5 Efeitos das radiações ionizantes

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Efeitos das radiações 
ionizantes
Faculdade de Farmácia
DACT
Biofísica
Prof. Mario Gandra
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Conteúdo
• Efeito bioquímico
• Efeito biológico
• Síndrome da radiação
• Tratamentos
• Acidentes na história
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Interação alfa-matéria
• Não é apenas a carga +2, tem a energia cinética
• Acomoda-se como átomo de hélio
• Trajetória retilínea e traço grosso nas auto-radiografias
Interação com a matéria
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Interação beta-matéria
• - repelem elétrons pela energia cinética e carga negativa
• Negatrons perdem energia cinética e se encaixam órbitas livres
• Trajetória cheia de desvios - choques com a matéria.
Interação com a matéria
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Interação gama-matéria
• Efeito fotoelétrico
 mecanismo de medida de radiação e luz
• Energia absorvida por elétron orbital que salta para fora
• Orbital fica ionizado
• Ocorre com emissões gama de 1MeV
• Preenchimento de orbitais inferiores - Rx característico
• Preenchimento de orbitais superiores - emissão de luz
Interação com a matéria
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Radiólise da água
• Água sofre ação de radiação de alta energia
• Quebra das ligações
• Formação de intermediários
• Formas reativas
• Redutoras e oxidativas
• Danos às macromoléculas
H• agente redutor; OH• agente oxidante 
H20 WRadiação 
Ionizante
OH• + H •
Radicais livres
Radiação Ionizante
H20 H20+ + e-
H20+ + H20 H30+ + OH•
H30+ + e- H• + H20 
 H20 + e- OH- + H•H20-
Efeitos bioquímicos
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Efeito em proteínas
• Rompimento da ligação peptídica
• Desestruturação das pontes de hidrogênio
• Efeitos secundários da radiólise da água
• Ionização de grupamentos
• Perda de estrutura
• Perda de função
C = O H O
H
H
C
H
H O-N+
H
C = O
H
Efeitos bioquímicos
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Efeitos em ácidos nucleicos
• Com doses superiores a 1000 rad (10 Gy):
• Quebra de pontes H—H
• Não é importante, forma novamente 
• Só relevante em grande quantidade
• Quebra de cadeias
• Cross-linking
• Quebra do esqueleto de açucar
• Dano nas bases 
• Deixa de funcionar como template
Efeitos bioquímicos
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Um pouco de história
• 1895: descoberta dos raios X e da radioatividade natural
 W. K. Roentgen Henry Becquerel
• aparecimento da radiodermite
• 1902: primeiro caso de câncer radioinduzido (câncer de pele)
• 1911: mais de 100 casos de câncer de pele
• 1927: H. J. Muller e Drosophila (radiogenética)
• a radiação ionizante pode afetar o patrimônio genético
• II Guerra Mundial: avaliação mais detalhada
• Melhor conhecimento da radiação
• numerosos benefícios
• proteção contra os efeitos nocivos
Efeitos biológicos
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Efeitos celulares
E absorção de E da radiação
transferência de E da radiação
organismos vivos
moléculas biológicas
EFEITO 
BIOLÓGICO
E não há deposição de energia nenhum efeito
E deposição de energia célula danificada
E dano letal morte celular
E dano subletal danifica a célula sem causar morte
reparo célula normal
célula alterada
Efeitos biológicos
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Radicais livres e espécies reativas
Citoplasma (membranas)
membranas
carboidratos
proteínas
lipídios’
formação de peróxidos lipídicos
alterações das propriedades das membranas
alteração no potencial inativação de substâncias 
receptoras ligadas à membrana
mudança de permeabilidade
decréscimo
 de fluidez
escoamento de Ca++
 e outros íons
aumento da suscetibilidade da
 membrana ao ataque enzimático
perda da integridade
LISE CELULAR
Efeitos biológicos
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Radicais livres e espécies reativas
Núcleo (DNA)
Fe ++ + H2O2 Fe+++ + OH + OH-
O2- + Fe+++ O2 + Fe++ 
O2- + H2O2 OH + OH- + O2 Fe
Reação de Fenton
dano oxidativo no DNA
envelhecimentomorte
celular
câncer
transformação
maligna
mutação
Efeitos biológicos
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Mecanismo Indireto exitação
reparo correto
Mecanismo Direto
E
1014 células
H2O ----H + OH 
DNA alvo 105 genes
DNA
lesado 10
-6 mutações / gene / divisão celular
não reparo reparo errôneo
DNA
restaurado
DNA
mutado
célula
normal
célula
mutada
viável
morte
celularapoptose
ionização
célula
somática
célula
germinativa
Catarata
Malformações
Síndromes da radiação
Diminuição da longevidade
Envelhecimento precoce
Indução do câncer
Doenças hereditárias
(transmissíveis)
Efeitos biológicos
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Doses determinantes (sem precisão)
• Indução de esterilidade
No homem
temporária
permanente
0,15 Gy (exposições agudas)
0,4 Gy/ano (exposições crônicas)
3,5 - 6 Gy (exposições agudas)
2 Gy/ano (exposições crônicas)
Na mulher permanente
2,5 - 6 Gy (exposições agudas)
0,2 Gy/ano (exposições crônicas)
Efeitos biológicos
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Efeitos nos tecidos
• Exposições na pele:
eritema e descamação: 3 - 5 Gy com aparecimento de sintomas cerca
de 3 semanas após exposição
Necrcose - 50 Gy após 3 semanas de exposição
• Decréscimo no número de células sanguíneas:
Depressão na formação do sangue - 0,5 Gy (exposição aguda de toda a 
medula) / 0,4 Gy/ano
• Retardo mental (exposição intra – uterina):
período sensível (0,12 a 0,2 Gy) - 8–15 semanas após a concepção 
(período de organogênese)
1 Sv - retardo mental severo em cerca de 40% dos indivíduos expostos
Efeitos biológicos
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Fatores que influenciam
dose
taxa de dose
fracionamento da dose
exposição aguda ou crônica
tipo de radiação LET
 RBE
presença ou não de antioxidante
tensão de O2 (Efeito O2)
teor hídrico
estado proliferativo (Lei de Bergonie e Tribondeau)
fase do ciclo celular
estado fisiológico ou metabólico
constituição genética da célula
FATORES FÍSICOS
FATORES QUÍMICOS
agentes modificadores
FATORES BIOLÓGICOS
Efeitos biológicos
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Dose letal
• DL50 – dose letal para 50% dos indivíduos
Rato Organismo DL50(30) (Gy)
Cão 3,5
Porco da Índia 4
Homem 2,5 - 4,5
Camundongo 5,5
Macaco 6
Rato 7,5
Coelho 8
Galinha 6
Peixe dourado 23
Sapo 7
Tartaruga 15
Valores típicos de DL50(30) 
para exposição total de
animais a radiação X ou gama
10,07,55,02,5
100
75
50
25
%
 L
et
al
id
ad
e
Efeitos biológicos
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Taxa de dose
• Dose vs tempo
• Dose fracionada = tempo para reparo
• Importante na radioterapia
• Poupa os tecidos sadios - reparo do dano subletal
- repopulação das células
- reoxigenação de células tumorais
• Aumenta o dano no tumor - redistribuição de células nas fases 
 radiosensíveis do ciclo celular
Efeitos biológicos
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Estado proliferativo / ciclo celular
• Mais radiossensíveis = células que mais rapidamente se dividem
• Bergonie e Tribondeau (1906)
• células em mitose ou em G2 - mais sensíveis
• células na fronteira G1 / S - mais resistentes
• diferentes níveis de indução de dano no DNA 
• eficiência de reparo
radiossensibilidade intrínseca celular
RADIOSSENSIB. CELULAR = atividade mitótica
 grau de especialização
Efeitos biológicos
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Classificação de células de mamíferos quanto à radiossensibilidade
GRUPO 2
células granulosas
mielócitos
células intestinais
célualas germinativas 
da camada 
epidérmica da pele
GRUPO 1
linfócitos
eritoblastos
espermatogonias
GRUPO 3
células glandulares gástricas
células endoteliais de vasos sanguíneos
GRUPO 4
osteoblastos
osteoclastos
condroblastos
espermatócitos e espermátides
GRUPO 5
granulócitos
osteócitos
espermatozóidesGRUPO 6
fibroblastos
células endoteliais de grandes vasos 
eritrócitos
GRUPO 7
fibrócitos
condrócitos
fagócitos
GRUPO 8
células musculares
células nervosas
Efeitos biológicos
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Fase prodrômica
• Antecede os sintomas mais graves
• Manifesta logo após à exposição depende da dose
• 5 a 15 minutos 
reação máxima dentro de 30 minutos a poucos dias
• Sintomas:
• GI: anorexia, náusea, vômitos, diarréia, cólicas intestinais, salivação, 
perda de fluido, desidratação e perda de peso
• NM: fadiga, apatia ou indiferença, exsudação, febre, dor de cabeça e 
hipotensão
Síndrome da radiação
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Síndrome da medula óssea ou hematopoiética - SMO
• Observada com 200 a 600 cGy de radiação g e neutrons
• Células alvo: stem cell da Medula Óssea
• Depleção das células sangüíneas circulantes
• morte, se ocorrer, dentro de 30 a 60 dias
• doses maiores 100 cGy - índice mitótico da MO = 0
• decréscimo de: * granulócitos (neutrófilos, eosinófilos e basófilos) 
 * agranulócitos (linfócitos e monócitos)
 * eritrócitos (hemácias)
 * plaquetas
Síndrome da radiação
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SMO
• SINTOMAS:
• anemia : eritrócitos morte fisiológica
 escape dos vasos lesados
 hemoglobina
• hemorragia : plaquetas
 
• infecção : granulócitos bacteriemia
• náusea e vômitos período latente evolução dos sintomas
Síndrome da radiação
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3 semanas
* desânimo
* fadiga
* hemorragia petequiais na pele
* ulceração na boca
* anemia
Tratamento:
 abaixo de 200 cGy - tratamento sintomático
 acima de 200 cGy - isolamento
 esterilização da pele
 antibióticos
 (evitar) transfusão sangüínea compensadora 
 transplante de MO
Síndrome da radiação
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 Los Alamos 1945
corpo inteiro 590 cGy 
5.000 e 40.000 cGy - localizada (mão)
1o hora
náusea
 24 horas
vômito
2o dia ao 6o dia 4o dia
melhoria mãos vermelhas e inchadas
leve febre
 
7o dia
perda de peso
Síndrome da radiação
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9o dia
aparecimento de edemas
perda de pele
ulceração 
bolhas
10o dia
ulceração na língua
inflamação generalizada nas membranas das mucosas da boca
distensão abdominal
diarréia
12o dia
progressão das lesões
inflamação de abdomem e tronco
Síndrome da radiação
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15o dia
queda de cabelo
 17o dia
pericardite (inflamação das membranas que envolvem o coração)
24o dia
tronco apresentava sinais de queimadura
destruição generalizada dos tecidos epiteliais
aumento de temperatura
morte
Células sangüíneas:
 * vermelhas - reduziu moderadamente
 * brancas- houve um aumento e decréscimo rápido
* linfócitos - desapareceram rapidamente
Síndrome da radiação
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Síndrome do Sistema Gastrintestinal – SSGI
 Observada com 600 a 5.000 cGy de radiação  e neutrons
 Danos no epitélio intestinal - sistema de renovação celular
 morte dentro de 3 a 10 dias
 atividade das células da cripta é reduzida a zero após 30 min.
 dentro de 2 a 6 horas ocorre a fase de 
elevação transitória e fase de decréscimo
recuperação do epitélio
 dentro de 5 a 10 dias - a vilosidade intestinal torna-se curta e achatada, 
ocasionando morte por infecção
Síndrome da radiação
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SINTOMAS:
 Inicial: Posterior: 
náusea, desidratação, 
vômito, perda de peso
anorexia, enfraquecimento 
dor intestinal, diarréia sangüinolenta
apatia, letargia, 
severa diarréia
TRATAMENTO:
repouso antibióticos
adequada nutrição assepsia local 
transfusões sangüíneas transplante de MO
Síndrome da radiação
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 Los Alamos 1946
n e  corpo inteiro 114 cGy  e 1.000 cGy n
30.000 cGy - localizada
1o hora
vômito
temperatura alterada
batimentos cardíacos alterados
6o dia
paralisia do íleo
7o dia
diarréia sangüinolenta
colapso circulatório
 9o dia Autópsia
icterícia epitélio duodenal destruído
hemorragia espontânea cólon preservado
morte depósitos bacterianos - E.coli
Síndrome da radiação
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INTER-RELAÇÃO DOS SINAIS E SINTOMAS
 diarréia * perda de peso
 + vômito * desidratação
 * completa exaustão
 * emagrecimento
 
INTESTINO 
DESNUDO alteram o volume sangüíneo
(não absorve água, perda de eletrólitos altera a 
nem alimentos) composição do soro
 infecção intestinal 
(insuficiência dos leucócitos na defesa orgânica)
 
 bacteriemia
 A morte é decorrente (3 - 10 dias):
 danos ao sistema nutricional
 perda de fluidos e eletrólitos
 despopulação da linhagem epitelial
 entrada de substâncias tóxicas na circulação
 infecção
Síndrome da radiação
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Síndrome do Sistema Nervoso - SSN
Observada acima de 5.000 cGy de radiação  e menos para neutrons
Morte ocorre dentro de 48 horas
Falência do SNC associado ao GI e MO
SINTOMAS:
irritabilidade
hiperexcitabilidade danos nos
desmaios do tipo epiléptico neurônios e vasos
coma sangüíneos
acúmulo de fluidos
aumento de pressão intracraniana
Síndrome da radiação
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DANOS: Neurônios e sistema vásculo-cerebral
alterações na permeabilidade vascular
distúrbios na circulação sangüínea cerebral e do fluído 
cerebrospinal
hemorragias e edema (pressão intracraniana)
alterações no controle da pressão arterial
alterações na percepção sensorial
infarto do miocárdio e miocardite intersticial
Síndrome da radiação
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QUADRO EVOLUTIVO
Inicialmente : 
agitação e irritação, apatia, vômito, salivação, defecação repetida e 
diarréia
Posteriormente: 
ataxia (incapacidade de coordenação dos movimentos voluntários),
desorientação e tremores
Fase final: 
convulsões, prostração, coma, insuficiência respiratória e morteA 
SSNC é irreversível e o tratamento é sintomático (alívio da agonia 
decorrente das desordens nervosas e gastrointestinais)
Síndrome da radiação
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Rhode Island (EUA) 1964
235U corpo inteiro 8.800 cGy (6.600 cGye 2.200 cGy n)
1o dia:
não perdeu a consciência cólicas abdominais
dor de cabeça vômitos
inquietação diarréia sangüinolenta 
incontinente
2o dia
inquietação ofegante
fatigado visão reduzida
pressão sangüínea alterada
49 horas após o acidente
desorientação
pressão sangüínea alterada
morte (choque cardiovascular)
Síndrome da radiação
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aTempo após SSNC SGI SMO
irradiação (5000 cGy) (1000 cGy) (400 cGy)
1o dia náusea náusea náusea
 vômito vômito vômito
 diarréia diarréia diarréia
 dor de cabeça
 desorientação
 agitação
 ataxia
 fraqueza
 sonolência
 coma
 convulsão
 choque
 morte
2a semana náusea
 vômito
 diarréia
 febre
 emagrecimento
 prostração
 morte
3a e 4a semanas 
fraqueza
fadiga
 anorexia
náusea
vômito
febre
 hemorragiarecuperação?
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INTER-RELAÇÃO DOS SISTEMAS ORGÂNICOS
Síndrome da radiação
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Acidentes radioativos fatais relatados pela IAEA
 Ano local fonte de radiação fatalidades
trabalhadores público
 1961 Switzerland água triciada 1 -
 1962 México fonte de radiografia - 4
 1963 China irradiador de sementes - 2
 1964 Alemanha água triciada 1 -
 1975 Itália irradiador 1 -
 1978 Argélia fonte de radiografia - 1
 1982 Noruega irradiador 1 -
 1984 Marrocos fonte de radiografia - 8
 1987 GO - Brasil fonte de teleterapia - 4
 1989 El Salvador irradiador 1 -
 1990 Israel irradiador 1 -
 1991 Belarus irradiador 1 -
 1992 China fonte de pesquisa - 3
 1994 Estônia rejeitos - 1
 1996 Geórgia fonte de radioterapia - 1
 TOTAL............................................ 7 24
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Acidentes radioativos
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Justificativa 
A primeira bomba atômica usada durante uma guerra foi jogada 
sobre Hiroshima em 6 de agosto de 1945. O Exército americano 
justificou o ataque como a única forma de forçar a rendição 
japonesa e acabar com a Segunda Guerra. 
(Fotografias: Associated Press)
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Destruição 
Em 1945, Hiroshima sediava uma base militar japonesa e 
era um importante porto do país. A bomba atômica, que 
gerou fortes ventos e uma chuva negra e radioativa, 
destruiu prédios em um raio de 2,5 quilômetros. 
(Foto: Associated Press) 
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Vítimas 
Cerca de um terço da população de Hiroshima morreu na 
primeira semana após o ataque nuclear. Muitos outros 
morreriam ao longo dos anos por causa de doenças 
causadas pela radioatividade. 
(Fotos: Associated Press e Getty Images)
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O caso do acidente com o material radioativo césio-
137, no qual centenas de pessoas foram contaminadas 
com radioatividade. Oficialmente, o acidente com o 
césio deixou 675 pessoas contaminadas e provocou 
quatro mortes.
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Acidentes radioativos
Remoção dos pertences das vítimas na forma de lixo radioativo.
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Local onde foram depositados os pertences das 
vítimas na forma de lixo radioativo
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FIM
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	Slide 33
	Slide 34
	SÍNDROME DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL
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	Slide 37
	ACIDENTES - SSNC (5.000 a 100.000 cGy)
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	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43
	INTER-RELAÇÃO DOS SISTEMAS ORGÂNICOS
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