Aula 9 Natureza e classificação dos efeitos biológicos

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Radiobiologia e Dosimetria
Aula 9: Natureza e classi�cação dos efeitos biológicos
Apresentação
Continuaremos estudando os efeitos produzidos pela interação da radiação ionizante com o tecido biológico.
Demonstraremos que, em função da dose e forma de resposta, os efeitos biológicos são classi�cados em estocásticos e
determinísticos; em termos do tempo de manifestação, em imediatos e tardios; em função do nível de dano, em
somáticos e genéticos (hereditários).
Os conhecimentos que essa aula irá te fornecer são importantes para a sua formação pro�ssional, possibilitando que você
conheça, identi�que e classi�que efeitos provenientes das doses fornecidas a indivíduos expostos à radiação ionizante.
Objetivos
Examinar os diferentes efeitos que podem ser produzidos devido à interação da radiação com o organismo vivo;
Diferenciar os efeitos conhecidos como determinísticos e estocásticos.
Doses de radiação
Os valores de dose produzidos devido à deposição de energia oriunda das radiações ionizantes podem ser classi�cados em
função do nível do dano (somáticos e genéticos), da dose e forma de resposta (determinísticos e estocásticos) e em função do
tempo de manifestação (imediatos e tardios).
Doses absorvidas que produzem efeitos fatais nos seres humanos correspondem a uma parcela bem pequena da energia
incidida, se comparada à energia cedida ao corpo humano por alimentos.
Entretanto, o efeito negativo, dependendo do local em que essa
energia seja depositada nas moléculas de DNA, pode ser catastró�co.
Outro efeito detectado é quando um número muito grande de células é dani�cado, produzindo morte celular (efeitos teciduais).
Neste capítulo, estudaremos esses efeitos e a classi�cação dos efeitos biológicos quanto à sua natureza.
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Os efeitos genéticos (estocásticos) das radiações podem ocorrer com qualquer nível de dose, seja ela crônica ou aguda,
pois não há um limiar para que iniciem as alterações genéticas, a exemplo do que ocorre nos efeitos determinísticos.
Pode-se a�rmar que, quanto maior a dose, maior a probabilidade de ocorrência de mutações genéticas.
As mutações dos genes podem ocorrer naturalmente, porém, se estes forem recessivos, não haverá efeitos sobre a
característica associada a este gene. Portanto, mesmo doses mínimas abaixo do limite registrável podem causar algum
efeito estocástico.
Efeitos estocásticos 
Os efeitos determinísticos também são conhecidos como reações teciduais, e são caraterizados por possuírem um limiar
de dose abaixo do qual a perda de células é insu�ciente para prejudicar o tecido ou órgão de um modo detectável. Logo, é
correto a�rmar que os efeitos determinísticos são produzidos por doses elevadas e acima do limiar, em que a severidade
do dano é proporcional ao aumento da dose aplicada.
Efeitos determinísticos 
Os efeitos somáticos surgem no indivíduo que foi irradiado, não atingindo futuras gerações. São exemplos de efeitos
somáticos as queimaduras, vômitos, cefaleia, diarreia, infecções, anemia, obstrução de vasos, ou, em casos mais graves
de exposição, mutações do DNA, morte celular e câncer.
Os efeitos somáticos dependem da região corpórea que recebe a radiação, da dose absorvida e da taxa de absorção de
energia.
Efeitos somáticos 
Os efeitos genéticos ou hereditários surgem no descendente do indivíduo que foi irradiado, e são resultado da radiação
em células dos órgãos reprodutores (gônadas). Esses efeitos não dependem da taxa de absorção de dose, sendo
produzidos pela acumulação de sucessivas irradiações. Abaixo, a tabela mostra os valores limites para efeitos
determinísticos em diversos órgãos.
Efeitos genéticos ou hereditários 
Tecido e
efeito
Limiar de dose
Dose Equivalente Total
recebida em uma única
exposição (Sv)
Dose Equivalente Total recebida numa
exposição fracionada ou prolongada
(Sv)
Таха de Dose Anual recebida em exposições
fracionadas ou prolongadas por muitos anos
(Sv)
Gônadas 
- esterilidade
temporária 
- esterilidade 
0,15 
3,5 - 6,0 
ND 
ND 
0,40 
2,00 
Ovários 
- esterilidade
2,5 - 6,0 6 > 0,2
Cristalino 
- opacidade
detectável 
- catarata
0,5 - 2,0 
5,0
5 
> 8
> 0,1 
> 0,15
Medula
óssea 
- depressão
de
hematopoiese
0,5 ND > 0,4
 Tabela: Limiares de dose para efeitos determinísticos nas gônadas, cristalino e medula óssea.
Os efeitos decorrentes do uso das radiações ionizantes sobre o organismo variam de dezenas de minutos até dezenas de
anos, dependendo dos sintomas. As alterações químicas provocadas pela radiação podem afetar uma célula de várias
maneiras, resultando em: Morte prematura, impedimento ou retardo de divisão celular ou modi�cação permanente, que é
passada para as células de gerações posteriores. (SECRETARIA DA SAÚDE,2019)
Os efeitos biológicos que ocorrem num período de poucas horas até algumas semanas após a exposição à radiação
ionizante são denominados de efeitos imediatos, como, por exemplo, a radiodermite (in�amação cutânea resultante da
ação de radiação ionizante). Os efeitos que surgem depois de anos, ou mesmo décadas, são chamados de efeitos
retardados ou tardios, como, por exemplo, o câncer.
Por essas razões, os técnicos em radiologia devem usar detectores a �m de averiguar a dose recebida, sem esperar pelo
aparecimento de efeitos imediatos e aparentes. Os sintomas clínicos advindos de uma exposição podem ser tardios
(câncer).
Quando as doses recebidas são muito altas, os efeitos imediatos são predominantes. As lesões são classi�cadas como
severas ou até letais. Quando as doses são consideradas intermediárias, os efeitos predominantes são os efeitos
imediatos com grau de severidade menor, e não necessariamente permanentes. Há possibilidade de lesões severas a
longo prazo, e, para doses baixas, não haverá efeitos imediatos.
Efeitos imediatos e tardios 
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Morte celular
As causas de morte celular podem ser resultantes de falência reprodutiva, necrose e apoptose.
A falência reprodutiva representa a impossibilidade de células se
reproduzirem em razão de danos severos e irreparáveis produzidos pela
radiação ionizante.
Qual a diferença entre apoptose e necrose?
Necrose
Ocorre quando a célula sofre danos graves e severos, em
função de agentes externos ao trauma, calor muito intenso
e falta de oxigênio, ou quando a célula é infecionada por
bactéria ou vírus ou exposta à radiação ionizante.
Apoptose
Conhecida também como morte celular programada (ou
ainda suicídio coletivo) é um mecanismo completamente
diverso da necrose. É caracterizada por um processo
ordenado, no qual o conteúdo da célula é compactado em
pequenos pacotes de membrana para a "coleta de lixo" pelas
células do sistema imunológico. A Figura ao lado demonstra
os processos de necrose e de apoptose, discutidos acima.
 Figura: Diferenças entre os processos de necrose e de apoptose. (Fonte: Patologia
generale veterinária / Castagnaro & Mechelli. 2008)
Reversibilidade, transmissividade e fatores de in�uência
Durante a vida celular ocorre uma série de danos oriunda de substâncias químicas devido às variações da concentração iônica
no processo de troca de nutrientes e dejetos junto à membrana celular, bem como danos físicos produzidos por variações
térmicas e radiações.
Entretanto, os danos produzidos devido à exposição à radiação ionizante, mesmo aqueles produzidos no DNA e considerados
profundos, podem ser reparados ou compensados.
A reparação é dependente do tempo e das condições disponíveis, e,
por esse motivo, um tecido atingido por uma dose de radiação única e
de baixo valor tem muitas condições de recuperar sua integridade,
ainda que nele haja um certo percentual de morte celular.
Algumas formas de reparação dos efeitos citados acima, conhecidos como mecanismos de reparo celular, são classi�cados
como propriedades do sistema biológico.
Reversibilidade
A célula possui muitos mecanismos dereparo, uma vez que, durante sua vida, sofre danos provenientes de substâncias
químicas, variação da concentração iônica no processo de troca de nutrientes e dejetos junto à membrana celular, danos
físicos produzidos por variações térmicas e radiações. Mesmos danos mais profundos, produzidos no DNA, podem ser
reparados ou compensados, dependendo do tempo e das condições disponíveis.
Assim, um tecido atingido por uma dose de radiação única e de baixo valor tem muitas condições de recuperar sua integridade,
mesmo que nele haja um certo percentual de morte de suas células. Em condições normais, ele repõe as células e retoma seu
ritmo de operação. Nestas condições, pode-se dizer que o dano foi reversível.
Entretanto, para efeito de segurança, em proteção radiológica, considera-se que o efeito biológico produzido por radiação
ionizante é de caráter cumulativo, ou seja, despreza-se o reparo do dano.
Transmissividade
Os danos biológicos produzidos em uma pessoa exposta à radiação ionizante não são considerados transmissíveis. Quando o
indivíduo é severamente exposto a um campo de radiação ionizante, e possui graves acometimentos nas células reprodutivas,
há possibilidade de que seus descendentes sejam portadores de de�ciências genéticas.
Não há relação nenhuma entre a área irradiada numa pessoa e o local
de aparecimento do defeito no organismo do �lho.
O indivíduo irradiado, mesmo exibindo sintomas da síndrome de irradiação aguda, ainda pode ser tocado, manuseado,
medicado e transportado como um paciente comum, já que os danos biológicos não são transmissíveis. As precauções que
devem ser tomadas pelos pro�ssionais atendentes do paciente são relativas à contaminação, pois o sistema imunológico do
indivíduo irradiado estará extremamente baixo.
Pessoas que sofreram contaminação, interna ou externa, com radionuclídeos é que precisam ser manuseadas com cuidado.
Os radionuclídeos podem estar presentes em todas as secreções excretadas pelo corpo, como o suor, urina, fezes etc.
Exemplo
As vítimas do acidente com o Cs, em 1987 em Goiânia, tiveram que �car isoladas e, durante o tratamento especial, os técnicos
tiveram que usar macacões, luvas, máscaras e sapatilhas para não se contaminar radioativamente e não contaminar
biologicamente os enfermos.
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Fatores de in�uência
Idade
Indivíduos podem receber a mesma dose de radiação e, entretanto, não apresentarem os mesmos danos biológicos, além de
severidades diferentes e em espaços de tempo diferentes. A relação dose-resposta é o resultado estatístico obtido de vários
experimentos, in vivo, in vitro e em acidentes com radiação.
Exemplo
Diversos fatores podem modi�car a resposta do sistema biológico ao recebimento da dose absorvida, como, por exemplo, a
idade, o sexo e o estado físico. O indivíduo é mais vulnerável à radiação quando criança ou quando idoso.
Durante a infância, as proporções metabólicas, os órgãos e a produção de substâncias corporais vitais ao organismo ainda não
se estabeleceram de�nitivamente, e, por isso, alguns efeitos biológicos podem ter resposta com intensidade ou tempo
diferentes de um adulto.
Exemplo
Com relação ao tempo de retenção de um radionuclídeo como o Cs, na forma de cloreto de césio, a meia-vida efetiva na
criança é de cerca de 55 dias, enquanto num adulto é de 110 dias. Isto signi�ca, por um lado, que o Cs teve menos tempo para
irradiar os órgãos internos, o que resultaria numa expectativa de menor dose de radiação.
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"Por outro lado, como o processo de multiplicação celular é muito significativo nesta
fase da vida do indivíduo, as células são mais sensíveis à radiação, morrendo em maior
quantidade, mesmo que a reposição ocorra com uma taxa maior. "
- (THAUATA,2013)
Em indivíduos considerados idosos, os processos de reparo e resistência imunológica são menores. Esses fatores contribuem
para que os danos biológicos e a severidade dos danos se apresentem de forma difusa, quando comparados à dose-resposta
em um adulto.
Sexo
Indivíduos do sexo feminino são mais sensíveis à radiação e devem possuir mais proteção do que os homens. Essa medida
deve ser tomada devido a mulher possuir órgãos reprodutores internos e os seios serem constituídos de tecidos muito
sensíveis à radiação.
Atenção
Para as mulheres, deve-se ainda considerar o período de gestação, quando o feto apresenta a fase mais vulnerável à radiação e o
organismo da mulher sofre múltiplas modi�cações, na forma, composição hormonal e química. Pode-se a�rmar que a mulher
possui o organismo mais delicado e complexo, bem como ciclos e modi�cações hormonais mais frequentes e intensos.
Estado físico
O estado físico do irradiado in�uencia bastante na resposta do indivíduo à radiação. Se uma pessoa é forte, resistente e bem
alimentada, sua resposta aos possíveis danos da radiação será atenuada quando comparada a uma pessoa fraca,
subalimentada e com de�ciência imunológica.
Isto é esperado em relação a qualquer agente agressor, interno ou externo. A avaliação do estado físico é importante quando
da tomada de decisão para o tratamento de radioterapia de uma pessoa com câncer, pois, em alguns casos, o tratamento
poderia resultar num agravamento do quadro clínico.
Um fato notável é a composição dos efeitos danosos da radiação com outros fatores agressivos ao organismo, como, por
exemplo, o fumo. Dentre os males causados pelo fumo, destaca-se o câncer nas vias respiratórias. Assim, a diferença entre a
frequência de incidência, por exemplo, de câncer no pulmão em trabalhadores de minas de exploração de urânio, fumantes e
não fumantes, pode atingir quase um fator dez para o mesmo valor de dose absorvida.
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Efeitos da exposição pré-natal
Os efeitos da exposição pré-natal são altamente dependentes do período de gestação. Alguns exemplos são: Entre 0-3
semanas, o efeito mais importante é a falha de �xação do embrião e sua consequente morte. De 3 semanas em diante, pode
apresentar má formação no órgão que estiver se desenvolvendo na época da exposição.
Existem também efeitos de aumento na probabilidade de ocorrência de câncer no recém-nascido e redução do QI. Estudos
advindos dos acidentes nucleares de Hiroshima e Nagasaki demonstraram que, se a exposição ocorrer entre 8-15 semanas, há
uma redução de 30 pontos de QI/Sv.
Se a exposição for no período entre 16-25 semanas, esta redução é menor
do que 30 pontos de QI/Sv. Pode ainda ocorrer retardo mental severo. A
exposição durante qualquer período da gravidez tem uma chance de
1/50.000 de causar câncer infantil.
Semanas Situação Semanas Situação
1 Início do ciclo menstrual que resulta na gravidez 22 Pelos visíveis
4 Formação do embrião 23 Feto mexendo
5 Sistema circulatório e coração em formação, primórdios do
sistema nervoso central
24 21 cm, 650 g
6 Membros superiores e inferiores brotando 25 Ganho de peso
7 Embrião com 8mm, formação da face 26 Ganho de peso
8 13mm, dedos e orelhas visíveis 27 Olhos começam a abrir
9 18mm 28 ~ 1kg
10 30mm 29 Sistema nervoso central mais ou
menos
11 50mm, formação do estômago, bexiga, massa encefálica, coluna 30 Implantação placentária, feto de
cabeça para baixo
12 61mm, face, unhas e dedos se desenvolvendo 31 Formação do fêmur e endurecimento
ósseo
13 Bexiga estufando, pele se desenvolvendo 32 Contrações uterinas
14 Estímulo cardíaco 33 Ganho de peso
15 Sexo fetal definido 34 Feto com ~2kg
16 Ossificação fetal 35 Pulmões endurecendo
17 Movimentação 36 Contrações uterinas
18 Diferenciação sexual 37 Feto maduro, ganho de peso 200 a
250g/semana
19 Sistemas circulatório, digestivo e urinário funcionando 38 Contrações uterinas
20 500g, movimentação 39 Fim da gestação, dilatação do colo
uterino
21 Soluço fetal 40 Parto
 Tabela: Evolução das características do feto em função do tempo. (Fonte: THAUATA,2013)
 Atividade
1. Para efeitos estocásticos, qual é a a�rmativa correta?
a) Apresentam limiar de dose.
b) A gravidade aumenta com o aumento da dose.
c)Não apresentam limiar e a gravidade independe da dose.
d) Não apresentam limiar e a gravidade depende da dose.
e) Ocorre apenas em estudos de laboratório.
2. Os efeitos estocásticos induzidos pelas radiações são aqueles em que:
a) A probabilidade de aparecimento do efeito é constante e independe da dose.
b) A severidade do efeito é proporcional à dose.
c) Podem ser medidos experimentalmente com facilidade.
d) A probabilidade de aparecimento do efeito é proporcional à dose.
e) O aparecimento do efeito ocorre quando a dose ultrapassa um limiar.
3. Sobre os efeitos estocásticos da radiação, assinale a alternativa incorreta:
a) Não há nenhum limiar assumido.
b) Indução de câncer é um exemplo.
c) Efeito genético é um exemplo.
d) A probabilidade de ocorrência é uma função direta de dose.
e) Aumento de dose produz um aumento da severidade do efeito em um indivíduo.
4. O que são efeitos somáticos, efeitos hereditários, efeitos estocásticos e efeitos determinísticos, respectivamente?
a) São efeitos que podem ser transmitidos a outras gerações, efeitos da radiação no corpo, efeitos que podem acontecer com o tempo,
efeitos que acontecem de imediato.
b) São efeitos da radiação no corpo, efeitos que determinam o tipo de radiação, efeitos que dependem do tempo para acontecer, defeitos
imediatos.
c) São efeitos da radiação no corpo, efeitos que podem ser transmitidos à outra geração, efeitos que podem acontecer com o tempo,
efeitos que acontecem de imediato.
d) São efeitos da radiação no corpo, efeitos que podem ser transmitidos à outra geração, efeitos que acontecem de imediato, efeitos que
podem acontecer com o tempo.
e) São efeitos da radiação no corpo, efeitos que podem ser transmitidos à outra geração, efeitos que não podem acontecer com o tempo,
efeitos que acontecem de imediato.
5. Quais dos efeitos biológicos abaixo relacionados podem ser classi�cados como efeitos estocásticos?
a) Síndrome neurovascular e eritema.
b) Radiodermite e epilação.
c) Efeitos genéticos e radioindução de câncer.
d) Efeitos teratogênicos no feto e catarata.
e) Nenhum dos acima mencionados.
Notas
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Referências
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<//journals.sagepub.com/doi/10.1016/j.icrp.2009.07.001> . Acesso em 07 jan. 2020.
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PILLING, S. Aula de astrobiologia: Replicação celular e Metabolismo. Armazenamento de energia. "Força Vital", Univap, 2010.
PODGORŠAK, E.B. Radiation Physics for Medical Physicists. Germany: Springer, 2005.
TAUHATA, L. et al. Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos. Rio de Janeiro: IRD/CNEN, 2013.
https://journals.sagepub.com/doi/10.1016/j.icrp.2009.07.001
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