Radiobiologia(Biologia)

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Efeitos Biológicos das Radiações
Thiago de Salazar e Fernandes, D.Sc.
AULA DE RADIOBIOLOGIA
FASES DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
Efeitos Físicos Efeitos Químicos Efeitos Biológicos Efeitos Orgânicos
Grandezas Físicas
Exposição: Quantidade de carga elétrica 
produzida por ionização no ar, por 
unidade de massa do ar. 
Unidade: C/kg
Dose Absorvida : D = dE / dm
Unidade: gray (Gy)
LET
A resposta das células de um tecido ou
órgão vai depender do tipo e da média de
energia da radiação (dE) que é depositada
na matéria por unidade de comprimento
(dl), definida como Transferência Linear
de Energia (LET).
LET = dE / dl
Unidade: keV / µm
TRANSFERÊNCIA LINEAR DE ENERGIA 
(LET)
(A)
(B) x x x x x x x
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
(A) Alto LET = partícula alfa, íons pesados
(B) Baixo LET = raios X, gama, beta
TIPOS DE RADIAÇÃO
Alfa – Radiação Corpuscular, baixo poder de penetração
Beta – Radiação Corpuscular, alcance 10 x maior que alfa
Gama – Radiação Eletromagnética, alto poder de penetração
Chumbo
 
FASES DOS EFEITOS BIOLÓGICOS
Efeitos Físicos Efeitos Químicos Efeitos Biológicos Efeitos Orgânicos
DANO ÀS CÉLULAS
RI
ÁCIDO DESOXIRIBONUCLÉICO
Alvo da Proteção 
Radiológica.
Estrutura de dupla-
hélice de DNA carrega 
o código genético da 
célula.
A alteração da molécula 
de DNA pela radiação 
ionizante pode levar à:
Morte celular
Reparo do dano
Câncer
MECANISMOS DE LESÃO NO DNA
Efeito Indireto
Efeito Direto
RI
EFEITO DIRETO
EFEITO DIRETO
ACÚCAR
QUEBRA DE 
PONTES DE
HIDROGÊNIO
AÇÚCAR
PERDA 
DA BASE
QUEBRA DA 
FITA DUPLA
QUEBRA DA 
FITA SIMPLES
DÍMERO DE
PIRIMIDINA
SSB (Quebra da Fita Simples)
DSB (Quebra da Fita Dupla)
DNA
COMO AS ABERRAÇÕES SE FORMAM?
EFEITO INDIRETO
RI
H2O H2O
+ + e-
H+ + OH.
H2O
H2O
-
H. + OH-
H2O2
EFEITO INDIRETO
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)
Potencializa o Efeito
EFEITO DO OXIGÊNIO
FATORES QUE INFLUENCIAM NO 
EFEITO BIOLÓGICO
Tipo de radiação (LET)
Dose
Taxa de dose
Fracionamento da dose
Exposição aguda ou crônica
Teor hídrico 
Presença de O2 (Efeito O2)
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 BIOLÓGICOS
LEI DE BERGONIÉ E TRIBONDEAU
⚫ Quanto mais diferenciada for a célula, 
maior é a sua resistência à radiação;
⚫ Quanto mais jovem for o tecido ou órgão, 
mais radiosensível ele será;
⚫ Quanto maior a atividade metabólica, maior 
a radiosensibilidade;
⚫ Quanto maior a taxa de proliferação celular, 
maior a radiosensibilidade.
TECIDOS MAIS SENSÍVEIS
Entre os tecidos mais sensíveis no 
homem estão:
ovários
testículos
cristalino dos olhos
medula óssea
tecido sanguíneo (linfócitos)
tecido gastrointestinal
CLASSIFICAÇÃO DOS EFEITOS 
BIOLÓGICOS
⚫ Dose e forma de resposta
⚫ Tempo de manifestação
⚫ Nível de dano
DOSE
⚫ Dose Absorvida : D = dE / dm
⚫ Unidade: gray (Gy) = 1 J / kg
DOSE E RESPOSTA
⚫ Estocásticos ⚫ Determinísticos
Probabilidade de dano Gravidade do dano
Dose Dose
DOSE E RESPOSTA
⚫ Estocásticos
⚫ Resposta 
estatística
⚫ (loteria)
⚫ Determinísticos
⚫ Ocorrerá sempre, 
proporcional a 
dose
⚫ (poupança)
HORMESIS vs LNT e LT
TEMPO DE MANIFESTAÇÃO
⚫ Efeitos Imediatos
⚫ Síndrome da 
Irradiação Aguda
⚫ Efeitos Tardios (ou 
retardados)
⚫ Câncer
NÍVEL DO DANO
⚫ Somáticos
⚫ No indivíduo 
irradiado
⚫ Genéticos 
(hereditários)
⚫ No descendente
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA 
NOS TESTÍCULOS
➢ 10 cGy - diminuição na contagem espermatogônica 
(12 meses)
➢ 250 cGy - esterilidade temporária (2 - 3 anos ou mais)
➢ 400-600 cGy ou 1500 cGy fracionada (10 dias)-
esterilidade permanente
NOS OVÁRIOS
➢ 150 a 200 cGy - (dose única) - ambos ovários 
esterilidade temporária
supressão da menstruação (12 a 36 meses)
➢ 300-800 cGy ou 1000/2000 cGy fracionada ( poucos dias) -
esterilidade permanente com alteração hormonal
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA NA PELE
danos nos tecidos da epiderme, derme e subcutâneo
local de maior danos: camada germinativa da epiderme
local de resposta rápida: rede capilar da derme
epiderme derme subcutâneo
a
b
g
EVOLUÇÃO DA RADIODERMITE
Fase 1 Fase 2
Fase 3 Fase 4
SÍNDROME DA IRRADIAÇÃO 
AGUDA
Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Estágio 4
Período
Prodrômico
Latência Manifestação da Doença
-Síndrome Hematológica
-Síndrome Gastrintestinal
-Síndromed o SNC
Recuperação ou
morte
Fase Dose 
(Gy) 
Tempo de 
sobrevida (dias) 
Sinais Clínicos e Sintomas 
Prodrômica > 1 --------------- Náusea, vômito e diarréia 
Latente 1 - 100 --------------- Nenhum 
Hematológica 2 - 10 10 – 60 Náusea, vômito, diarréia, anemia, 
leucopenia, hemorragia, febre, infecção 
Gastrintestinal 10 - 50 4 – 10 O mesmo da hematológica, mais 
desequilíbrio eletrolítico, letargia, fadiga 
e choque 
Sistema Nervoso 
Central 
> 50 0 – 3 O mesmo da gastrointestinal, mais ataxia, 
edema, vasculite, meningite 
 
CONTAGEM SANGÜÍNEA
CONTAGEM DE GRANULÓCITOS
Acidente de Goiânia (1987)Acidente de Hanford (1962)
Bender e Cooch, 1966
Ramalho e Nascimento, 1991
Incidentes Radiológicos
Irradiação vs Contaminação
Fonte de Césio-137
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Goi%C3%A2niaRadiationsource.gif
Polônio-210 – Londres, 2006
Po-210
DOSIMETRIA CITOGENÉTICA
Alterações cromatídicas
Alterações cromossômicas:
Instáveis (dicêntricos, anéis e fragmentos).
Estáveis (translocação, inserção e 
deleção).
Micronúcleos.
DIVISÃO CELULAR
Interfase
Prófase Prometáfase
Metáfase Anáfase Telófase Citocinese
Aberrações 
Cromossômicas
Micronúcleos
Colchicina
Citocalasina B
REARRANJOS INTRACROMOSSÔMICOS
M
E
T
Á
F
A
S
E
IN
T
E
R
F
A
S
E
NORMAL
DELEÇÃO
TERMINAL
INVERSÃO 
PERICÊNTRICA
DELEÇÃO 
INTERSTICIAL
ANEL 
ACÊNTRICO
ANEL 
CÊNTRICO
Lloyd e Dolphin, 1977
REARRANJOS INTERCROMOSSÔMICOS
M
E
T
Á
F
A
S
E
IN
T
E
R
F
A
S
E
NORMAL DICÊNTRICO + FRAGMENTO DICÊNTRICO + FRAGMENTO
Lloyd e Dolphin, 1977.
Dicêntricos
Anel
ABERRAÇÕES CROMOSSÔMICAS
ABERRAÇÕES 
CROMOSSÔMICAS ESTÁVEIS
FISH
TRANSLOCAÇÃO RECÍPROCA
INSERÇÃO
Inserção
MICRONÚCLEOS
FORMAÇÃO DE MICRONÚCLEOS NUMA CÉLULA EM DIVISÃO
Micronúcleo
MICRONÚCLEO
Perda 
cromossômica
Fragmento 
acêntrico
Centrômero 
Negativo
Centrômero 
Positivo
Y = C + aD + bD2
CURVA DE CALIBRAÇÃO
BIODOSIMETRIA
BIOINDICADORES