Efeitos biológicos

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Biofísica da radiações ionizantes
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Efeitos da radiação ionizante em células
1895 _descoberta dos raios X e 1896 da radioatividade 
		 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 _a radiação ionizante pode afetar o patrimônio genético
 1945 _II Guerra Mundial _avaliação mais detalhada
 
Melhor conhecimento da radiação	_numerosos benefícios
						_proteção contra os efeitos nocivos
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RADIAÇÃO
RADIAÇÃO IONIZANTE
 “não existe uma dose “segura” de exposição de radiação sob o ponto de vista genético, sendo que qualquer exposição à radiação pode envolver um certo risco de indução de efeitos hereditários e somáticos”
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Mecanismo Indireto
reparo correto
Mecanismo Direto
Radiação Ionizantes
H2O ----H + OH 
DNA
DNA
lesado
não reparo
reparo errôneo
DNA
restaurado
DNA
mutado
célula
normal
célula
mutada
viável
morte
celular
apoptose
célula
somática
célula
germinativa
Catarata
Malformações
Síndromes da radiação
Diminuição da longevidade
Envelhecimento precoce
Indução do câncer
Doenças hereditárias
(transmissíveis)
efeitos determinísticos
efeitos estocásticos
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EFEITOS DETERMINÍSTICOS (há limiar)
De acordo com o UNSCEAR (1993), o limiar é cerca de:
- INDUÇÃO DE ESTERILIDADE (para indivíduos sadios):
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)
- INDUÇÃO DE CATARATA 
2 - 10 Gy (radiação de baixa LET)
1 - 2 Gy (radiação de alta LET)
0,15 Gy/ano (radiação de baixa LET)
exposições agudas
Na mulher
permanente
2,5 - 6 Gy (exposições agudas)
0,2 Gy/ano (exposições crônicas)
exposição crônica
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Depressão na formação do sangue
eritema e descamação
necrose nos tecidos
50 Gy após 3 semanas de exposição
0,5 Gy (exposição aguda de toda a medula)
3 - 5 Gy com aparecimento de sintomas cerca
 de 3 semana após exposição
0,4 Gy/ano
- EXPOSIÇÕES NA PELE
- DECRÉSCIMO NO NÚMERO DE CÉLULAS SANGUÍNEAS
período sensível
(0,12 a 0,2 Gy)
8–15 semanas após a concepção (período de organogênese)
uma dose de 1 Sv
- RETARDO MENTAL (exposição intra – uterina)
retardo mental severo em cerca de 40% dos indivíduos 
						expostos
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Hematopoiético: 2 – 10 Gy ( morte dentro de 10 – 30 dias)
Gastrointestinal: 10 –100 Gy (morte dentro de 3 – 5 dias)
Sistema nervoso central: 100 – 1000 Gy (morte dentro de 1 – 2 dias)
- SÍNDROME AGUDA DA RADIAÇÃO (IRRADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO)
- MORTE CELULAR INDIVIDUAL efeito estocástico
- MORTE DE UM GRANDE NÚMERO D ECÉLULAS efeito determinístico 						(disfunção do órgão ou tecido) 
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EFEITOS DIRETOS E INDIRETOS DAS RADIAÇÕES
E interage com moléculas 
	 vizinhas
E 
interage diretamente no DNA
Água
Ácidos nucleicos
Proteínas
Lipídeos
Carboidratos 
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Radiólise da água
H2O		H2O+ + e-
e- + H2O 	H2O-
H2O+ + H2O 	H+ + H2O + OH
H2O- + H2O	OH- + H2O + H
H+ + OH- 	H2O
H2O		H + OH
OH + OH	H2O2
H + H		H2
H + H2O	OH + H2 
H + OH	H2O
RH + OH	R + H2O
reações secundárias
Presença de O2
e- + O2		O2-
O2- + H2O2	OH- + HO2 (radical peroxila)
H + O2		HO2 
HO2 + H	H2O2
OH + H2O2	H2O+ + HO2 
R + O2 		RO2 (peróxido orgânico)
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VÁRIOS TIPOS DE LESÕES INDUZIDAS NO DNA POR RADIAÇÃO IONIZANTE
ACÚCAR
QUEBRA DE 
PONTES DE
 HIDROGÊNIO
PERDA 
DA BASE
QUEBRA DA 
 FITA DUPLA
QUEBRA DA 
FITA SIMPLES
DÍMERO D E
PIRIMIDINA
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LESÃO NA MEMBRANA CELULAR
membranas
carboidratos
proteínas
lípides
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 – RUPTURA DA MEMBRANA
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RADIOSSENSIBILIDADE CELULAR
Fatores que influenciam o efeito da radiação
dose
fracionamento da dose
exposição aguda ou crônica
tipo de radiação 
		 
presença ou não de antioxidante
tensão de O2 (Efeito O2)
teor hídrico
estado proliferativo 
fase do ciclo celular
estado fisiológico ou metabólico
constituição genética da célula
FATORES FÍSICOS
FATORES QUÍMICOS
agentes modificadores
FATORES BIOLÓGICOS
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FRACIONAMENTO DA DOSE EM 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
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FATORES CELULARES
ESTADO PROLIFERATIVO
Mais radiossensíveis		células que mais rapidamente se dividem
1906		Bergonie e Tribondeau
RADIOSSENSIB. CELULAR = 	atividade mitótica
			 grau de especialização
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FASE DO CICLO CELULAR
células em mitose ou em G2	 mais sensíveis
células na fronteira G1 / S		mais resistentes
			
CONSTITUIÇÃO GENÉTICA DA CÉLULA (capacidade de reparo)
diferentes níveis de indução de dano no DNA + eficiência de reparo
 radiossensibilidade intrínseca celular
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CLASSIFICAÇÃO DE CÉLULAS DE MAMÍFEROS QUANTO À RADIOSSENSIBILIDADE
GRUPO 1: linfócitos
 eritoblastos
 espermatogonias
GRUPO 2: células granulosas (desenvolvimento do óvulo)
 mielócitos (medula óssea)
 células intestinais
 célualas germinativas da camada epidérmica da pele
GRUPO 3: células glandulares gástricas
 células endoteliais de vasos sanguíneos
GRUPO 4: osteoblastos (tecido ósseo em formação)
 condroblastos (cartilagens)
 espermatócitos e espermátides
GRUPO 5: granulócitos
 osteócitos
 espermatozóides
GRUPO 6: fibroblastos
 células endoteliais de grandes vasos sanguíneos
 hemácias
GRUPO 7: fibrócitos (tecido conjuntivo)
 fagócitos (leocócitos)
GRUPO 8: células musculares
 células nervosas 
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RADIOSSENSIBILIDADE DE LINFÓCITOS
normalmente não se dividem
células especializadas e diferenciadas
células altamente radiossensíveis
relação volume nuclear / citoplasma grande
escassos em citoplasma
Características