Aula 7 E 8 - 20 04 21 e 11 05 21 - RADIOBIOLOGIA

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Prof. Ms. Mauricio Pavone
rodrigueson@gmail.com
RADIOBIOLOGIA E 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS 
RADIAÇÕES
• É a ciência que estuda os efeitos biológicos causados 
pela radiação ionizante.
• Radiação: é a transferência de energia ou por ondas 
eletromagnéticas ou através de partículas
RADIOBIOLOGIA E EFEITOS 
BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES
• O organismo humano é uma estrutura muito complexa e cuja sua
menor unidade e com funções próprias é a célula.
• As células são compostas por vários tipo de moléculas:
aminoácidos, proteínas, água, etc... Pode-se dividir as células do
organismo humano em dois grupos: células somáticas e células
germinativas.
RADIOBIOLOGIA E EFEITOS 
BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES
• Células somáticas – compõem a
maior parte do organismo, sendo
responsáveis pela formação da
estrutura corpórea (ossos e
músculos).
• Células germinativas estão
presentes nas gônadas (ovários e
testículos) onde se dividem
produzimos os gametas (óvulos e
espermatozoides) necessários na
reprodução.
RADIOBIOLOGIA E EFEITOS 
BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES
• A radiação ionizante interage com células e tecidos basicamente de duas
formas.
• A primeira ocorre após absorção da energia da radiação pelo meio
biológico, ejeção de elétrons e interação direta dos elétrons ejetados com
componentes celulares, como DNA, proteínas e lipídios, provocando
alterações estruturais e funcionais; esse é chamado de efeito direto e
corresponde a cerca de 30% do efeito biológico total.
• O outro mecanismo, que é o predominante, deve-se à interação da
radiação e ejeção de elétrons da água, um dos principais componentes de
nossas células, levando à produção de radicais livres, e denominado
efeito indireto. O principal radical livre oxidante, resultante da radiólise da
água, é a hidroxila.
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM O TECIDO
• O DNA é um dos principais alvos da radiação e a quebra das fitas
de dupla hélice pode ser irreversível, levando à mortecelular.
• A lesão que causa esse dano irreversível é chamada de letal,
diferente da subletal, quando existe possibilidade de reparo,
dependendo da dose de radiação e do volume irradiado.
• Além das quebras, podem também ocorrer rearranjos
cromossômicos, resultando em fragmentos acêntricos, dicêntricos
e anéis (aberrações instáveis) além de translocações e inversões
(aberrações estáveis).
INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM O TECIDO
MECANISMO DIRETO E INDIRETO
MECANISMO DIRETO – quando a radiação age diretamente nas
moléculas importantes, como DNA, principal constituinte dos
cromossomos do núcleo das células.
MECANISMO INDIRETO – quando a radiação age na molécula da
água, quebrando-a (radiólise) e produzindo componentes reativos,
como os radicais livres, que são moléculas ou átomos neutros
instáveis.
Os átomos ou moléculas que perderem elétron, por sua vez,
tornam-se radicais livres e iniciando uma reação em cadeia.
MECANISMO DIRETO E INDIRETO
MECANISMO DIRETO
Os danos nos DNAs resultam em anormalidades nos cromossomos
que são chamados de aberração cromossômica.
Esta deve-se à quebra nos cromossomos, que se não for reparada,
resulta em fragmentos perdidos durante a divisão celular ou ligados
incorretamente a outros cromossomos.
As quebras nas duas fitas do DNA são apontadas como as lesões
mais importantes na produção de aberração cromossômica.
MECANISMO DIRETO
MECANISMO DIRETO
O material genético de uma célula é constituído por longos
filamentos de DNA e ainda de quatro diferentes subunidades
(nucleotídeos) que podem serem identificados como Adenina (A),
Guanina (G), Timina (T) e Citosina (C). Os pares de base sempre
são A–T ; C-G.
O DNA apresenta-se como uma dupla fita de nucleotídeos que
assumem a forma de uma hélice.
MECANISMO DIRETO
DNA
Diferentes mensagens são codificadas a partir da
combinação de quatro letras: A, M, O e R.
Exemplo do DNA como molécula informacional.
DNA – Ácido desoxirribonucleico 
Sistema de reparo
MECANISMO INDIRETO
Um dos processos mais importantes de interação da radiação no
organismo humano é com as moléculas de água por apresentarem
grande quantidade no corpo.
Quando a radiação interage com as moléculas de água do
organismo humano, essas moléculas se quebram (radiólise)
formando uma série de produtos danosos ao organismo, como os
radicais livres e a água oxigenada.
O destino mais provável desses radicais livres é determinado
principalmente pela LET (Transferência Linear de Energia).
MECANISMO INDIRETO
Transferência Linear de Energia, Linear Energy Transfer (LET),
compreende a perda média de energia, por colisão, de uma
partícula carregada por unidade de comprimento.
Radiações consideradas de alto LET são aquelas que possuem um
alto poder de ionização e uma taxa de transferência de energia
num meio material. Partículas alfa e íons pesados são
classificadas como radiações com alto LET.
As de baixo LET são raios X, gama, beta + e beta -.
LET - Transferência Linear de Energia
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RADIOBIOLOGIA E 
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS 
RADIAÇÕES – Parte 2 
Os efeitos biológicos da radiação dependem não só de fatores
como dose, taxa de dose, condições ambientais na altura da
radiação e sensibilidade radiológica do sistema biológico, mas
também da distribuição espacial da deposição energética.
A LET é um parâmetro que descreve a deposição média
energética por unidade de comprimento, da radiação incidente.
Apesar de todas as radiações ionizantes serem capazes de
produzir os mesmos efeitos biológicos, a magnitude do efeito por
dose unitária difere. Doses idênticas de radiação de diferentes
LETs não produzem a mesma resposta biológica.
LET - Transferência Linear de Energia
LET - Transferência Linear de Energia
LET - Transferência Linear de Energia
LET - Transferência Linear de Energia
Características gerais
Características gerais
Características gerais
Características gerais
Características gerais
DOSE ABSORVIDA(Gy)
• Estocástico
– Ex: Câncer
– Não tem limiar de dose
– Probabilidade de aparecimento aumenta com a dose
• Determinístico
– Ex: náusea, vômito, queda de cabelo, epilação, 
radiodermite, queimadura de pele, esterelidade,catarata,
....... Morte.
– Tem limiar de dose (~ 1 Gy)
– Gravidade do dano aumenta com a dose
– Morte celular
Classificação dos efeitos biológicos
• Próstata: ~ 70 Gy
• Mama: ~ 50 Gy
• Paliativo: ~ 30 Gy
•Pessoa que recebe de corpo inteiro de e 1 única vez ~ 10 
Gy ou até menos pode ser irreversível e ser levado à
morte.
• Na RT: doses são fracionadas e localizadas apenas no
tumor
• Paciente em média / dia = 2 a 3 Gy
 Efeitos determinísticos (~ 1 Gy)
Em RT
TEMPO PARAAPERECER O DANO
• Imediato
– horas a poucos meses para aparecer
• Tardio
– Muitos meses a anos para aparecer
NÍVEL DO DANO
• Somático
– Aparece só no indivíduo irradiado
• Hereditário
– Aparece em outras gerações do indivíduo irradiado
Classificação dos efeitos biológicos
Divisão celular - Mitose
Divisão celular - Meiose
Efeito genético ou Hereditário
Catarata – Irradiação localizada do 
cristalino
Catarata – Irradiação localizada do 
cristalino
Epilação
Radiodermite - Irradiação localizada na pele
Radiodermite
Esterelidade – Irradiação das gônadas
• Associado ao efeito imediato (agudo), somático e
determinístico
• Altas doses
• Principais tecidos afetados
o Hematopoiético
o Gastrointestinal
o Nervoso
Síndrome Aguda da Radiação
(SAR)
Irradiação de corpo inteiro - Síndrome 
Aguda da Radiação
(SAR)
Síndrome Hematopoiética
Síndrome Gastrointestinal
Síndrome Cerebrovascular
Síndrome Aguda – Irradiação de corpo 
inteiro
►Os efeitos biológicos provocados pela radiação ionizante são
de natureza bastante variável e dependem de fatores como
dose total recebida, se esta foi aguda ou crônica, se foi
única ou fracionada, se foi localizada ou de corpo inteiro.
►Exemplos:
►A dose plicada a um tratamento de câncer: se ao invésde
ser fracionada fosse dada uma única vez ... grande
probabilidade de morte.
►Exposição contínua da radiação de fundo: poucos efeito.
Mas
se a dose acumulada por 50 anos fosse concentrada uma
única vez ... probabilidade de efeitos biológicos.
►COMO ACONTECE NA RT?
►Quando a célula é atingida pela radiação ionizante podem acontecer três 
coisas:
►Morte Celular - Efeito sofrido tanto pela célula normal quanto a 
tumoral, embora a tumoral, na maioria das vezes, seja a mais
sensível.
►Dano Subletal - Onde o efeito não foi suficiente para levar à morte da
célula, existe a possibilidade de recuperação deste dano e também 
acontece tanto com as células normais quanto com as tumorais.
►Nenhum Dano - A radiação passa pela célula sem produzir qualquer 
efeito.
► A radioterapia normalmente é administrada de forma fracionada. Num 
tratamento convencional realizam-se em média de 25 a 30 aplicações,
uma
vez por dia, cinco vezes por semana. Este fracionamento não é realizado 
► Existem motivos para isso:
► Ao fracionar o tratamento com doses diárias menores, as células normais
que sofreram dano subletal conseguem se recuperar entre uma fração e
outra de tratamento.
► Esta capacidade de recuperação do dano é maior entre as células
normais.
►Desta maneira, quando for realizada a segunda fração, a célula normal
que sofreu o dano estará recuperada e o mesmo não acontecerá com a
célula tumoral. Para esta, a segunda fração de radioterapia irá contribuir
para o acúmulo de danos até levá-la a morte.
►Para que o dano causado pelo radical livre ao DNA da célula se
consolide, é muito importante a presença do oxigênio. Assim, os
tumores bem oxigenados respondem melhor à radioterapia do que os
pouco oxigenados.
►O tumor possui áreas bem oxigenadas, geralmente localizadas na
periferia e áreas com baixo índice de oxigenação que são mais centrais.
►Quando o tumor recebe o efeito da radioterapia, as células periféricas
morrem mais do que as centrais. O intervalo entre uma fração e outra do
tratamento permite que o oxigênio que era utilizado por esta célula que
morreu seja desviado para as células com baixa concentração de
oxigênio. Portanto, numa fração seguinte do tratamento teremos maior
número de células oxigenadas, consequentemente mais sensíveis à
radiação.
►Existe um equilíbrio numérico entre as células nas diferentes fases do
ciclo celular. Estas fases se diferem em relação à sensibilidade à
radiação, ou seja, existem as mais sensíveis e as menos sensíveis.
Com uma fração de radioterapia, as células da fase mais sensível
morrem mais do que as das outras fases. Ocorre o desequilíbrio
numérico que volta a se restabelecer entre uma fração e outra do
tratamento. Na próxima fração haverá novamente número maior de
células na fase mais sensível do ciclo celular.
► À medida que as células do ciclo celular morrem mais, começa a ocorrer
o recrutamento de células que se encontravam em repouso. Desta
maneira, o fracionamento faz com que as células avancem das fases
mais resistentes para as mais sensíveis do ciclo proporcionando um
ganho terapêutico.
► Todos estes processos mencionados, conhecidos como os 4 "Rs” da
radiobiologia (Reparo, Reoxigenação, Redistribuição, Repopulação),
ocorrem de maneira simultânea e em última análise pode-se afirmar
que: O FRACIONAMENTO CONTRIBUI PARA O REPARO DAS
CÉLULAS NORMAIS QUE SOFRERAM O DANO SUBLETAL E PARA
AUMENTAR A SENSIBILIDADE DO TUMOR À RADIAÇÃO.