-H e C-H.<br />
Transferência de<br />
iôns.<br />
Radiólise da água –<br />
radicais livres –<br />
emissão de luz das<br />
moléculas excitadas.<br />
Formação de H 2 O 2<br />
Começa o dano<br />
químico.<br />
Radicais livres<br />
começam a<br />
reagir com os<br />
radicais<br />
metabólicos<br />
normais<br />
Reparo parcial<br />
das ligações<br />
por compostos<br />
–SH presentes.<br />
Alguma<br />
proteção pode<br />
ser dada pela<br />
injeção de<br />
aditivos antes<br />
da irradiação<br />
15
Escala do tempo do dano da radiação<br />
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e<br />
tratamento<br />
Químico 10 -12 a<br />
10 -7 s<br />
Continua a<br />
reação dos<br />
radicais livres<br />
da água com<br />
biomoléculas.<br />
Quebra da<br />
ligações C-C e<br />
C-N. Radicais<br />
secundários.<br />
Produtos<br />
estáveis<br />
começam a<br />
aparecer.<br />
Formação de<br />
produtos<br />
tóxicos<br />
Começa o<br />
dano ao RNA e<br />
DNA. Enzimas<br />
são inativadas<br />
e ativadas.<br />
Depleção de –<br />
SH.<br />
Peroxidação<br />
de lipídeos.<br />
Dano em todas<br />
as<br />
biomoléculas.<br />
Toxicidade dos<br />
produtos é<br />
iniciada<br />
Proteção parcial<br />
por ‘scavengers’<br />
e antioxidantes.<br />
Catalase e<br />
glutationa<br />
peroxidase<br />
protegem<br />
contra H 2<br />
O 2<br />
.<br />
RSH protege<br />
inativação de<br />
enzimas. Outros<br />
sistemas<br />
enzimáticos<br />
atuam. Terapia<br />
com estes<br />
agentes pode<br />
ser útil<br />
16
Escala do tempo do dano da radiação<br />
Estágio Tempo Ação Efeito Proteção e<br />
tratamento<br />
Químico e<br />
biológico<br />
coincidem<br />
10 -7 a<br />
10 s<br />
Radicais<br />
secundários.<br />
Peróxidos<br />
orgânicos.<br />
Hidroperóxidos<br />
H 2<br />
O 2<br />
continuam<br />
a agir<br />
Muitas reações<br />
bioquímicas são<br />
interrompidas.<br />
Começa reparo do<br />
DNA<br />
Tratamento<br />
pósirradiação<br />
deveria<br />
começar<br />
Biológico<br />
10 s a<br />
10 h<br />
A maioria das<br />
reações<br />
primárias são<br />
completadas.<br />
Reações<br />
secundárias<br />
continuam<br />
Mitose das células é<br />
diminuída. Reações<br />
bioquímicas<br />
bloqueadas.<br />
Rompimento da<br />
membrana celular.<br />
Começa o efeito<br />
biológico<br />
Tratamento<br />
17
COMO A RADIAÇÃO IONIZANTE CAUSA SEUS EFEITOS?<br />
Ε absorção de E da radiação<br />
transferência de E da radiação<br />
Ε<br />
Ε<br />
Ε<br />
Ε<br />
não há deposição de energia<br />
nenhum<br />
deposição de energia<br />
célula<br />
dano letal<br />
morte<br />
dano subletal danifica<br />
celular<br />
organismos vivos<br />
moléculas biológicas<br />
efeito<br />
danificada<br />
reparo<br />
a célula sem causar morte<br />
EFEITO<br />
BIOLÓGICO<br />
célula normal<br />
célula alterada<br />
interação da radiação<br />
com as células vivas<br />
manifestações biológicas<br />
eventos pouco conhecidos<br />
19
Radiação<br />
e Alvos Celulares<br />
<br />
Radiação<br />
não busca alvos<br />
<br />
Dano a molécula<br />
crítica<br />
que resulta em<br />
impacto significativo na célula<br />
<br />
O sítio<br />
mais crítico<br />
na célula<br />
é<br />
provavelmente DNA no núcleo<br />
20
Danos Moleculares das<br />
radiações<br />
Diretos<br />
Ionização<br />
de macromoléculas<br />
culas por fótons<br />
ou elétrons<br />
liberando energia (partícula<br />
de alta-LET<br />
como alfa e prótons<br />
tons)<br />
Indiretos<br />
Danos a macromoléculas<br />
culas através de<br />
intermediários<br />
rios químicos<br />
produzidos pela<br />
radiação<br />
Fótons/elétronstrons interagem<br />
imediatamente com a H 2 O<br />
21
Efeito Direto da Radiação<br />
<br />
Energia da radiação<br />
é depositada<br />
diretamente em um alvo crítico<br />
(p.ex.<br />
DNA) resultando em excitação<br />
ou<br />
ionização<br />
ão. Começa uma cadeia de reações<br />
que pode ou não ser fatal para a célula<br />
(pode<br />
haver reparo)<br />
<br />
Mais provável<br />
vel de ocorrer com radiação<br />
de<br />
alta-LET<br />
como partículas<br />
ou neutrons<br />
22
Efeito Indireto da Radiação<br />
Envolve a radiólise<br />
da água<br />
É o efeito mais comum pois a água<br />
é<br />
o constituinte mais abundante da<br />
célula<br />
Para cada molécula<br />
de DNA existem<br />
1,2x10 7 moléculas<br />
de água<br />
23
Organização dos Seres Vivos no<br />
Nível Atômico e Celular<br />
24
RADIÓLISE DA ÁGUA<br />
25
Radiólise<br />
da Água<br />
Trata das mudanças as ocorridas na água<br />
pela absorção de radiação de alta energia<br />
(radiólise<br />
da água)<br />
Envolve a produção<br />
de espécies<br />
reativas<br />
de oxigênio (ERO), entre elas os radicais<br />
livres (espécies<br />
altamente reativas)<br />
Radicais<br />
livres<br />
são<br />
designados<br />
por<br />
um<br />
ponto<br />
e contém<br />
um único<br />
elétron<br />
não<br />
pareado<br />
na<br />
camada<br />
eletrônica<br />
mais<br />
externa<br />
26
RADICAL LIVRE<br />
<br />
É qualquer espécie capaz de existência<br />
independente (por isso “livre”)) e que<br />
contém m um ou mais elétrons não pareados,<br />
o que muitas vezes os torna muito reativos<br />
<br />
Elétron não pareado é aquele que ocupa<br />
sozinho um orbital atômico ou molecular<br />
27
Radiólise<br />
da água<br />
H 2 O H 2 O + + e -<br />
e - + H 2 O H 2 O -<br />
H 2 O + + H 2 O H + + H 2 O + OH<br />
H 2 O - + H 2 O OH - + H 2 O + H<br />
H + + OH - H 2 O<br />
H 2 O<br />
H + OH<br />
Reações secundárias<br />
OH + OH H 2 O 2<br />
H + H H 2<br />
H + H 2 O OH + H 2<br />
H + OH H 2 O<br />
RH + OH<br />
R H 2 O<br />
Presença de O 2<br />
e - + O 2 O 2<br />
-<br />
(ânion superóxido)<br />
O 2<br />
-<br />
+ H 2 O 2 OH - + HO 2 (radical peroxila)<br />
H + O 2 HO 2<br />
HO 2 + H H 2 O 2 (peróxido de hidrogênio)<br />
OH + H 2 O 2 H 2 O + + HO 2<br />
R + O 2 RO 2 (peróxido orgânico)<br />
28
Peróxidos<br />
Lipídicos<br />
<br />
O 2 + RL atacam os ácidos graxos<br />
poliinsaturados dos fosfolipídeos<br />
das<br />
membranas celulares<br />
<br />
Acontece em todas as membranas<br />
<br />
+ freqüente ente em tecido gorduroso e SNC<br />
29
RL atingem :<br />
Membrana citoplasmática<br />
tica<br />
Citoplasma e organelas<br />
Núcleo celular<br />
30
RL reagem mais com moléculas:<br />
Mais reativas<br />
Mais abundantes<br />
Maiores<br />
31
Antioxidantes enzimáticos naturais<br />
Superóxido<br />
dismutase<br />
catalase<br />
glutationa peroxidase<br />
32
Antioxidantes endógenos<br />
Zinco,cobre<br />
selênio<br />
glutationa<br />
33
Antioxidantes exógenos<br />
Vitaminas: C, E, D, beta caroteno<br />
Minerais:<br />
zinco,cobre,selênio,manganês<br />
aminoácidos:<br />
cisteína<br />
nutrientes: coq10,picnogenol<br />
picnogenol,acido<br />
alfa lipóico<br />
ico<br />
34
Efeito direto da radiação no DNA<br />
5’<br />
3’<br />
5’<br />
3’<br />
35
ESTRUTURA DO NUCLEOTÍDEO<br />
41
Bases<br />
Púricas<br />
Pirimídicas<br />
Purina<br />
Pirimidina<br />
42
DNA<br />
Estrutura e Função<br />
Bases nitrogenadas<br />
Purinas<br />
Pirimidinas<br />
43
DNA<br />
Estrutura e Função<br />
Polinucleotídeos<br />
Ligação fosfodiéster<br />
44
Tipos de Danos no DNA<br />
<br />
Conduz a alterações<br />
nas bases ou nas<br />
cadeias, na forma de quebras simples ou<br />
dupla, ou por formação<br />
de pontes (cross-<br />
links) intra e inter-moleculares<br />
<br />
Mecanismos de reparo são ativados, mas<br />
fidelidade do reparo não é perfeita e<br />
mutações<br />
são introduzidas<br />
46
Lesões no DNA<br />
47
Radioefeitos nas Bases Nitrogenadas<br />
<br />
Formação de sítios s<br />
AP (apurínico/apirimidínico)<br />
RL agem no açúa<br />
çúcar ou na base eliminação de<br />
bases<br />
<strong>Efeitos</strong> nas Purinas (A e G)<br />
Ataque de radicais hidroxila causa a quebra da<br />
ligação entre C-8 C 8 e N-9 N 9 anel imidazólico<br />
se abre<br />
<br />
<strong>Efeitos</strong> nas Pirimidinas (Timina e Citosina)<br />
Formação de peróxidos pelos RL se dád<br />
pela saturação<br />
da ligação dupla entre C-5 C 5 e C-6 C<br />
Degradação de peróxido de pirimidina pirimidina-<br />
glicol ou fragmento de uréia na cadeia<br />
polinucleotídica<br />
48
VÁRIOS TIPOS DE LESÕES INDUZIDAS NO DNA POR RADIAÇÃO IONIZANTE<br />
QUEBRA DA<br />
FITA SIMPLES<br />
AÇÚCAR<br />
AÇÚCAR<br />
PERDA<br />
DA BASE<br />
QUEBRA DE<br />
PONTES DE<br />
HIDROGÊNIO<br />
QUEBRA DA<br />
FITA DUPLA<br />
49
Radioefeitos no DNA por quebras nas<br />
ligações das cadeias polinucleotídicas<br />
(CP)<br />
Quebras de Pontes de Hidrogênio –<br />
as pontes são mais radiosensíveis<br />
que as bases<br />
nitrogenadas. Para cada quebra na CP, quebram-se 10 a<br />
20 pontes<br />
<br />
Quebra de cadeia –<br />
Rotura simples – quebra em uma sós<br />
cadeia.<br />
Pontes de H preservam estrutura da<br />
dupla hélice, h<br />
facilitando reparo<br />
Rotura dupla – quebra nas 2 cadeias. Dificulta<br />
reparo facilitando mutações.<br />
radiações de alta LET<br />
50
<strong>Efeitos</strong> no DNA por ligação cruzada<br />
Ligações cruzadas intra e inter-<br />
cadeias de DNA e inter-moleculares<br />
peroxidação<br />
das cadeias rompidas pela<br />
radiação na presença a de O 2 , causa<br />
ligações cruzadas (“crosslinkings(<br />
crosslinkings”) ) entre<br />
DNA-DNA;<br />
DNA; DNA-prote<br />
proteína, , etc<br />
51
Figura -.Resumo de alterações espontâneas prováveis veis de requererem reparo no DNA Nas setas em vermelho,<br />
sítios nos nucleotídeos que se sabe serem modificados por lesões oxidativas espontâneas. A largura da seta é<br />
um indicativo da frequência relativa de ocorrência de cada evento;<br />
(Azul: ataque hidrolítico<br />
tico; ; Verde: metilação<br />
não controlada. (After(<br />
T. Lindahl, Nature 362:709715, 1993. ©<br />
Macmillan Magazines Ltd.)<br />
52
Radiações<br />
Ionizantes<br />
Restaurações das Radiolesões<br />
Excisão e substituição<br />
Recombinação<br />
Sistema SOS<br />
Espontânea<br />
53
Alterações na Mensagem codificada<br />
pelo DNA<br />
54
Reversibilidade<br />
55
Mecanismo Indireto<br />
H 2 O ----H + OH<br />
E<br />
DNA<br />
excitação<br />
10 14 células<br />
ionização<br />
Mecanismo Direto<br />
alvo 10 5 genes<br />
DNA<br />
lesado<br />
10 -6 mutações / gene / divisão celular<br />
reparo correto<br />
DNA<br />
restaurado<br />
célula<br />
normal<br />
célula<br />
somática<br />
não reparo<br />
célula<br />
mutada<br />
viável<br />
DNA<br />
mutado<br />
reparo errôneo<br />
célula<br />
germinativa<br />
morte<br />
celular<br />
apoptose<br />
Catarata<br />
Malformações<br />
Síndromes da radiação<br />
efeitos determinísticos<br />
Diminuição da longevidade<br />
Envelhecimento precoce<br />
Indução do câncer<br />
efeitos estocásticos<br />
Doenças hereditárias<br />
(transmissíveis)<br />
56
CROMOSSOMOS<br />
<br />
Estruturas que se desenvolveram para<br />
empacotar o material genético<br />
<br />
Tem organização complexa formada de DNA,<br />
RNA, proteínas<br />
ácidas e básicasb<br />
<br />
Só são vistos individualizados por um breve<br />
período, na divisão celular (met(<br />
metáfase)<br />
<br />
Na metáfase<br />
constam de 2 filamentos, as 2<br />
cromátides<br />
tides-irmãsirmãs unidas pelo centrômero<br />
57
DNA<br />
Estrutura e Função<br />
Genoma Humano<br />
58
CROMOSSOMOS<br />
<br />
<br />
<br />
As células somáticas<br />
têm no núcleo n<br />
um<br />
conjunto de 46 cromossomos ou 23 pares<br />
e as células germinativas (gametas) tem a<br />
metade<br />
Dos 46 cromossomos 44 (22 pares) são<br />
homólogos nos dois sexos – autossomos<br />
Os dois restantes são os cromossomos<br />
sexuais, que são homólogos na mulher<br />
(XX) e diferentes no homem (XY)<br />
59
Genoma Humano<br />
Estrutura e Função<br />
Genoma Humano<br />
Genoma nuclear<br />
3.300 Mb / ± 80.000 genes<br />
Genoma mitocondrial<br />
16.6 kb / 37 genes<br />
60
<strong>Efeitos</strong> das Radiações<br />
nos<br />
Cromossomos<br />
<br />
Danos no DNA não são visíveis<br />
veis como danos<br />
nos cromossomos<br />
<br />
Danos cromossômicos podem ocorrer tanto<br />
em células<br />
germinativas quanto em<br />
somáticas<br />
61
Dano Cromossômico Estrutural<br />
<br />
Pedaços<br />
quebrados podem ser corretamente<br />
religados<br />
<br />
Pedaço é “perdido” (fragmento<br />
acêntrico)<br />
<br />
Rearranjo de terminações<br />
quebradas pode<br />
dar origem a anéis<br />
is, dicêntricos, , etc.<br />
<br />
Rearranjos não são visíveis<br />
veis, mas material<br />
genético<br />
foi afetado resultando em uma<br />
mutação<br />
62
Aberração<br />
Cromossômica em Anel<br />
63
Deleções<br />
Cromossômicas<br />
65
Translocações<br />
Cromossômicas<br />
66
Ensaio Cometa<br />
Figura 1 - Classificação dos cometas em<br />
quatro ordens, de acordo com o tamanho das<br />
caudas formadas (0,1,2,3,4 e apoptose,<br />
respectivamente A,B,C,D,E e F)<br />
Figura 2- Visualização de imagens de<br />
células “cometa”, onde a cabeça<br />
representa o núcleo original e a cauda<br />
os fragmentos de DNA.<br />
71
Sumário<br />
dos <strong>Efeitos</strong> das Mutações<br />
por Radiação<br />
<br />
Modificações<br />
nas células<br />
germinativas pode<br />
produzir efeitos genéticos<br />
(gerações<br />
futuras).<br />
<strong>Efeitos</strong> somáticos<br />
irão causar<br />
modificações<br />
apenas no indivíduo<br />
duo exposto.<br />
<br />
<strong>Efeitos</strong> das radiações<br />
não são específicos<br />
(efeitos<br />
não são radioúnicos<br />
nicos)<br />
<br />
Muitas mutações<br />
são indesejáveis<br />
72
LEMBRETE...<br />
<br />
Danos causados pela radiação<br />
não podem<br />
ser distinguidos daqueles causados por<br />
outras fontes como agentes químicos<br />
micos,<br />
calor, , trauma, etc.<br />
<br />
Este conceito torna difícil<br />
dizer o que<br />
causou o dano, especialmente quando se<br />
estuda efeitos de baixos níveis<br />
de radiação<br />
73
<strong>Efeitos</strong> das radiações nas<br />
MEMBRANAS BIOLÓGICAS<br />
Composição: lipídeos, proteínas e carboidratos<br />
78
A Bicamada Lipídica<br />
<br />
<br />
<br />
Lipídios de membranas são moléculas anfipáticas, a<br />
maioria do qual forma espontaneamente bicamadas<br />
fosfolipídios<br />
colesterol<br />
glicolipídios<br />
A bicamada lipídica<br />
é um fluído bidimensional<br />
A fluidez da bicamada lipídica<br />
depende de sua<br />
composição<br />
79
LESÃO NA MEMBRANA CELULAR<br />
Citoplasma (membranas)<br />
Radicais livres<br />
Espécies ativas de O 2<br />
membranas<br />
carboidratos<br />
proteínas<br />
lípideos<br />
formação de peróxidos lipídicos<br />
alterações das propriedades das membranas<br />
alteração no potencial<br />
inativação de substâncias<br />
receptoras ligadas à membrana<br />
mudança de permeabilidade<br />
perda da integridade<br />
decréscimo<br />
de fluidez<br />
escoamento de Ca ++<br />
e outros íons<br />
aumento da suscetibilidade da<br />
membrana ao ataque enzimático<br />
LISE CELULAR<br />
80
<strong>Efeitos</strong> das radiações<br />
em<br />
organelas<br />
<br />
Núcleo<br />
é o mais importante<br />
<br />
Permeabilidade da Membrana se Modifica<br />
<br />
Qualquer organela ligada a membrana é<br />
suscetível<br />
a modificações<br />
induzidas pela<br />
radiação<br />
81
EEG<br />
82
Cardiologia<br />
<br />
<br />
ECG<br />
Eletrólitos<br />
litos<br />
Na +<br />
K +<br />
83
FATORES CELULARES<br />
ESTADO PROLIFERATIVO<br />
Mais radiossensíveis<br />
células que mais rapidamente se dividem<br />
1906 Bergonie e Tribondeau<br />
RADIOSSENSIB. CELULAR α<br />
atividade mitótica<br />
grau de especialização<br />
84
FASE DO CICLO CELULAR<br />
células em mitose ou em G2<br />
mais sensíveis<br />
células na fronteira G1 / S mais resistentes<br />
Hipóteses<br />
variação no nível n<br />
de compostos contendo<br />
grupamentos SH<br />
atividade de enzimas de reparo<br />
CONSTITUIÇÃO GENÉTICA DA CÉLULAC<br />
(capacidade de reparo)<br />
diferentes níveis n<br />
de indução de dano no DNA + eficiência de reparo<br />
radiossensibilidade intrínseca nseca celular<br />
85
CLASSIFICAÇÃO DE CÉLULAS C<br />
DE MAMÍFEROS QUANTO À<br />
RADIOSSENSIBILIDADE<br />
GRUPO 1: linfócitos<br />
eritroblastos<br />
espermatogonias<br />
GRUPO 2: células c<br />
granulosas<br />
mielócitos<br />
células intestinais<br />
células germinativas da camada epidérmica da pele<br />
GRUPO 3: células c<br />
glandulares gástricasg<br />
células endoteliais de vasos sanguíneos<br />
neos<br />
GRUPO 4: osteoblastos<br />
osteoclastos<br />
condroblastos<br />
espermatócitos<br />
e espermátides<br />
GRUPO 5: 5 granulócitos<br />
osteócitos<br />
espermatozóides<br />
GRUPO 6: fibroblastos<br />
células endoteliais de grandes vasos sanguíneos<br />
neos<br />
eritrócitos<br />
GRUPO 7: 7 fibrócitos<br />
condrócitos<br />
citos<br />
fagócitos<br />
GRUPO 8: células c<br />
musculares<br />
células nervosas<br />
88
Radiosensibilidade<br />
dos tecidos<br />
Medula óssea<br />
Pele<br />
SNC<br />
Altamente<br />
radiosensível<br />
•Tecido linfóide<br />
•Medula óssea<br />
•Epitélio<br />
gastrintestinal<br />
•Gônadas<br />
•Tecidos embriônicos<br />
Moderadamente<br />
radiosensível<br />
•Pele<br />
•Endotélio vascular<br />
•Pulmões<br />
•Rins<br />
•Fígado<br />
•Cristalino (olhos)<br />
Minimamente<br />
radiosensível<br />
•Sistema nervoso<br />
central (SNC)<br />
•Músculo<br />
•Ossos e cartilagens<br />
•Tecido conectivo<br />
89
Alterações nos Linfócitositos em<br />
função<br />
da dose<br />
Linfócitos (% do normal)<br />
5-6 Gy<br />
Tempo após a exposição (dias)<br />
90
<strong>Efeitos</strong><br />
Eritropoiéticos<br />
ticos<br />
3 Gy<br />
1 Gy<br />
Resposta eritropoiética à exposição de<br />
corpo inteiro de 1Gy e 3Gy.<br />
91
<strong>Efeitos</strong> Trombopoiéticos<br />
Plaquetas (% do normal)<br />
2-5 Gy<br />
>5-6 Gy<br />
Cinética<br />
celular reprodutiva e<br />
Esterilidade - masculino<br />
93
Cinética<br />
celular reprodutiva e<br />
Esterilidade - feminina<br />
94
Aplicações Radiações<br />
<br />
Diagnóstico:<br />
In vivo: cintilografia, , PET<br />
In vitro: : RIE<br />
<br />
Esterilização de<br />
materiais (cirúrgico,<br />
rgico,<br />
alimentos, etc)<br />
<br />
Terapia<br />
Teleterapia<br />
Braquiterapia<br />
Medicina Nuclear<br />
(radiofarmácia)<br />
<br />
Pesquisa<br />
97
Teleterapia<br />
99<br />
www.jupiterimages.com/itemDetail.aspx?itemID=...
Braquiterapia<br />
<br />
<br />
Intersticial;<br />
ex próstata; permanente<br />
I 125; Pd 103<br />
Intracavitária<br />
ria;<br />
ex útero, vagina, pulmão; temporária<br />
ria<br />
Ir 192<br />
<br />
Superficial;<br />
ex: pele<br />
Ir 192<br />
www.ge.infn.it/.../introductionBrachy.html<br />
100
101
102
P E T<br />
www.lodestone.co.uk/pet.htm<br />
www.triumf.ca/welcome/images/pet-2-07.gif<br />
103
www.csulb.edu/.../482/petscan/PET-schematic.gif<br />
104
PET<br />
t 1/2<br />
<br />
<br />
Biodistribuição<br />
ão: : drogas<br />
candidatas<br />
Metabolismo: quebra<br />
da molécula pai<br />
C 11<br />
N 13<br />
20 min<br />
10 min<br />
O 15<br />
2 min<br />
F 18<br />
Gee, AD. British Med Bull 2003, 65: 169-177<br />
110 min<br />
105
106
P e s q u i s a<br />
107
Imagem e Biodistribuição<br />
108
109
Autorradiografia: Plexo Coróide<br />
Expressão mRNA PRL-R<br />
110
* Dose equivalente no epitélio brônquico<br />
111
112
113
114
115
Table 2. Range of mean effective patient doses per<br />
examination for different types of frequently applied X-ray<br />
examinations in clinics(2).<br />
Type of examination Effective dose<br />
(mSv)<br />
X-ray examination in<br />
1 or 2 planes<br />
Dental examinations
Relative contribution of selected types of X-ray examinations to (A)<br />
the frequency and (B) the total collective effective dose of the German<br />
population, in the year 1997(2).<br />
Patient exposure in medical X-ray imaging in Europe.<br />
Regulla DF, Eder H. Radiat Prot Dosimetry. 2005;114(1-3):11-25.
Mean annual effective dose per head of the population, in the year 1997 originating from natural and<br />
anthropogenic radiation sources including diagnostic radiology and nuclear medicine(2).
Medindo o dano da radiação<br />
Exemplo:<br />
Exponha células em cultura a doses<br />
crescentes de radiação e meça o número de<br />
“células sobreviventes”.<br />
dose 1<br />
dose 2<br />
células<br />
dose 3<br />
dose 4<br />
120
Medindo o dano da radiação<br />
Medindo a sobrevivência celular<br />
1<br />
fração sobrevivente<br />
.1<br />
.01<br />
.001<br />
0 1 2 3 4 5<br />
dose / Gy<br />
6<br />
121
Medindo o dano da radiação<br />
Fração de células sobreviventes<br />
1<br />
0.1<br />
0<br />
Millar et al.<br />
Raios X<br />
4<br />
He<br />
1 2 3 4 5 6 7<br />
Dose / Gy<br />
Observações:<br />
• Raios x são<br />
moderadamente<br />
efetivos com a dose<br />
• Efeito curvilíneo<br />
com a dose<br />
• Particulas alfa são<br />
muito efetivas<br />
• Efeito linear com a<br />
dose<br />
122
123
Conceito de LET e RBE<br />
<br />
Dose de Radiação<br />
= Energia absorvida por unidade<br />
de massa<br />
1 Gray=1 Joule/Kg<br />
<br />
Doses equivalentes de diferentes tipos de radiação<br />
não produzem efeitos biológicos quantitativamente<br />
similares<br />
1Gy de nêutrons > 1 Gy de raios X<br />
diferença a no padrão de deposição de E da radiação<br />
<strong>Efeitos</strong> biológicos deposição de E da radiação<br />
Deposição de E e a sua distribuição na matéria<br />
tipo de radiação<br />
124
Conceito de LET<br />
<br />
A eficácia<br />
cia de diferentes partículas<br />
em causar<br />
danos biológicos<br />
depende de sua<br />
LET (Transferência(<br />
Linear de Energia) definida<br />
como energia transferida através de interações<br />
e/ou colisões, ao longo do trajeto, por unidade de<br />
distância percorrida<br />
(keV/µm)<br />
LET = quantidade de E média depositada na matéria<br />
unidade de distância percorrida<br />
RADIAÇÕES DE ALTA LET > RADIAÇÕES DE BAIXA LET<br />
(partículas α, β,nêutrons) (raios X, raios γ)<br />
125
Partícula<br />
α – alta LET<br />
m α grande e carga ++ pouco penetrante<br />
V α é baixa (1/15 a 1/30 V luz )<br />
curta trajetória ria com muitas ionizações<br />
Partícula<br />
β – alta LET (LET β < LET α)<br />
m β < m α e 1 carga<br />
V β > V α energia dissipada em > trajetória<br />
ria<br />
Radiação<br />
γ e raios X – baixa LET<br />
sem massa e sem carga e V γ = V luz<br />
Ε transferida uniformemente sobre o “alvo”,, por 1 de<br />
3 processos (Ef(<br />
Ef. Fotoel.;<br />
Ef.Comp<br />
Comp.;<br />
Form.de pares)<br />
126
LET<br />
Diretamente relacionada à ionização<br />
e<br />
portanto com dano biológico<br />
127
128
Sobrevivência Celular<br />
Qualidade da Radiação<br />
baixa Låg LET LET<br />
Fração de Sobrevivência<br />
..<br />
.....<br />
...<br />
......... ....<br />
baixa LET<br />
alta Hög LET<br />
halta LET<br />
Dose absorvida<br />
LET (transferência linear de energia) é a quantidade de energia (MeV) que uma<br />
partícula vai perder ao atravessar uma certa distância (m) de um material.<br />
129
130
131
Padrão de Ionização<br />
Adapted from Marco Zaider (2000)<br />
132
Transferência Linear de Energia<br />
(LET)<br />
Radiação LET (keV µm -1 )<br />
250kVp Raios X<br />
Raios γ<br />
prótons<br />
neutrons<br />
Partículas α<br />
Ions pesados<br />
RBE<br />
RBE (Eficiência(<br />
Biológica<br />
Relativa) – comparação<br />
da dose da radiação<br />
teste com a dose de 250 keV<br />
de raio X para produzir o mesmo efeito biológico<br />
RBE = dose de raios X (250 keV) (mesmo efeito<br />
dose de outro tipo de radiação<br />
biológico)<br />
<br />
Alta-LET<br />
resulta em alta RBE<br />
134
Efetividade Biológica<br />
Relativa<br />
Ln (S)<br />
(RBE ou EBR)<br />
O ombro da curva indica<br />
Reparo celular a baixas doses<br />
Não há ombro – não há reparo celular<br />
Neutrons<br />
Fótons<br />
Gama<br />
Efeito<br />
Mesmo efeito biológico<br />
Doses diferentes nos 2<br />
tipos de radiação<br />
D n<br />
Dose<br />
D γ<br />
135
RBE<br />
Curva de sobrevida de células<br />
de mamíferos em cultura,<br />
irradiadas com neutron e<br />
com R-X<br />
Efeito biológico<br />
final<br />
constante; ; doses não<br />
R-X - fração de sobrevida de 0,01 = 10 Gy<br />
R-X - fração de sobrevida de 0,6 = 3 Gy<br />
n - fração de sobrevida de 0,6 = 1 Gy<br />
n - fração de sobrevida de 0,01 = 6,6 Gy RBE = 1,5 RBE = 3<br />
Explicação: R-X: há shoulder<br />
neutron : curva exponencial<br />
∴RBE vai depender da dose<br />
136
137
LET ≅ 100 keV/µm (LET ótima)<br />
RBE atinge o valor máximo<br />
reflete o tamanho do “alvo”<br />
que é similar para todas as<br />
células de mamíferos<br />
densidade de ionização<br />
distância média entre os<br />
eventos ionizantes coincide<br />
com o ∅ da dupla hélice<br />
de DNA (2 nm)<br />
Radiações de LET ótima:<br />
-n de algumas centenas de keV<br />
-p de baixa E<br />
-partículas α<br />
138
Raios X 100 keV/µm 200 keV/µm<br />
*<br />
20 A DNA<br />
* *<br />
** * *<br />
RBE<br />
*<br />
LET<br />
139
Efetividade Biológica<br />
Relativa (RBE)<br />
RBE (unidades arbit.)<br />
5<br />
4<br />
3<br />
2<br />
1<br />
Raios<br />
γ, X<br />
protons, neutrons<br />
Partículas alfa<br />
Íons<br />
pesados<br />
1 10 100 1000<br />
LET / keV µm -1<br />
140
<strong>Efeitos</strong> das radiações nas<br />
MEMBRANAS BIOLÓGICAS<br />
Composição: lipídeos, proteínas e carboidratos<br />
141
Radiação ionizante<br />
Células<br />
RADIOSSENSIBILIDADE CELULAR<br />
Fatores que influenciam o efeito da radiação<br />
qualquer tipo de célula do organismo<br />
radiossenbilidade diferente<br />
FATORES FÍSICOS<br />
FATORES QUÍMICOS<br />
agentes modificadores<br />
FATORES BIOLÓGICOS<br />
dose<br />
taxa de dose<br />
fracionamento da dose<br />
exposição aguda ou crônica<br />
tipo de radiação LET<br />
RBE<br />
presença ou não de antioxidante<br />
tensão de O2 (Efeito O2)<br />
teor hídrico<br />
estado proliferativo (Lei de Bergonie e Tribondeau)<br />
fase do ciclo celular<br />
estado fisiológico ou metabólico<br />
constituição genética da célula<br />
142
143
144
Considerações<br />
Dosimétricas<br />
H T = Σ w R DT,R<br />
E = Σ w T H T<br />
145
Fatores de Peso dos Tecidos<br />
Probabilidade de um efeito estocástico<br />
stico<br />
decorrente de uma dose equivalente ser<br />
dependente do tecido.<br />
Radio-sensibilidade<br />
de um tecido ou órgão<br />
T é considerada usando-se se o fator de peso<br />
do tecido W T<br />
146
Fatores de Peso dos Tecidos<br />
Tissue or Organ ICRP60 ICRP26<br />
Gonads 0.20 0.25<br />
R ed Bone Marrow 0.12 0.12<br />
Colon 0.12 -<br />
Lung 0.12 0.12<br />
Stomach 0.12 -<br />
Bladder 0.05 -<br />
Breast 0.05 0.15<br />
Liver 0.05 -<br />
Oesophagus 0.05 -<br />
Thyroid 0.05 0.03<br />
Skin 0.01 0.01<br />
Bone Surfaces 0.01 0.03<br />
R emainder 0.05 0.30<br />
147
FATORES FÍSICOSF<br />
DOSE<br />
> dose > dano biológico<br />
TAXA DE DOSE<br />
Taxa de dose = dose aplicada por unidade<br />
de tempo<br />
Taxa de dose alta > taxa de dose baixa<br />
< tempo de exposição > tempo de exposição<br />
reparo<br />
149
FRACIONAMENTO DA DOSE<br />
Fracionamento da dose em radioterapia<br />
<br />
Poupa os tecidos sadios<br />
- reparo do dano subletal<br />
- repopulação<br />
das célulasc<br />
<br />
Aumenta o dano no tumor<br />
- reoxigenação<br />
de células c<br />
tumorais<br />
- redistribuição de células c<br />
nas fases<br />
radiosensíveis<br />
do ciclo celular<br />
150
151
152
153
FATORES QUÍMICOS<br />
EFEITO O 2<br />
<br />
Na presença a do O 2 : sistemas biológicos: mais sensíveis<br />
à radiação<br />
(x hipóxia<br />
ou anóxia<br />
xia)<br />
<br />
Habilidade do O 2 em potencializar a eficácia<br />
cia<br />
de uma dada dose de radiação<br />
O 2 necessita estar presente no momento da irradiação<br />
154
155
Mecanismos<br />
O 2<br />
nível de lesões químicas iniciais<br />
- age diretamente na molécula<br />
- alvo<br />
impede o reparo<br />
- age em nível n<br />
de radicais livres<br />
responsáveis pelo efeito O 2<br />
O 2<br />
+ R RO 2<br />
(peróxidos orgânicos)<br />
O 2<br />
potencializa a lesão inicial induzida pela radiação<br />
156
157
158
159
<strong>Efeitos</strong> Biológicos das<br />
Radiações a Nível N<br />
de<br />
Organismo<br />
160
CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS BIOLÓGICOS<br />
Os efeitos biológicos classificam-se quanto:<br />
1°- A DOSE ABSORVIDA<br />
• ESTOCÁSTICO;<br />
• DETERMINISTICO.<br />
• IMEDIATOS;<br />
2°- AO TEMPO DE MANIFESTAÇÃO<br />
• TARDIOS OU<br />
RETARDADOS.<br />
3°- AO NÍVEL DE DANO<br />
• SOMÁTICO;<br />
• GENÉTICOS.<br />
161
<strong>Efeitos</strong> Biológicos<br />
das Radiações<br />
Ionizantes<br />
<br />
<br />
Determinísticos<br />
e.g. opacificação<br />
do<br />
cristalino, lesoes na<br />
pele,<br />
Infertilidade, perda de<br />
pelos, , etc<br />
Síndrome<br />
Aguda<br />
Estocásticos<br />
sticos<br />
Câncer, efeitos<br />
genéticos<br />
ticos.<br />
162
163
EFEITOS DETERMINÍSTICOS (há limiar)<br />
De acordo com o UNSCEAR (1993), o limiar é cerca de:<br />
- INDUÇÃO DE ESTERILIDADE (para indivíduos duos sadios):<br />
No homem<br />
temporária<br />
permanente<br />
0,15 Gy (exposições agudas)<br />
0,4 Gy/ano (exposições crônicas)<br />
3,5 - 6 Gy (exposições agudas)<br />
2 Gy/ano (exposições crônicas)<br />
Na mulher<br />
- INDUÇÃO DE CATARATA<br />
permanente<br />
2 - 10 Gy (radiação de baixa LET)<br />
1 - 2 Gy (radiação de alta LET)<br />
2,5 - 6 Gy (exposições agudas)<br />
0,2 Gy/ano (exposições crônicas)<br />
exposições agudas<br />
0,15 Gy/ano (radiação de baixa LET)<br />
exposição crônica<br />
164
Resposta de Corpo Inteiro: adultos<br />
Síndrome<br />
Aguda<br />
das Radiações<br />
Síndrome crônica<br />
da Radiação<br />
Tempo de<br />
sobrevivência<br />
Medula<br />
óssea<br />
1-10 Gy<br />
GASTRO<br />
INTESTINAL<br />
10 - 50 Gy<br />
(SNC)<br />
> 50 Gy<br />
Sist nerv central<br />
Fases:<br />
1. Prodrômica<br />
(inicio da<br />
doença)<br />
2. Latência<br />
3. Manifestação<br />
Dose letal 50 / 30<br />
Dose<br />
•Whole body clinic<br />
of a partial-body<br />
irradiation<br />
•Mecanismo:<br />
Deficiência<br />
neurovegetativa<br />
•Semelhante À<br />
sensação de estar<br />
doente<br />
•Frequente em<br />
radioterapia<br />
fracionada<br />
165
166
167
168
169
Transmissividade (1)<br />
Não contaminado:<br />
Contaminado:<br />
170
www.atomicbombmuseum.org/3_health.shtml<br />
171
Dose Letal 50 / 30<br />
<br />
<br />
“Dose<br />
que causaria a<br />
morte de 50% da<br />
população<br />
em 30<br />
dias”.<br />
Este valor é<br />
aproximadamente 2-3<br />
Gy para irradiação<br />
de<br />
corpo inteiro em<br />
humanos.<br />
172
Susceptibilidade<br />
173
DL 50<br />
dose letal para 50% dos integrantes<br />
da população exposta de corpo inteiro<br />
100<br />
% Letalidade<br />
75<br />
50<br />
25<br />
2,5<br />
5,0<br />
7,5<br />
DL 50 (30)<br />
Dose (Gy)<br />
10,0<br />
Típico gráfico para determinação da DL50(30) para<br />
ratos expostos a irradiação de corpo inteiro por<br />
raios X<br />
Valores típicos de DL 50(30)<br />
para exposição total de<br />
animais a radiação X ou gama<br />
Organismo<br />
DL 50(30) (Gy)<br />
Cão 3,5<br />
Porco da Índia 4<br />
Homem 2,5 - 4,5<br />
Camundongo 5,5<br />
Macaco 6<br />
Rato 7,5<br />
Coelho 8<br />
Galinha 6<br />
Peixe dourado 23<br />
Sapo 7<br />
Tartaruga 15<br />
174
- SÍNDROME AGUDA DA RADIAÇÃO (IRRADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO)<br />
Hematopoiético: 2 – 10 Gy ( morte dentro de 10 – 30 dias)<br />
Gastrointestinal: 10 –100 Gy (morte dentro de 3 – 5 dias)<br />
Sistema nervoso central: 100 – 1000 Gy (morte dentro de 1 – 2 dias)<br />
- MORTE CELULAR INDIVIDUAL efeito estocástico<br />
- MORTE DE UM GRANDE NÚMERO DE CÉLULAS efeito determinístico<br />
(disfunção do órgão ou tecido)<br />
175
INTER-RELA<br />
RELAÇÃO DOS SISTEMAS<br />
ORGÂNICOS<br />
SISTEMA DIGESTÓRIO<br />
incorporação e absorção de alimento<br />
diarréia<br />
ulceração<br />
SISTEMA HEMATOPOIÉTICO<br />
TICO<br />
linfócitos e granulócitos<br />
plaquetas<br />
eritrócitos<br />
SISTEMA VASCULAR<br />
permeab. . capilar efragilide<br />
fragilid.vascular<br />
obstrução dos vasos<br />
SISTEMA ENDÓCRINO<br />
mineralocorticóides<br />
ides<br />
glicocorticóides<br />
ides<br />
nutrição pobre<br />
perda de fluido<br />
perda de eletrólitos<br />
litos<br />
infecção<br />
hemorragia<br />
anemia<br />
anoxia<br />
danos aos tecidos<br />
mais resistentes<br />
176
- EXPOSIÇÕES NA PELE<br />
eritema e descamação<br />
necrose nos tecidos<br />
3 - 5 Gy com aparecimento de sintomas cerca<br />
de 3 semanas após exposição<br />
50 Gy após 3 semanas de exposição<br />
- DECRÉSCIMO NO NÚMERO DE CÉLULAS SANGUÍNEAS<br />
Depressão na formação do<br />
sangue<br />
0,5 Gy (exposição aguda de toda a medula)<br />
0,4 Gy/ano<br />
- RETARDO MENTAL (exposição intra – uterina)<br />
período sensível<br />
(0,12 a 0,2 Gy)<br />
uma dose de 1 Sv<br />
8–15 semanas após a concepção (período de organogênese)<br />
retardo mental severo em cerca de 40% dos indivíduos<br />
expostos 177
Incidência de<br />
Morte Prenatal<br />
& Neonatal e<br />
Anormalidades<br />
Hall, Radiobiology for<br />
the Radiologist pg 365<br />
178
PRÉ-IMPLANTAÇÃO<br />
179
O Feto<br />
<br />
<strong>Efeitos</strong> típicos<br />
da<br />
radiação<br />
no embrião:<br />
<br />
<br />
<br />
Retardo no crecimento<br />
intrauterino<br />
Morte<br />
embrionária<br />
ria,<br />
fetal ou neonatal<br />
Malformações<br />
congênitas<br />
180
Risco de Radiação<br />
Fetal<br />
<br />
<br />
Há riscos durante a gestação<br />
relacionados à<br />
radiação<br />
que dependem do estágio<br />
da gravidez<br />
e da dose absorvida<br />
Os riscos devido à radiação<br />
são mais<br />
significativos durante a organogênese e no<br />
periodo fetal inicial, menos no 2 0 trimestre e<br />
menos ainda no 3 0 trimestre<br />
Maior<br />
risco<br />
Menos<br />
Mínimo<br />
181
Feto/Embrião<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Feto/embrião é mais sensível<br />
à radiação<br />
ionizante do<br />
um adulto humano.<br />
Incidência aumentada de aborto espontâneo poucos<br />
dias após a concepção<br />
ão.<br />
Incidência aumentada<br />
<br />
<br />
<br />
Retardo mental<br />
Microcefalia, especialmente 8-15<br />
semanas após a concepção<br />
Malformações<br />
ões: esqueléticas<br />
ticas, crescimento, genitais<br />
Maior risco de câncer (esp. leucemia)<br />
<br />
Efeito<br />
Determinístico<br />
Tanto na infância quanto mais tardiamente na vida.<br />
Efeito<br />
Estocástico<br />
182
<strong>Efeitos</strong> da RadiaR<br />
adiação<br />
de acordo<br />
com a Idade Gestacional<br />
Idade<br />
Gestacional<br />
Estágio<br />
<strong>Efeitos</strong> Radiogênic<br />
nicos<br />
0-99 diasd<br />
Pré-implanta<br />
implantação<br />
Tudo ou nada<br />
10 diasd<br />
ias-<br />
6 semanas<br />
6 -40<br />
semanas<br />
Organogenesis<br />
fetal<br />
Anomalias Congênita<br />
nitas<br />
Retardo no crescimento<br />
Retardo no crescimento,<br />
microcefalia<br />
falia, retardo<br />
mental<br />
183
<strong>Efeitos</strong> da radiação<br />
específicos<br />
no feto:<br />
retardo mental, microcefalia<br />
Casos de retardo mental causados pela exposição à radiação em<br />
Hiroshima e Nagasaki.<br />
184
*Microcefalia, estatura e peso reduzidos entre aqueles expostos a<br />
1.0–5.0 km do ponto zero. (Impact, p. 140)<br />
www.atomicbombmuseum.org/3_health.shtml<br />
185
Transmissividade (2)<br />
186
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA NA PELE<br />
<br />
<br />
<br />
danos nos tecidos da epiderme, derme e subcutâneo<br />
local de maior danos: camada germinativa da epiderme<br />
local de resposta rápida: r<br />
rede capilar da derme<br />
epiderme derme subcutâneo<br />
α<br />
β<br />
γ<br />
187
<strong>Efeitos</strong> na Pele<br />
From “Atlas de Histologia...”. J. Boya<br />
Células do estrato basal,<br />
altamente mitóticas,<br />
algumas com melanina,<br />
responsável pela<br />
pigmentação.<br />
<br />
<br />
De acordo com a lei de RS (Bergonie(<br />
e<br />
Tribondeau), as células<br />
mais RS são as<br />
do estrato basal da epiderme.<br />
Efeito são:<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
Eritema: : 1 a 24 h após irradiação<br />
de ~ 3-3<br />
5 Gy<br />
Alopecia(*): : 5 Gy é reversível<br />
vel; 20 Gy é<br />
irreversível<br />
vel.<br />
Pigmentação<br />
ão: Reversível<br />
vel, aparece 8 dias<br />
após a irradiação<br />
Descamação<br />
seca ou úmida: hipoplasia da<br />
epiderme (dose ≅ 20 Gy).<br />
<strong>Efeitos</strong> tardios: teleangiectasia (**),<br />
fibrose.<br />
(*):alopecia: perda ou ausênica de cabelo<br />
(**): ectasia: edemaciamento de parte do corpo<br />
188
189
<strong>Efeitos</strong> Determinísticos<br />
<br />
Determinístico<br />
(Limiar/não-estocástico)<br />
Existência de um valor de<br />
dose limiar<br />
(abaixo<br />
dessa<br />
dose, o efeito<br />
não<br />
é<br />
observável<br />
vel)<br />
Severidade<br />
do<br />
efeito<br />
aumenta com a dose.<br />
Um<br />
grande<br />
número<br />
de<br />
células<br />
está envolvido.<br />
Lesão po radiação de uma fonte industrial<br />
190
Lesões na Pele<br />
191
Cicatrizes queloíde nas costas de uma mulher. (HPMM)<br />
192
193
194
Reações<br />
na Pele<br />
Lesão<br />
Threshold<br />
Dose to<br />
Skin (Sv)<br />
Weeks to<br />
Onset<br />
Early transient erythema 2 52<br />
Moist desquamation 15 4<br />
Late erythema 15 6-10<br />
Dermal necrosis 18 >10<br />
Secondary ulceration 20 >6<br />
Lesão na pele após<br />
exposição prolongada<br />
à fluoroscopia<br />
195
A dilatação destes capilares e a liberação de histamina<br />
eritema<br />
Doses elevadas<br />
vermelha escura ou púrpurap<br />
pequenas bolhas / grandes vesículas<br />
Doses muito elevadas<br />
úlcera profunda (morte das células c<br />
da<br />
epiderme e derme)<br />
destruição dos vasos do epitélio de<br />
revestimento inibindo a renovação<br />
196
3 - 10 Gy eritema (24 a 48 h)<br />
> 10 Gy<br />
2 a fase eritema (1 semana) / danos severos<br />
(epiderme)<br />
é dependente da localização anatômica, vascularidade, oxigenação da<br />
pele, fatores hereditários rios e estágio hormonal<br />
A descamação<br />
é devida a morte das células c<br />
na camada basal da<br />
epiderme e camadas adjacentes<br />
acima 50 Gy<br />
danos severos:<br />
camada dérmica d<br />
e subcutânea<br />
destruição da epiderme<br />
197
PÊLOS E CABELOS<br />
3 - 4 Gy<br />
afetam o crescimento do cabelo<br />
7 Gy queda de cabelo (1 - 3 semanas)<br />
retorna o crescimento<br />
acima 7 Gy<br />
perda permanente de cabelo<br />
Locais menos sensíveis: peito, região abdominal,<br />
cílios, sobrancelhas e pêlos púbicosp<br />
198
<strong>Efeitos</strong> no Olho<br />
From “Atlas de Histologia...”. J. Boya<br />
O cristalino é altamente RS,<br />
além disso, é circundado por<br />
células cubóides altamente<br />
RS.<br />
<br />
<br />
Efeito<br />
<br />
Opacidade<br />
detectável<br />
Prejuízo<br />
visual<br />
(catarata)<br />
O cristalino é<br />
altamente RS.<br />
A coagulação<br />
de<br />
proteínas<br />
ocorre com<br />
doses maiores do que<br />
2 Gy.<br />
Há 2 efeitos Sv exposição<br />
básicos<br />
sicos: durante<br />
única<br />
breve<br />
0.5-2.0<br />
5.0<br />
Sv/ano<br />
durante muitos<br />
anos<br />
> 0.1<br />
> 0.15<br />
199
Lesão nos Olhos<br />
200
201
A pessoa com catarata pode ter a visão borrada e sentir desconforto<br />
à luz brilhante. A progressão da catarata varia entre individuos e<br />
frequentemente entre cada olho da mesma pessoa.Em alguns casos,<br />
a pessoa afetada pode ver bem dentro de casa, mas apresentar<br />
visão reduzida ao brilho ou à noite.<br />
www.rsb.org.au/Images/Cataracts.jpg<br />
202
www.atomicbombmuseum.org/3_health.shtml<br />
203
204
205
206
207
<strong>Efeitos</strong> Estocásticos<br />
sticos<br />
208
Leucemia e Câncer<br />
<br />
A radiação<br />
aumenta o risco para leucemia e<br />
muitos tipos de câncer em adultos e crianças<br />
as<br />
<br />
Duranta maior parte da gravidez, , assume-se<br />
se que<br />
o embrião/feto tenha aproximadamente o<br />
mesmo risco de efeitos carcinogêncios do que<br />
crianças<br />
as.<br />
209
EFEITOS ESTOCÁSTICOS STICOS DA<br />
RADIAÇÃO IONIZANTE<br />
210
Variação<br />
da Incidência de Câncer ao longo do<br />
tempo após a Bomba Atômica<br />
211
EFEITOS ESTOCÁSTICOS STICOS DA<br />
RADIAÇÃO IONIZANTE<br />
Thyroid cancer diagnosed up to 1998 among<br />
children 0-17 years at the time of the Chernobyl<br />
accident<br />
300<br />
250<br />
Number<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
Belarus<br />
Russian Federation<br />
Ukraine<br />
Total<br />
0<br />
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998<br />
Year<br />
212
Variação<br />
da Incidência<br />
de Câncer<br />
ao longo do tempo<br />
após a<br />
Bomba Atômica<br />
213
*Dois meninos olhando para seus pais logo após a Bomba em Nagasaki<br />
(Yamahata Yosuke)<br />
www.atomicbombmuseum.org/3_health.shtml<br />
214
CONCLUSÃO<br />
RADIAÇÃO IONIZANTE<br />
UNSCEAR: “não existe uma dose “segura” de<br />
exposição de radiação sob o ponto de vista<br />
genético, sendo que qualquer exposição<br />
à<br />
radiação pode envolver um certo risco de<br />
indução de efeitos hereditários rios e somáticos<br />
ticos”<br />
215
(ICRP 37, issues 2-4, chapter 3-4)<br />
Efeito Determinístico<br />
A indução de reações no tecido biológico é geralmente<br />
caracterizada por uma dose limiar. A razão para a presença<br />
desse limiar é que a lesão pela radiação (morte ou<br />
disfunção) está vinculada a um número crítico de células<br />
antes que o dano possa se manifestar de forma clínica<br />
relevante. Acima dessa dose limiar, a severidade da lesão,<br />
incluindo o prejuízo da capacidade para recuperação do<br />
tecido, aumenta com a dose. Em doses de até ou próximas<br />
de 100 mSv (100mGy) (de alta ou baixa LET), não há<br />
descrição de lesões em tecidos significativas para<br />
manifestação de alteração clínica relevante. Essa situação se<br />
aplica a doses agudas únicas ou baixas doses em exposições<br />
anuais repetidas.<br />
216
217
218
Probabilidade de<br />
Indução de Câncer<br />
(In: Tauhata)<br />
<br />
Em Baixa LET:<br />
E = αD D + βD 2<br />
<br />
Linear em baixa dose<br />
219
220
221
222
223
224
225
226
227
RISCOS<br />
Redução na expectativa de vida<br />
Homem solteiro 3500 dias<br />
Homem fumante 2250 dias<br />
Mulher solteira<br />
1600 dias<br />
30% sobrepeso 1300 dias<br />
Câncer<br />
980 dias<br />
Trabalho em construção 300 dias<br />
Acidente de carro 207 dias<br />
Acidente em casa 95 dias<br />
Trabalho administrativo 30 dias<br />
Exame radiológico<br />
6 dias<br />
228
(Fim)<br />
229
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