Efeito biológico das radiações

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Disciplina de Radiologia Básica da
FORP-USP.
Efeitos
biológicos das
radiações
 
Professor Plauto Christopher Aranha Watanabe
AC. Vitória Januário Sperandio
Universidade de São Paulo (FORP-USP)
A radiobiologia é o estudo dos efeitos da radiação
ionizante nos seres vivos. 
Essas alterações resultam em modificações de moléculas biológicas
após segundos ou horas. Consequentemente, as alterações moleculares
podem provocar modificações em células e organismos que persistam
por horas, décadas, e possivelmente por gerações. Se um número
suficiente de células em um indivíduo for destruído, pode resultar em
lesão ou morte. Se células são modificadas, tais mudanças podem
levar ao desenvolvimento de câncer ou distúrbios nos descendentes do
indivíduo exposto. 
Efeitos determinísticos são aqueles nos quais a gravidade da resposta
é proporcional à dose. Esses efeitos, geralmente morte celular,
ocorrem em todas as pessoas caso a dose seja suficientemente alta,
exemplo: alterações orais em decorrência da Radioterapia. 
Efeitos estocásticos são aqueles nos quais a probabilidade do
desenvolvimento de alteração, em vez de sua gravidade, é dose-
dependente. Efeitos estocásticos são tudo-ou-nada: a pessoa apresenta
ou não essa condição, exemplo: Câncer (não aumenta a gravidade). 
A radiação age nos seres vivos por meio de efeitos diretos e
indiretos. Quando a energia de um fóton ou um elétron
secundário ioniza macromoléculas biológicas, o efeito é dito
direto. Por outro lado, o fóton pode ser absorvido pela água
em um organismo, ionizando a molécula de água. Os íons
resultantes formam radicais livres (radiólise da água) que, por
sua vez, interagem com moléculas biológicas, provocando
alterações. 
Química da Radiação
Efeito direto
Universidade de São Paulo (FORP-USP
Alterações diretas em moléculas biológicas
começam com a absorção de energia pelas
moléculas biológicas e a formação de radicais livres
instáveis (radicais livres desempenham um papel
fundamental na produção de alterações em
moléculas biológicas). 
RH + radiação X → R• +H+ +e-
Destino dos radicais livres: 
Dissociação: R• → X + Y•
União cruzada: R• +S•→RS 
 
Uma complexa série de alterações químicas ocorre
na água após a exposição à radiação ionizante. Em
conjunto, tais alterações provocam a radiólise da
água. 
Embora a radiólise da água seja extremamente
complexa, a água é amplamente convertida em
radicais livres de hidrogênio e hidroxila. Tanto os
radicais peroxila quanto o peróxido de hidrogênio
são agentes oxidantes que podem provocar
alterações significativas nas moléculas biológicas e
causar destruição celular. São considerados como
as principais toxinas produzidas nos tecidos por
radiação ionizante. 
RADIÓLISE DA ÁGUA 
EFEITOS INDIRETOS 
Universidade de São Paulo (FORP-USP).
Efeitos indiretos são aqueles nos quais radicais livres de
hidrogênio e hidroxila, produzidos pela ação da radiação na
água, interagem com moléculas orgânicas. A interação de
radicais livres de hidroxila e hidrogênio com moléculas
orgânicas pode acarretar na formação de radicais livres
orgânicos. Aproximadamente dois terços dos danos biológicos
provocados pela radiação são resultado de efeitos indiretos. 
RH+OH• →R• +HO 
RH+H →R +H9
O radical livre OH• é mais importante na causa do dano. 
ALTERAÇÕES NAS MOLÉCULAS BIOLÓGICAS
Quebra em uma ou ambas as fitas de DNA 
 
Ligação cruzada de fitas de DNA dentro da hélice,
com outras fitas de DNA ou com proteínas 
 
Mudança ou perda de uma base 
 
Ruptura das pontes de hidrogênio entre as fitas
de DNA 
Ácidos Nucléicos 
A radiação gera diversos tipos de alterações no DNA,
incluindo: 
 
Efeitos Celulares da
Radiação
Universidade de São Paulo (FORP-USP).
Núcleo 
O núcleo é mais radiossensível que o citoplasma, em
especial nas células em divisão. O local mais sensível
do núcleo é o DNA nos cromossomos. 
Aberrações Cromossômicas 
Aberrações cromossômicas são vistas em células
irradiadas no momento da mitose, quando o DNA se
condensa para formar cromossomos. O tipo de lesão
depende do estágio do ciclo celular no momento da
irradiação. 
Citoplasma 
A mitocôndria apresenta aumento na permeabilidade,
aumento de volume e desorganização das cristas
internas. 
Efeitos da Radiação sobre
os Tecidos e Órgãos
A radiossensiblidade de um tecido ou
órgão é medida por sua resposta à
irradiação. 
 
EFEITOS A CURTO PRAZO 
Se tecidos em proliferação contínua (p. ex.: medula
óssea, mucosa oral) são irradiados com uma dose
moderada, as células são perdidas principalmente por
morte celular ligada à mitose. 
 
EFEITOS A LONGO PRAZO 
Os efeitos determinísticos a longo prazo da radiação
sobre os tecidos e órgãos depende principalmente da
extensão do dano aos pequenos vasos. 
FATORES MODIFICANTES
Universidade de São Paulo (FORP-USP).
A resposta das células à radiação depende de variações nos
parâmetros de exposição e no ambiente da célula. 
Dose: 
A gravidade de lesões determinísticas observadas em tecidos ou
órgãos irradiados depende da quantidade de radiação recebida. 
Frequência de Aplicação 
O termo frequência de aplicação indica a taxa de exposição. 
A exposição dos sistemas biológicos a determinadas doses com
alta freqüência de aplicação provoca mais dano que a exposição à
mesma dose administrada com menor frequência de aplicação.
Quando organismos são irradiados com baixa frequência de
aplicação, há uma maior oportunidade para reparo do dano, levando,
portanto, a um menor dano em cadeia. 
Oxigênio 
O maior dano celular que ocorre na
presença de oxigênio está relacionado a
um aumento na formação de peróxido de
hidrogênio e radicais livres hidroperoxila.