Radiobiologia e Dosimetrica assunto prova

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Radiobiologia e Dosimetria
Classificação Dos Efeitos Biológicos
Causas da morte celular
A morte celular pode ser classificada como programada (apoptose) ou acidental (necrose). Veja a seguir.
Apoptose
É um processo fisiológico normal que pode ser desencadeado sem perturbações externas, obedecendo à programação fisiológica interna de manutenção tecidual.
Necrose
É um processo patológico que ocorre quando há dano à integridade física da célula e, consequentemente, sua degradação.
A morte celular programada, também chamada de apoptose, ativa vias que podem ser reguladas genética ou farmacologicamente, sem fazer parte de um contexto fisiológico. É necessária durante o desenvolvimento, para a modelação de órgãos e adequação do número de células dos tecidos, na eliminação celular ao final da amamentação e na redução celular nos idosos. Toda morte programada é regulada, mas nem toda morte regulada é programada.
Apoptose
A apoptose é um processo fisiológico ou programado, também conhecido por apoptose celular, no qual há um "suicídio celular" promovido pela síntese proteica.
A morte celular regulada é um processo ativo e brando, com gasto de energia. É utilizada pelo organismo para restauração ou manutenção da homeostase, eliminando as células danificadas ou inúteis, seja por excesso, perda da função ou modificação genética.
Não há retração ou descolamento que afete as células vizinhas.Este processo não gera inflamações causadas pela fagocitose por macrófagos de outros tecidos. A apoptose está relacionada à homeostase, que se mantém relativamente constante, independentemente das alterações que ocorrem no meio externo.
Na apoptose, é desencadeada uma fragmentação celular devido a eventos genéticos, nos quais há um rearranjo da membrana e a formação de corpos apoptóticos. Após a fragmentação, a célula é fagocitada por macrófagos do próprio tecido ou células vizinhas. Veja a imagem a seguir.
Processo de fragmentação celular apoptótico.
Veja, a seguir, alguns exemplos.
Apoptose na embriogênese
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Ocorre quando um conjunto de células que se desenvolvem junto a um embrião é programado para morrer e as células serem renovadas para renascerem saudáveis.
Apoptose na involução celular hormônio-dependente
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Com a estase do leite (Situação na qual a fêmea das espécies não consegue esvaziar completamente as mamas) e a queda hormonal, após o período de amamentação, a mama tende a voltar ao seu estágio anterior à gestação. Este processo remodela a matriz extracelular e a perda de células, que é dependente da ação de enzimas proteolíticas produzidas localmente. A degradação da matriz extracelular altera o epitélio glandular e a matriz extracelular adjacente, atuando no mecanismo de involução glandular.
A apoptose ocorre também no controle da proliferação celular epitelial e linfocitária, atrofia parenquimal, após obstrução ductal, induzida por radiação, hipoxia, drogas, envelhecimento, dentre muitas outras.
Homeostase
A homeostase, do grego homeo "similar ou mesmo" e stasis "parada ou inalterado", foi assim denominada por W. B. Cannon, em 1929. Cannon referiu-se a uma situação variável, dentro dos limites de variação e regulação que fazem parte do estudo da Fisiologia.
A homeostase é a capacidade do organismo de apresentar uma situação físico-química característica e constante, regulando as dimensões teciduais, em contraposição à mitose, mantendo a estabilidade e se ajustando às condições de sobrevivência, mesmo diante de alterações impostas pelo meio ambiente. Veja a imagem a seguir.
Esquema da homeostase no organismo humano.
Veja, a seguir, o exemplo.
Exemplo
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Veja, a seguir, o exemplo.
Exemplo
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Em grandes altitudes, o ar é mais rarefeito e a atividade respiratória das pessoas torna-se, no ritmo normal, prejudicado. Um meio homeostático de compensação é a intensificação do ritmo respiratório e o lento aumento da produção e lançamento na corrente sanguínea de glóbulos vermelhos. Com o aumento das hemácias, há uma maior e mais eficiente retenção de oxigênio nos pulmões, compensando o pouco que existe no ar.
A composição química do meio interno não sofre alterações e os novos produtos formados ao fim do metabolismo celular, como gás carbônico, ureia, amônia, ácido úrico, entre outros, são descartados pelos pulmões, glândulas sudoríparas e sebáceas, e pelos rins.
Essa autodestruição celular é esperada e necessária para a formação de órgãos. Está presente no desenvolvimento embrionário, na organogênese, na renovação de celular, na involução orgânica e na regressão tumoral. A apoptose também está presente em alguns sistemas adultos como a pele e o sistema imunológico.
Necrose
A necrose é associada a eventos patológicos e por isso classificada como morte celular acidental. Pode ser causada por danos físicos graves causados por traumas, toxinas, ausência de oxigênio, entre outros.
É precedida pela autólise, na qual os componentes celulares degradados são digeridos por enzimas lisossômicas, diferentemente da apoptose, em que as estruturas celulares estão preservadas. Neste processo, há uma queda na produção de energia (ATP), devido ao comprometimento da função mitocondrial.
É também caracterizada morfologicamente pelo aumento da célula, retração e adensamento nuclear com perda da individualidade dos grânulos de cromatina (picnose). Fragmentação do núcleo picnótico digerido por enzimas hidrolíticas da própria célula e o extravasamento, causando inflamação. Veja a imagem a seguir.
Processo de morte celular e início de inflamação.
As alterações morfológicas são produtos da autólise e só podem ser observadas após a morte celular.
Lesão necrótica em uma perna humana demonstrando a alteração morfológica do tecido.
As necroses podem ser tipificadas pela presença de algumas características:
Necrose por coagulação ou isquêmica
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É causada pela falta de fornecimento sanguíneo para um tecido e caracterizada por uma área esbranquiçada saliente na superfície do órgão. Microscopicamente, apresenta citoplasma de aspecto coagulado, núcleos picnóticos e hepatócitos sem núcleos, contraídos e acidófilos, com contornos celulares depois perdidos.
Necrose gomosa
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É uma lesão característica da sífilis; um granuloma crônico responsável pela sífilis tardia benigna e pelas manifestações da sífilis terciária. É uma área tecidual necrótica resultante de inflamação lenta, discreta e progressiva que cronificou. Geralmente, apresenta-se com áreas de atividade e fibrose isquêmicas causadas por endarterite obliterante, envolvida por tecido de granulação. O aspecto histológico assemelha-se a um granuloma de tuberculose. Macroscopicamente, o tecido necrosado tem aspecto compacto e elástico ou fluido e viscoso, como a goma-arábica.
Necrose liquefativa
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Esta necrose apresenta uma área necrosada com consistência amolecida, semifluida ou liquefeita. Normalmente, encontrada após anoxia do tecido nervoso da suprarrenal e no do tecido gastrointestinal. É causada pela intensa liberação de enzimas lisossômicas pelos leucócitos exsudados. Esse tipo de necrose é comum em infecções bacterianas e em inflamações purulentas. Limita-se a uma região e é circundado por neutrófilos e outras células inflamatórias, gerando uma secreção que conhecemos como pus.
Necrose lítica
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É a necrose de hepatócitos nas hepatites virais, os quais sofrem lise ou esfacelo. É observada na amebíase, devido à ação de enzimas proteolíticas liberadas pela Entamoeba histolytica.
Necrose caseosa
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Esta necrose apresenta um aspecto de “massa de queijo” e é comum na tuberculose. Caracteriza-se pela perda rápida do contorno celular. A região afetada é formada por uma massa de restos celulares acidófilas homogêneas e com núcleos picnóticos na periferia.
Necrose fibrinoide
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É uma necrose típica da parede de vasos lesionados; ocorre devido à insudação de proteínas plasmáticas e à deposição de imunocomplexos na parede dos vasos sanguíneos, principalmente em casos de vasculites, nos quais as paredes vascularesficam intensas e homogeneamente coradas pela eosina.
Gangrena
A gangrena é uma necrose de coagulação ou isquêmica, evoluída pela ação de agentes externos. Afeta, normalmente, membros e órgãos, total ou parcialmente. É causada por graves isquemias, nas quais a área afetada fica com tonalidade azul escura ou negra devido à oxidação do ferro existente na hemoglobina (formação da hematina). A gangrena pode ser classificada em dois tipos, veja a seguir.
Gangrena seca
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Muito observada nas extremidades de membros superior ou inferior, na ponta do nariz e orelhas. O membro assume um aspecto mumificado.
Gangrena úmida
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Ocorre após a infecção bacteriana de uma gangrena seca. Nesse ponto, a necrose evolui para liquefativa, devido à ação enzimática bacteriana. Pode comprometer um membro, vísceras do sistema digestório e pulmões, onde as condições de umidade favorecem a infecção bacteriana secundária. Existem dois tipos de gangrena: as orgânicas, que são acompanhadas por febre e dor intensa, e as gasosas, nas quais o gás é produto da digestão do tecido gangrenado.
Morte celular pela radiação
Durante o ciclo celular, as fases que apresentam maiores complexidades e vulnerabilidades às modificações radioinduzidas são as que envolvem acoplamentos finos de parâmetros físico-químicos ou biológicos. Sabendo que, em determinado tecido, as células desenvolvem-se em tempos diferentes, um tecido pode sofrer consequências ou efeitos diferentes quando exposto a uma mesma radiação, pois um efeito biológico induzido por radiação traz consigo uma avaliação estatística do evento.
Uma radiação pode causar mudanças na molécula de DNA, resultando em uma transformação neoplásica, na qual a célula modificada mantém sua capacidade reprodutiva e pode gerar um câncer. Essas células modificadas podem ser eliminadas através de morte celular programada (apoptose). Entretanto, algumas células podem sobreviver, iniciando um estágio de adaptação tecidual. Caso a dose de radiação seja elevada, pode dar início a uma morte celular acidental ou não programada (necrose), na qual as células atingidas pela radiação podem não suportar as transformações e podem morrer durante a divisão celular.
Curvas de sobrevivência para células de mamíferos.
O aumento da taxa de morte pode ser compensado com o aumento da taxa de reposição, após um período de transição, com perda parcial de função, que é posteriormente recuperada. Uma morte celular acentuada pode acarretar danos detectáveis na função de tecidos ou órgãos. O limiar de dose suportado pelas células é que determina o tipo de efeito (determinístico ou estocástico).
Em experimentos com a utilização de radiações com diferentes LET e taxas de dose, é possível obter o percentual de sobrevivência de células de tecidos ou órgãos. O ajuste matemático da curva resultante pode demonstrar que, para um mesmo valor de dose de radiação, radiações como alfa, nêutrons e íons pesados podem gerar percentuais menores de sobrevivência que elétrons, partículas beta ou fótons.
Radiossensibilidade celular
O grau de radiossensibilidade de um grupo celular é diretamente proporcional à taxa de reprodução, na qual, quanto maior a taxa, maior a radiossensibilidade. Logo, as células da pele, da tireoide, das gônadas, das medulas ósseas e dos cristalinos são as mais suscetíveis às radiações ionizantes.
Detrimento
O detrimento é um conceito utilizado em proteção radiológica que combina a probabilidade de ocorrência, a severidade do dano e seu tempo de manifestação. O detrimento estima o malefício total que, porventura, possa ser experimentado por uma pessoa ou um grupo de pessoas expostas à radiação. Essa estimativa inclui os descendentes.
Risco de efeito biológico radioinduzido
O risco é qualificado pela probabilidade da ocorrência e pelo impacto que pode causar, caso ocorra. Pode estar relacionado à probabilidade de ocorrência de um efeito biológico qualquer, causado pela radiação ionizante ou da probabilidade da ocorrência de efeitos, como o câncer ou a morte.
O risco total R é o produto aproximado do somatório dos riscos de cada efeito induzido pi.
R=∑ipi=F
Sendo F o coeficiente de risco que corresponde à probabilidade de ocorrência de um efeito fatal, estimado em 10.000 pessoas por Sievert (Sv).
O cálculo do detrimento G à saúde de um indivíduo é obtido pela próxima equação,
G=R=F.E
Onde E é a dose efetiva ou dose equivalente de corpo inteiro.
Alguns valores, em ordem de grandeza, dos riscos de danos à saúde produzidos pelas radiações ionizantes, são apresentados na tabela a seguir:
	Danos à saúde
	Dose efetiva (mSv)
	Risco (%)
	Efeito clínico imediato
	>1000
	~100
	Efeito pré-natal
	1
	0,05
	Câncer
	1
	0,005
	Efeito hereditário
	1
	0,0005
Riscos de danos à saúde.
Extraída de: Tauahata; Salati; Prinzioand, 2014, p. 118.
Fases do desenvolvimento de uma radiolesão
A radiação pode causar a morte celular ou sua modificação devido a danos nas fitas do DNA. Dependendo do número de células danificadas ou mortas, o efeito causado pela radiação pode resultar em diminuição ou perda da função ou até a morte dos órgãos envolvidos.
Danos que não causam a morte celular podem ser reparados completamente. No entanto, caso isso não ocorra, a mutação celular promovida pelo dano causará reflexos na duplicação das células afetadas. A exposição de células que transmitem as informações hereditárias para a prole pode gerar efeitos imediatos ou tardios à saúde.
Os efeitos da radiação no organismo dependem de muitos fatores, como a dose de radiação absorvida pelo organismo, o tempo de exposição e/ou o tipo de exposição.
Efeitos imediatos
Em geral, os efeitos imediatos apresentam-se sob a forma de síndromes, que consistem em um conjunto de sinais e sintomas oriundos da exposição do organismo a quantidades elevadas de radiação para determinado período de tempo. Esse tempo pode variar de minutos a meses.
Um exemplo é a síndrome aguda da radiação, também conhecida por SAR, que se manifesta em três fases (síndromes) distintas:
* SINDROME HEMATOPOIÉTICA - São os efeitos da radiação sobre o sistema hematopoiético, como a medula óssea, o baço e os gânglios linfáticos, onde há produção de células sanguíneas. Após uma exposição à dose entre 1 e 6 Gray, surgem os primeiros sintomas, como a anorexia, as náuseas e os vômitos. Esse estado clínico desaparece depois de 24 ou 48 horas após o indivíduo ser exposto e, curiosamente, não deixa memória. No entanto, a produção de sangue começa a apresentar problemas, pois as células produtoras de sangue começam a morrer e não são substituídas, gerando uma séria insuficiência de leucócitos, plaquetas e eritrócitos. Surgem então outros sintomas mais severos, como infecções graves, sangramentos incontroláveis e a fraqueza, palidez e a dispneia.
Se, durante esse tempo, o indivíduo sobreviver, a produção de células sanguíneas é retomada. O cansaço pode persistir por meses e o risco de um câncer radioinduzido aumenta significativamente.
*Síndrome gastrointestinal
Ocorre sobre as células de revestimento do aparelho digestivo em exposições a doses superiores a 6 Gray (Gy). Pode ter início em minutos após a exposição, e enjoos, vômitos e diarreia, ou seja, os primeiros sintomas podem durar até dois dias. Após esse tempo, há um estágio de latência, que pode durar de 4 a 5 dias sem sintomas. Entretanto, o revestimento do aparelho digestivo morre e não é substituído, deixando as paredes sem proteção.
Surge, então, a diarreia intensa, frequente e sanguinolenta, provocando a desidratação do organismo e as bactérias que habitam o aparelho digestivo podem causar graves infecções devido à falta de proteção das paredes.
O indivíduo que recebe uma dose desta magnitude desenvolve, concomitantemente, a síndrome hematopoiética, potencializando o risco de morte. A exposição a doses superiores a 6 Gy pode levar a morte de pelo menos 50% dos indivíduos, mesmo submetidos aos cuidados médicos. Este efeito é chamado de DL 50/30, que significa que esta dose é letal em 50% dos indivíduos expostos e que eles morrerão ematé 30 dias.
*Síndrome neurológica/vascular
Se a dose total de radiação exceder 20/30 Gy, sintomas como confusão mental, tremores, choques, náuseas, vômitos e diarreia sanguinolenta podem surgir em minutos; a fase latente pode não existir. Algumas horas após a exposição, o sistema nervoso central não consegue mais controlar as funções corporais básicas, como respiração e circulação sanguínea. Há a queda da pressão arterial e convulsões, evoluindo para o coma. A morte é uma certeza e ocorre dentro de dias ou horas.
Muitos outros sintomas clínicos resultantes da exposição a doses elevadas podem ser observados. Dentre elas estão as alterações cutâneas, bolhas, úlceras, necrose locais, alopecia e neoplasias.