Radiobiologia Celular e Molecular1 pptx 2

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Prof. Mário Trigueiro
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“Quando um sistema biológico é exposto as 
radiações, surgem lesões detectáveis nos diferentes 
níveis de organização. Assim, tais efeitos podem ser 
estudados em termos de fragmentos de moléculas, 
moléculas inteiras, organelas celulares, células, 
tecidos, órgãos e organismos. É evidente que cada 
nível de estudo fornece informações importantes 
que podem ser de grande valia para compreensão 
de fenômenos que se passam em outros níveis de 
complexidade biológica.” 
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 “Conhecer os efeitos biológicos dos raios-x é 
fundamental para usar a radiação como um 
meio seguro de auxiliar de diagnóstico.”
 Estudos realizados 
com bactérias
 In vitro
▪ 1950
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 Molécula mais importante do corpo
 Controla o crescimento e desenvolvimento da célula e dos 
seres humanos
 O DNA é a molécula alvo ao dano provocado pela 
radiação
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 Dano citogenético pode ser detectado se a 
agressão provocada pela radiação no DNA for 
suficiente.
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 O dano também pode resultar em atividade 
metabólica anormal.
 Proliferação rápida e desordenada, é a principal 
causa de neoplasias. 
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 Se o dano ao DNA ocorrer em células 
germinativas
 Possibilidade que a resposta à exposição seja 
observada em gerações seguintes.
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 Contém milhares de moléculas de DNA
 Quando o dano é visível
 Sinal que houve elevada intensidade de 
radiação
 Efeito Direto
 Radiação interage diretamente com as moléculas 
importantes como: Enzimas e o DNA, podendo 
causar desde mutação genética até morte celular.
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 Cisão em uma das hélices da cadeia principal
 Cisão na cadeia principal nas duas hélices
 Cisão da cadeia principal seguida de ligação 
cruzada
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 Translocações Cromossômicas
 Quebra dos degraus da cadeia de DNA
 As pontes são mais radiossensíveis que as bases 
nitrogenadas. 
▪ Para cada quebra na CP, quebram-se 10 a 20 pontes.
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 Mutação do tipo pontual
 Resulta na perda ou 
mudança de uma base, 
levando a criação de uma 
gene anormal.
▪ Podendo transmitir às células 
filhas o código incorreto.
ACÚCAR
QUEBRA DE 
PONTES DE
HIDROGÊNIO
AÇÚCAR
QUEBRA DA 
FITA SIMPLES
DÍMERO D E
PIRIMIDINA
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 Efeito Indireto
 Radiação quebra a molécula da água, formando 
assim radicais livres que podem atacar outras 
moléculas importantes. 
▪ Esse mecanismo é importante, uma vez que nosso corpo 
é composto de 80% de água.
 Trata das mudanças 
ocorridas na água pela 
absorção de radiação de alta 
energia.
 A irradiação da água 
representa a principal 
interação da radiação no 
organismo.
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 Organismo humano (células)  80% de água 
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Solução aquosa
 Produtos da radiólise da água 
 Efeitos biológicos (danos)
 Quando a molécula de água é irradiada fica 
ionizada (energia suficiente), se dissocia em um 
par de íons.
H2O + HOH
+ + e-
 Após a ionização grande quantidade de reações pode 
ocorrer.
 Os íons podem se ligar novamente, restabelecendo a 
molécula de água.
▪ Nenhum dano
 Formação de íons terceiros
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 Formação de íons
 Recombinação 
▪ Sem dano
 Radicais livres
 Altamente Reativos (energéticos)
 Ruptura de ligações químicas
▪ Lesão 
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 Geração de células 
 24horas
 Principais efeitos resultante de irradiação ao 
DNA
 Morte celular
 Neoplasias
 Danos genéticos
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“Os átomos do nosso corpo estão unidos, formando 
moléculas, algumas muito pequenas como a molécula 
da água, e outras muito grandes como a molécula de 
DNA. Esses átomos estão unidos por forças elétricas. 
Quando uma partícula ionizante arranca um elétron 
de um dos átomos de uma molécula do nosso corpo, 
pode causar sua desestabilização que resulta em 
quebra da molécula. (Okuno; Yoshimura, 2010; Okuno, 
1988).”
 Dose absorvida
 Estocástico
 Determinístico
 Nível de dano
 Somático
 Genético
 Tempo de manifestação
 Imediatos
 Tardios
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 São efeitos em que a probabilidade de 
ocorrência é proporcional à dose recebida, 
mas sem a existência de limiar.
 Dose pequenas, podem induzir também efeitos.
 Leva à transformação celular.
 Alteração aleatória no DNA de uma única 
célula que continua a se reproduzir.
 Dano célula germinativa: efeito hereditário 
pode ocorrer.
 Formação de neoplasias 
 Mutação 
 Efeitos genéticos
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 São efeitos causados por irradiação total ou 
localizada, causando um grau de morte 
celular.
 Existe um limiar de dose.
 Leva à morte celular.
 Existe limiar de dose para aparecer danos.
 Probabilidade de ocorrência e gravidade ao 
dano são proporcionais à dose.
 Geralmente aparecem num curto intervalo de 
tempo.
 Catarata, leucopenia, anemia, esterilidade, 
hemorragia, eritema e necrose.
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 Surgem do dano nas células do corpo e o 
efeito aparece na própria pessoa irradiada. 
Dependem da dose absorvida, da taxa de 
absorção da energia da radiação, da região e 
da área do corpo irradiada.
 São efeitos que surgem no descendente da 
pessoa irradiada, como resultado do dano 
produzido pela radiação em células dos 
órgãos reprodutores, as gônadas. 
 Têm caráter cumulativo e independe da taxa 
de absorção da dose.
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 Efeitos sobre os organismos complexo 
podem ser:
 Imediatos 
▪ Primeiros efeitos biológicos causados pela radiação 
ocorrem num período de poucas horas até algumas 
semanas após a exposição.
▪ Radiodermite 
 Tardios
▪ Quando aparecem de dois meses à anos.
▪ Câncer
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 Se as doses forem muito altas, predominam 
os efeitos imediatos, e as lesões serão 
severas ou até letais.
 Para doses intermediárias, predominam com 
grau de severidade menor, e não 
necessariamente permanentes. Poderá haver, 
haver lesões severas a longo prazo.
 Para doses baixas, não haverá efeitos 
imediatos, mas há possibilidade de lesões a 
longo prazo.
 Síndrome aguda da radiação.
 Isso acontece quando a dose absorvida é grande, 
da ordem de centenas ou milhares de rads. 
▪ Alto LET
▪ Manifestações gastrintestinais
▪ Óbito 
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 A síndrome aguda da radiação é um quadro, cuja 
gravidade varia de acordo com a dose absorvida, a 
quantidade de tecido irradiado. 
 Indivíduos que receberam doses da ordem de 10.000 
rads (100Gy) morreram em algumas horas ou no 
máximo em 2 dias.
 Esses pacientes, logo após a irradiação, passam a 
apresentar desorientação espacial e temporal, 
perdem a coordenação motora e têm convulsões.
 O quadro evolui sempre para pior, e o coma 
geralmente antecipa a morte. 
 Uma raio-x normal possui em torno de 5 rads.
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 Para mostrar o efeito deletério das radiações, 
costuma-se usar um parâmetro conhecido 
como dose letal.
 Essa dose corresponde à quantidade de 
radiação capaz de matar, em 30 dias, 50% da 
população dos animais irradiados e 
representa-se em símbolo por LD50(30) . 
 Entre os efeitos tardios das radiações devem ser 
ressaltadas:
 Carcinogênese
 Envelhecimento precoce
 Catarata
 Depressão do sistema imunológico 
 Malformações
▪ Os seres vivos estão, permanentemente, submetidos à radiação 
que provêm de fontes naturais (terrestres e do espaço) e são 
denominadas de radiação de fundo (background) e cujos efeitos 
deletérios, em longo prazo, ainda não se conhece e estudos 
adequados ainda se faz necessário. 
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Radiação ionizante qualquer tipo de célula do organismo
Células radiossenbilidade diferente
dose
taxa de 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 (Lei de Bergonie e Tribondeau)
fase do ciclo celular
estado fisiológico ou metabólico
constituição genética da célula
FATORES FÍSICOS
FATORES QUÍMICOS
agentes modificadores
FATORES BIOLÓGICOSLESÃO NO NÚCLEO E NO CITOPLASMA
Radicais livres
Espécies ativas de O2
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
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Mecanismo Indireto exitação
reparo correto
Mecanismo Direto
E
1014 células
H2O ----H + OH 
DNA alvo 105 genes
DNA
lesado
gene / divisão celular
não reparo reparo errôneo
DNA
restaurado
DNA
mutado
célula
normal
célula
mutada
viável
morte
celular
apoptose
ionização
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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 Para efeito de segurança, em proteção 
radiológica, considera-se que o efeito 
biológico produzido por radiação é de 
caráter cumulativo, ou seja, despreza-se 
o reparo do dano.