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EFEITOS BIOLÓGICOS DA 
RADIAÇÃO IONIZANTE 
 Prof. André L. C. Conceição 
 DAFIS 
 
 
 
 
 
Curitiba, 08 de maio de 2015 
• RADIOSSENSIBILIDADE 
• Probabilidade de uma célula, tecido ou órgão de sofrer um efeito por unidade 
de dose de radiação. 
• A radiossensibilidade será maior se a célula: 
• É altamente mitótica. Ex: células embrionárias. 
• É indiferenciada. Ex: células da medula e células embrionárias. 
• Radiossensibilidade em crianças maior que em adultos; maior no embrião 
que no feto. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
ALTA RADIOSSENSIBILIDADE RADIOSSENSIBILIDADE 
MÉDIA 
RADIOSSENSIBILIDADE 
BAIXA 
MEDULA ÓSSEA PELE MÚSCULO 
BAÇO FÍGADO OSSOS 
TIMO CORAÇÃO SISTEMA NERVOSO 
LINFONODOS PULMÕES 
GÔNADAS 
CRISTALINO 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
• Fatores que afetam a 
radiossensibilidade: 
 
• Físicos 
• LET: quanto maior,  
Radiossensibilidade; 
• Tempo de exposição à radiação: 
quanto maior,  
Radiossensibilidade. 
 
• Biológicos 
• Período do ciclo de divisão 
celular: 
•  RS: G2, M 
•  RS: S 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS 
RADIAÇÕES IONIZANTES 
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Fases da Mitose Celular 
• OS ESTÁGIOS DA AÇÃO DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
 
• A interação da radiação com a matéria segue uma sequência de eventos 
que chamaremos de estágios. 
• Esses estágios ocorrem em qualquer átomo ou molécula do corpo 
atingido pela radiação, desde as moléculas, como as do DNA até 
moléculas da água (que são as mais abundantes). 
• Estágio Físico: ocorrem as ionizações e excitações dos átomos; as 
excitações causam poucos efeitos, ao passo que as ionizações 
causam desequilíbrio eletrostático nas moléculas. 
 
• Estágio Físico-Químico: Após o estágio físico, ocorrem as quebras das 
ligações químicas da molécula, em consequência da ionização de um 
dos seus átomos. 
• Antes, os átomos de uma molécula permaneciam unidos por forças 
elétricas, mas esse equilíbrio pode ter sido rompido pela ionização de 
um único átomo. 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
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• Estágio Químico: dura poucos segundos; 
quando os fragmentos da molécula se ligam a 
outras moléculas, algumas importantes, como 
as de proteína ou enzimas. 
 
• Estágio Biológico: dura dias, semanas ou anos; 
quando surgem os efeitos bioquímicos ou 
fisiológicos que produzem alterações 
morfológicas e/ou funcionais dos órgãos. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
• MECANISMOS DE AÇÃO DAS RADIAÇÕES 
 
• Mecanismo Direto: quando a radiação age diretamente 
nas moléculas importantes, como as de DNA, principal 
constituinte dos cromossomos do núcleo das células. 
 
• Mecanismo Indireto: quando a radiação age na molécula 
da água, quebrando-a – processo chamado de radiólise 
– e produzindo componentes reativos, como os radicais 
livres, que são moléculas ou átomos neutros com um 
elétron desemparelhado na sua última camada 
eletrônica. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
 
• No mecanismo indireto de produção do dano biológico, a molécula de água 
atingida pela radiação ionizante é que sofre a radiólise. 
• Os estágios da ação na molécula da água são: 
 
• Ionização da molécula de água: 
H2O + radiação ionizante → H2O
+ + e- 
• O íon positivo dissocia-se imediatamente: 
H2O
+ → H+ + OH. 
• O e- associa-se a uma molécula de água: 
e- + H2O → H2O
- 
• O produto H2O
- dissocia-se imediatamente: 
H2O
- → H. + OH- 
 
• Os íons H+ e OH- não produzem nenhuma consequência, pois eles já existem 
em grande quantidade nos fluidos do corpo. 
• Entretanto, os radicais livres H. e OH. continuam como tais ou reagem com 
outras moléculas em solução. 
• O destino mais provável destes radicais livres é determinado pelo LET da 
radiação. 
• No caso de partículas de alto LET (alfa) os radicais OH são formados muito 
próximos uns dos outros e, com isso, eles podem se recombinar para produzir 
o peróxido de hidrogênio (água oxigenada). 
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• O peróxido de hidrogênio é um poderoso agente 
oxidante, que pode atacar moléculas importantes, 
como as de DNA. 
 
 
• Como o corpo humano é composto por mais de 70% 
de água, a radiólise da água, mecanismo indireto da 
radiação, é importante, sendo responsável por cerca 
de 70% dos efeitos biológicos. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
DNA 
 
• Ácido desoxidorribonucleico; 
• Dupla hélice: duas fitas 
mantidas ligadas por pontes de 
hidrogênio; 
• A estrutura de cada fita 
consiste de açúcar e grupos 
fosfato; 
• Ligadas a esta fita têm-se 4 
bases nitrogenadas: 
• Timina + Adenina 
• Guanina + Citosina 
 
CROMOSSOMO 
 
• Os cromossomos consistem, 
principalmente, de uma longa 
molécula de DNA e de proteínas 
associadas, chamadas de 
histonas. 
 
• A estrutura globular formada 
pelas histonas e o DNA constitui 
o nucleossomo (unidade do 
cromossomo). 
 
• Centrômero: região de 
constrição que divide o 
cromossomo em dois “braços”. 
Ele pode localizar-se em 
qualquer parte nos 
cromossomos. 
 
• Telômero: estrutura existente na 
extremidade dos cromossomos. 
Açúcar 
Fosfato 
 
 
 
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• EFEITO DA RADIAÇÃO NA MOLÉCULA DE DNA 
 
• Há um forte consenso de que o alvo da radiação é o DNA, para 
efeitos radiobiológicos, e que as diferenças na qualidade da 
radiação influenciam a natureza dos danos. 
 
• Entretanto, é importante lembrar que os organismos vivos 
possuem mecanismos de reparo dos danos causados pela 
radiação. 
 
• Dentre os danos que ocorrem no DNA podemos citar: mudança 
de uma base, perda de uma base, quebra das pontes de H, 
quebra de uma fita, quebra de duas fitas, etc. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
 
Enzima AP-endonuclease faz a 
incisão de uma nova base 
 
Enzima glicosilase reconhece a 
base alterada e a retira 
• Quebras Das Pontes De Hidrogênio: 
• Há indicações de que a ruptura das pontes de H, que ligam as bases, é 
reconstituída, em geral corretamente, em questão de dezenas de minutos, 
pelas enzimas que as células produzem. 
 
• Quebra Simples Da Mesma Molécula De DNA: 
• Danos irreversíveis surgem se um número muito grande de danos 
ocorrerem simultaneamente, ou ainda, se a quebra de uma das fitas (que 
pode ser causada com uma radiação de 50 eV de energia) não for 
reparada adequadamente e uma das pontas da fita ficar em estado reativo 
(ocorre a peroxidação – o O2 liga-se a essa ponta e o reparo nunca 
acontecerá). 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
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• Quebra Dupla Da Mesma Molécula 
De DNA: 
• Se duas fitas forem quebradas 
(podendo ocorrer com energias 
maiores ou iguais a 200 eV), mas, 
as quebras estão longe uma da 
outra, o reparo acontece, e estas 
quebras são reparadas 
separadamente. 
• Se as quebras nas duas fitas são 
opostas ou separadas por poucas 
bases, isto pode levar a uma quebra 
dupla de cadeia, ou seja, o pedaço 
de cromatina se divide em dois. 
• Acredita-se que o erro no reparo, 
principalmente, de quebra de duas 
fitas da molécula de DNA, seja a 
principal causa de morte celular e 
indução de efeitos mutagênicos e 
cancerígenos. 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
• Quebra Simples De Duas Moléculas Próximas: 
 
• Se uma das fitas de cada uma de duas moléculas de DNA 
próximas se romper, pode ocorrer a formação de uma ligação 
cruzada (o reparo não ocorre), devido à formação de locais 
reativos. 
 
 
 
 
 
 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
• Se dois cromossomos estiverem próximos 
entre si, e a radiação causar quebra de um 
dos braços de cada um deles, a posterior 
recombinação dos fragmentos pode formar 
aberrações do tipo translocação. 
• Algumas estão envolvidas em neoplasias, 
uma vez que elas são mutações estáveis e, 
portanto, transmissíveis na geração celular. 
• Pode ocorrer, também, a deleção. 
• Ambos são oncogênicos. 
 
• 1 Quebra Em Cada Braço De 2 Cromossomos 
Próximos:EFEITO DA RADIAÇÃO NOS CROMOSSOMOS 
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Quebra de 1 braço 
de cada 
cromossomo antes 
da replicação 
 
 
 
 
Nova replicação 
Formação de 
cromossomo 
acêntrico e um 
dicêntrico 
• 1 Quebra Em Cada Braço De 2 Cromossomos Próximos: 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
Esta aberração envolve uma troca entre 
dois cromossomos separados. Se uma 
quebra é produzida em cada 
cromossomo no início da intérfase, e eles 
estiverem próximos, eles podem se 
reunir. Esta troca é replicada durante a 
síntese de DNA, gerando um 
cromossomo com 2 cetrômeros (letal) e 
um acêntrico. 
2 quebras no mesmo braço 
do cromossomo antes da 
replicação 
• 2 Quebras Em 1 Braço De Um Mesmo Cromossomo: 
Deleção de um 
anel (oncogênico) 
 
 
Quebra de 2 
braços do mesmo 
cromossomo antes 
da replicação 
 
 
 
 
Nova replicação 
 
 
 
Anel (letal) + 
acêntrico 
• 2 Quebras Em 2 Braços De Um Mesmo Cromossomo: 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
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• REAÇÕES TECIDUAIS 
 
• Essas reações (segundo o ICRP, em 2007) ocorrem quando uma 
alta dose de radiação causa a morte celular de um número muito 
grande de células de um dado órgão ou tecido, a ponto de ele 
perder sua função ou de seu funcionamento ficar prejudicado. 
• Altas doses acontecem somente em acidentes ou em casos de 
tecidos sadios serem irradiados em radioterapia, por serem 
adjacentes a tecidos tumorais. 
• ICRP-1977: efeitos não estocásticos 
• ICRP-1991: efeitos determinísticos. 
• NATUREZA DOS EFEITOS BIOLÓGICOS 
• Quanto à natureza dos efeitos biológicos, há as reações teciduais 
(efeitos determinísticos) e os efeitos estocásticos. 
• Neste tipo de efeito: 
 
• A gravidade do efeito é função da exposição, ou seja, quanto maior 
a exposição à radiação ionizante, mais grave, forte ou severo é o 
efeito; no caso de queimadura, passa de queimadura leve para 
queimadura com bolhas. 
 
• Há um limiar de dose (relacionada à exposição) para o surgimento 
de uma reação tecidual, isto é, abaixo de uma determinada 
exposição à radiação, o número de células danificadas é pequeno, 
de modo que o organismo não se ressente e é difícil até mesmo de 
saber se foi exposto à radiação ionizante. 
• Assim, essas reações ocorrem quando as exposições à radiação 
ionizante são muito mais altas que os limites recomendados pelo 
sistema de radioproteção. 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
• O principal efeito das reações teciduais é a morte celular. 
• A morte celular pode ser causada por: (1) falência reprodutiva, 
(2) necrose e (3) apoptose. 
 
• A falência reprodutiva é a incapacidade das células se 
reproduzirem, em razão dos danos irreparáveis produzidos 
pelas radiações ionizantes. 
• De início, ela se manifesta em células que se dividem 
rapidamente, como as da medula óssea e da mucosa do trato 
gastrointestinal (maior radiossensibilidade). 
• Nas células que se dividem lentamente (fígado), a morte pode 
ocorrer meses ou anos após a irradiação. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
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• A necrose ocorre quando a célula sofre danos graves, em razão de agentes 
externos: 
• Na necrose, o núcleo das células permanece sem alterações significativas. 
• A célula incha e acaba por romper a membrana celular, pois a lesão não 
permite que a célula controle seu fluido e mantenha o balanço dos íons. 
• Esse rompimento causa uma inflamação. 
 
• A apoptose (também chamada de morte celular programada) é um 
mecanismo completamente diferente da necrose. 
• Ela ocorre espontaneamente; seu termo, em grego, significa “ato de cair”, 
como as folhas das árvores que caem no outono para preservar a energia 
para novas folhas renascerem na primavera. 
• Assim, tem-se um significado de que a morte é benéfica e programada, 
porque é importante para o organismo sobreviver e continuar funcionando 
bem. 
• Na apoptose, a célula encolhe, o núcleo é danificado e, geralmente, não 
ocorre inflamação. 
• Alguns cientistas afirmam que a necrose ocorre, com maior frequência, com 
altas doses de radiação, e a apoptose com baixas doses. 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
• Podemos, ainda, classificar as reações teciduais como imediatas 
ou tardias. 
 
• Reações Teciduais Imediatas 
 
• Elas surgem pouco tempo depois da exposição do indivíduo à 
radiação ionizante (algumas horas ou semanas), se o limite de 
exposição à RI, permitido, for ultrapassado. 
• Podemos citar: 
• eritemas da pele (queimaduras), 
• mucosites (inflamação da mucosa de revestimento do trato 
gastrointestinal – principalmente a boca), 
• escamações da epiderme. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
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EFEITOS BIOLÓGICOS 
• Reações Teciduais Tardias 
 
• Surgem vários meses ou anos (até 
10 anos) após a exposição à 
radiação ionizante, que ocorrem 
devido à lenta taxa de reposição 
de células. 
• Em alguns tecidos, diferentes tipos 
de danos surgem com diferentes 
tempos de latência. 
• Ex.: Danos na medula espinhal: 
• Danificação da mielina (camada 
externa) após alguns meses; 
• Necrose da matéria branca, 
entre 6 e 18 meses; 
• Vasculopatia (danos nos vasos), 
de 1 a 4 anos. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
Opacidade no cristalino radioinduzida em um especialista 
em Radiologia Intervencionista submetido a altos níveis de 
radiação espalhada. O número 1 indica opacidade 
subcapsular posterior; o número 2, opacidades 
puntiformes perinucleares 
Lesão na pele em homem de 40 anos 
submetido a múltiplas coronariografias. 
Aproximadamente 18 a 21 meses 
depois do procedimento, evidencia-se 
necrose dos tecidos. 
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• Uma pessoa, ao receber uma dose 
alta e aguda no corpo todo, isto é, em 
uma única exposição, acaba 
apresentando a síndrome aguda da 
radiação (SAR). 
 
• Fases da SAR: 
• Doses entre 1 – 10 Gy: 
• Morte por dano à medula óssea; 
• Aumento da incidência de mortes e 
a diminuição do tempo de sobrevida 
com o aumento da dose; 
• Doses de 10-100 Gy: 
• Morte por dano no sistema 
gastrointestinal; 
• Doses > 100 Gy: 
• Morte por falência múltipla dos 
órgãos (incluindo o sistema nervoso 
central); 
• O tempo de sobrevivência diminui 
com o aumento da dose. 
 
 
• Efeito da Radiação em Embriões (Reações Teciduais Tardias) 
 
• Não é fácil estabelecer uma relação causa-efeito (de morte 
embrionária ou de efeitos no embrião devido à radiação ionizante), 
pois há outros agentes que podem provocar efeitos no embrião, sem 
estarem relacionados com a radiação. 
• Há 2 principais efeitos: letalidade e anomalias congênitas. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
EFEITOS BIOLÓGICOS 
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• EFEITOS ESTOCÁSTICOS 
 
• Os efeitos estocásticos são alterações que surgem nas células normais, 
sendo os principais o efeito cancerígeno e o hereditário. 
• O cancerígeno ocorre nas células somáticas, ou seja, o câncer incide 
nas células da pessoa que recebeu a radiação. 
• O hereditário ocorre nas células germinativas e pode ser repassado 
aos descendentes da pessoa irradiada. 
• Características deste efeito: 
• Não há limiar de dose de radiação para a indução de dano no DNA que 
resulte em câncer; ou seja, até mesmo a radiação ambiental pode 
induzir a um câncer; 
• Não há relação de gravidade entre dose e câncer, diferentemente das 
reações teciduais; 
• Quanto maior a dose, maior a probabilidade de ocorrência de efeitos 
estocásticos. 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
• Diferente das reações teciduais, detectadas com doses altas e acima de 
um limiar, os efeitos estocásticos podem ser causados por quaisquer 
doses: base do modelo linear sem limiar, que relaciona a incidência de 
efeitos estocásticos com a dose. 
 
• Modelo Linear sem Limiar 
• Esse modelo foi proposto pela UNSCEAR em 1958 e, segundo ele, os 
efeitos de baixas doses de radiação podem ser extrapolados com base no 
conhecimento dos efeitos de doses altas, usando-se a seguinterelação 
entre efeito (E) e dose (D): E = a D, onde “a” é um parâmetro do termo 
linear. 
• Ou seja, nesse modelo está implícito que, qualquer exposição, por 
menor que seja, incluindo doses devido à radiação natural, pode 
causar efeitos estocásticos. 
• A argumentação para o uso desse modelo é que o câncer é monoclonal 
(origina-se a partir de uma célula), e que a baixa dose de radiação é uma 
pequena perturbação sobre outros agentes cancerígenos. 
• Ou seja, é a gota d´água em um copo já cheio. 
 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
• Efeitos Estocásticos Cancerígenos 
• Os efeitos estocásticos cancerígenos são sempre tardios. 
• O período entre a exposição à radiação e a detecção do câncer, chamado 
de tempo de latência, pode ser de vários anos. 
• Ex.: o tempo de latência médio para leucemia é de 8 anos. 
• As principais fontes de informação vêm de estudos epidemiológicos dos 
sobreviventes de Hiroshima e Nagasaki, pacientes submetidos à 
radioterapia, trabalhadores ocupacionalmente expostos e população que 
morava ao redor de Chernobyl. 
• Além disso, no caso de pessoas expostas às bombas atômicas, o 
aumento da incidência de câncer está relacionado não só com a dose, 
mas com a idade na época >> Risco maior quanto menor a idade. 
 
• Efeitos Estocásticos Hereditários 
• O efeito hereditário resulta em mutação nas células germinativas que, 
quando usadas na concepção, carregam os danos hereditariamente. 
• Entretanto, segundo estudos com pessoas expostas às bombas 
atômicas, não há evidências que mostram que a exposição dos pais à 
radiação causa um aumento de doenças hereditárias nos filhos.