CAPÍTULO 5

EFEITOS BIOLÓGICOS DAS RADIAÇÕES IONIZANTES

Os efeitos biológicos da radiação são a conseqüência de uma longa série de acontecimentos que se inicia pela excitação e ionização de moléculas no organismo. Há dois mecanismos pelos quais as alterações químicas nas moléculas são produzidas pela radiação ionizante: efeitos diretos e indiretos.

No processo de interação da radiação com a matéria ocorrem ionização e excitação dos átomos e moléculas provocando modificação (ao menos temporária) nas moléculas. O dano mais importante é o que ocorre no DNA.

• Efeitos físicos: 10-13 s• Efeitos químicos: 10-10 s• Efeitos biológicos: minutos-anos, é a resposta natural do organismo a um agente

agressor, não constitui necessariamente em doença. Ex: redução de leucócitos.• Efeitos orgânicos: são as doenças. Incapacidade de recuperação do organismo

devido à freqüência ou quantidade dos efeitos biológicos. Ex: catarata, câncer, leucemia.

Efeitos da radiação ionizante nos serem humanos

Classificação dos efeitos Biológicos• Classificação segundo a Dose Absorvida: Estocásticos ou Determinísticos• Classificação segundo ao Tempo de Manifestação: Imediatos ou Tardios• Classificação segundo ao Nível de dano: Somáticos ou Genéticos

Efeito Estocástico:• Leva à transformação celular. Sua causa deve-se a alteração aleatória no DNA de

uma única célula que continua a se reproduzir. Quando o dano ocorre em célula germinativa, efeitos genéticos ou hereditários podem ocorrer.

• Não apresenta limiar de dose: o dano pode ser causado por uma dose mínima de radiação. Tumores altamente malignos podem ser causados por doses baixas e outros benignos por doses altas. A severidade é constante e independente da dose;

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• A probabilidade de ocorrência é função da dose;• São difíceis de serem medidos experimentalmente, devido ao longo período de

latência.Exemplos: câncer, (leucemia de 5 a 7 anos; tumores sólidos de 15 a 10 anos ou mais), efeitos genéticos.

A severidade de um determinado tipo de câncer não é afetada pela dose, mas sim, pelo tipo e localização da condição maligna. Os resultados até o momento parecem indicar que, em indivíduos expostos, além de câncer e tumores malignos em alguns órgãos, nenhum outro efeito estocástico é induzido pela radiação. Efeito Determinístico:

• Leva à morte celular• Existe limiar de dose: os danos só aparecem a partir de uma determinada dose.• A probabilidade de ocorrência e a gravidade do dano estão diretamente relacionadas

com o aumento da dose.• Geralmente aparecem num curto intervalo de tempo;Exemplos: catarata, leucopenia, náuseas, anemia, esterilidade, hemorragia, eritema e necrose.

A morte de um pequeno número de células de um tecido, resultante de exposição à radiação, normalmente não traz nenhuma conseqüência clínica observável. Para indivíduos saudáveis, dependendo do tecido irradiado, nenhum indivíduo apresentará dano para doses de até centenas ou milhares de miliSieverts. Acima de um valor de dose (limiar), o número de indivíduos manifestando o efeito aumentará rapidamente até atingir o valor unitário (100%). Isto decorre das diferenças de sensibilidade entre os indivíduos. O quadro a seguir resume os conceitos acima:

EFEITO ESTOCÁSTICO EFEITO DETERMINÍSTICO

A probabilidade depende da dose A gravidade depende da dose

EFEITO HEREDITÁRIO Ex.: anormalidades hereditárias ------------------------------------

EFEITO SOMÁTICO Ex.: cânceres, leucemia Ex.: anemia, esterilidade, catarata

Efeitos Somáticos e Genéticos

Efeitos Somáticos são aqueles que ocorrem no próprio indivíduo irradiado. Podem ser divididos em efeitos Imediatos e efeitos Tardios. Nos Efeitos Genéticos os danos provocados nas células que participam do processo reprodutivo de indivíduos que foram expostos à radiação, podem resultar em defeitos ou mal-formações em indivíduos de sua descendência.

Os Efeitos Somáticos das radiações são aqueles que afetam apenas os indivíduos irradiados, não se transmitindo para seus descendentes. Os efeitos somáticos classificam-se em:

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Efeitos imediatos: aqueles efeitos que ocorrem em um período de horas até algumas semanas após a irradiação. Como exemplos de efeitos agudos provocados pela ação de radiações ionizantes pode-se citar eritema, queda de cabelos, necrose de tecido, esterilidade temporária ou permanente, alterações no sistema sangüíneo, etc.

Efeitos tardios: quando os efeitos ocorrem vários meses ou anos após a exposição à radiação. Exemplos dos efeitos crônicos são: o aparecimento de catarata, o câncer, a anemia aplástica, etc.

Hormese

Hormese significa algum evento que é perigoso em altas doses, mas torna-se benéfico em baixas doses. Os exemplos mais comuns são os elementos químicos presentes no corpo humano tais como Li, Cd, Se, radiação UV, que são essenciais ao nosso organismo porem se tornam letais se presentes em altas doses no nosso organismo. Os estudiosos que apoiam essa teoria acreditam que a Hormese vale para as radiações ionizantes. De acordo com essa teoria, em baixas doses, o sistema imunológico ficaria ativado. No entanto esses são apenas estudos epidemiológicos.

Efeitos da exposição pré-natal

A exposição pré-natal pode ser perigosa para o embrião ou feto devido a sua alta radiosensibilidade. Estudos baseados nas explosões nucleares de Hiroshima e Nagasaki demonstraram as seguintes correlações entre efeitos mais prováveis e a fase de gestação quando ocorreu a irradiação.

Época da Gestação Efeito mais provável0-3 semanas • falha de fixação do embrião, morte.3 semanas em diante • má formação no órgão que estiver se desenvolvendo na

época da exposição. • maior probabilidade de ocorrência de câncer no recém-

nascido. • redução do QI.

8-15 semanas • redução de 30 pontos de QI/Sv.• retardo mental severo.

16-25 semanas • redução < que 30 pontos de QI/Sv.• retardo mental severo.

Toda a gravidez • câncer infantil (1/50.000).Fonte: ICRP 57 (1990)

Propriedades dos sistemas biológicos• Reversibilidade: mecanismo de reparo das células é muito eficiente. Mesmo danos

mais profundos são capazes de ser reparados ou compensados.

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• Transmissividade: o dano biológico não se transmite. O que pode ser transmitido é o efeito hereditário em células reprodutivas danificadas

Fatores de Influência: pessoas que receberam a mesma dose podem não apresentar o mesmo dano. O efeito biológico é influenciado pela idade, sexo e estado físico. Para uma mesma quantidade de radiação os efeitos biológicos resultantes podem ser muito diferentes.

O tipo de exposição nos seres humanos pode ser:• Exposição única: radiografia• Exposição fracionada: radioterapia• Exposição periódica: rotina de trabalho com materiais radioativos

Sistema de Proteção Radiológica

• Evitar os efeitos determinísticos, uma vez que existe um limiar de dose. Manter as doses abaixo do limiar.

• Prevenir os efeitos estocásticos fazendo uso de todos os recursos disponíveis de proteção radiológica.

• Para efeito de segurança em proteção radiológica, considera-se que os efeitos biológicos produzidos por radiações ionizantes sejam Cumulativos.

• Câncer é a principal preocupação de Proteção Radiológica. E difícil se distinguir se o câncer foi, ou não induzido por radiação.

Evidências que as Radiações Ionizantes causam câncer nos seres humanos

• Ocupacional: Trabalhadores das minas de Urânio, ingestão de Radio (pintores), radiologistas.

• Bombas atômicas: sobreviventes japoneses de Hiroshima e Nagasaki, Ilhas Marshall, Chernobyl.

• Diagnóstico médico: irradiação pré-natal, injeções de Thorotrast, fluoroscopias repetidas.

• Terapia médica: radioterapia (cervical, mama, etc...).

Risco médio anual de morte devido a causas comuns e de câncer potencialmente induzido entre pessoas altamente expostas. Dados do Reino Unido em 1971.

Causa Risco de morte por ano 105 pessoasFumar 20 cigarros por dia 500Causas naturais após 40 anos de idade 200Acidentes em estradas 20Acidentes domesticos 10Acidentes de trabalho 5Exposição à radiação (1mSv por ano) 1

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