EFEITOS BIOLOGICOS DA RADIAÇAO

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

*
HISTÓRICO
I
*
1) 08/11/1895 - Wilhem Konrad Roentgen observou um fraco brilho esverdeado numa tela fluorescente ativado por um tipo de emanação desconhecida de um tubo de crookes exitado eletrostaticamente
2) 28/12/1895 - Roentgen escreve o primeiro trabalho: “On a New Kind of Ray” para a Bavarian Physical Medical Society.
*
3) 05/01/1896 - O Viena Press publica um resumo e a notícia se espalha rapidamente no mundo
4) Um dia após a chegada do relatório nos USA, Thomas A. Edson começa a trabalhar no assunto.
5) Durante o ano de 1896, a revista Medical record (NY) publica 28 referências sobre os Roentgen Rays ou X Rays.
6) Antes do final do ano, trabalhadores sofrem severas reações devido aos raios X. Uma assistente de T. Edson - Clarence Doll - talvez tenha sido a primeira que sabidamente morreu de câncer induzido por raios X.
*
7) No mesmo mês da descoberta de Roentgen, A. H. Becquerel descobriu que algum tipo de raio similar ao raio X era continuamente emitido por compostos de urânio natural.
8) Em 12/1898, Pierre e Marie Curie anunciavam, a partir de compostos de urânio, a descoberta de um material altamente radioativo, que chamaram de RADIUM. Era constituído de três tipos de raio; um deles foi chamado de Raios Gama - com menor energia, mas maior capacidade de penetração.
*
9) Os Raios Gama pareciam atuar em tecidos vivos. Em 1901, Becquerel sofreu queimaduras por causa de um frasco de Radium que levava no bolso; Pierre Curie queimou sou braço intencionalmente. Estes fatos levaram à idéia que o Radium tinha propriedades medicinais. Curie levou Ra ao Hospital S. Louis (Paris), onde se iniciou a aplicação em doenças dermatológicas.
10) A pesquisa mostrou que os raios do Ra tinham efeito bactericida. Sementes perdiam o poder de germinação, protozoários mostravam anormalidades e retardo no desenvolvimento.
*
11) Histologias de tecidos irradiados foram estudadas por Bergonie e Tribondeau, que elaboraram a lei: “células imaturas em estado de divisão são mais sensíveis à irradiação do que células adultas ou estacionadas.”
12) Em 1903, o efeito esterilizante dos RX foi observado. Em mais alguns anos, Bardeen observou que ovos de rã fertilizados por espermas e irradiados com RX desenvolviam anormalidades.
13) Em 1927 H.J. Muller estudou em Drosophila que RX e raios gama produziam mutações hereditárias.
*
14) Nas duas décadas seguintes, vários eventos aconteceram: fontes poderosas de RX e Raios Gama; gramas de Ra forma isoladas; fontes de alta voltagem como Van der Graaff foram construídas; em 1961, E. O. Lawrence e col. iniciaram o desenvolvimento do acelerador linear, que levou à invenção de Cyclotrons; os riscos do uso da radiação foram reconhecidos e regras forma estabelecidas; radioisótopos como 198Au, 60Co, 137Cs, 90Sr tornaram-se disponíveis em larga escala.
*
O Primeiro uso médico dos raios X foi publicado na Lancet 23 de Janeiro de 1896, onde foi usado para localizar um pedaço de faca nas costas de um marinheiro bêbado.
O médico que utilizou os raios X com este propósito foi o Dr. Rudolf Albert von Kölliker, a pedido do Dr. Röentgen
*
INTRODUÇÃO À FÍSICA 
DA RADIOTERAPIA
II
*
INTRODUÇÃO:
		Os efeitos das radiações sobre os seres vivos são muitos e complexos. As pesquisas sobre estes efeitos visam, em geral, correlacionar fatores tais como dose recebida, energia, tipo de radiação, tipo de tecido, órgãos atingidos etc. Diferentes tecidos reagem de diferentes formas às radiações. Alguns tecidos são mais sensíveis que outros, como os do sistema linfático e hematopoiético (medula óssea) e do epitélio intestinal, que são fortemente afetados quando irradiados, enquanto outros, como os musculares e neuronais, possuem baixa sensibilidade às radiações.
*
		No contexto biológico os elementos químicos relevantes que formam os tecidos e órgãos dos seres vivos são o carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. Com relação às interações com estes elementos, as radiações são primeiramente classificadas como ionizantes ou não ionizantes.
		Em uma interação, a radiação cede a uma molécula certa quantidade de energia, esta energia pode ser suficiente para arrancar um elétron orbital e conferir-lhe energia cinética, provocando assim a ionização. 
*
		Em outros casos a radiação não tem energia suficiente para provocar ionização, mas consegue promover o elétron a um nível energético superior, acarretando a excitação ou ativação. Existem também situações em que a energia é muito baixa e apenas aumenta a velocidade de rotação, translação ou de vibração da molécula. 
*
*
		Os processos que conduzem ao dano pela radiação podem ser classificados em 4 estágios:
Estágio físico inicial. Dura somente uma fração de segundo (10-16 s), em que a energia é depositada na célula e causa ionização. Na água o processo pode ser descrito como:
H2O + radiação ® H2O+ + e
*
Estágio físico-químico. Dura cerca de 10-16 segundos, em que os íons interagem com outras moléculas de água resultando em novos produtos. O íon positivo se dissocia:
H2O+ ® H+ + OH
	e o íon negativo, que é o elétron, ataca uma molécula neutra de água, dissociando-a:
H2O + e- ® H2O-
H2O- ® H + OH-
	Os produtos destas reações são H+, OH-, H, OH e H2O2. 
*
Estágio químico. Dura uns poucos segundos, em que os produtos da reação interagem com as moléculas orgânicas mais importantes da célula. Os radicais livre (H, OH) e os agentes oxidantes (H2O2) podem atacar as moléculas compostas que formam o cromossomo.
Estágio biológico. Dura de dezenas de minutos a dezenas de anos, dependendo dos sintomas. As alterações químicas, citadas acima, podem danificar a célula de várias maneiras, provocando a sua morte prematura, impedindo a divisão celular, ocasionando mutagênese etc. 
*
		Radiações que não são capazes de ejetar os elétrons da camada eletrônica para os elementos considerados (C, H, O, N) são ditas não ionizantes (no contexto biológico). Os efeitos dessas radiações nos organismos não são menos perigosos pelo fato de não provocarem ionizações, pois elas não atuam só em nível atômico, como acontece com radiações ionizantes, mas também em nível molecular, como acontece com a radiação ultravioleta (UV) quando interage com a molécula de DNA (ácido desoxirribonucléico). 
*
		Os raios ultravioleta, que são emitidos pelo Sol e por lâmpadas junto com o espectro visível, são classificados pelo seu comprimento de onda (Tabela 2).
UVA 380 a 320
UVB 320 a 290
UVC 290 a 200
Tabela 2. Classificação da radiação ultravioleta segundo o comprimento de onda (em nanometros - 10-9 m)
*
		Dentre as radiações não ionizantes, a ultravioleta tem papel preponderante. O DNA, portador da informação genética na célula, devido à sua estrutura molecular, absorve radiações na faixa do UV. O máximo de absorção se dá em torno de comprimentos de onda da ordem de 260 nm (UVC), diminuindo para comprimentos de onda maiores (UVB e UVA), sem absorção na faixa do visível. Os raios UV interagem, portanto, diretamente com o DNA, podendo provocar sérias alterações nos seres vivos (eritemas, bronzeamento, diminuição da resposta imunológica, indução do câncer de pele etc.)
*
*
*
		A maior parte dos danos induzidos por radiação impede a transcrição da informação genética no RNA mensageiro e bloqueia a replicação semiconservativa. Em células desprovidas de qualquer mecanismo de reparação das lesões um único dano no DNA pode acarretar a inativação celular.
		Os principais produtos gerados pelo UVC a partir de sua interação com o DNA são os dímeros de pirimidinas (especialmente de timina), hidratos de bases pirimidínicas, ligações cruzadas entre bases pirimidínicas e aminoácidos. 
		Portanto a energia transferida pelo UV longo na célula ocasiona formação de radicais livres, espécies químicas altamente reativas, e excitações moleculares, que posteriormente reagem
quimicamente no meio 
*
*
		Radiações ionizantes, no contexto biológico, são aquelas capazes de ejetar os elétrons orbitais dos átomos de C, H, O e N. A quantidade de energia depositada por uma radiação ionizante ao atravessar um material depende da natureza química do material e de sua massa específica. É importante ressaltar que a absorção de radiações ionizantes pela matéria é um fenômeno atômico e não molecular.
		A energia de uma radiação pode ser transferida para o DNA modificando sua estrutura, o que caracteriza o efeito direto. Efeitos indiretos ocorrem em situações em que a energia é transferida para uma molécula intermediária (água por exemplo) cuja radiólise acarreta a formação de produtos altamente reativos, capazes de lesar o DNA.
*
*
*
		As consequências das radiações para os humanos são muitas e variáveis, dependendo dos órgãos e sistemas atingidos. De um modo geral os efeitos são divididos em efeitos somáticos e efeitos hereditários.
*
				Efeitos somáticos 
		Os efeitos somáticos surgem de danos nas células do corpo, e apresentam-se apenas em pessoas que sofreram a irradiação, não interferindo nas gerações posteriores. 
		Os efeitos que ocorrem logo após (poucas horas a semanas) uma exposição aguda são chamados de imediatos. Os efeitos que aparecem depois de anos ou décadas são chamados tardios.
*
		A gravidade dos efeitos somáticos dependerá basicamente da dose recebida e da região atingida. Isso se deve ao fato de que diferentes regiões do corpo reagem de formas diferentes ao estímulo da radiação. Alguns exemplos de efeitos somáticos imediatos produzidos por exposição radioativa aguda (doses elevadas, da ordem de Grays) são:
Sistema hematopoético: leucopenia, anemia, trombocitopenia etc. 
Sistema vascular: obstrução dos vasos, fragilidade vascular etc. 
Sistema gastrointestinal: secreções alteradas, lesões na mucosa etc.
*
		Os efeitos somáticos tardios são difíceis de distinguir, pois demoram a aparecer e não se sabe ao certo se a patologia se deve à exposição radioativa ou ao processo de envelhecimento natural do ser humano. Por esta razão a identificação dos efeitos tardios causados pelas radiações só podem ser feitos em situações especiais. 
		Experimentos com animais permitem, com alguma incerteza, descrever os efeitos tardios causados pela radiação, tais como radiocarcinogênese, modificações na duração da vida média e alterações no crescimento e no desenvolvimento, especialmente na embriogênese.
*
*
				Efeitos hereditários 
		Os efeitos hereditários ou genéticos surgem somente no descendente da pessoa irradiada, como resultado de danos por radiações em células dos órgãos reprodutores, as gônadas.
		Estes efeitos são estudados usando camundongos como cobaias e seus resultados podem ser extrapolados para a espécie humana. Os efeitos genéticos nos camundongos dependem, além de outros fatores:
da dose de radiação, existindo uma relação linear entre esta e a intensidade do efeito
da taxa de fracionamento de dose, dependendo de serem ou não reparáveis as lesões provocadas pelas radiações 
da qualidade da radiação, sendo os nêutrons os mais eficientes para provocar a mutagênese que o raio-X ou g;
*
		Na espécie humana ainda não foi possível demonstrar a mutagênese radioinduzida, devido fatores como a dimensão reduzida da população irradiada, o tempo necessário para a obtenção de cada geração, dificuldades de dosimetria etc.
*
7. Classificação dos Efeitos Biológicos segundo a dose absorvida
Efeito Estocástico: 
Leva à transformação celular. Sua causa deve-se a alteração 
	aleatória no DNA de uma única célula que continua a se reproduzir. Quando o dano ocorre em célula germinativa, efeitos genéticos ou hereditários podem ocorrer.
Não apresenta limiar de dose: o dano pode ser causado por uma dose mínima de radiação. Tumores altamente malignos podem ser causados por dose baixa e outros benignos por doses altas.
A probabilidade de ocorrência é função da dose.
São difíceis de serem medidos experimentalmente, devido ao longo período de latência. 
Exemplos:Câncer, Leucemia (5 a 7 anos), efeitos genéticos.
*
8. Respostas do DNA às radiações 
		Os efeitos das radiações ionizantes no DNA dependem de fatores como tipo de radiação, pH do meio, temperatura, teor de oxigênio, presença de aceptores de radicais livre, características do próprio DNA e a possibilidade de reparação dos produtos induzidos pela radiação. Entre os efeitos estão:
alterações estruturais das bases nitrogenadas e das desoxirriboses 
eliminação de bases 
rompimento de pontes de hidrogênio entre duas hélices 
rotura de uma ou duas cadeias 
ligações cruzadas entre moléculas de DNA e proteínas.
*
Efeito Determinístico:
Leva morte celular.
Existe limiar de dose: os danos só aparecem a partir de uma determinada dose.
A probabilidade de ocorrência e a gravidade do dano estão diretamente relacionadas com o aumento da dose.
Geralmente aparece no curto intervalo de tempo.
Exemplos: Catarata, leucopenia, náuseas, anemia, esterilidade, hemorragia, eritema e necrose.
*
Dano ao DNA
Ação Direta e Indireta
Ação Direta
 O dano ao DNA é causado pela partícula carregada diretamente;
 Dano biológico não pode ser modificado quimicamente.
*
Dano ao DNA
Ação Direta e Indireta
Ação Indireta
 A partícula carregada interage com outras moléculas (H2O) para produzir radicais livres que irão lesar o DNA;
 Dano biológico pode ser modificado quimicamente.
*
		As radiações que não causam ionização na molécula de DNA também produzem danos. Apesar de não causar ionização, a radiação ultravioleta pode excitar a molécula de DNA ou outras moléculas que absorvam na mesma faixa de energia, criando assim um meio altamente reativo, podendo ocasionar a quebra de cadeias da molécula de DNA por ação de outras moléculas ativadas pela radiação.
*
		Os diferentes tipos de tecidos do corpo humano possuem diferentes respostas à radiação. Um sistema biológico é mais radiossensível quando irradiado em presença de oxigênio (efeito oxigênio) que em sua ausência (anoxia). A pele humana com reduzida irrigação sanguínea (isquemia), por exemplo, é mais resistente à radiação que a pele normal.
*
		Estudos realizados a partir da irradiação de culturas bacterianas permitiram comparar a radiossensibilidade em diferentes momentos ao longo do crescimento celular. Apesar das eventuais divergências observadas, é possível, para a maior parte das células de mamíferos, estabelecer algumas regras gerais sobre a radiossensibilidade ao longo do ciclo mitótico:
as células são bastantes sensíveis na fase M, ou nas suas proximidades 
a resistência é maior ao final da fase S 
quando a fase G1 é relativamente longa, ocorre um período de radioresistência ao seu início, seguido de um período de maior sensibilidade 
a fase G2 caracteriza-se por elevada sensibilidade, ás vezes comparável á observada na fase M
*
		A comparação da radiossensibilidade de diferentes linhagens celulares indica que as células que se dividem rapidamente são mais radiossensíveis que as de reprodução lenta (lei de Bergonié e Tribondeau), embora esta regra tenha exceções.
		A radiosensibilidade também depende da eficiência dos mecanismos de reparação celular no DNA e a ação de outros agentes químicos.
*
*
10. Respostas às radiações em diferentes sistemas do corpo humano 
		A ação das radiações no organismo humano produzem uma série de efeitos, que representam danos diferentes para cada região afetada. Os tecidos mais sensíveis à radiação são os da medula óssea, tecido linfóide, dos órgãos genitais, os do sistema gastro-intestinal e do baço. A pele e os pulmões mostram sensibilidade média, enquanto que os músculos, tecidos neuronais e os ossos plenamente desenvolvidos são os menos sensíveis. 
*
Sangue. Os glóbulos brancos do sangue são as primeiras células a serem destruídas pela
exposição, provocando leucopenia e reduzindo a imunidade do organismo. Uma semana após uma irradiação severa as plaquetas começam a desaparecer, e o sangue não coagula. Sete semanas após começa a perda de células vermelhas, acarretando anemia e enfraquecimento do organismo.
Sistema linfático. O baço constitui a maior massa de tecido linfático, e sua principal função é a de estocar as células vermelhas mortas do sangue. As células linfáticas são extremamente sensíveis à radiação e podem ser danificadas ou mortas quando expostas. 
*
Canal alimentar. Os primeiros efeitos da radiação são a produção de secreção e descontinuidade na confecção de células. Os sintomas são náuseas, vômitos e úlceras no caso de exposição muito intensa. 
Sistema urinário. A existência de sangue na urina, após uma exposição, é uma indicação de que os rins foram atingidos severamente. Danos menores nos rins são indicados pelo aumento de aminoácidos na urina. 
*
Ossos. A radiação externa tem pequena influência sobre as células dos ossos, fibras e sais de cálcio, mas afeta fortemente a medula vermelha. 
Olhos. Ao contrário de outras células, as das lentes dos olhos não são auto-recuperáveis. Quando estas células são danificadas ou morrem, há formação de catarata, ocorrendo perda de transparência dessas células. Os nêutrons e raios g são os maiores indutores de catarata.
*
*
*
11. Propriedades dos sistemas biológicos
Reversibilidade: mecanismo de reparo das células é muito eficiente. Mesmo danos mais profundos são capazes de ser reparados ou compensados.
Transmissividade: o dano biológico não se transmite. O que pode ser transmitido é o efeito hereditário em células reprodutivas danificadas.
*
	Fatores de Influência: pessoas que receberam a mesma dose podem não apresentar o mesmo dano. O efeito biológico é influenciado pela idade, sexo e estado físico. Para uma mesma quantidade de radiação os efeitos biológicos resultantes podem ser muito diferentes.
*
12. Restauração das radiolesões: 
		
		O processo de restauração das radiolesões podem ser subdividido em:
Restauração espontânea por instabilidade do radioproduto;
Restauração por excisão e substituição do fragmento molecular lesado;
Restauração por recombinação;
Restauração pelo sistema SOS.
*
13. Anexos 
*
*
*
*
Goiania: um acidente grave
*
Percursso do 
Material radioativo
*
*
*
*
*
*