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RADIOBIOLOGIA
Prof. Thiago Salazar Fernandes
(I) INTRODUÇÃO À RADIOBIOLOGIA
Radiações ionizantes Espectro eletromagnético
Raios-X CONTEXTO HISTÓRICO
USOS E ABUSOS
Dial painters - 1920
Shoe-fitting fluoroscope
Creme
facial
Acidente de Goiânia (1987)Acidente de Hanford (1962)
Bender e Cooch, 1966
Ramalho e Nascimento, 1991
INCIDENTES RADIOLÓGICOS Exposições atuais
IRRADIAÇÃO vs CONTAMINAÇÃO Grandezas Físicas
Exposição: Quantidade de carga elétrica 
produzida por ionização no ar, por unidade de 
massa do ar. 
Unidade: C/kg
Dose Absorvida : D = dE / dm
Unidade: J / kg , que recebe o nome de gray (Gy)
LET
A resposta das células de um tecido ou órgão
vai depender do tipo e da média de energia da
radiação (dE) que é depositada na matéria por
unidade de comprimento (dl), definida como
Transferência Linear de Energia (LET).
LET = dE / dl
Unidade: keV / µm
TRANSFERÊNCIA LINEAR DE ENERGIA (LET)
(A)
(B) x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
(A) Alto LET = partícula alfa, íons pesados
(B) Baixo LET = raios X, gama, beta
TIPOS DE RADIAÇÃO
Alfa – Radiação Corpuscular, baixo poder de penetração
Beta – Radiação Corpuscular, alcance 10 x maior que alfa
Gama – Radiação Eletromagnética, alto poder de penetração
Eficiência Biológica Relativa (RBE)
Se a dose teste (Dt), dada como um tipo
escolhido de radiação, produz um efeito
biológico particular, e o mesmo efeito
biológico é produzido pela dose de referência
(Dref), o RBE da radiação de escolha é dada
pela relação
RBE = Dref / Dt
 
Conceito de Dose em Proteção 
Radiológica
Fator de Ponderação da Radiação (wR)
Dose Equivalente: HT =  wR . DT,R
Fator de Ponderação do Tecido (wT)
Dose Efetiva: E =  wT . HT
Unidade: sievert (Sv)
WR
FASES DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
Efeitos Físicos Efeitos Químicos Efeitos Biológicos Efeitos Orgânicos
Ionização
ÁCIDO DESOXIRIBONUCLÉICO
Alvo da Proteção 
Radiológica.
Estrutura de dupla-hélice 
de DNA carrega o código 
genético da célula.
A alteração da molécula 
de DNA pela radiação 
ionizante pode levar à:
Morte celular
Reparo do dano
Câncer
MECANISMOS DE DANO GENÉTICO
Efeito Direto
Efeito Indireto
RI
DNA
Nucleossomo
Solenóide
Cromômero
Espirais
Cromossomos
EFEITO DIRETO
Dupla-hélice de DNA
Watson e Crick (1953)
RI
SSB (Quebra da Fita Simples)
DSB (Quebra da Fita Dupla)
DNA
Quebra do DNA
DANO AO DNA
ACÚCAR
QUEBRA DE 
PONTES DE
HIDROGÊNIO
AÇÚCAR
PERDA 
DA BASE
QUEBRA DA 
FITA DUPLA
QUEBRA DA 
FITA SIMPLES
DÍMERO DE
PIRIMIDINA
EFEITO INDIRETO
RI
H2O H2O
+ + e-
H+ + OH.
H2O
H2O
-
H. + OH-
H2O2
EFEITO INDIRETO
Presença de O2
e- + O2 O2
-
O2
- + H2O2 OH
- + HO2 (radical peroxila)
H + O2 HO2
HO2 + H H2O2
OH + H2O2 H2O
+ + HO2 
R + O2 RO2 (peróxido orgânico)
Potencializa o Efeito
Efeito Oxigênio
REPARO
LESÕES NO DNA vs DOSE
Tipo de lesão Lesões por Gy
Quebra fita dupla (dsb) 40
Quebra simples fita (ssb) 500 – 1000
Dano na base 1000 – 2000
Dano no acúcar 800 – 1600
ligações cruzadas (crosslinks) DNA – DNA 30
ligações cruzadas DNA – proteínas 150
Sítos álcali – lábeis 200 - 300
Deinococcus radiodurans
Dano cromossômico
Hall, 2006
Formação de dicêntricos
Dicêntrico
Fragmento 
acêntrico
Formação de anéis
Anel
Fragmento 
acêntrico
Fragmento 
acênctrico
Dicêntricos
Anel
Coloração Giemsa Fragmento acêntrico
Aberrações Cromossômicas Instáveis
IAEA, 2011
Micronúcleo
Micronúcleo Translocação recíproca
Aberrações Cromossômicas Estáveis
32095 Dr. David Lloyd (PHE, UK)
Translocação 9:22 (LMC)
Persistência de Translocações
Redução das aberrações com o tempo após a 
exposição. Acidente de Estônia (Pressl et al, 2000)
Curva Dose-Efeito
Hall, 2006
Relação Linear-Quadrática
Analogia: cada gota de 
chuva representa um 
elétron).
Quadrados secos: o DNA foi 
reparado.
Placas molhadas: danos não 
reparados. Quando duas 
metades estão molhadas, 
consolida-se a reunião 
errônea do DNA e a 
formação de aberrações 
cromossômicas.
Conclusão: a depender da 
intensidade, pode haver ou 
não tempo disponível para 
secar (reparo).
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO
FATORES QUE INFLUENCIAM NO EFEITO 
BIOLÓGICO
Tipo de radiação (LET)
Dose
Taxa de dose
Fracionamento da dose
Exposição aguda ou crônica
Teor hídrico 
Presença de O2 (Efeito O2)
Estado proliferativo (Lei de Bergonie e Tribondeau)
Fase do ciclo celular
Estado fisiológico ou metabólico
Constituição genética da célula
FATORES FÍSICOS
FATORES QUÍMICOS
agentes modificadores
FATORES BIOLÓGICOS
LEI DE BERGONIÉ E TRIBONDEAU
• Quanto mais diferenciada for a célula, maior é a 
sua resistência à radiação;
• Quanto mais jovem for o tecido ou órgão, mais 
radiosensível ele será;
• Quanto maior a atividade metabólica, maior a 
radiosensibilidade;
• Quanto maior a taxa de proliferação celular, 
maior a radiosensibilidade.
TECIDOS MAIS SENSÍVEIS
Entre os tecidos mais sensíveis no homem estão:
ovários
testículos
cristalino dos olhos
medula óssea
tecido sanguíneo (linfócitos)
tecido gastrointestinal
NOS TESTÍCULOS
➢ 10 cGy - diminuição na contagem espermatogônica (12 meses)
➢ 250 cGy - esterilidade temporária (2 - 3 anos ou mais)
➢ 400-600 cGy ou 1500 cGy fracionada (10 dias)- esterilidade 
permanente
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA 
0 Gy 9 Gy
NOS OVÁRIOS
➢ 150 a 200 cGy - (dose única) - ambos ovários 
esterilidade temporária
supressão da menstruação (12 a 36 meses)
➢ 300-800 cGy ou 1000/2000 cGy fracionada ( poucos dias) -
esterilidade permanente com alteração hormonal
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA NA PELE
danos nos tecidos da epiderme, derme e subcutâneo
local de maior danos: camada germinativa da epiderme
local de resposta rápida: rede capilar da derme
epiderme derme subcutâneo
a
b
g
Estudo de caso recente
(trabalhador)
Exposição (paciente)
SÍNDROME DA RADIAÇÃO AGUDA
Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Estágio 4
Período
Prodrômico
Latência Manifestação da Doença
-Síndrome Hematológica
-Síndrome Gastrintestinal
-Síndromed o SNC
Recuperação ou
morte
Fase Dose 
(Gy) 
Tempo de 
sobrevida (dias) 
Sinais Clínicos e Sintomas 
Prodrômica > 1 --------------- Náusea, vômito e diarréia 
Latente 1 - 100 --------------- Nenhum 
Hematológica 2 - 10 10 – 60 Náusea, vômito, diarréia, anemia, 
leucopenia, hemorragia, febre, infecção 
Gastrintestinal 10 - 50 4 – 10 O mesmo da hematológica, mais 
desequilíbrio eletrolítico, letargia, fadiga 
e choque 
Sistema Nervoso 
Central 
> 50 0 – 3 O mesmo da gastrointestinal, mais ataxia, 
edema, vasculite, meningite 
 
CONTAGEM SANGÜÍNEA CONTAGEM DE GRANULÓCITOS
Radioproteção
• O uso da Energia Nuclear é uma tecnologia
segura, se houver observância quanto às
normas de Radioproteção
– Tempo
– Distância
– Blindagem
CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS 
BIOLÓGICOS
• Dose e forma de resposta
• Tempo de manifestação
• Nível de dano
DOSE E RESPOSTA
• Estocásticos • Determinísticos
DOSE E RESPOSTA
• Estocásticos
– Resposta estatística
• (loteria)
• Determinísticos
– Ocorrerá sempre, 
proporcional a dose
• (poupança)
HORMESIS vs LNT e LT TEMPO DE MANIFESTAÇÃO
• Efeitos Imediatos
– Síndrome da 
Irradiação Aguda
• Efeitos Tardios (ou 
retardados)
–Câncer
NÍVEL DO DANO
• Somáticos
–No indivíduo 
irradiado
• Genéticos 
(hereditários)
–No descendente