[1] O documento descreve os efeitos da radiação ionizante em células, incluindo os primeiros casos de câncer radioinduzido e os avanços na radiobiologia desde a descoberta dos raios X. [2] A radiação ionizante causa efeitos biológicos ao interagir com moléculas como a água e o DNA, podendo danificar ou matar células. [3] Existem fatores que influenciam a radiosensibilidade celular como dose, tipo de radiação, presença de oxigênio e estado

1. EFEITO DA RADIAÇÃO
IONIZANTE EM CÉLULAS
PARTE I

2. 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

3. 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
(<200 mSv, < 0,1mSv/min)

4. COMO A RADIAÇÃO IONIZANTE CAUSA SEUS EFEITOS?
E absorção de E da radiação
transferência de E da radiação
organismos vivos
moléculas biológicas
EFEITO
BIOLÓGICO
E não há deposição de energia
nenhum efeito
E deposição de energia
célula danificada
E dano letal
morte celular
E dano subletal danifica a célula sem causar morte
reparo célula normal
célula alterada
interação da radiação
com as células vivas
manifestações biológicas
eventos pouco conhecidos

6. Mecanismo Indireto exitação
reparo correto
Mecanismo Direto
E
1014 células
H2O ----H + OH
DNA alvo 105 genes
DNA
lesado 10-6 mutações / 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

7. EFEITOS DETERMINÍSTICOS (há limiar)
De acordo com o UNSCEAR (1993), o limiar é cerca de:
- INDUÇÃO DE ESTERILIDADE (para indivíduos sadios):
No homem
temporária
permanente
0,15 Gy (exposições agudas)
0,4 Gy/ano (exposições crônicas)
3,5 - 6 Gy (exposições agudas)
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
Na mulher permanente
2,5 - 6 Gy (exposições agudas)
0,2 Gy/ano (exposições crônicas)
exposição crônica

8. Depressão na formação do
sangue
eritema e descamação
necrose nos tecidos 50 Gy após 3 semanas de exposição
0,5 Gy (exposição aguda de toda a medula)
3 - 5 Gy com aparecimento de sintomas cerca
de 3 semana após exposição
0,4 Gy/ano
- EXPOSIÇÕES NA PELE
- DECRÉSCIMO NO NÚMERO DE CÉLULAS SANGUÍNEAS
período sensível
(0,12 a 0,2 Gy)
8–15 semanas após a concepção (período de organogênese)
uma dose de 1 Sv
- RETARDO MENTAL (exposição intra – uterina)
retardo mental severo em cerca de 40% dos indivíduos
expostos

9. 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)
- SÍNDROME AGUDA DA RADIAÇÃO (IRRADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO)
- MORTE CELULAR INDIVIDUAL efeito estocástico
- MORTE DE UM GRANDE NÚMERO D ECÉLULAS efeito determinístico
(disfunção do órgão ou tecido)

10. EFEITOS DIRETOS E INDIRETOS DAS RADIAÇÕES
E interage com moléculas
vizinhas
E
interage diretamente no DNA
Água
Ácidos nucleicos
Proteínas
Lipídeos
Carboidratos

11. 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
OH + OH H2O2
H + H H2
H + H2O OH + H2
H + OH H2O
RH + OH R + H2O
reações secundárias
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)

12. LESÃO NO NÚCLEO E NO CITOPLASMA
Radicais livres
Espécies ativas de O2
Núcleo (DNA)
Fe ++ + H2O2 Fe+++ + OH + OH-
O2
- + Fe+++ O2 + Fe++
O2
- + H2O2 OH + OH- + O2
Fe
Reação de Fenton
dano oxidativo no DNA
envelhecimento
morte
celular
câncer
transformação
maligna
mutação

13. LESÃO NO NÚCLEO E NO CITOPLASMA
Radicais livres
Espécies ativas de O2
Citoplasma (membranas)
membranas
carboidratos
proteínas
lípides
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

15. VÁRIOS TIPOS DE LESÕES INDUZIDAS NO DNA POR RADIAÇÃO
IONIZANTE
ACÚCAR
QUEBRA DE
PONTES DE
HIDROGÊNIO
AÇÚCAR
PERDA
DA BASE
QUEBRA DA
FITA DUPLA
QUEBRA DA
FITA SIMPLES
DÍMERO D E
PIRIMIDINA

16. 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
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 BIOLÓGICOS

17. FATORES FÍSICOS
DOSE > dose > dano biológico
TAXA DE DOSE
Taxa de dose = dose aplicada por unidade
de tempo
Taxa de dose alta > taxa de dose baixa
< tempo de exposição > tempo de exposição
reparo

18. DL50 dose letal para 50% dos integrantes
da população exposta de corpo inteiro
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
Valores típicos de DL50(30)
para exposição total de
animais a radiação X ou gama
10,0
7,5
5,0
2,5
100
75
50
25
Dose (Gy)
%
Letalidade
DL 50 (30)
Típico gráfico para determinação da DL50(30) para
ratos expostos a irradiação de corpo inteiro por
raios X

19. FRACIONAMENTO DA DOSE
Uma única exposição > 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

20. 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 > 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

21. RADIAÇÕES DE ALTA LET > RADIAÇÕES DE BAIXA LET
(partícula a, nêutrons) (raios X, raios gama)
LET = quantidade de E média depositada na matéria (keV/mm)
unidade de distância percorrida

22. 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 0,01 = 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
R-X - fração de sobrevida de 0,6 = 3 Gy
n - fração de sobrevida de 0,6 = 1 Gy

23. 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

24. 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

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

27. FATORES CELULARES
ESTADO PROLIFERATIVO
Mais radiossensíveis células que mais rapidamente se dividem
1906 Bergonie e Tribondeau
RADIOSSENSIB. CELULAR = atividade mitótica
grau de especialização

28. 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

29. 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
GRUPO 7: fibrócitos
condrócitos
fagócitos
GRUPO 8: células musculares
células nervosas

30. RADIOSSENSIBILIDADE DE LINFÓCITOS
• normalmente não se dividem
• células especializadas e diferenciadas
• células altamente radiossensíveis
• relação volume nuclear / citoplasma grande
• escassos em citoplasma
Características