Aula 2. Citologia. Fundamentos e Princípios de Radioproteção

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Prof. Magno Cavalheiro Faria. Técnico em Radiologia Médica; Tecnólogo em Radiologia (Universidade do Grande Rio) Especializado em Tomografia Computadorizada (CENIB) Especializado em Densitometria Óssea (UERJ) Especializado em Proteção Radiológica (ESPJV – FIOCRUZ) PORQUE IMAGEM É TUDO!

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Prof. Magno Cavalheiro Faria.Técnico em Radiologia Médica;Tecnólogo em Radiologia (Universidade do Grande Rio)Especializado em Tomografia Computadorizada (CENIB)Especializado em Densitometria Óssea (UERJ)Especializado em Proteção Radiológica (ESPJV – FIOCRUZ)

PORQUE IMAGEM É TUDO!

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CITOLOGIA

A CÉLULA E SUA COMPOSIÇÃO

PORQUE IMAGEM É TUDO!

www.imagemradiologica.webnode.com

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CITOLOGIA

AULA 1

CONCEITOS DE CITOLOGIA

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ABORDAGENS

• O que é• Classificação• Composição interna

–Membrana Plasmática–Citoplasma (Organelas)–Núcleo

• Ciclo Celular

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A CÉLULA

“... A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos...”

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CONCEITOS

A área da Biologia que estuda a célula, no que diz respeito à sua estrutura e funcionamento.

CITOLOGIA

Latim Kytos (célula) + Logos (estudo)

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FORMAS CELULARESQuanto a forma das células:

Fusiformes (alongadas)

Bastonetes (bactérias) Cocos (bactérias)

Discóides (hemácias)

Estreladas (neurônios)

Ovaladas (tecido epitelial)

Imagens da esquerda para direita, de cima para baixo: (a) Túbulos renais / JWSchmidt  / GNU Free Documentation License (b) Glóbulos vermelhos humanos / MDougM / Public Domain (c) Células musculares lisas / Autor Desconhecido / Disponibiizado por Goyitrina/ GNU Free Documentation License (d) Neurônio / Nick Gorton / GNU Free Documentation License (e) Bacillus subtilis / Jacinthecote / GNU Free Documentation License (f) Streptococcus pneumoniae / Janice Haney Carr / United States Public Domain.

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ESTRUTURAS CELULARESDe acordo com a estrutura celular, os

seres vivos dividem-se em dois grandes

grupos:

PROCARIONTES Proto = PrimitivoCario = NúcleoOntos = Ser

EUCARIONTES Eu = VerdadeiroCario = NúcleoOntos = Ser

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ESTRUTURAS DAS CÉLULAS EUCARIONTES

• Basicamente uma célula é formada por três partes básicas:– Membrana Plasmática: “capa” que envolve a célula;– Citoplasma: região que fica entre a membrana e o núcleo;– Núcleo: estrutura que controla as atividades celulares.

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SOBRE A CÉLULA...

Curiosidade!!!

Apesar da diversidade, algumas células compartilham ao menos três características:

• São dotadas de membrana plasmática;

• Contêm citoplasma

• Possuem material genético (DNA).

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– São estruturas especializadas na realização de funções no citoplasma.

– As principais são:• ribossomos;• retículo endoplasmático;• complexo golgiense;• lisossomos;• mitocôndrias;• peroxissomos;• centríolos;

Organelas Citoplasmáticas

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Robert Brown, 1833.

Contém o DNA da célula.

Delimitado pelo envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma através dos poros nucleares.

O núcleo ocupa 10% do volume celular total.

Funções básicas: centro de controle celulararmazenar as informações genéticas

É importante para: Sobrevivência e regeneração celular Divisão celular

NÚCLEO

NúcleoNucléolo

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Longa sequência de DNA, que contém vários genes, e outras sequências de nucleotídeos com funções específicas nas células dos seres vivos.

Nos cromossomas dos eucariontes, o DNA encontra-se numa forma semi-ordenada dentro do núcleo celular, agregado a proteínas estruturais, as histonas, e toma a designação de cromatina.

Os procariontes não possuem histonas nem núcleo. Na sua forma não-condensada, o DNA pode sofrer transcrição, regulação e replicação.

Cromossomos

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• Espécie Número de Cromossomos

•Humana 46•Milho 20•Ervilha 14•Drosophila 8•Cachorro 76 a 78•Camundongo 40•Cavalo 64

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Células somáticas – compõem a maior parte do organismo, sendo responsáveis pela formação da estrutura corpórea (ossos e músculos). Formadas por mitoses sucessivas a partir da célula inicial que é o zigoto.

Células germinativas estão presentes nas gônadas (ovários e testículos) onde se dividem produzimos os gametas (óvulos e espermatozoides) necessários na reprodução. Formadas por meiose a partir de células diplóides

TERMOS IMPORTANTES

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POR QUE precisamos entenderCitologia na radiologia?

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EFEITOS DIRETOS E INDIRETOS DAS RADIAÇÕES

E interage com moléculas vizinhas

E interage diretamente no DNA

Água;Ácidos nucléicos;Proteínas;Lipídeos;Carboidratos.

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A célula tem capacidade de reparar danos

sub-letais, quando dose é fracionada.

FATOR BIOLÓGICOReparo intracelular

A maior parte dos danos pode ser reparada; Há diferentes tipos de danos (danos nas bases, nas fitas, simples

ou duplas, ligações cruzadas - crosslinking).

Dano no DNA

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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 EPIRIMIDINA

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Radiação• Nosso mundo é radioativo, desde a sua criação. Mais de 60 elementos

radioativos podem ser encontrados na natureza.

• Radionuclídeos são encontrados no ar, água e solo, e em nós mesmos.

• Todos os dias nós inalamos radionuclídeos no ar que respiramos, e ingerimos radionuclídeos presentes nos alimentos e na água.

• Nosso corpo possui muitos mecanismos para reparar lesões geradas pelas radiações.

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• Radiação–emissão de energia por meio de ondas ou partículas.

• Ex.: raio x, raio γ, radiação α, radiação β, ondas de rádio, micro-ondas, ultra violeta, luz, infravermelho, ultravioleta.

• Radiações ionizantes–é a radiação que possui energia suficiente para ionizar átomos e

moléculas. Pode danificar células e afetar o material genético (DNA), causando doenças graves (por exemplo: câncer), levando até a morte.• Ex.: raio x, raio γ, radiação α, radiação β, nêutrons.

Radiação

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• Íon: átomo eletricamente carregado.

Radiação ionizantes

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Radiação diretamente ionizante• Radiações diretamente ionizantes

–São as radiações que têm carga. Interagem com o meio principalmente por meio de seu campo elétrico e transferem sua energia para muitos átomos ao mesmo tempo. Ionizam vários átomos ao mesmo tempo. Interagem continuamente e penetram pouco na matéria.

• Ex.: elétrons, partículas alfas (α) e partículas Beta (β).

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• Radiações indiretamente ionizantes

–São as radiações que não possuem carga. Interagem individualmente transferindo sua energia para um elétron, que irá provocar novas ionizações. Este tipo de radiação pode percorrer espessuras consideráveis dentro de um material, sem interagir.

• Ex.: radiações eletromagnéticas (raios X e gama),

Radiação indiretamente ionizantes

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• Excitação atômica ou molecular–elétrons são deslocados de seus orbitais de equilíbrio. Emitindo radiação

eletromagnética (luz ou raio X característico).

• Ionização–elétrons são removidos de seus orbitais. Resultando em elétrons livres e íons

positivos (Efeito fotoelétrico, Compton, etc..).

• Ativação do núcleo– interação com radiações com energia superior à energia de ligação dos prótons e

nêutrons, pode provocar reações nucleares, resultando num núcleo residual e emissão de radiação (fotonêutrons e reações com nêutrons ).

Interação da radiação com a matéria

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Dano por irradiação ionizantes num meio biológico

• Radiações ionizantes geram íons e estes íons podem gerar efeitos biológicos.

DNA

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Interação do fóton com o material biológico

Produção de radicais livres na água

Dano ao DNA por quebras de ligações químicas

Efeitos biológicos observáveis

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Irradiação Celular

• A irradiação celular resultará em uma das seguintes consequências:

– Não há efeito.

– Atraso na Mitose (divisão celular).

– Apoptose (Morte celular espontânea).

– Falha reprodutiva.

– Instabilidade genômica.

– Mutação.

– Transformação (provável carcinogênese).

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Efeitos da radiação

• Efeitos Determinísticos– Acontece para altas doses de radiação. Possui um limiar de dose para cada

efeito. A probabilidade de acontecer um efeito determinístico é nula para valores de dose abaixo do limiar e 100% para valores de dose acima do limiar.

Dose absorvida de corpointeiro (Gy)

Principal dano quecontribui para a morte

Tempo de vida após aexposição (dias)

3-5 Danos na medula óssea 30-60

5-15 Danos gastro-intestinais e pulmonares

10-20

> 15 Danos no SNC 1-5

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Efeitos da radiação

• Efeitos Estocásticos

– Está relacionada para baixas doses de radiação. Não possui limiar de dose radioativa.

– causam uma alteração aleatória no DNA de uma única célula que no entanto, continua a reproduzir-se. Levam à transformação celular.

– Os indivíduos ocupacionalmente expostos (IOE) normalmente estarão sujeitos a efeitos estocásticos, pois são expostos a baixas doses.

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Os primeiros efeitos das radiações ionizantes foram detectados no homem

• 1895 - Descoberta dos raios X por Röngten.

• 1896 – Becquerel descobre a radioatividade.

• 1896 - Anunciado o primeiro tratamento de câncer pelos raios X. 23 casos de radio-dermite severa foram anunciados.

• 1911 até 1914 - Foram publicados trabalhos computando 198 casos de câncer com 54 mortes.

• 1934 - 200 radiologistas tiveram morte atribuídas ao câncer radioinduzido.

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Thomas Edison declara

• Durante o desenvolvimento de uma lâmpada fluorescente em 1896 Edison detecta efeitos biológicos em seu assistente.

• 6 anos mais tarde, Mr. Dally foi obrigado a amputar a mão em decorrência de um carcinoma. Posteriormente ele sofreu a amputação dos dois braços e veio a falecer em 1904 em decorrência de um câncer de mediastino.

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Evolução das normas e limites em proteção radiológica

• O surgimento de efeitos da exposição em experimentadores no início do século passado levaram ao reconhecimento da necessidade de cuidados quanto ao uso dos raios X e materiais radioativos.

• A primeira medida foi a blindagem dos tubos de raios X com chumbo e a colimação do feixe para uma área de interesse.

• 1915: British Roegten Society adota resoluções para proteção contra os raios X.

• 1921: British X-Ray and Radium Protection Committee desenvolveu as seguintes recomendações:

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Recomendações..... (natureza qualitativa)

• máximo de sete horas de trabalho por dia;

• folga aos domingos e mais dois meio períodos por semana;

• o máximo de tempo de lazer fora do trabalho;

• férias anuais de um mês ou duas quinzenas;

• Irmãs de caridade e enfermeiras trabalhando tempo integral no departamento de raios-X e no departamento de radium não devem realizar outras tarefas no hospital.

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Evolução das normas e limites em proteção radiológica

• Surgiu a necessidade de um limite numérico para exposição a radiação. Limite de dose de radiação segura!!!

• Esse limite necessitaria de uma medida quantitativa da radiação.

• Uma recomendação específica para proteção radiológica só foi desenvolvida com a definição do roengten (R) (1928) e sua adoção como unidade de exposição pouco tempo depois (R= quantidade de radiação X ou gama que produz uma certa quantidade de ionizações num dado volume de ar a temperatura e pressão padrão)

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Evolução das normas e limites em proteção radiológica

• 1928 - formado o International Committee on X-Ray and Radium Protection (rebatizado posteriormente como International Committee on Radiation Protection - ICRP)

• 1929 - fundado o National Council on Radiation Protection and Measurements (NCRP) nos EUA.

• 1931 e 1934 - NCRP e ICRP recomendam o limite de exposição de 0.2 R/dia.

• 1936 - NCRP recomenda 0.1 R/dia, descrito como dose de tolerância (1/100 dose de eritema).

• NCRP e ICRP acreditavam que o limite recomendado estava bem abaixo do limite de dose que provocaria um efeito determinístico.

• 1954 (NCRP) - sai dose de tolerância e entra dose máxima permissível (DMP) (resultados de Muller e outros).

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Introdução da Radioproteção

• Conjunto de normas, guias e regulamentos, internacionais e nacionais, que visa garantir o uso seguro das radiações ionizantes.

• Estabelecidas por consensos e baseadas no conhecimento existente (evolui com o tempo).

• Base:– Evitar efeitos determinísticos;– Reduzir probabilidade de efeitos estocásticos (risco aceitável).

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Radioproteção• Objetivos:

–Minimizar os riscos de efeitos biológicos;

–Limitar a dose em atividade profissionais;

–Diminuir a probabilidade de efeitos de longo prazo (câncer, efeitos genéticos, etc...)

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Fundamentos da Radioproteção

• Minimizar o tempo de exposição

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Fundamentos da Radioproteção

• Aumentar a distância

• A intensidade (a dose de radiação) cai com o inverso do quadrado da distância.

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Fundamentos da Radioproteção

• Utilizar blindagem se possível

Não podemos blindar completamente alguns tipos de radiação, mas reduzir significativamente a intensidade de radiação.

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Princípios da radioproteção

• Justificação

– Nenhuma prática que utiliza radiação ionizante deve ser autorizada a menos que produza suficiente benefício para o indivíduo exposto ou para a sociedade, de modo a compensar o detrimento que possa ser causado. E esta prática deve ser justificada em relação a outras alternativas.

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Princípios da radioproteção

• Otimização

– O risco total de tais atividades (e exposição decorrente) devem ser mantidos tão baixos quanto razoavelmente exequíveis (ALARA), levando-se em consideração fatores econômicos e sociais.

– princípio ALARA = As Low As Reasonably Achievable.

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Princípios da radioproteção

• Otimização

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Otimização• Em relação às exposições causadas por uma determinada fonte associada a uma

prática, salvo no caso das exposições médicas, a proteção radiológica deve ser otimizada de forma que:

– a magnitude das doses individuais,– o número de pessoas expostas e a– probabilidade de ocorrência de exposições

• mantenham-se tão baixas quanto possa ser razoavelmente exequível, tendo em conta os fatores econômicos e sociais.

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Princípios da radioproteção• Limitação de dose individual

–Os limites individuais de dose devem ser aplicados para assegurar que ninguém receba quantidades de radiação que excedam os riscos aceitáveis.

–Os limites são aplicados aos indivíduos ocupacionalmente expostos e ao público em geral.

–Paciente não possui limite de dose.

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Probabilidade de Morte

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Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. Biologia

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AMABIS, J. M. e MARTHO, G.R. Biologia das Células. Editora Moderna, 2010.

CÉSAR e SEZAR. Biologia 1.. Editora Saraiva, 1995.

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LINHARES, S. e GEWANDSNAJDER, F. Biologia Hoje Vol. l. Editora Ática, 1994.

MARCONDES, A.C. e LAMMOGLIA, D.A. Biologia, A ciência da vida. Vol 1. Editora Atual, 1994.

POLIZELI, M. DE L. T. M. Manual Prático de Biologia Celular. Série Manuais Práticos em Biologia. 2ª

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS