Aula de Radiobiologia UNEB

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Radiobiologia – Prof. Marcos Viana 
Radiobiologia 
Prof. Marcos Viana Bomfim 
Depto Ciências da Vida 
UNEB – Campus I – Salvador 
E-mail: mvbomfim@uneb.br 
 mvbomfim@yahoo.com.br 
Histórico das Radiolesões: 
 Emil H. Grubbé (1896) – eritema; dor; edema; 
alopecia; ulceração 
 Henry Becquerel - radiodermite 
 Até 1922 – 100 radiologistas (óbito) 
 Three Mile Island (USA) 
 Chernobyl (Ucrânia) 
Operários que pintavam mostradores de 
relógio (Ra-226) 
Guerra Fria (Deserto de Nevada) – 250.000 
soldados expostos 
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Histórico das Radiolesões: 
• Goiânia/GO/Brasil – contaminação com o 137Cs 
• Hiroshima e Nagasaki (II Guerra Mundial) 
• Ilhas Marshall (Pacífico Sul/1954) – Precipitação radioativa 
• Profissionais que lidam com radiações ionizantes; 
• “Background” radioativo: 
• Araxá e Morro do Ferro (MG) – Jazida de Tório 
• Guarapari (ES) - Areia monazíticas 
• Keralas e Madras (Índia) 
 
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FATORES QUE CONTRIBUEM PARA AUMENTAR A 
RADIOSSENSIBILIDADE 
 Carga das partículas ionizadoras; 
 Velocidades das partículas ionizadoras; 
 Pressão parcial de oxigênio em nível tissular; 
 Quantidade de água por unidade de volume de tecido; 
 Temperatura do tecido; 
 Atividade mitótica do tecido; 
 Ausência ou bloqueio do sistema de reparação; 
 Presença de compostos químicos sensibilizadores 
(metronidazol, actinomicina D, bleomicina, adriamicina, 
5-bromouracil, iodoacetamida, N-etilmaleidamida, 
etc...); 
 Exposição em dose única. 
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Velocidade 
X 
Transmissão linear 
de energia (LET) 
Lei do Inverso do Quadrado da Distância 
I =  / 4  d2 
 
Onde: 
 I = Intensidade; 
  = Fluxo; 
 d = distância. 
 
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FATORES QUE PROTEGEM AS CÉLULAS CONTRA 
EFEITOS IONIZANTES 
• Substâncias dotadas de grupamentos 
sulfidrilas (cisteína, cisteamina, glutation); 
• Seqüestradores de radicais livres (“free 
radicals scavengers”); 
• Compostos que reduzem a quantidade de 
oxigênio livre no meio (redutona); 
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DOSE DE EXPOSIÇÃO 
• Está relacionada com a absorção de radiação 
pelo ar seco, podendo ser representada pela 
razão entre a quantidade total de cargas de 
mesmo sinal (dQ) e o fluxo de radiação numa 
determinada massa de ar seco (dm). 
 
X = dQ 1R = 1 statc/cm2 
 dm (1 statcoulomb= 2,998 x 109 C) 
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DOSE DE ABSORÇÃO 
Grandeza decorrente da exposição de um corpo a 
radiação, no qual tal corpo absorve uma certa 
quantidade de energia. Quanto maior for essa 
dose absorvida, maiores serão as chances para 
que apareçam os danos provocados por essa 
radiação. 
 
1 rad = 100 ergs /g 1 Gy = 1J/Kg 1 Gy = 
100 rad 
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EFEITO BIOLÓGICO RELATIVO 
Grandeza que exprime 
os diferentes efeitos 
biológicos 
ocasionados pelos 
diferentes tipos de 
radiações. 
Radiação RBE 
Raios X 1 
Raios  1 
Partículas  1 
Nêutrons lentos 
(térmicos) 
5 
Prótons 10 
Nêutrons rápidos 10 
Dêuterons 10 
Partículas  20 
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Eficácia Biológica relativa de 
algumas radiações 
 Fonte: Carneiro Leão (1982); Heneine (1984) 
DOSE EQUIVALENTE 
Grandeza que relaciona o dano biológico com as 
doses de radiação. 
H = (D) (QF) (DF) D = dose absorvida 
 QF = fator de qualidade da radiação 
 DF = fator de distribuição da radiação 
 
Sv = (Gy) (QF) (DF) rem = (rad) (QF) (DF) 
RBE = (QF) (DF), portanto: 
 rem = (rad) (RBE) 1 Sv = 100 rem 
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Algumas Fontes de Radiação Ambiental 
Origem Material Tipo de 
Radiação 
Meia-vida 
(Magnitude – 
anos) 
Energia 
(Magnitude) 
Cosmos ? p, n, γ - GeV 
Crosta terrestre 226Ra 
234Th 
238U 
α, γ 
β-, γ 
α 
1,6 x 103 
8,0 x 105 
4,5 x 109 
4 MeV 
0,1 MeV 
4 MeV 
Explosões 
nucleares 
40K 
90Sr 
137Cs 
β-, γ (EC (k) 
β-, γ 
β-, γ 
109 
30 
1 MeV 
1 MeV 
Aparelhos para 
diagnóstico, 
terapêutica e 
indústria 
Frenagem de 
elétrons 
Rx - 30 KeV a 5 MeV 
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Fonte: Adaptado de Heneine, I. F. Biofísica Básica, 1996. 
Resumo das Principais Unidades Radiométricas 
Descrição Nome Símbolo Definição 
Energia EletronVolt eV Ec (Campo 1V) 
Atividade Curie 
Becquerel 
Ci 
Bq 
3,7 x 1010 dps 
1 dps 
Exposição Roentgen R 2,58 x 10-4 C/Kg 
Dose absorvida rad 
Gray 
rad 
Gy 
100 erg/g 
100 rad 
Dose equivalente rem 
Sievert 
rem 
Sv 
rad x QF 
100 rem 
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Fonte: DE BREITENSTEIN & SPICKARD 
Fases da Lesão Celular 
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• Fase física: 
Energia radiante transferida à matéria 
 
Ionização ou excitação de moléculas ou átomos 
 
Produtos muito reativos (10-13 segundos) 
 
• Fase química: 
 
Reação dos produtos da primeira fase com moléculas vizinhas ou entre si 
 
Tempo de 10-6 segundos 
 
• Fase biológica: 
 
Radiolesões oriundas dos produtos da segunda fase 
 
Ocorre em segundos até anos 
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Nível Estrutura Efeitos Observados 
Molecular DNA Perda de NH2; oxidação da ribose; quebra da cadeia 
nucleotídica 
Organela Mitocôndria Perda da estrutura fina; Inativação dos processos 
metabólicos 
Célula Várias Iniciação e inibição da mitose; Alterações na 
estrutura; Morte celular. 
Tecidos Leucócitos Reprodução neoplásica; Destruição completa. 
Sistema Cardiovascular Perturbações circulatórias; Taquicardia, etc... 
Corpo Total Várias Alopecia; Anorexia; Distúrbios gastrintestinais; 
Emagrecimento rápido; Morte 
Exemplos de Efeitos Biológicos das Radiações em Vários 
Níveis Estruturais 
Fonte: Heneine, I. F. Biofísica Básica, 1996. 
Valor G 
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• Número de moléculas-produto formado para cada 100 eV de energia absorvida. 
Molécula Efeito Observado G 
DNA Ruptura de ponte de Hidrogênio 60 
DNA Ruptura de cadeia simples 1,0 
DNA Ruptura de cadeia dupla 1,5 
CH3COOH Hidroxilação 3,0 
H2O Radicais 
(vários – 34,5 eV/par iônico*) 
0,5 – 2,6 
Enzimas diversas Inativação 0,5 – 4,0 
Catalase Inativação 0,009 
Fonte: Adaptado de Heneine, I. F. Biofísica Básica, 1996. 
Valor G em Biomoléculas 
Radiólise da água 
Principais reações: 
 e- + H2O  OH
- + H+ 
 e- + H3O
+  H2O + H
+ 
 H2O
+ + H2O  H3O
+ + OH- 
 H+ + H2O2  H2O + OH
- 
 H2O*  H+ + OH- 
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Os radicais livres podem formar compostos: 
 
• H+ + H+  H2 
• OH- + OH-  H2O2 
• H+ + OH-  H2O 
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Na presença de oxigênio, a formação de 
peróxido de hidrogênio aumenta: 
 
• H+ + O2  HO2
- 
• H+ + HO2
-  H2O2 
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Sistemas biológicos de defesa: 
Radicais livres 
• Catalase; 
• Peroxidases; 
• Superóxido dismutase; 
• Vitamina C; 
• Vitamina E; 
• Sistemas de reparação – DNA. 
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Radicais 
peróxidos 
Radicais 
superóxidos 
Lei de Bergonié-Tribondeau (1959) 
• “A sensibilidade a radiação ionizante é 
diretamente proporcional a capacidade 
mitótica celular e inversamente 
proporcional ao grau de diferenciação 
celular. Exceção: Linfócitos!! 
Radiobiologia – Prof. Marcos VianaRadiossensibilidade em Células Animais 
Célula Radiosensibilidade Capacidade 
 mitótica 
Nivel de 
diferenciação 
Tecido Hematopoiético 
(Linfócitos*, Eritroblastos, 
Mieloblastos); células das 
criptas intestinais, células 
basais da epiderme 
++++ ++++ + 
Mielócitos e 
espermatócitos 
+++ ++++ ++ 
Células renais, fígado, 
pâncreas e tireóide 
++ ++ +++ 
Neurônios e células 
musculares 
+ - ++++ 
Radiobiologia – Prof. Marcos Viana 
Fonte: Adaptado de HALL (1978); GOMES, R.A. , in Rocha, 1976, p. 87 
Efeitos genéticos das radiações: 
 
• Danos em bases nitrogenadas do DNA; 
• Rupturas nas ligações das cadeias 
polinucleitídicas e ligações cruzadas inter 
e intramoleculares. 
Radiobiologia – Prof. Marcos Viana 
Efeitos somáticos das radiações: 
• Imediatos: Quando ocorrem nos 
primeiros dois meses da irradiação. 
• Tardios: Quando se manifestam após dois 
meses da irradiação. 
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Síndrome aguda da irradiação: 
• Animais ou indivíduos que recebem 
10000 rads (100Gy) morrem em 
algumas horas ou no máximo em dois 
dias. 
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Manifestações Clínicas em Indivíduos 
Irradiados 
Dose (Sv) Achados Clínicos e Laboratoriais 
 1 Indivíduo geralmente assintomático. Leucopenia e 
trombocitopenia discreta detectável em algumas pessoas, 
principalmente se valores controles forem obtidos antes da 
irradiação forem conhecidos. 
1-2 Náuseas, vômitos e diarréia. Há alterações hematológicas na 
maioria dos irradiados. Os linfócitos sofrem diminuição de 50% 
dentro das 48 horas após a irradiação. 
2-5 Grave lesão da medula óssea e dos linfáticos, que chegam a 
sofrer redução de 75%. Aproximadamente 50% dos irradiados 
morrem se não forem tratados. 
 5 Síndrome aguda da radiação com complicações 
gastrointestinais que aparecem no intervalo de 2 semanas após 
a irradiação. Os indivíduos podem apresentar sangramentos 
diversos e a maioria deles morre. 
 50 Curso fulminante. Há complicações gastrointestinais, 
cardiovasculares e do SNC incontroláveis e a morte advém entre 
24 e 72 horas após a irradiação. 
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Fonte: Adaptado de Voelz, G., in Wald & Stave, 1994, p. 179 
Efeitos Estocásticos e Não Estocásticos 
 Efeitos Estocásticos: 
Aqueles que se manifestam 
tardiamente. Ex: Tumores 
malignos, mutações. 
 Efeitos não Estocásticos: 
Ocorrem em todos os 
indivíduos irradiados, 
portanto não se sujeitam às 
leis da probabilidade. 
Dose 
equivalent
e 
absorvida 
(Sv) 
Tecido-alvo Efeito 
 1 a 1,5 medula 
óssea 
aplasia 
 3 a 4 gônadas esterilidade 
 5 a 8 cristalino catarata 
 10 a 12 pele radiodermite 
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Fonte: Adaptado de Legaré,JM et al., in Rocha, 1976, p. 92 
Dose Máxima Permissível (DMP) 
Dose Limite 
Categoria Período rem mSv 
Exposição ocupacional ano 5 50 
Gônadas, medula óssea ou corpo 
inteiro 
ano 5 50 
 
Cristalino ano 15 150 
Pele, osso, tireóide ano 30 300 
Extremidades ano 40 400 
Outros órgãos ano 50 500 
Pessoas do público ano 0,16 1 
Dose acumulada vida Idade Idade x 10 
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Fonte: KNOCHE (1991); LEGARÉ (1976) 
Dose Letal de Radiação para alguns animais 
Animal LD 50 (30) (rad) 
Carneiro 155 
Burro 155 
Porco 195 
Sagüi 200 
Bode 230 
Homem 225-270 
Cão 265-350 
Cobaia 255-400 
Camundongo 900 
Macaco 398-600 
Galinha 600 
Sapo 700 
Hamster 900 
Rato 900 
Coelho 840 
Pardal 800 
Tartaruga 1500 
Peixe dourado 2300 
Gerbilo (roedores 
do gênero 
Gerbillus) 
10590 
Rato do deserto 15200 
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Fatores de Risco e Redução Média do Tempo de Vida 
Fator de Risco Redução Média do tempo de vida 
(dias) 
Fumo (20 cigarros/dia) 2370 (6,5 anos) 
Obesidade (20% acima do peso 
normal) 
985 (2,7 anos) 
Todos os acidentes combinados 435 (1,2 anos) 
Acidentes de automóvel 200 
Álcool 130 
Acidentes domésticos 95 
50 mSv/ano durante 30 anos 50 
Trabalhos de baixo risco 30 
10 mSv/ano durante 30 anos 30 
“Background” radioativo 8 
Raios X para uso médico 6 
Catástrofes 3,5 
Exposição ocupacional (10 mSv/ano) 1 
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Fonte: NCR – National Research Council (1980)