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8/14/2019 Apostila Qumica Cnen - Radiaes Ionizantes
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Radiaes Ionizantese a vida
Apostila educativa
PorYANNICK NOUAILHETAS
Colaboradores:Carlos Eduardo Bonacossa de Almeida
Sonia Pestana
Comisso Nacional de Energia Nuclear
Rua General Severiano, 90 - Botafogo - Rio de Janeiro - RJ - CEP 22290-901
www.cnen.gov.br
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Radiaes Ionizantes e a vida
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NDICE
ESTRUTURA FSICA E QUMICA DA MATRIA ............................................................. 4O TOMO ........................................................................................................................ 4ORGANIZAO DOS SERES VIVOS: NVEL ATMICO E MOLECULAR..................... 6ORGANIZAO CELULAR E DOS TECIDOS................................................................ 7DESENVOLVIMENTO DE UM SER VIVO ........................................................................ 9MATERIAL GENTICO: CONSTITUIO ..................................................................... 10PROTENAS ................................................................................................................... 13CROMOSSOMOS........................................................................................................... 13DIFERENCIAO CELULAR ......................................................................................... 15LINHAGENS GERMINATIVAS........................................................................................ 17FECUNDAO ............................................................................................................... 19INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIA ................................ 20CONSEQNCIAS FSICAS E QUMICAS DA INTERAO DAS RADIAES
IONIZANTES COM A MATRIA ................................................................................ 21EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES NA GUA .................................................. 22CONSEQNCIAS BIOLGICAS DA INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES
COM UM SER VIVO .................................................................................................. 22EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES EM MOLCULAS ORGNICAS.................. 25DANOS RADIOINDUZIDOS NA MOLCULA DE DNA .................................................. 26CNCER RADIOINDUZIDO ........................................................................................... 27MUTAES GNICAS................................................................................................... 27QUEBRAS NA MOLCULA DE DNA ............................................................................. 28REPARO DAS LESES RADIOINDUZIDAS.................................................................. 28IONIZAO E EXCITAO ........................................................................................... 29EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NAS CLULAS E NOS TECIDOS .............. 30EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO HOMEM ................................................. 31EXPOSIES AGUDAS /ALTAS DOSES / CORPO INTEIRO- ..................................... 34HEREDITARIEDADE A PARTIR DE CLULAS REPRODUTORAS IRRADIADAS. ...... 40EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES EM TECIDOS DE RENOVAO LENTA OU
INEXISTENTE (CLULAS DIFERENCIADAS).......................................................... 41EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO DESENVOLVIMENTO EMBRIONRIO E
FETAL. ....................................................................................................................... 42
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Radiaes Ionizantes e a vida
NOTAAs radiaes ionizantes existem no Planeta Terra desde a sua origem, sendo portanto um
fenmeno natural. No incio, as taxas de exposio a estas radiaes eram certamente
incompatveis com a vida. Com o passar do tempo, os tomos radioativos, instveis, foram
evoluindo para configuraes cada vez mais estveis, atravs da liberao do excesso de
energia armazenada nos seus ncleos. Pelas suas propriedades esta energia capaz de
interagir com a matria, arrancando eltrons de seus tomos (ionizao) e modificando asmolculas.
Considerando a evoluo dos seres vivos, a modificao de molculas levou a um aumento
de sua diversidade, e provavelmente ao surgimento de novas estruturas que, devidamente
associadas, ganharam caractersticas de ser vivo.
As radiaes ionizantes continuaram a trabalhar este material ao longo das eras,
produzindo modificaes que contriburam para o surgimento da diversidade de seresvivos que povoaram e povoam a Terra.
No final do sculo XIX, com a utilizao das radiaes ionizantes em benefcio do homem,
logo seus efeitos na sade humana tornaram-se evidentes. Ao longo da histria, estes
efeitos foram identificados e descritos, principalmente, a partir de situaes nas quais o
homem encontrava-se exposto de forma aguda (acidentes e uso mdico).
Efeitos que porventura pudessem decorrer de exposies s radiaes em condies
naturais foram pouco estudados e pouco entendidos. Recentemente um esforo no sentido
de melhor se entender o papel destas radiaes junto vida tem sido desenvolvido e a
expectativa que possam ser emitidos novos conceitos a respeito dos efeitos biolgicos
das radiaes ionizantes.
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Todas as substncias que entram na constituio da matria resultam do arranjo entre
tomos de elementos qumicos. O produto de tais arranjos so as molculas. Uma molcula
pode ser constituda por um ou mais tomos. Macromolculas podem apresentar centenas
ou mesmo milhares deles. Para compor uma molcula, os tomos devem interagir de
acordo com suas propriedades fsicas e qumicas.
ESTRUTURA FSICA E QUMICA DA MATRIA
O TOMO
a menor quantidade de uma substncia elementar que tem as propriedades qumicas de
um elemento. Todo tomo constitudo por um ncleo e uma coroa eletrnica. O nmero
de eltrons que constituem a coroa eletrnica do tomo determinado pelo nmero de
prtons que, juntamente com os neutrons, entram na constituio de seu ncleo. Os prtons
apresentam carga eltrica positiva e os eltrons so carregados negativamente. As cargas
positivas dos prtons contidos no ncleo so neutralizadas pelas cargas negativas dos
eltrons distribudos em rbitas em torno do ncleo. A relao entre as cargas positivas e
negativas resulta na estrutura eletricamente estvel do tomo.
tomos
Clula
Molculas
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Esquema de um tomo apresentando omesmo nmero de prtons e de eltrons. Na
natureza, este tomo existe em combinao
com outro/s que complemente/m os eltrons
da ltima camada. Para a estabilizao de
um tomo este deve ter esta camada ocupada
por oito eltrons. O resultado desse tipo de
interao so as molculas.
Alm de orbitarem em torno do ncleo do tomo, os eltrons apresentam movimento de
rotao em torno de si mesmo. Sendo os eltrons carregados negativamente, o resultado
desta movimentao a gerao de campos eletromagnticos. A neutralizao destes
campos ocorre atravs do emparelhamento de eltrons cuja rotao seja oposta. A maioria
dos elementos apresenta eltrons desemparelhados nas camadas mais externas de seus
tomos. A neutralizao dos campos eletromagnticos, devidos existncia desses
eltrons, ocorre a partir da interao entre tomos cujos eltrons no emparelhados
apresentem rotao em sentido oposto. As propriedades qumicas dos tomos de um
determinado elemento esto relacionadas ao nmero de eltrons no emparelhados
presentes na coroa eletrnica.
Esquema de um Radical Livre: o tomo apresentao mesmo nmero de prtons e de eltrons porm
o eltron da ltima camada eletrnica encontra-se
desemparelhado; na natureza este tipo de
instabilidade rapidamente eliminada pela
combinao com outro tomo complementar ou por
uma estrutura molecular que lhe ceda o eltron
necessrio sua estabilizao .
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Neste exemplo,a estrutura atmica constituda por
nove prtons e oito eltrons. Na natureza, os ons
positivos se ligam a ons negativos de modo que as
cargas eltricas sejam anuladas.
Qualquer agente, qumico ou fsico, capaz de remover
eltrons da coroa eletrnica dos tomos pode interferir
com a estrutura molecular do meio impactado.
ORGANIZAO DOS SERES VIVOS: NVEL ATMICO E MOLECULAR
Os seres vivos so constitudos, principalmente, por tomos de carbono (C), hidrognio
(H), oxignio (O) e nitrognio (N). Estes tomos, combinados entre si, constituem a
base das molculas biolgicas.
Como pode ser observado na tabela que segue, a gua a substncia encontrada em
maior quantidade na composio qumica de um ser vivo.
COMPOSIO APROXIMADA DE UM SER HUMANO
H2O
Protenas
Gorduras
Osso mineral
Sais
Glicognio
Carbohidratos
18
104
800
130
66
106
180
600
170
150
40
10
20
10
2 x 1025
1 x 1021
1 x 1023
2 x 1023
1 x 1023
1 x 1019
3 x 1022
97.9
0,01
0,5
0,98
0,5
0,0001
0,015
60
17
15
4
1
2
1
MaterialPeso
molecular g/kgMolculas/
kg% de
molculas% empeso
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Em um organismo vivo molculas desempenham funes estruturais e/ou funcionais
(acares, protenas, lipdeos, enzimas, hormnios). So fonte de energia, codificam, lem,
interpretam e executam mensagens. O quadro abaixo ilustra o que seria uma atividade
funcional desenvolvida por trs molculas que juntam esforos para a realizao de uma
tarefa, no caso, representada pela abertura de um cofre.
ORGANIZAO CELULAR E DOS TECIDOS
A clula a unidade morfolgica e fisiolgica dos seres vivos. Clulas so constitudas
por um sistema de membranas de natureza lipo-proteica cuja funo manter a
individualidade celular e sua compartimentao, seu equilbrio eletroltico, o controle da
entrada e sada de substncias e, portanto, suas relaes com meio ambiente. O citoplasma,
constitudo principalmente por gua e protena, preenche a clula. Nele encontram-se
diferentes organelas, responsveis pelas principais atividades metablicas das clulas.
Nas clulas ditas eucariticas, mergulhado no citoplasma, encontra-se o ncleo celular,
Molcula BMolcula A
Molcula C
Funo: abrir o cofre
Energia
Energia
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no qual encontra-se o material gentico,
responsvel pela regulao de toda a
atividade celular. Na figura apresentada
ao lado, encontra-se representada uma
clula com seu sistema de membranas,
o ncleo, o citoplasma e algumas
organelas celulares.Representao grfica de uma clula
ORGANIZAO DOS SERES VIVOS
TOMOS(Carbono, Oxignio, Nitrognio, Hidrognio)
MOLCULAS(gua, oxignio, carbono, acares, lipdeos, protenas, cidos nucleicos, nucleotdeos, cidos
graxos, etc.)
SUBSTNCIAS
ESTRUTURAS SUB-CELULARES(sistemas de membranas, hialoplasma, retculo endoplasmtico, complexo de Golgi,
lisossomos, mitocndrias, cromossomos, ncleo, nuclolo, etc.)
CLULAS(epiteliais, conjuntivas, musculares, nervosas, hepticas, linhagem sangnea, gametas, etc).
TECIDOS
Tecido epitelial (epiderme, derme, tecido glandular); Tecido conjuntivo (cartilaginoso e sseo);Tecido muscular (liso, estriado, cardaco); tecido nervoso , etc.
ORGOS(crebro, estmago, intestino, pulmo, corao, fgado, rim, pncreas, ovrio, testculo,
supra-renais, tireide, etc. )
SISTEMAS(nervoso, digestivo, respiratrio, circulatrio, excretor, reprodutor)
INDIVDUOS
membrana
ncleo
organelascitoplasma
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Alguns seres vivos, como bactrias e amebas, so constitudos por uma nica clula
capaz de desempenhar todas as funes inerentes vida, a saber: absorver nutrientes,
eliminar excretas, crescer e reproduzir-se. J nos organismos pluricelulares, como homem,
as clulas passam a desempenhar funes especficas. Clulas que desempenham funes
especficas organizam-se em tecidos e rgos, que por sua vez do origem a sistemas
cujo funcionamento, nos seres vivos superiores (vegetais e animais superiores), regulado
por um sistema hormonal, caso dos vegetais, ou porum sistema hormonalassociado a
um sistema nervoso, caso dos animais.
DESENVOLVIMENTO DE UM SER VIVO
Todo ser vivo superior origina-se a partir de uma clula-ovo.
A clula-ovo formada pela unio de uma clula reprodutora masculina com uma clula
reprodutora feminina (gametas). Os gametas so clulas responsveis pela reproduo
da espcie. Elas promovem a transferncia das caractersticas da espcie, contidas no
material gentico, de uma gerao para outra. O material gentico, ou genoma, contendo
o conjunto de informaes da espcie, encontrado na clula-ovo como conseqncia
da unio de um gameta masculino (espermatozide) com um gameta feminino (vulo). A
transformao da clula-ovo em um organismo adulto, multicelular, se d atravs de
sucessivas divises celulares.
rgos / Sistemas TecidosClula
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No homem, assim como em outros seres vivos, as clulas podem se multiplicar atravs de
dois processos de diviso celular, a mitose e a meiose. A mitose o processo atravs do
qual o patrimnio gentico de indivduo repassado para cada uma das clulas que o
constituem. A meiose se caracteriza por reduzir este patrimnio pela metade e ocorre
quando da formao dos gametas. Este processo de diviso permite que a quantidade de
material gentico das clulas de uma espcie permanea constante. Tanto na mitose quanto
na meiose, o processo de diviso celular inicialmente marcado pela duplicao do material
gentico da clula me.
Cada uma das clulas que constituem um ser multicelular
contm o mesmo material gentico existente na clula-ovo,
que deu origem ao ser.
MATERIAL GENTICO: CONSTITUIO
O material gentico de uma clula constitudo por longos filamentos de DNA (cido
desoxiribonucleico) ou de RNA (cido ribonucleico), no caso de alguns vrus. A molcula
de DNA, constituda pelo encadeamento de quatro diferentes sub-unidades (nucleotdeos)
que podem ser identificadas pelas letras A, T, C, e G, conforme contenham em suas
estruturas as bases nitrogenadas Adenina, Timina, Guanina, e Citosina. O DNA apresenta-
se como uma dupla fita de nucleotdeos que assume a forma de uma hlice. Uma seqncia
de sub-unidades define uma das metades (fitas) da molcula. A outra metade
complementar primeira, de acordo com a regra segundo a qual, sempre que em uma
das fitas ocorrer a presena de A, na fita complementar, a posio ser ocupada por um
nucleotdeo do tipo T, o mesmo valendo para C e G.
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Esta estrutura permite que, a partir de qualquer uma das duas fitas que constituem o DNA,
a molcula possa ser reconstituda, em parte ou na sua integra. Esta caracterstica do
DNA fundamental para a multiplicao celular, quando o DNA deve ser duplicado. As
duas fitas da molcula se separam originando dois moldes cada um dos quais, por
complementao com os nucleotdeos adequados, produzir uma nova molcula, idntica
original. Estas sero transmitidas para as clulas filhas, por mitose ou por meiose.
O nmero, a combinao e a seqncia em que os
nucleotdeos aparecem ao longo do filamento de DNA
constituem mensagens biolgicas que podem ser lidas,
interpretadas e executadas pelas clulas.
ESTRUTURA DO DNA
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No esquema apresentado a seguir, tal como ocorre no DNA, diferentes mensagens socodificadas a partir da combinao de quatro letras: A, M, O e R.
Exemplo do DNA como molcula informacional
AMOR AMORA AMARRAR
ROMA AROMA AMARA
1 432 1 432 1 1 42 1 4 41
14 3 2 14 3 21 1 42 1 1
MARAAMAROMA
Cada mensagem incorporada ao filamento do DNA
corresponde a uma formula (cdigo) que, decodificada,resulta na sntese de uma protena especfica.
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Com base na complementaridade das molculas, mensagens contidas no DNA so
copiadas na forma de RNA (RNA mensageiro), transferidas para o citoplasma e executadas.
A execuo envolve: (i) o reconhecimento de aminocidos especficos e seu transporte
para o local da clula no qual ocorre a sntese de protenas; (ii) o ordenamento dos
aminocidos, segundo a seqncia codificada no DNA e disponvel no citoplasma na
forma de RNA mensageiro. O reconhecimento e transporte de aminocidos realizado
por outro tipo de RNA, dito RNA transportador.
Qualquer alterao de uma mensagem contida no DNA de uma
clula pode resultar na produo de uma protena (enzima)
alterada ou mesmo na inibio de sua sntese.
Trechos do DNA responsveis pela codificao de protenas recebem o nome de gene. O
conjunto de genes de uma clula constitui seu genoma.
As protenas desempenham um papel fundamental nos seres vivos. Entram na constituio
de praticamente todas as estruturas celulares e so responsveis por praticamente todo o
trabalho realizado dentro das clulas. A produo de protenas tais como enzimas,
hormnios, anticorpos, protenas estruturais etc., est diretamente ligada existncia de
genes especficos, incorporados ao material gentico das clulas.
CTG TAC GGT TTC TATGene A
D M P G I Aminocidos
Protena A formada
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DIFERENCIAO CELULAR
O processo de desenvolvimento de um ser vivo tem incio com a diviso da clula-ovo,
atravs de mitose. Desta diviso originam-se duas clulas cujos genomas so cpias fiis
daquele inicialmente contido na clula-ovo. As mitoses subseqentes so similares
primeira de modo que, no final do processo, o embrio se apresenta como um aglomerado
de clulas, cada uma das quais, contendo o genoma originalmente contido na clula-ovo.
Em decorrncia do processo de diviso celular,
todas as clulas de um organismo multicelular
apresentam exatamente o mesmo genoma,
inicialmente contido na clula-ovo .
Aps uma primeira fase de intensa multiplicao, tem incio a fase de diferenciao celular
que corresponde ao prenncio do surgimento dos tecidos, do esboo de rgos e da
definio de formas. As clulas passam a assumir funes relacionadas ao tecido que,
agora, constituem. O processo de diferenciao celular implica em uma disponibilizao
diferenciada do genoma contido na clula. Explicando, o conjunto dos genes ativados em
uma clula de fgado diferente daqueles ativados em uma clula de pele que por sua
vez, no corresponde queles ativados em uma clula de msculo cardaco.
Embora todas as clulas que entram na constituio
de um ser vivo contenham o mesmo genoma,
em uma clula adulta, diferenciada, apenas
parte do conjunto de genes ativo.
A diferenciao celular tem incio ainda na fase embrionria sendo encerrada, para a
maioria dos tecidos, ainda na fase fetal. Processos de diferenciao celular podem ser
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mais ou menos intensos, o que definido pelo destino a ser tomado pela clula,
estabelecido ainda na fase embrionria. Quanto mais diferenciada a clula, menor a sua
capacidade de diviso. O exemplo extremo de diferenciao celular o da clula nervosa,
incapaz de se dividir. Outras clulas, menos diferenciadas, mantm taxas de diviso
ligadas apenas manuteno dos rgos que constituem. Existem situaes nas quais
clulas diferenciadas sofrem processo de desdiferenciao com o intuito de reconstituir
um rgo ou tecido lesado. o caso das clulas do fgado, capazes de reiniciar o processo
de diviso para recuperar a perda de tecido heptico. Clulas indiferenciadas so
responsveis pela reconstituio de tecido sseo lesado. Clulas pouco diferenciadas,
mantendo todo o seu potencial de reproduo, so responsveis pela renovao dos
tecidos de recobrimento (pele, vilosidades intestinais e tecidos glandulares), pelos
elementos figurados do sangue (glbulos brancos, glbulos vermelhos e plaquetas) e
pela produo de espermatozides
ESQUEMA REPRESENTANDO A PRODUO DE CLULAS SANGNEASCOM DESTAQUE PARA MULTIPLICAO CELULAR E A DIFERENCIAO
Elementos figurados do sangue (glbulos
brancos, vermelhos e plaquetas).Clulas sem capacidade de diviso
DIFERENCIAO FINAL
Clula filha com capacidadede diviso limitada
NA MEDULAAuto renovao das clulasda medula
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LINHAGENS GERMINATIVAS
So linhagens de clulas responsveis pela produo dos gametas masculinos e femininos.
LINHAGEM GERMINATIVA FEMININA
A diferenciao das clulas da linhagem germinativa feminina ocorre quase que totalmente
na fase embrionria. Clulas germinativas primordiais (2n) migram para as gnadas (ovrio)
onde iniciam seu processo de diferenciao originando ovognias (2n) que entram em
fase de intensa proliferao; as clulas se dividem por mitose e nmero 2n de cromossomos
se mantm em todas elas. Na mulher, o nmero de clulas resultante da fase de proliferao
fica entre 400 e 600 clulas. Ainda na fase embrionria estas clulas iniciam o processo
de diferenciao para ovcitos primrios (2n). Estes do entrada no processo de meiose
duplicando seu DNA; o processo interrompido antes da primeira das duas divises que
caracterizam o processo. Ao nascer, a mulher dispem de um nmero determinado de
ovcitos primrios cada um dos quais com o material gentico duplicado. O processo de
diferenciao dos ovcito primrio para vulo retomado na puberdade quando, em
intervalos mdios de 28 dias, um ovcito (2n) conclui a meiose iniciada na fase fetal: o
material gentico , atravs de duas divises sucessivas, reduzido para n e a clula,
agora vulo (n) encontra-se apta para a fecundao.
Desenvolvimento do embrioProcesso disparado com a
maturidade sexual
ClulaGerminativa
Ovognia
Reposio dasclulas de linhagem
Ovcitoprimrio Ovcito
secundrio
Ovcitomaduro
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LINHAGEM GERMINATIVA MASCULINA
As clulas primordiais da linhagem germinativa masculina (2n) surgem, ainda na fase
fetal, fora da gnada; uma vez dentro dela diferenciam-se em espermatognias (2n) cuja
proliferao se d por mitose. Na adolescncia e pelo restante da vida, parte das
espermatognias se diferenciam em espermatcitos (2n) e parte permanece indiferenciada,
mantendo a populao destas clulas. Cada um dos espermatcitos, por meiose, d
origem a quatro espermtides (n) que, por sua vez, se diferenciam em espermatozides.
Danos introduzidos nos ovcitos primrios podem levar a uma queda na fertilidade da
mulher ou mesmo na sua esterilizao, que resulta da impossibilidade de reconstituio
da populao de clulas responsveis pela linhagem feminina A destruio de
espermatognias pode levar a uma esterilizao permanente ou a uma azoospermia
temporria, com recuperao da funo pela reconstituio da populao de
espermatognias a partir de clulas que tenham sobrevivido ao processo agressivo queresultou na destruio de parte daquelas clulas.
LINHAGEM GERMINATIVA MASCULINA
Desenvolvimentodo embrio
Processo disparado com amaturidade sexual
ClulaGerminativa
Espermatognia
Reposio dasclulas de linhagem
Espermatcitoprimrio
Espermatcitosecundrio
Espermtide
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FECUNDAO
A fecundao consiste na reunio de uma clula reprodutora masculina, espermatozide
(n), com uma clula reprodutora feminina, vulo (n). Esta reunio d incio ao
desenvolvimento de um novo ser (2n) cujas caracterstica biolgicas so definidas, na
clula-ovo, pela presena de um patrimnio gentico de origem paterna (n) com um
patrimnio gentico de origem materna (n). As clulas sexuais so o nico elo entre o
patrimnio gentico de uma gerao e aquele da gerao seguinte. Conseqntemente,
danos fsicos, acumulados por um indivduo no so geneticamente transmissveis para
sua descendncia. Apenas danos no material gentico das clulas sexuais tm possibilidade
de serem transmitidos para novas geraes.
ESQUEMA REPRESENTATIVO DO CICLO DE DESENVOLVIMENTO HUMANO:
CLULAS SEXUAIS, FECUNDAO, CLULA OVO, MULTIPLICAO CELULAR,
DIFERENCIAO E INDIVDUOS.
23cromossomos
23cromossomos
46cromossomos
Clula-ovo
Multiplicaocelular
Diferenciao
FgadoCoraoPulmesCrebro
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INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIA
Radiao: (i) qualquer dos processos fsicos de emisso e propagao de
energia, seja por intermdio de fenmenos ondulatrios, seja por meio de
partculas dotadas de energia cintica. (ii) energia que se propaga de um ponto
a outro no espao ou num meio material (Novo Dicionrio Aurlio da Lngua
Portuguesa).
Radiao ionizante: radiao cuja energia superior energia de ligao
dos eltrons de um tomo com o seu ncleo; radiaes cuja energia suficiente
para arrancar eltrons de seus orbitais
A interao das radiaes ionizantes com a matria um processo que se passa em
nvel atmico. Ao atravessarem um material, estas radiaes transferem energia para as
partculas que forem encontradas em sua trajetria. Caso a energia transferida sejasuperior energia de ligao do eltron com o restante da estrutura atmica, este
ejetado de sua rbita. O tomo momentaneamente transformado em um on positivo. O
eltron arrancado (on negativo) desloca-se no meio, impulsionado pela energia cintica
adquirida neste processo. Esta energia dissipada atravs da interao do eltron com
eltrons e ncleos de outros tomos, eventualmente encontrados em sua trajetria. Novos
ons podem, assim, serem introduzidos na matria. O processo interrompido quando,
tendo sua energia dissipada em interaes (choques), os eltrons (e suas cargas
negativas) acabam capturados por molculas do meio. A introduo de pares de ons
(positivo e negativo) na matria recebe o nome de ionizao.
A interao das radiaes ionizantes com a matria
consiste na transferncia de energia da radiao
para o meio irradiado.
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Radiaes Ionizantes e a vida
Ao arrancarem, aleatoriamente, eltrons das camadas eletrnicas de tomos, as radiaes
ionizantes contribuem para romper, mesmo que momentaneamente, o equilbrio entre as
cargas positivas e negativas do tomo. introduo de cargas eltricas livres em um
meio irradiado, segue-se um rearranjo eletrnico que pode envolver eltrons de outros
tomos e molculas. Este rearranjo de eltrons tem como conseqncia o restabelecimento
do equilbrio perdido.
on: tomo ou molcula que se torna eletricamente carregado
pelo ganho ou perda de eltrons.
Com exceo dos tomos dos gases nobres, os tomos dos elementos existentes na
natureza apresentam a ltima camada eletrnica incompleta. Esta situao faz com que a
estrutura atmica seja instvel. Esta instabilidade contornada atravs da interao entre
diferentes tomos, de modo que cada tomo envolvido no processo tenha, na sua ltima
camada eletrnica, os oito eltrons (ou dois, no caso do tomo de Hidrognio) que conferem
estabilidade estrutura atmica. Cada elemento possui propriedades qumicas que refletem
a configurao da ltima camada eletrnica de seus tomos. Da interao dos tomos
surgem as molculas. Quando um tomo perde eltrons toda a estrutura molecular pode
ficar comprometida pelo rearranjo instantneo de eltrons, na busca de uma configurao
mais estvel. Esta busca pode resultar numa perda de identidade qumica para a molcula
envolvida e na gerao, no sistema irradiado, de molculas estranhas a ele.
CONSEQNCIAS FSICAS E QUMICAS DA INTERAO
DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIA
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Suponha uma molcula A (protena, acar, etc.), com caractersticas
particulares que lhe permitisse realizar a funo F: se a radiao for capazde promover a modificao da molcula A transformando-a em a, a funo F
poder deixar de ser executada.
CONSEQNCIAS BIOLGICAS DA INTERAODAS RADIAES IONIZANTES COM UM SER VIVO
Considerando que as molculas biolgicas so constitudas, principalmente, por tomosde carbono, hidrognio, oxignio e nitrognio, os eltrons que provavelmente sero
arrancados de um tomo, no caso de irradiao de um ser vivo, sero eltrons de tomos
destes elementos. Para que ocorra ionizao em um material biolgico a energia da
radiao deve ser superior ao valor da energia de ligao dos eltrons ligados aos tomos
destes elementos. A transformao de uma molcula especfica (gua, protena, acar,
DNA, RNA, etc.) pela ao das radiaes leva a conseqncias que devem ser analisadasem funo do papel biolgico desempenhado pela molcula atingida. O efeito desta
transformao deve ser acompanhado nas clulas, visto serem estas as unidades
morfolgicas e fisiolgicas dos seres vivos. Da mesma maneira, a gerao de novas
entidades qumicas no sistema tambm deve ser analisada considerando seu impacto na
clula irradiada.
EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES NA GUA
A molcula de gua a mais abundante em um organismo biolgico. A gua participa
praticamente de todas as reaes metablicas em um organismo. Na espcie humana,
so cerca de 2 x 1025 molculas de gua por quilograma, o que reflete a composio
qumica da clula e permite afirmar que, em caso de exposio s radiaes, as molculas
atingidas em maior nmero sero molculas de gua. Molculas de gua irradiadas sofrem
radilise.
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Em seguida ionizao da gua segue-se um rearranjo eletrnico e a possibilidade de
produo de radicais livres.
Radicais livres so entidades qumicas, altamente reativas
em decorrncia da presena de tomos cuja ltima camada
no apresenta o nmero de eltrons
que conferiria estabilidade estrutura.
RADILISE DA GUA
H20
H20
H20-H
OH-
H20
OH
H20+ e
-
H+
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H
REAES QUMICAS DECORRENTES DA
RADILISE DA GUA
Sendo formas altamente reativas, os radicais livres, originados em decorrncia da radilise
da gua, interagem quimicamente entre si ou com molculas prximas a eles. Como
conseqncia, novas molculas podem ser danificadas, passando a disputar eltrons
com o meio.
H H+H
2OH
OH
H20
2
H+
OH-
OH
H20
+
+
+
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EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES EM MOLCULAS ORGNICAS
Os animais, em geral, e o Homem, em particular, obtm substrato para o metabolismo de
suas clulas do prprio meio ambiente. A ingesto de gua, alimentos de origem animal
e vegetal e oxignio do ar garante a subsistncia animal. Acares, aminocidos, cidos
graxos, nucleotdeos, vitaminas, elementos qumicos diversos, etc. so obtidos a partir do
ataque dos alimentos ingeridos porenzimas especficas. Os produtos da digesto so
transportados pela corrente sangnea para os tecidos onde so incorporados s clulas.No meio intercelular, estas substncias so metabolizadas pela ao de enzimas, tambm
especficas. Os produtos e subprodutos assim obtidos so utilizados pela clula como
substrato para os mais diferentes processos.
A energia necessria para a manuteno de todo o metabolismo biolgico obtida a
partir da respirao celular. Este processo envolve uma seqncia de reaes de oxidao
e de reduo que resultam na queima da glicose, com produo de CO2
e gua. Associada
respirao ocorre a produo de adenosina trifosfato (ATP), cuja estrutura qumica permite
o armazenamento de energia para posterior utilizao em reaes bioqumicas que
envolvam seu consumo. Diferentes etapas da respirao celular so mediadas pela ao
de enzimas especficas.
Enquanto um organismo dispuser de fontes de gua, alimentos diversos,oxignio e do conjunto de enzimas envolvido com todo o metabolismo celular,
qualquer molcula biolgica, caracterstica de um determinado organismo,
poder, por ele, ser sintetizada e /ou substituda. O que inclui molculas
orgnicas lesadas por ao das radiaes ionizantes.
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DANOS RADIOINDUZIDOS NA MOLCULA DE DNA
Por ser responsvel pela codificao da estrutura molecular de todas as enzimas da
clulas, o DNA passa a ser a molcula chave no processo de estabelecimento de danos
biolgicos. Ao sofrer ao direta das radiaes (ionizao) ou indireta (atravs do ataque
de radicais livres) a molcula de DNA expe basicamente dois tipos de danos: mutaes
gnicas e quebras.
Mutaes gnicas: correspondem a alteraes introduzidas na molcula deDNA que resultam na perda ou na transformao de informaes
codificadas na forma de genes;
Quebras da molcula: resultam na perda da integridade fsica do material
gentico (quebra da molcula);
A mensagem codificada no
DNA pode sofrer alteraes
pela ao das radiaes
ionizantes. Estas alteraes
podem ser resultar em
diversos efeitos, ou mesmo,
no resultar em efeito algum.
AO DASRADIAES
NO DNA
MUTAO GNICA QUEBRA DA MOLCULA
RATO
21 3 4
RAtOFuno mantida
Mutao gnica
RAIOFuno alterada
Mutao gnica
RATOPerda de funo
Quebra do DNA
Funo restaurada
DNA restaurado
?
RATO
Reparo do dano
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MUTAES GNICAS
Em decorrncia do processo de diferenciao celular, apenas uma parcela das molculas
de DNA codificam genes ativos em um tipo particular de clula. Assim sendo, no caso de
exposio s radiaes, a probabilidade de que genes funcionais tenham sua estrutura
alterada relativamente pequena. Segundo este raciocnio, mutaes podem ser
acumuladas sem que as clulas manifestem qualquer efeito. Clulas com mutaes em
genes funcionais podem apresentar alteraes metablicas de maior ou menor importncia,dependendo principalmente do estgio do desenvolvimento no qual o organismo se
encontre no momento da exposio. Mutaes na clula-ovo podem inviabilizar seu
desenvolvimento. Na fase embrionria, podem resultar em m formao de tecidos, rgos
e membros. Em um adulto, mutaes podem ser acumuladas em tecidos ou rgos sem
prejuzo significativo para o indivduo irradiado. A contribuio de uma nica clula para o
desempenho de um rgo ou tecido insignificante perante o total de clulas que o
integram. Caso mutaes ocorram na linhagem de clulas produtoras de gametas, existe
a possibilidade de transferncia de mutaes do indivduo irradiado para sua descendncia.
CNCER RADIOINDUZIDO
A introduo de mutaes no genoma de uma clula considerada indispensvel para a
induo de um cncer por ao das radiaes. No entanto, mutaes radioinduzidas no
evoluem obrigatoriamente para cncer. O que se observa que a probabilidade decancerizao a partir de clulas irradiadas superior probabilidade de ocorrncia deste
processo a partir de clulas no irradiadas. Mutaes seriam o primeiro passo do processo
de cancerizao. Diversos outros parecem contribuir para o processo, o que faz com que
o perodo entre o momento em que ocorrem mutaes no genoma de uma clula e a
eventual manifestao do cncer possa ser de vrios anos, seno de dcadas. Quanto
maior a quantidade de energia absorvida por um indivduo (dose absorvida), maior aprobabilidade de que venha a desenvolver a doena.
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QUEBRAS NA MOLCULA DE DNA
A introduo de quebras na molcula de DNA pode ter como conseqncia a morte da
clula irradiada, caso esta entre em processo de duplicao. No processo de diviso
celular, a clula deve duplicar o material gentico e distribu-lo entre as clulas filhas de
modo que cada uma delas receba integralmente o cdigo inicialmente contido na clula
me. Quebras no DNA prejudicam o processo, impedindo que as clulas transfiram seu
patrimnio gentico e, conseqentemente, se reproduzam. Clulas diferenciadas (que
no sofrem diviso) podem conviver com inmeras quebras sem, contudo, terem suas
funes prejudicadas. Caso haja o rearranjo dos fragmentos resultantes das quebras de
DNA, pode ocorrer o surgimento de cromossomos aberrantes, ou seja, modificados em
relao a estrutura original. Clulas contendo cromossomos aberrantes podem se duplicar
dando origem a uma populao de clulas anormais. O funcionamento dessas clulas
pode ser afetado pela presena destes cromossomos.
REPARO DAS LESES RADIOINDUZIDAS
Nem todas as alteraes introduzidas pela ao das radiaes no DNA evoluem para um
dano biolgico. O processo de evoluo dos seres vivo ocorreu, desde o princpio, em um
ambiente do qual as radiaes ionizantes eram parte integrante. Com o passar do tempo,
os nveis de radioatividade natural foram diminuindo (decaimento radioativo) at atingirem
os nveis dos tempos atuais. No final do sculo passado e incio do sculo XX, com o
desenvolvimento da tecnologia nuclear, estes nveis voltaram a crescer mantendo-se, no
entanto, em patamares muito inferiores queles existentes nos primrdios da evoluo
biolgica. A interao das radiaes ionizantes com as molculas precursoras dos sistemas
biolgicos teve um papel preponderante no surgimento de novos arranjos moleculares e .
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sistemas primitivos de vida assim como na evoluo destes para as formas atuais de vida.
Ao processo evolutivo, foram integrados mecanismos de defesa contra os efeitos das
radiaes, o que permitiu a estabilizao dos sistemas biolgicos potencialmente mais
viveis. Hoje, diversos sistemas enzimticos so responsveis pela identificao e reparo
de danos introduzidos no DNA. Estes mecanismos esto presentes em praticamente
todos os organismos que disputam o espao representado pelo planeta Terra, desde as
formas de vida mais rudimentares, como as bactrias, at organismos to complexos como
o Homem. Estes sistemas so responsveis pelo reparo de danos introduzidos no DNA
pela ao dos mais diversos agentes aos quais a vida encontra-se exposta, inclusive
radiaes ionizantes.
Os seres vivos, em geral, e o Homem, em particular dispem de mecanismos
biolgicos que lhes confere capacidade, dentro de limites ainda por
estabelecer, de convvio com radiaes ionizantes.
RESUMO: CONSEQENCIAS DA IRRADIAO DA MOLCULA DE DNA
Danos na molculade DNA
Reparo
Efeitosbiolgicos
Mutao
AO INDIRETA AO DIRETA
RADIAO
H O OH2
IONIZAO E
EXCITAO
H
2
2
HO
2H O
RADIAO
Morte
M-formao
Somtico
Gentico
10-17 a 10-5 segundos minutos a anos
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EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NAS CLULAS E NOS TECIDOS
Em um indivduo adulto, a grande maioria dos tecidos constituda por clulas
diferenciadas isto , clulas que pouco se dividem ou que nunca o fazem. o caso das
clulas do tecido sseo, das clulas do tecido muscular, de clulas do fgado, dos rins,
dos pulmes, do corao. O caso extremo de diferenciao celular, com perda total da
capacidade de diviso o das clulas nervosas. Clulas que no se dividem podem
acumular quebras de DNA e mutaes celulares sem comprometimento das funes dos
rgos e tecidos que constituem. Clulas cuja taxa de diviso alta, tornam-se mais
vulnerveis ao das radiaes. Quando uma leso no DNA resultar quebra da molcula,
a clula passa a ter dificuldade em dividir o material gentico entre as clulas filhas, que
podem morrer aps uma ou duas divises subseqentes. Quanto maior o grau de
diferenciao celular, menor a taxa de diviso e menores so as possibilidades de morte
celular induzida pela radiao. Quanto menor a diferenciao celular maior a probabilidade
de induo de morte por ao das radiaes ionizantes.
Desta forma, um tecido pode apresentar maior ou menor resistncia s radiaes, em
funo do grau de diferenciao das clulas que o constituem. Em um indivduo adulto
apenas alguns tecidos so constitudos por clulas cuja funo repor, atravs de divises
sucessivas, populaes celulares cujo tempo mdio de vida da ordem de uma a duas
EFEITO DAS RADIAES NA PELE
Exemplo: camada de clulas dorevestimento do corpo
Tecido normal Tecido irradiado
Face externa do corpoFace externa do corpo
sentido
de
renovao
das
clulas
clulas mortas
clulas da camada
germinativa em divisoclulas diferenciadas sem
capacidade de diviso
clulas mortas
clulas da camada germinativa danificada
sem capacidade de diviso ou mortasclulas diferenciadas sem
capacidade de diviso
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EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO HOMEM
O efeito das radiaes ionizantes em um indivduo depende basicamente da dose absorvida
(alta/baixa), da taxa de exposio (crnica/aguda) e da forma da exposio (corpo inteiro/
localizada).
Qualquer dose absorvida, inclusive das doses provenientes de radiao natural, pode
induzir cncer ou matar clulas. A questo de probabilidade de dano, probabilidade de
mutaes precursoras de cncer e nmero de clulas mortas. Quanto maiores as taxas
de dose e as doses absorvidas, maiores as probabilidades de dano, de mutaes
precursoras de cncer e de morte celular. Danos podem ser reparados; mutaes podem
tanto representar falhas nos mecanismos de reparo como mecanismos de eliminao de
clulas inviabilizadas pelo dano. A morte celular, resultante de quebras na molcula de
DNA, da mesma forma que a eliminao de clulas mutantes, pode ser encarada como
um mecanismo de eliminao de produtos inviabilizados pela presena de danos. A questo
passa a envolver o nmero de clulas destrudas, o momento em que a morte celular
ocorre, (considerado o estgio de desenvolvimento do ser (clula-ovo, embrio, feto,
criana, adolescente, adulto, velhice), e o sexo do indivduo irradiado. Nas tabelas I e II
esto relacionados sintomas induzidos por exposies agudas localizadas e exposies
de corpo inteiro. Em todos os casos de desenvolvimento de sintomatologia clnica o
processo reflete a morte de um nmero significativo de clulas com comprometimento de
rgo e/ou tecidos. A unidade de dose absorvida o Gray (Gy). A dose mdia de radiao
natural absorvida pela populao mundial de 2,6 Gy x 10-3 x ano 1 , isto , 2,6 mGy por
ano.
dezenas de dias (elementos figurados do sangue e clulas de recobrimento); as clulas
responsveis pela produo de vulos e espermatozides tambm se enquadram entre
clulas altamente vulnerveis ao das radiaes ionizantes por possurem, como
caracterstica funcional, uma alta taxa de diviso celular.
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Infra-clnica
Reaes gerais leves
Hematopoitica leve
Hematopoitica grave
DL50
Gastro-intestinal
Pulmonar
Cerebral
Inferior a 1 Gy
1-2 Gy
2-4 Gy
4-6 Gy
4-4,5 Gy
6-7 Gy
8-9 Gy
superior a 10 Gy
Ausncia de sintomatologia
na maioria dos indivduos.
Astenia, nuseas, vmitos (3 a 6 hs.
Aps a exposio; sedao em 24 hs.)
Funo medular atingida: linfopenia,
leucopenia trombopenia, anemia;
recuperao em 6 meses.
Funo medular gravemente atingida.
Morte de 50% dos indivduos irradiados
Diarria, vmitos, hemorragias,
morte 5 ou 6 dias.
Insuficincia respiratria aguda, coma e
morte entre 14 e 36 h.
Morte em poucas horas por colapso
FORMA DOSE ABSORVIDA SINTOMATOLOGIA
TABELA I - EFEITOS DE UMA RADIOEXPOSIO AGUDA EM ADULTO
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TABELA II - EXPOSIES AGUDAS LOCALIZADAS
>4
16 a 20
6 a 12
16 a 20
25
2
0,3
5
3
6-8
Epilao temporria.
Epilao definitiva.
Radiodermite eritematosa que se manifesta
oito dias aps a exposio por dor e
vermelhido; freqentemente substituda por
pigmentao acentuada.
Radiodermite exudativa (bolhas, leses) que
regride em 5 ou 6 semanas.
Radiodermite e radionecrose que se
manifesta por um eritema precoce, dor e
exudao; o processo evolui para uma
ulcerao do tecido.
Catarata: quanto maior a dose, maior a
velocidade do estabelecimento do processo;
conjuntivite aguda de pouca gravidade.
Esterilidade temporria do homem.
Esterilidade definitiva do homem.
Esterilidade temporria da mulher.
Esterilidade definitiva da mulher.
DOSE ABSORVIDA(Gy)
SINTOMATOLOGIA
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EXPOSIES AGUDAS /ALTAS DOSES / CORPO INTEIRO-
SNDROMES DE IRRADIAO AGUDA.
Sndromes de irradiao aguda correspondem a um conjunto de manifestaes clnicas
apresentadas por indivduos submetidos a exposies envolvendo altas taxas de dose,
altas doses e exposio de rea importante do corpo (corpo inteiro).
Sndrome Prodrmica
Ocorre de minutos a um dia aps a exposio e se manifesta pelo surgimento de nusea,
vmito, anorexia, diarria e mal estar generalizado. A severidade, a durao e o tempo
para o estabelecimento da sintomatologia esto relacionados com a dose absorvida pelo
organismo. Esta sintomatologia indcio de exposio a altas doses e de comprometimento
das membranas celulares.
Perodo de Latncia
Em paralelo Sndrome Prodrmica observado um perodo de latncia que corresponde
ao intervalo de tempo que ocorre entre o momento da exposio e o surgimento dos
primeiros sintomas de falncia orgnica. Esta falncia decorrente da morte radioinduzida
de populaes celulares, cuja funo encontra-se intimamente ligada reposio
continuada de clulas de vida biolgica, relativamente curta, e conseqentemente, da
permanncia em constante estado de reproduo. A durao do perodo de latncia
funo da dose absorvida e pode durar de alguns segundos a dias. Clulas em permanente
estado de reproduo so aquelas da medula ssea, responsveis pela reposio dos
elementos figurados do sangue; aquelas das camadas mais internas dos tecidos de
recobrimento (pele, vilosidades intestinais, de glndulas); aquelas da linhagem germinativa
masculina e aquelas da linhagem germinativa feminina, na fase embrionria.
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SNDROME DO SISTEMA HEMATOPOITICO
Todos os elementos figurados do sangue (glbulos brancos, glbulos vermelhos e
plaquetas) originam-se das chamadas clulas-tronco pluripotenciais. Estas clulas
constituem o tecido hematopoitico ou tecido reticular. Este tecido encontrado no bao,
no timo, ndulos linftico e na medula ssea vermelha. Por seu papel biolgico as clulas-
tronco pluripotenciais se mantm em estado de intensa proliferao dando origem duas
diferentes linhagens celulares, conforme se localizem no bao ou na medula ssea. A
linhagem linfide d origem aos linfcitos e aos plasmcitos enquanto que a linhagem
mielide origina as hemcias (ou glbulos vermelhos ou eritrcitos), outros leuccitos
(glbulos brancos) e plaquetas conforme resumo apresentado a seguir.
HEMATOPOISE
DIFERENCIAO
clulas passveisde morte
clulaslinfides
clulas troncopluripotencial
clulaslinfides
Linfcito TLinfcito B Plasmcitos
Monoblasto Moncitos
MieloblastoMoncitosAcidfiloBasfilo{
Eritroblasto Eritrcito
Megacariticos Plaquetas
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Os glbulos vermelhos (hemcias) so responsveis pelo transporte de oxignio, absorvido
do ar, para os tecidos e do gs carbono, gerado na respirao celular, para os pulmes.
Os glbulos brancos so uma categoria de clulas responsveis pela defesa do organismo
contra bactrias, parasitas, corpos estranhos, etc. So tambm responsveis pela
modulao das respostas alrgicas, processos inflamatrios e imunolgicos entre outras
atividades. As plaquetas so fragmentos celulares que possuem papel importante no
processo de coagulao sangnea. Com exceo dos linfcitos (altamente sensveis
radiao) os elementos figurados do sangue no manifestam qualquer dano quando
irradiados.
Quando, por ao das radiaes, um nmero importante de clulas-tronco pluripotenciais
so destrudas, estabelece-se a Sndrome do Sistema Hematopotico. Linfcitos T,
plasmcitos, moncitos, neutrfilos. Acidfilos, basfilos, eritrcitos e plaquetas so
elementos figurados do sangue e apresentam um alto grau de diferenciao.
Conseqentemente, pode-se afirmar que, com exceo dos linfcitos, esses elementos
no manifestam os efeitos das radiaes. Em situao normal, cada um dos diferentes
tipos de elementos figurados do sangue apresenta um tempo de atividade aps o qual
naturalmente eliminado do sistema. Em um indivduo irradiado, este padro de
comportamento no alterado. Na medida que os elementos cumprem com seu tempo de
atividade, so eliminados. Com a destruio das clulas-tronco pluripotencial, a reposio
de elementos interrompida e a Sndrome se estabelece. O indivduo desenvolve um
quadro de imunodeficincia grave, anemia e propenso a hemorragias e infeces. A
recuperao est ligada sobrevivncia e proliferao de clulas-tronco pluripotencial
que, recompondo o tecido radiolesado reiniciam a hematopoise.
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SNDROME GASTROINTESTINAL / LESES NOS TECIDOS DE RECOBRIMENTO
(PELE, CRIPTAS DAS VILOSIDADES INTESTINAIS)
Todos os tecidos de recobrimento (pele, tecidos de revestimento do sistema gastrointestinal,
tecidos de recobrimento de glndulas, etc.) so formados por vrias camadas de clulas
das quais a mais interna responsvel pela reposio das clulas das camadas mais
externas. Nestas, as clulas possuem um alto grau de diferenciao perdendo a capacidade
de se multiplicar e, portanto, no manifestam os danos produzidos pela radiao. Uma
vez que atingem a superfcie do tecido, estas clulas so eliminadas por descamao.
Quando clulas da camada mais interna so mortas pela ao de radiaes ionizantes, o
efeito se manifesta na forma de ulceraes que surgem dias aps a exposio radiao.
O tempo decorrido entre a exposio e o surgimento de leses independe da energia
transferida pela radiao ao tecido (dose); depende do tempo de trnsito das clulas das
camadas mais internas para as camadas mais externas do tecido. Na pele, o tempo de
latncia corresponde a uma dezena de dias; nas vilosidades intestinais a ulcerao tem
incio por volta do quarto dia aps a exposio. A energia necessria para a produo de
lceras extremamente alta, tanto para leses de pele quanto para leses intestinais.
Quadros apresentando ulceraes intestinais so praticamente irreversveis. Caso o
paciente possa ser controlado, a dose capaz de produzir ulcerao a partir do quarto dia
desencadear a sdrome do sistema hematopotico a partir do dcimo dia.Leses de pele tem tempo de latncia de aproximadamente 10 dias e ocorrem apenas em
situaes de exposies localizadas pois as doses envolvidas, caso fossem absorvidas
pelo corpo inteiro, induziriam sndrome gastrointestinal e hematopotica .
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EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES NAS
LINHAGENS GERMINATIVAS
Linhagens germinativas, masculina e feminina, correspondem s vrias geraes de clulas
envolvidas com a produo dos gametas. As conseqncias da irradiao destas linhagens
variam conforme o sexo do indivduo irradiado, o que reflete a diferena existente entre a
produo de vulos e a produo de espermatozides.
EFEITOS NA LINHAGEM GERMINATIVA FEMININANa mulher, a fase de intensa proliferao das clulas germinativas femininas (ainda na
fase fetal) a mais vulnervel ao das radiaes. Exposies nesta fase podem
comprometer a fecundidade. Com a evoluo das clulas germinativas para ovcitos
primrios (tambm na fase fetal), a populao de clulas germinativas desaparece assim
como a possibilidade de reposio desta populao e das outra que dela se originam. No
caso de morte das clulas desta linhagem, no existe a possibilidade de recomposio
das populaes lesadas.
Ao nascer, a menina possui cada uma das clulas (ovcito primrios) que devero evoluir
para vulo, a partir da puberdade. Estes ovcitos, se expostos radiao, podem sofrer
danos no seu material gentico que tanto podem ser corrigidos como fixados na forma de
mutaes ou de quebras cromossmicas. As duas divises, caractersticas da meiose,
que ocorrem no momento em que um ovcito se diferencia para vulo funcionam como
um controle da qualidade dos vulos produzidos. Quebras de DNA so eliminadas pela
incapacidade das clulas de prosseguirem o processo de distribuio do material gentico
para clulas filhas. Uma mulher que tenha seu aparelho reprodutor irradiado, de modo
significativo, pode acumular mutaes e quebras no DNA de seus ovcitos primrios. No
momento em que um ovcito danificado der continuidade ao processo de meiose, iniciado
ainda na fase fetal, dificilmente conseguir distribuir o DNA lesado para as quatro clulas
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resultantes do processo. O vulo que, nestas circunstncias, eventualmente venha a se
formar, se fecundado, dificilmente evoluir satisfatoriamente. Como a resposta radiao
est ligada a uma probabilidade, quanto maior a dose, maior o nmero de ovcitos lesados.
A mulher irradiada pode, em decorrncia de perda parcial de ovcitos, apresentar uma
diminuio na taxa de fertilidade, proporcional dose absorvida.
EFEITOS NA LINHAGEM GERMINATIVA MASCULINA
No homem, a produo de espermatozides um processo extremamente vulnervel
ao das radiaes por envolver uma linhagem celular em constante estado de proliferao.
Em todas as etapas do processo clulas podem morrer. Em contrapartida, o fato do homem
manter durante toda a sua vida clulas primordiais da linhagem germinativa masculina
garante-lhe que haja sempre a reposio desta linhagem, no caso de danos causados
pela exposio s radiaes.
No caso de uma exposio localizada, o homem pode apresentar queda temporria na
produo de espermatozides que perdura enquanto as clulas primordiais sobreviventes
recompem a linhagem destruda. A esterilizao do homem por ao das radiaes
possvel porm implica em exposies a doses extremamente altas.
Desenvolvimento do embrioProcesso disparado com a
maturidade sexual
ClulaGerminativa
Ovognia
Reposio dasclulas de linhagem
Ovcitoprimrio Ovcito
secundrio
Ovcitomaduro
Populao de clulas passvelde destruio por ao das radiaes
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HEREDITARIEDADE A PARTIR DE CLULASREPRODUTORAS IRRADIADAS.
GAMETAS COM QUEBRAS NO MATERIAL GENTICO:
Uma vez que tenham sido introduzidas quebras na molcula de DNA de vulos ou de
espermatozides, a probabilidade da ocorrncia da fecundao muito pequena, pois
estes eventos resultaro, na maioria dos casos, na morte do gameta. Ocorrendo a
fecundao, o feto resultante ento abortado.
GAMETAS COM ALTERAES NAS INFORMAES CONTIDAS NO MATERIAL
GENTICO (MUTAES):
Cada gameta (espermatozide e vulo), envolvido no processo de fecundao, transmite
para o ovo, resultante da fecundao, um patrimnio de genes pertencentes ao indivduo
que os produziu. Conseqentemente, uma clula-ovo tem seu prprio patrimnio gentico
constitudo por duas metades; uma proveniente do pai e outra proveniente da me. As
caractersticas deste novo indivduo sero resultado da interao entre estes dois conjuntos
de genes. Cada caractere definido por dois genes: um de origem materna e outro de
origem paterna. De uma forma geral, para que uma mutao produza alguma manifestao
na primeira gerao (filho do portador da mutao), necessrio que tanto o vulo quanto
o espermatozide apresentem mutaes para o mesmo caracter (no mesmo gene).
Desenvolvimento
do embrio
Processo disparado com a
maturidade sexual
ClulaGerminativa
Espermatognia
Reposio dasclulas de linhagem
Espermatcitoprimrio
Espermatcitosecundrio
Espermtide
Populao de clulas capazde reconstituir a linhagem germinativa
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EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES EM TECIDOS DE RENOVAOLENTA OU INEXISTENTE (CLULAS DIFERENCIADAS)
Em certos casos, o nmero de molculas alteradas em uma clula pela ao das radiaes
to grande que a prpria estrutura fsica da clula abalada. o caso da membrana
celular que, tendo sua estrutura molecular alterada pela ao das radiaes, fica
incapacitada de manter a integridade celular e controlar o fluxo de substncias entre os
diferentes compartimentos por ela delimitados. Este tipo de evento pode serresponsabilizado pelos sintomas desenvolvidos na fase prodrmica das diferentes
sndromes de irradiao aguda. Este processo sofre reverso em algumas horas ou dias,
tempo necessrio para a recuperao das leses de membranas. No caso de doses
extremas, o indivduo irradiado morre em poucas horas, por destruio das molculas
essenciais manuteno das funes vitais clula (morte molecular) e por colapso do
sistema nervoso central (sndrome do sistema nervoso central).
Considerando o nmero de genes existente no material gentico de cada indivduo, a
probabilidade dos gametas envolvidos na fecundao apresentarem a mesma mutao
praticamente nula.
O indivduo resultante de um cruzamento no qual um dos gametas possui mutao ser
normal porm portador da mutao que eventualmente poder ser transmitida para um
filho.
Neste caso, para que a mutao se manifeste, necessrio que a clula sexual, contendo
a mutao, seja fecundada por outra, contendo a mesma mutao. Isto passa a ser mais
provvel no caso de fecundaes entre gametas de indivduos consangneos.
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Exposies entre o dcimo quinto e o qinquagsimo dia do desenvolvimento
(organognese), tem incio a diferenciao de grande parte dos rgos do embrio. Este
passa a apresentar diferentes tipos de clulas sendo que algumas encontram-se
totalmente diferenciadas, ou seja, no so mais capazes de dar origem s outras. A
exposio do feto radiao nesta fase do desenvolvimento pode resultar em m
formaes (teratognese). Estas anomalias ocorrero em tecidos que, no momento da
irradiao, estiverem iniciando o processo de diferenciao.
EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO DESENVOLVIMENTOEMBRIONRIO E FETAL.
O feto apresenta uma intensa proliferao celular e, em determinadas fases do
desenvolvimento, um nmero extremamente reduzido de clulas precursoras de um
determinado tecido ou rgo (uma ou duas). Portanto, o feto extremamente vulnervel
ao das radiaes ionizantes. Na fase de pr-implantao, que se estende da fecundao
at o dcimo dia do desenvolvimento, a irradiao tem como principal conseqncia a
morte pr-natal. Nesta fase, suas clulas permanecem indiferenciadas e quando poucas
sofrem leses, estas podem ser repostas pelas clulas no atingidas. Neste caso o embrio
se desenvolver normalmente. Porm, caso o nmero de clulas lesadas seja grande e
com isso haja impossibilidade de reposio, o embrio ser eliminado.