EFEITO DA RADIA

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EFEITO DA RADIAÇÃO IONIZANTE EM CÉLULAS

• PARTE I

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Efeitos da radiação ionizante em células

• 1895 _descoberta dos raios X e da radioatividade
  natural
• W. K. Roentgen Henry Becquerel
• aparecimento da radiodermite
• 1902 _primeiro caso de câncer radioinduzido
  (câncer de pele)
• 1911 _mais de 100 casos de câncer de pele
• 1927 _H. J. Muller e Drosophila (radiogenética)
• a radiação ionizante pode afetar o patrimônio
  genético
• II Guerra Mundial _avaliação mais detalhada
• Radiobiologia _ênfase maior nas últimas décadas
• Melhor conhecimento da radiação _numerosos
  benefícios
• _proteção contra os efeitos nocivos

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RADIAÇÃO

• RADIAÇÃO IONIZANTE
• UNSCEAR não existe uma dose segura de
  exposição de radiação sob o ponto de vista
  genético, sendo que qualquer exposição à radiação
  pode envolver um certo risco de indução de
  efeitos hereditários e somáticos
• Radiações de baixas doses
• importância radiobiológica
• (lt200 mSv, lt 0,1mSv/min)

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COMO A RADIAÇÃO IONIZANTE CAUSA SEUS EFEITOS?
absorção de E da radiação
E
organismos vivos
EFEITO BIOLÓGICO
transferência de E da radiação
moléculas biológicas
E
não há deposição de energia
nenhum efeito
E
deposição de energia
reparo
célula danificada
célula normal
E
dano letal
morte celular
E
dano subletal
danifica a célula sem causar morte
célula alterada
interação da radiação com as células vivas
manifestações biológicas
eventos pouco conhecidos
5
(No Transcript)
6
E
exitação
Mecanismo Indireto
1014 células
ionização
H2O ----H OH
Mecanismo Direto
DNA
alvo
105 genes
DNA lesado
10-6 mutações / gene / divisão celular
reparo correto
não reparo
reparo errôneo
DNA restaurado
DNA mutado
morte celular
célula mutada viável
célula normal
apoptose
célula somática
célula germinativa
Doenças hereditárias (transmissíveis)
Catarata Malformações Síndromes da radiação
Diminuição da longevidade Envelhecimento
precoce Indução do câncer
efeitos determinísticos
efeitos estocásticos
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EFEITOS DETERMINÍSTICOS (há limiar)

• De acordo com o UNSCEAR (1993), o limiar é cerca
  de
• - INDUÇÃO DE ESTERILIDADE (para indivíduos
  sadios)

0,15 Gy (exposições agudas)
temporária
0,4 Gy/ano (exposições crônicas)
No homem
3,5 - 6 Gy (exposições agudas)
permanente
2 Gy/ano (exposições crônicas)
2,5 - 6 Gy (exposições agudas)
Na mulher
permanente
0,2 Gy/ano (exposições crônicas)
- INDUÇÃO DE CATARATA
2 - 10 Gy (radiação de baixa LET) 1 - 2 Gy
(radiação de alta LET) 0,15 Gy/ano (radiação de
baixa LET)
exposições agudas
exposição crônica
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- EXPOSIÇÕES NA PELE
3 - 5 Gy com aparecimento de sintomas cerca de 3
semana após exposição
eritema e descamação
necrose nos tecidos
50 Gy após 3 semanas de exposição
- DECRÉSCIMO NO NÚMERO DE CÉLULAS SANGUÍNEAS
0,5 Gy (exposição aguda de toda a medula)
Depressão na formação do sangue
0,4 Gy/ano
- RETARDO MENTAL (exposição intra uterina)
período sensível (0,12 a 0,2 Gy)
815 semanas após a concepção (período de
organogênese)
retardo mental severo em cerca de 40 dos
indivíduos expostos
uma dose de 1 Sv
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- SÍNDROME AGUDA DA RADIAÇÃO (IRRADIAÇÃO DE CORPO
INTEIRO)
Hematopoiético 2 10 Gy ( morte dentro de 10
30 dias) Gastrointestinal 10 100 Gy (morte
dentro de 3 5 dias) Sistema nervoso central
100 1000 Gy (morte dentro de 1 2 dias)
- MORTE CELULAR INDIVIDUAL
efeito estocástico
- MORTE DE UM GRANDE NÚMERO D ECÉLULAS
efeito determinístico (disfunção do
órgão ou tecido)
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EFEITOS DIRETOS E INDIRETOS DAS RADIAÇÕES
E interage com moléculas vizinhas
Água Ácidos nucleicos Proteínas Lipídeos Carboidra
tos
E interage diretamente no DNA
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• Radiólise da água
• H2O H2O e-
• e- H2O H2O-
• H2O H2O H H2O OH
• H2O- H2O OH- H2O H
• H OH- H2O
• H2O H OH

reações secundárias
OH OH H2O2 H H H2 H H2O OH H2 H
OH H2O RH OH R H2O
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)
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LESÃO NO NÚCLEO E NO CITOPLASMA
Radicais livres Espécies ativas de O2
Núcleo (DNA)
Fe H2O2 Fe OH OH-
O2- Fe O2 Fe
Reação de Fenton
O2- H2O2 OH OH- O2
Fe
dano oxidativo no DNA
transformação maligna
mutação
envelhecimento
morte celular
câncer
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LESÃO NO NÚCLEO E NO CITOPLASMA
Radicais livres Espécies ativas de O2
carboidratos proteínas lípides
Citoplasma (membranas)
membranas
formação de peróxidos lipídicos
alterações das propriedades das membranas
alteração no potencial
inativação de substâncias receptoras ligadas à
membrana
mudança de permeabilidade
perda da integridade
decréscimo de fluidez
escoamento de Ca e outros íons
aumento da suscetibilidade da membrana ao ataque
enzimático
LISE CELULAR
14
(No Transcript)
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VÁRIOS TIPOS DE LESÕES INDUZIDAS NO DNA POR
RADIAÇÃO IONIZANTE
DÍMERO D E PIRIMIDINA
QUEBRA DA FITA SIMPLES
ACÚCAR
AÇÚCAR
PERDA DA BASE
QUEBRA DA FITA DUPLA
QUEBRA DE PONTES DE HIDROGÊNIO
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RADIOSSENSIBILIDADE CELULAR
Radiação ionizante qualquer tipo de célula
do organismo Células radiossenbilidade
diferente
Fatores que influenciam o efeito da radiação
dose taxa de dose fracionamento da dose exposição
aguda ou crônica tipo de radiação LET
RBE
FATORES FÍSICOS
presença ou não de antioxidante tensão de O2
(Efeito O2) teor hídrico
FATORES QUÍMICOS agentes modificadores
estado proliferativo (Lei de Bergonie e
Tribondeau) fase do ciclo celular estado
fisiológico ou metabólico constituição genética
da célula
FATORES BIOLÓGICOS
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FATORES FÍSICOS

• DOSE gt dose gt dano
  biológico
• TAXA DE DOSE
• Taxa de dose dose aplicada por unidade
• de tempo
• Taxa de dose alta gt taxa de dose baixa
• lt tempo de exposição gt tempo de exposição
• reparo

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DL50 dose letal para 50 dos integrantes da
população exposta de corpo inteiro
100
Valores típicos de DL50(30) para exposição total
de animais a radiação X ou gama
75
Letalidade
Organismo DL50(30) (Gy) Cão 3,5 Porco da
Índia 4 Homem 2,5 - 4,5 Camundongo 5,5 Macaco 6
Rato 7,5 Coelho 8 Galinha 6 Peixe
dourado 23 Sapo 7 Tartaruga 15
50
25
10,0
7,5
5,0
2,5
DL 50 (30)
Dose (Gy)
Típico gráfico para determinação da DL50(30) para
ratos expostos a irradiação de corpo inteiro por
raios X
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• FRACIONAMENTO DA DOSE
• Uma única exposição gt forma fracionada dose
  total seja a mesma
• reparo
• dose única doses fracionadas
  inexistência de reparo
• Fracionamento da dose em radioterapia
• Poupa os tecidos sadios - reparo do dano subletal
• - repopulação das células
• - reoxigenação de células tumorais
• Aumenta o dano no tumor - redistribuição de
  células nas fases radiosensíveis do
  ciclo celular

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• TIPO DE RADIAÇÃO - LET e RBE
• quantitativamente independe tipo de
  radiação
• Efeito Biológico quantitativamente depende
  tipo de radiação
• mesma quantidade de E
• mesmo número de pares de íons formados
• Doses equivalentes de diferentes tipos de
  radiação não produzem efeitos biológicos
  quantitativamente similares
• 1Gy de nêutrons gt 1 Gy de raios X
• diferença no padrão de deposição de E da
  radiação
• Efeitos biológicos deposição de E da radiação
• Deposição de E e a sua distribuição na matéria
  tipo de radiação

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LET quantidade de E média depositada na
matéria (keV/mm) unidade de distância
percorrida

• RADIAÇÕES DE ALTA LET gt RADIAÇÕES DE BAIXA LET
• (partícula a, nêutrons) (raios X, raios gama)

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RBE dose de raios X (250 kV)
(mesmo efeito biológico) dose de
outro tipo de radiação
Curva de sobrevida de células de mamíferos em
cultura, irradiadas com neutron e com R-X
R-X - fração de sobrevida de 0,6 3 Gy n
- fração de sobrevida de 0,6 1 Gy
R-X - fração de sobrevida de 0,01 10 Gy
n - fração de sobrevida de 0,01 6,6 Gy
RBE 1,5
RBE 3
Explicação R-X há shoulder
neutron curva exponencial
?RBE vai depender da dose
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• LET ? 100 keV/mm (LET ótima)
• RBE atinge o valor máximo
• reflete o tamanho do alvo
• que é similar para todas as
• células de mamíferos
• densidade de ionização
• distância média entre os
• eventos ionizantes coincide
• com o ? da dupla hélice
• de DNA (2 nm)
• Radiações de LET ótimo
• n de algumas centenas de keV
• -p de baixa E
• -partículas a

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FATORES QUÍMICOS

• EFEITO O2
• Na presença do O2 sistemas biológicos
  tornam - mais sensíveis à radiação
  (hipóxia ou anóxia)
• radiação X ou g 2 e 3
• Taxa de aumento do O2 (OER) nêutron 1 e 2
• a 1 (não ocorre a
  radiossensibilidade pelo O2)
• Habilidade do O2 em potencializar a eficácia
• de uma dada dose de radiação EFEITO DO
  O2
• O2 modifica quantitativamente o dano da
  radiação, mas não altera qualitativamente
• O2 necessita estar presente no momento da
  irradiação
• Concentração muito pequena de O2
  suficiente para induzir um efeito
  radiobiológico
• Tecidos normais (20 - 40 mm Hg)
  bastante oxigenados

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(No Transcript)
26

• Mecanismos
• - age diretamente na molécula - alvo O2
  nível de lesões químicas iniciais impede o
  reparo
• - age em nível de radicais livres
  responsáveis pelo efeito O2
• O2 R RO2 (peróxidos orgânicos)
• O2 potencializa a lesão inicial induzida pela
  radiação

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FATORES CELULARES

• ESTADO PROLIFERATIVO
• Mais radiossensíveis células que mais
  rapidamente se dividem
• 1906 Bergonie e Tribondeau

RADIOSSENSIB. CELULAR atividade mitótica
grau de especialização
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• FASE DO CICLO CELULAR
• células em mitose ou em G2 mais
  sensíveis
• células na fronteira G1 / S mais resistentes
• variação no nível de compostos contendo
  grupamentos SH
• Hipóteses atividade de enzimas de reparo
• configuração ou grau de condensação do DNA
• CONSTITUIÇÃO GENÉTICA DA CÉLULA (capacidade de
  reparo)
• diferentes níveis de indução de dano no DNA
  eficiência de reparo
• 
  radiossensibilidade intrínseca celular

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CLASSIFICAÇÃO DE CÉLULAS DE MAMÍFEROS QUANTO À
RADIOSSENSIBILIDADE

• GRUPO 1 linfócitos
• eritoblastos
• espermatogonias
• GRUPO 2 células granulosas
• mielócitos
• células intestinais
• célualas germinativas da camada
  epidérmica da pele
• GRUPO 3 células glandulares gástricas
• células endoteliais de vasos
  sanguíneos
• GRUPO 4 osteoblastos
• osteoclastos
• condroblastos
• espermatócitos e espermátides
• GRUPO 5 granulócitos
• osteócitos
• espermatozóides
• GRUPO 6 fibroblastos
• células endoteliais de grandes
  vasos sanguíneos
• eritrócitos

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RADIOSSENSIBILIDADE DE LINFÓCITOS
Características

• normalmente não se dividem
• células especializadas e diferenciadas
• células altamente radiossensíveis
• relação volume nuclear / citoplasma grande
• escassos em citoplasma