Radiobiologia: Efeitos das Radiações Ionizantes em Células e Tecidos Vivos

Radiobiologia Definição Radiologia das radiações ou simplesmente radiobiologia é o ramo da biologia que estuda os diversos efeitos das radiações ionizantes sobre células e tecidos vivos É uma área da ciência que estuda os efeitos biológicos da radiação ionizante Estas radiações podem interagir diretamente com os componentes celulares efeito direto ou de modo indireto pela radiólise da água efeito indireto Unidades Dose de Radiação Absorvida rad O rad é a medida de energia transferida para um material pela radiação ionizante alfa beta gama raios x protons nêutrons Seu correspondente no SI é o gray Gy 1 rad 100erg de energia absorvida pelo tecido 1Gy 100rad Unidades Dose equivalente Rem O rem é um unidade de energia absorvida que leva em consideração o efeito biológico esperado pelo tipo de radiação que transfere energia para o tecido O dano relativo para cada tipo de radiação é dado pelo fator de qualidade QF Seu equivalente no Sistema internacional de medidas é o Sievert Sv Dose equivalente rem dose absorvida rad x QF Dose equivalente Sv dose absorvida Gy x QF Unidades Dose Efetiva E Dose efetiva é o somatório das doses equivalentes para cada órgão ou tecido irradiado em um indivíduo levando em consideração a sensibilidade de cada órgão ou tecido E Ht x Wt Ht dose equivalente para cada tecido Wt fator de ponderação para cada tecido Órgão ou Tecido T Fator de Peso WT Exemplo A radiografia de tórax resulta em uma dose média no tecido de 50uGy Qual a dose efetiva E 50 x 012 pulmão 6 50 x 005 mama 25 50 x 005 esôfago 25 50 x 005 tireóide 25 TOTAL 135 uSv RADIOBIOLOGIA Ramo da ciência que estuda os efeitos da radiação ionizante sobre os organismos vivos Tipos de efeitos da radiação ionizante sobre os organismos vivos o Efeitos determinísticos ou nãoestocásticos o Efeitos estocásticos Efeito determinístico Determinístico limiarnão estocástico Existência de um valor limite de dose abaixo desta dose o efeito não é observável A gravidade do efeito aumenta com a dose Um grande número de células está envolvido Ferida causada por radiação em acidente industrial Limiar para efeitos determinísticos Cataratas do cristalino do olho 210 Gy Esterilidade permanente machos 356 Gy fêmeas 256 Gy Esterilidade temporária machos 015 Gy fêmeas 06 Gy dose Severidade do efeito Limiar Efeito estocástico Estocástico sem limiar Sem limiar A probabilidade do efeito aumenta com a dose Geralmente ocorre numa única célula por exemplo cancro efeitos genéticos Imagem representa lesões nas mãos de profissionais de saúde dos anos de 1900 com lesões dermatites e amputações causadas pelo uso inadequado e ausência de proteção no uso de aparelhos de raiosx e fluoroscopia Efeitos determinísticos ou não estocásticos o Dose limiar o dose gravidade do efeito o Célula somática Manifestação apenas no indivíduo irradiado Efeitos estocásticos o Sem dose limiar o dose probabilidade de ocorrência do efeito o Célula somática ou hereditária Manifestação no indivíduo irradiado eou em seu descendente irradiação de gônadas EFEITOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE SOBRE OS ORGANISMOS VIVOS RADIAÇÃO NUCLEAR Partícula Alfa 24 2 prótons 2 nêutrons Partícula Beta e antie ou pósitron Raio Gama o0 radiação eletromagnética RADIAÇÃO NUCLEAR Transferência Linear de Energia T L E o É a transferência média de energia da radiação por unidade de comprimento ao longo do caminho percorrido no meio irradiado keVµm carga massa energia T L E velocidade T L E T L E 24 oo RADIAÇÃO NUCLEAR Poder de Penetração oo 24 Poder de Ionização 24 oo RADIAÇÃO NUCLEAR Poder de Ionização Radiação ionizante Radiação não ionizante Remove e Não remove e Radicais livres Transfere calor Dano celular Aquecimento Morte Câncer DANOS PROVOCADOS PELAS RADIAÇÕES IONIZANTES NO DNA Ação direta X Ação indireta Radiação ioniza moléculas vizinhas ao DNA água ácido nucléico proteína lipídeo carboidrato Radicais Livres Dano no DNA Radiação ioniza o DNA Dano no DNA COMPOSIÇÃO APROXIMADA DE UM SER HUMANO DANOS PROVOCADOS PELAS RADIAÇÕES IONIZANTES NO DNA Mutação do DNA Célula com mutação sobrevive Cancer Morte Celular Mutação reparada Célula Inviável Célula Viável Ação indireta H2O H OH Reparo correto Ação direta Radiação Ionizante DNA DNA lesado Reparo errôneo ou Não reparo DNA restaurado DNA mutado Célula normal Célula mutada viável Morte celular Célula somática Célula germinativa Catarata Malformação Síndrome da Radiação longevidade Envelhecimento Precoce Câncer Doenças Hereditárias transmissíveis Efeitos Determinísticos Efeitos Estocásticos ETAPAS DOS EFEITOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES SOBRE O ORGANISMO FORMA DOSE ABSORVIDA SINTOMATOLOGIA Infraclínica 1 Gy Ausência de sintomatologia na maioria dos indivíduos Reações gerais leves 1 2 Gy Astenia náuseas e vômitos 3 a 6 h após a exposição sedação em 24 h Hematopoiética leve 2 4 Gy Função medular atingida leucopenia anemia Recuperação em 6 meses Hematopoiética grave 4 6 Gy Função medular gravemente atingida DL50 4 45 Gy Morte de 50 dos indivíduos irradiados Gastrointestinal 6 7 Gy Diarréia vômito e hemorragias Morte em 5 ou 6 dias Pulmonar 8 9 Gy Coma e morte entre 14 e 16 h Cerebral 10 Gy Morte em poucas horas por colapso RELAÇÃO ENTRE DOSE ABSORVIDA E SINTOMATOLOGIA RADIOSENSIBILIDADE CELULAR Lei de Bergonié Tribondeau Radiosensibilidade 1 Diferenciação Celular diferenciação celular proliferação celular radiosensibilidade diferenciação celular proliferação celular radiosensibilidade RS Alta RS Intermediária RS Baixa Medula óssea Baço Timo Linfonodos Gonadas Cristalino Linfócitos Pele Fígado Coração Pulmão Musculos Ossos Sistema Nervoso RADIOSENSIBILIDADE Efeito biológico das radiações ionizantes Fatores que afetam a radiosensibilidade Física LET transferência linear de energia RS Taxa de dose RS Químico Aumento da RS OXIGÉNIO medicamentos citotóxicos Diminuição RS SULFURE cys cysteamine Biológico Estado do ciclo RS G2 M RS S Reparação de danos os danos subletais podem ser reparados por exemplo com uma dose fraccionada G1 S G2 M G0 LET LET sobrevivência de células M Comparison of Life Risks Estimate of Days of Life Lost Activity Smoking 2190 Overweight by 15 730 Consumption of Alcohol at average US rate 365 Motor Vehicle Accident 207 Home Accident 74 Drowning 24 Natural Disaster 7 Medical Radiation Dose 6 Receiving 100 mremyear from ages 18 to 65 5 Comparison of Occupational Risks Estimate of Days of Life Lost Industry Mining and Quarrying 328 Construction 302 Agriculture 277 Radiation Dose of 5000 mremyear for 50 years 250 TransportationUtilities 164 General Industry 74 Government 55 Service Industry 47 Manufacturing 43 Trade 30 Radiation Accidents Deaths from exposure less than 1 Comparison of Mortality Rates Risk Deaths year per million persons Cardiovascular Disease 4780 Cancer 1700 Motor Accidents 220 Home Accidents 150 Homicides 100 Fire 30 Drowning 30 Poisoning 13 Radiation per 1000 mrem 9 Aircraft Crashes 8 Electrocution 6 Lightning 1 Animal and Insect Bites 1