Aula de radiobiologia

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Radiobiologia 
Fundamental e 
Molecular
Prof. Me. Mauricio Pavone
Radiobiologia
Fontes de Naturais de Radiação Fontes de Artificiais de Radiação
Radiação externa :
• Radiação cósmica
• Radiação solar
• Elementos radioativos
Radiação interna :
• K40 nos músculos e C14
Radiação externa :
• Tubos de raio x 
• Reatores nucleares
• Radioisotópos artificiais (Césio 137, 
• Produtos industriais
Radiobiologia
Fontes Naturais de Radiação
O HOMEM E SEU MEIO AMBIENTE SEMPRE ESTIVERAM SUJEITOS À RADIAÇÃO
IONIZANTE, SENDO CONTINUAMENTE EXPOSTOS À RADIAÇÃO PROVENIENTE DO
ESPAÇO (RADIAÇÃO CÓSMICA), DOS RADIONUCLÍDEOS PRESENTES NO SOLO
(RADIAÇÃO TERRESTRE OU RADIONUCLÍDEOS PRIMORDIAIS) OU ALIMENTOS, ÁGUA E
AR POR ELES CONSUMIDOS.
A SOMA DESTAS RADIAÇÕES É DITA “RADIAÇÃO DE FUNDO” OU FONTES NATURAIS DE
RADIAÇÃO.
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Fontes Naturais de Radiação
AS FONTES NATURAIS PODEM SER EXTERNAS OU INTERNAS
1) RADIAÇÃO CÓSMICA - PROVÉM DO ESPAÇO, CONSTITUÍDA POR PRÓTONS, PARTÍCULAS α
DENTRE OUTRAS. SÃO EXTREMAMENTE ENERGÉTICAS, E VARIA DE LOCAL A LOCAL NA TERRA.
QUANTO MAIS ALTO FOR O LOCAL, 
MAIOR A DOSE DE RADIAÇÃO 
CÓSMICA.
EXTERNAS
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Fontes Naturais de Radiação
1) RADIAÇÃO CÓSMICA – COMO O CAMPO MAGNÉTICO DA TERRA DESVIA AS PARTÍCULAS
CARREGADAS, ASSIM, RADIAÇÃO CÓSMICA SERÁ MÍNIMA NO EQUADOR E MÁXIMA NOS PÓLOS,
ALÉM DISSO COMO A ATMOSFERA ATENUA A RADIAÇÃO CÓSMICA, ELA SERÁ MÁXIMA A UMA
MAIOR ALTITUDE.
MAIOR RADIAÇÃO CÓSMICA
MAIOR RADIAÇÃO CÓSMICA
EXTERNAS
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Fontes Naturais de Radiação
2) RADIONUCLÍDEOS NATURAIS – EXISTEM NA CROSTA DA TERRA SUBSTANCIAS
NATURAIS QUE CONTRIBUEM PARA O AUMENTO DA RADIAÇÃO NATURAL EXTERNA.
SÃO ELAS:
AREIAS MONAZÍTICAS (RICAS EM TÓRIO) DE GUARAPARI;
MINAS DE URÂNIO E TÓRIO EM POÇOS DE CALDAS,
EXTERNAS
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Fontes Naturais de Radiação
DEVE-SE AOS RADIONUCLÍDEOS INALADOS OU INGERIDOS.
INTERNAS
O POTÁSSIO 40 PRESENTE NO LEITE E VERDURAS É NATURALMENTE RADIOATIVO E 
SE INCORPORA INTERNAMENTE AO ORGANISMO QUE OS CONSOME
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Fontes Naturais de Radiação
DEVE-SE AOS RADIONUCLÍDEOS INALADOS OU INGERIDOS.
INTERNAS
O GÁS RADÔNIO QUE É PRODUZIDO PELO DECAIMENTO RADIOATIVO DO URâNIO 238, 
PRESENTE NAS ROCHAS E SOLOS
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Fontes Naturais de Radiação
DEVE-SE AOS RADIONUCLÍDEOS INALADOS OU INGERIDOS.
INTERNAS
A CASTANHA-DO-PARÁ ABSORVE BÁRIO DO SOLO E JUNTO COM ESTE , POR AFINIDADE QUÍMICA, TAMBÉM O 
RADIUM, URÂNIO E TÓRIO (RADIOATIVOS), QUEM CONSOME MUITA CASTANHA COM CERTEZA AUMENTARÁ SUA 
DOSE NATURAL INTERNA
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Fontes Naturais de Radiação
DEVE-SE AOS RADIONUCLÍDEOS INALADOS OU INGERIDOS.
INTERNAS
OS CANGURUS NA AUSTRÁLIA ALIMENTAM-SE DE PASTAGENS QUE ACUMULAM URÂNIO.
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ALÉM DAS RADIAÇÕES DE FUNDO (NATURAIS) EXISTEM AS FONTES ARTIFICIAIS DE RADIAÇÃO QUE
O HOMEM É EXPOSTO DIARIAMENTE.
RADIAÇÕES POR EXPLOSÕES E REATORES NUCLEARES, DE EXAMES MÉDICOS E AFINS, SÃO AS
CHAMADAS FONTES ARTIFICIAIS.
FONTES ARTIFICAIS DE RADIAÇÃO
Radiobiologia
A POEIRA RADIOATIVA RESULTANTE DE
TESTES NUCLEARES É LIBERADA NA
NATUREZA E ACABA SE DEPOSITANDO NO
SOLO.
APÓS 1963, PAÍSES COMO EUA, GRÃ-
BRETANHA E RÚSSIA FIRMARAM ACORDOS
DE INTERROMPERAM ESTES TESTE AO AR
LIVRE.
ALÉM DISTO O S TESTES SUBTERRÂNEOS
SÃO DE VALORES LIMITADOS.
FONTES ARTIFICAIS DE RADIAÇÃO
Radiobiologia
CONTRIBUIÇÃO DOS DIVERSOS TIPOS DE RADIAÇÃO
RADIAÇAO COSMICA
RADIAÇAOINTERNA
RADIAÇAO DIAGNÓSTICA
POEIRA RADIOATIVA
OUTROS
Radiobiologia
As radiações são denominadas de ionizantes quando produzem íons, radicais e elétrons livres 
na matéria que sofreu a interação.
IONIZAÇÃO
A ionização se deve ao fato das radiações possuírem energia alta, o suficiente para quebrar as 
ligações químicas ou expulsar elétrons dos átomos após colisões.
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IONIZAÇÃO
RAIOS XRAIOS X
+ -
x
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IONIZAÇÃO
Exposição
Absorção
Ionização/Excitação
Efeitos Biológicos
Energia do fóton
incidente
Energia de ligação 
do elétron
é menor
Vibração momentânea do
elétron e o fóton de raios X
sofre desvio de trajetória
Fóton de Raio X
Espalhamento não modificado ou Efeito 
Thomson
Energia do fóton
incidente
Energia de ligação 
do elétron
= oupouco
maior
Fóton de Raio X
Remoção do elétron da camada 
orbital ionização O elétron ejetadoé 
denominado de 
fotoelétron
Absorção fotoelétrica
Absorção fotoelétrica
Energia do fóton
incidente
Energia de ligação
do elétron
é maior
Fóton de Raio X
Remoção do elétron da 
camada mais externa
orbital ionização
Fóton
Espalhamento modificado ou efeito 
Compton
Efeito Thomson
Efeito Compton
Absorção fotoelétrica
IONIZAÇÃO
EXCITAÇÃO
Interação dos raios X com a matéria
CORPO HUMANO: +/- 75 trilhões de células
Acontece que 60% dos componentes do nosso organismo 
são líquidos (principalmente solução aquosa de íons e outras
substâncias)
2/3 desse líquido está DENTRO das células ! 
(líquido intracelular)
Água, proteínas e solutos - grandes quantidade de 
íons potássio, magnésio e fosfato, entre outros .
A água está presente dentro de todas
as células, seu meio líquido é o seu
principal constituinte (70% a 80% dela,
exceto nas célulasdegordura).
• A água é a molécula mais importante do organismo e como o
oxigênio, dióxido de carbono e os lipídeos, move-se facilmente
através dasmembranas.
- A água é essencialmente a única molécula que movimenta-se livremente
entre os compartimentos intra e extracelular, e alcança um estado de
equilíbrio (ou seja, a distribuição uniforme da água através dos
compartimentos é conhecida como EquilíbrioOsmótico.)
Passagem da Agua através da Membrana 
Citoplasmática
Efeito Direto
Formação de radicais livres 
pela radiólise da água
Quando os fótons de raios X
são absorvidos diretamente
pelas estruturas
importantes do sistema
celular, como DNA, RNA e
enzimas
Efeito Indireto
Mecanismos de ação da radiação 
ionizante
Radicais Livres são espécies químicas altamente
reativas entre si e com substâncias vizinhas,
caracterizadas por possuírem elétrons não-pareados
Radicais Livres
Os processos que conduzem ao aparecimento
dos radicais livres são, esquematicamente,
agrupados em três fases ou estágios
Caracterizado pela ocorrência de excitações e ionizações:
H2O – perde 1 elétron - H2O+ (instável)
H2O – ganha 1 elétron - H2O- (instável)
Estágios de ação
Estágio físico
 Caracterizado pela radiólise da água.
Estágio físico - químico
Estágios de ação
H2O
Perde umelétron íon H2O +
H2O
Ganha um elétron íon H2O -
OH -
OH•
H•
H +
Radiólise da água
Radicais 
livres
OH• + OH• H2O2
H• + Oxigênio HO•2
Citotóxico para as células
+ H2H• H• Redutor celular
Radicais livres reagem entre si
Radicais livres em presença de O2
Radical hidroperóxido
Estágio químico
Estágios de ação
Formação (por exemplo) do radical hidroxila (HO): deletério 
ao organismo.
Causa danos ao:
DNA
RNA
Proteínas
Lipídios
Membranas celulares do núcleo
Membrana mitocondrial
Danifica atividade enzimática da célula, dificuldades no transporte 
ativo através das membranas celulares, citólise e morte celular.
Radiólise da água por radiação ionizante
Caracterizado pelas alterações dos componentes químicos essenciais das
células causando alterações metabólicas dano biológico
Estágio que pode variar de segundos a anos
Efeito 
biológico 
somático
Efeito 
biológico 
genético
Estágio biológico
Estágios de ação
CÉLULA
TECIDOS
ÓRGÃOS
SISTEMAS
ORGANISMO
Efeitos biológicos das radiações
célula
OS SERES HUMANOS SÃO
COMPOSTOS POR
APROXIMADAMENTE 75 TRILHÕES
DE CÉLULAS.
NESTAS ESTÃO ARMAZENADOS OS
MATERIAIS GENÉTICOS(DNA).
Efeitos biológicos das radiações
célula
AS MOLÉCULAS DE DNA
CONTÊM OS GENES
RESPONSÁVEIS PELAS
INFORMAÇÕES GENÉTICAS
QUE SE TRANSMITEM DE
GERAÇÃO A GERAÇÃO.
Efeitos biológicos das radiações
UMA EXPOSIÇÃO DESTAS
MOLÉCULAS À RADIAÇÕES
IONIZANTES PODE
DESENCADEARDESDE A MORTE
CELULAR ATÉ SURGIMENTO DE
MUTAÇÕES QUE EM SUA
MAIORIA SÃO MALÉFICAS.
Efeitos biológicos das radiações
SÃO 2 OS PRINCIPAIS MECANISMOS ATRAVÉS DOS QUAIS AS RADIAÇÕES 
PODEM LESAR UMA MOLÉCULA:
1. O DIRETO.
2. O INDIRETO.
Efeitos biológicos das radiações
Mecanismos de ação da radiação ionizante
célula
MACROMOLÉCULAS
(DNA, RNAe enzimas)
ÁGUA
RADICAIS 
LIVRES
DIRETO INDIRETO
Efeitos biológicos das radiações
Mecanismos direto e indireto
Explique o processo de desenvolvimento 
do efeito Biológico?
TIPOS DE EFEITOS BIOLÓGICOS : SOMÁTICOS E HEREDITÁRIOS
QUANDO OS EFEITOS DAS RADIAÇÕES ATINGIREM CÉLULAS
SOMÁTICAS, SERÃO MANIFESTADOS NA PRÓPRIA PESSOA
IRRADIADA. SÃO OS CHAMADOS EFEITOS SOMÁTICOS
JÁ QUANDO OS EFEITOS DAS RADIAÇÕES ATINGIREM
CÉLULAS DA LINHAGEM GERMINATIVA (GAMETAS) SERÃO
MANIFESTADOS NA DESCENDêNCIA DESTE INDIVÍDUO,
SENDO CHAMADOS DE EFEITOS HEREDITÁRIOS.
Efeitos biológicos das radiações
RADIAÇÃO
Célula 
Germinativa
Célula
somática
TIPOS DE EFEITOS BIOLÓGICOS : SOMÁTICOS E HEREDITÁRIOS
Efeitos biológicos das radiações
EFEITOS SOMÁTICOS: AGUDOS E CRÔNICOS
DEPENDENDO DA DOSE QUE O INDIVÍDUO ESTÁ
EXPOSTO, OS EFEITOS SOMÁTICOS PODERÃO SE
MANIFESTAR MAIS IMEDIATOS (AGUDOS) OU
MAIS TARDIAMENTE (CRÔNICOS).
QUANTO MAIOR FOR A DOSE IRRADIADA, MAIS
AGUDOS SERÃO OS EFEITOS, SE APRESENTARÃO
MAIS RÁPIDO!!
Efeitos biológicos das radiações
Fatores que influenciam os efeitos somáticos
Dose
Ritmo de aplicação
Tamanho da área irradiada 
Tipo de radiação
Idade
Tipo de célula irradiada
Efeitos biológicos somáticos
Princípio de Bergonié e Tribondeau
“O efeito das radiações é maior nas células menos 
diferenciadas e em grande atividade reprodutora”
Ellinger-classificação das células de acordo com sua 
radiossensibilidade
Linfócitos - eritroblastos - granulócitos - mieloblastos -
células epiteliais - células endoteliais - células do tecido 
conjuntivo - células do tecido ósseo - células do tecido 
nervoso - células musculares
Radiossensibilidade e radiorresistência
Manifestação aguda Manifestam-se até 30 dias após 
à exposição a radiação
Tempo transcorrido entre a irradiação e 
manifestação clínica do dano
Manifestação crônica Manifestam-se após muito 
tempo da exposição, podendo 
levar até 30 anos
Período de latência das radiolesões
EFEITOS SOMÁTICOS
•GÔNADAS-
ESTERILIDADE 
TEMPORÁRIA
•PELE-
DEPILAÇÃO& 
ERITEMA
GRANDES 
DOSES
ÁREAS LIMITADAS
EX: RADIOTERAPIA
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES
Efeitos na cavidade oral
Mucosa Oral: MUCOSITE
Xerostomia
Dentes - atraso no desenvolvimento
Manifestações agudas - exposição limitada
Cáries rampantes
Manifestações agudas - exposição limitada
PEQUENAS 
DOSES
ÁREAS LIMITADAS
DOSES REPETIDAS
DERMATITES CRÔNICAS
•RESSECAMENTO DA 
PELE
•UNHAS FRIÁVEIS
•ULCERAÇÕES 
(TECIDO 
CONJUNTIVO 
DEGENERADO)
•CARCINOMAS
EFEITOS SOMÁTICOS
EX: TÉCNICOSDE 
RADIOLOGIA
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES
Pequenas doses de radiação a porções limitadas do corpo 
Radiodermites devido à manutenção do filme na boca do 
paciente pelos pioneiros da Radiologia Odontológica
Manifestações crônicas- exposição limitada
Grau de lesão depende:
– De qual órgão ou tecido
– Da exposição total: intensidade x tempo
– Do grau de absorção
Efeitos agudos
Efeitos crônicos
Efeitos Orgânicos da Radiação
Eritema e radiodermite.
Náusea, vômito, diarréia, fraqueza e choque
Febre
Lesões hemorrágicas da pele
Ulcerações internas e externas
Diarréia sanguinolenta
Depressão medular óssea grave e morte.
Radiação: Efeitos Agudos
 Mutação genética
 Alteração cromossomial(+) céls. sangüíneas, pele,
gonadas, cristalino(-) ossos, glândulas endócrinas e
sistema nervoso
 Câncer: leucemia, ósseo, tireóide
 Fibrose pulmonar e renal
 Catarata
 Anemia
 Esterilidade
 Radiodermite
Radiação: Efeitos Crônicos
1. Quais as fontes da radiação, e de uma forma simples, classifique.
2. O que é ionização?
3. Explique o efeito Compton?
4. O que é um radical livre?
5. Nos efeitos biológicos das Radiações temos os efeitos SOMÁTICOS E 
HEREDITÁRIOS, explique
Estudo dirigido