Radiação Ionizante e a Vida

Radiaes Ionizantes e a vida

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Por YANNICK NOUAILHETAS Colaboradores:Carlos Eduardo Bonacossa de Almeida Sonia Pestana

Rua General Severiano, 90 - Botafogo - Rio de Janeiro - RJ - CEP 22290-901 www.cnen.gov.br

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Radiaes Ionizantes e a vidaNDICEESTRUTURA FSICA E QUMICA DA MATRIA ............................................................. 4 O TOMO ........................................................................................................................ 4 ORGANIZAO DOS SERES VIVOS: NVEL ATMICO E MOLECULAR ..................... 6 ORGANIZAO CELULAR E DOS TECIDOS ................................................................ 7 DESENVOLVIMENTO DE UM SER VIVO ........................................................................ 9 MATERIAL GENTICO: CONSTITUIO ..................................................................... 10 PROTENAS ................................................................................................................... 13 CROMOSSOMOS ........................................................................................................... 13 DIFERENCIAO CELULAR ......................................................................................... 15 LINHAGENS GERMINATIVAS ........................................................................................ 17 FECUNDAO ............................................................................................................... 19 INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIA ................................ 20 CONSEQNCIAS FSICAS E QUMICAS DA INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIA ................................................................................ 21 EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES NA GUA .................................................. 22 CONSEQNCIAS BIOLGICAS DA INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM UM SER VIVO .................................................................................................. 22 EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES EM MOLCULAS ORGNICAS .................. 25 DANOS RADIOINDUZIDOS NA MOLCULA DE DNA .................................................. 26 CNCER RADIOINDUZIDO ........................................................................................... 27 MUTAES GNICAS ................................................................................................... 27 QUEBRAS NA MOLCULA DE DNA ............................................................................. 28 REPARO DAS LESES RADIOINDUZIDAS .................................................................. 28 IONIZAO E EXCITAO ........................................................................................... 29 EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NAS CLULAS E NOS TECIDOS .............. 30 EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO HOMEM ................................................. 31 EXPOSIES AGUDAS /ALTAS DOSES / CORPO INTEIRO- ..................................... 34 HEREDITARIEDADE A PARTIR DE CLULAS REPRODUTORAS IRRADIADAS. ...... 40 EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES EM TECIDOS DE RENOVAO LENTA OU INEXISTENTE (CLULAS DIFERENCIADAS) .......................................................... 41 EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO DESENVOLVIMENTO EMBRIONRIO E FETAL. ....................................................................................................................... 42

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Radiaes Ionizantes e a vida NOTA

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As 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 molculas.

interagir com a matria, arrancando eltrons de seus tomos (ionizao) e modificando as 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, vivos que povoaram e povoam a Terra.

produzindo modificaes que contriburam para o surgimento da diversidade de seres 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 expectativa que possam ser emitidos novos conceitos a respeito dos efeitos biolgicos das radiaes ionizantes. de melhor se entender o papel destas radiaes junto vida tem sido desenvolvido e a


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Radiaes Ionizantes e a vidaESTRUTURA FSICA E QUMICA DA MATRIATodas as substncias que entram na constituio da matria resultam do arranjo entre pode ser constituda por um ou mais tomos. Macromolculas podem apresentar centenas acordo com suas propriedades fsicas e qumicas. tomos de elementos qumicos. O produto de tais arranjos so as molculas. Uma molcula ou mesmo milhares deles. Para compor uma molcula, os tomos devem interagir de

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Clula

tomos Molculas

O TOMO a menor quantidade de uma substncia elementar que tem as propriedades qumicas de de eltrons que constituem a coroa eletrnica do tomo determinado pelo nmero de

um elemento. Todo tomo constitudo por um ncleo e uma coroa eletrnica. O nmero 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 negativas resulta na estrutura eletricamente estvel do tomo.Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

eltrons distribudos em rbitas em torno do ncleo. A relao entre as cargas positivas e

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Radiaes Ionizantes e a vidaEsquema de um tomo apresentando o mesmo nmero de prtons e de eltrons. Na com outro/s que complemente/m os eltrons da ltima camada. Para a estabilizao de interao so as molculas. um tomo este deve ter esta camada ocupada natureza, este tomo existe em combinao

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por oito eltrons. O resultado desse tipo de

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 dos elementos apresenta eltrons desemparelhados nas camadas mais externas de seus tomos. A neutralizao dos campos eletromagnticos, devidos existncia desses

campos ocorre atravs do emparelhamento de eltrons cuja rotao seja oposta. A maioria

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 apresenta o eltron da ltima camada eletrnica encontra-se instabilidade rapidamente eliminada pela necessrio sua estabilizao .

o mesmo nmero de prtons e de eltrons porm desemparelhado; na natureza este tipo de combinao com outro tomo complementar ou por uma estrutura molecular que lhe ceda o eltron


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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 MOLECULAROs seres vivos so constitudos, principalmente, por tomos de carbono (C), hidrognio base das molculas biolgicas. (H), oxignio (O) e nitrognio (N). Estes tomos, combinados entre si, constituem a Como pode ser observado na tabela que segue, a gua a substncia encontrada em maior quantidade na composio qumica de um ser vivo.Material Protenas Osso mineral Carbohidratos Glicognio Sais Gorduras H 2O Peso molecular 18 800 130 180 10 666

COMPOSIO APROXIMADA DE UM SER HUMANOg/kg 600 170 150 40 10 20 10 Molculas/ kg 2 x 1025 1 x 1021 1 x 1023 2 x 10 1 x 10 1 x 1023 3 x 102219 23

10

4

% de molculas 97.9 0,01 0,98 0,0001 0,015 0,5 0,5

% em peso 60 17 15 4 1 2 1Pgina 6



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Em um organismo vivo molculas desempenham funes estruturais e/ou funcionais 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. Molcula B Molcula A

(acares, protenas, lipdeos, enzimas, hormnios). So fonte de energia, codificam, lem,

Molcula C

Energia

Energia Funo: abrir o cofre

ORGANIZAO CELULAR E DOS TECIDOS

A clula a unidade morfolgica e fisiolgica dos seres vivos. Clulas so constitudas individualidade celular e sua compartimentao, seu equilbrio eletroltico, o controle da

por um sistema de membranas de natureza lipo-proteica cuja funo manter a 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,Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br Pgina 7

Radiaes Ionizantes e a vidano qual encontra-se o material gentico, atividade celular. Na figura apresentadacitoplasma organelas

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responsvel pela regulao de toda a ao lado, encontra-se representada uma o ncleo, o citoplasma e algumas organelas celulares.ncleo

clula com seu sistema de membranas,membrana Representao grfica de uma clula

ORGANIZAO DOS SERES VIVOSTOMOS (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)

INDIVDUOSComisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

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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, 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

eliminar excretas, crescer e reproduzir-se. J nos organismos pluricelulares, como homem,

cujo funcionamento, nos seres vivos superiores (vegetais e animais superiores), regulado por um sistema hormonal, caso dos vegetais, ou por um sistema hormonal associado a um sistema nervoso, caso dos animais.

rgos / Sistemas

Tecidos

Clula

DESENVOLVIMENTO DE UM SER VIVOTodo 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 transformao da clula-ovo em um organismo adulto, multicelular, se d atravs de sucessivas divises celulares. da unio de um gameta masculino (espermatozide) com um gameta feminino (vulo). A


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Radiaes Ionizantes e a vidaNo 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 na meiose, o processo de diviso celular inicialmente marcado pela duplicao do material gentico da clula me. material gentico das clulas de uma espcie permanea constante. Tanto na mitose quanto

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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: CONSTITUIOO 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 que podem ser identificadas pelas letras A, T, C, e G, conforme contenham em suas de DNA, constituda pelo encadeamento de quatro diferentes sub-unidades (nucleotdeos) estruturas as bases nitrogenadas Adenina, Timina, Guanina, e Citosina. O DNA apresentade 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 nucleotdeo do tipo T, o mesmo valendo para C e G. das fitas ocorrer a presena de A, na fita complementar, a posio ser ocupada por um

se como uma dupla fita de nucleotdeos que assume a forma de uma hlice. Uma seqncia


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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 complementao com os nucleotdeos adequados, produzir uma nova molcula, idntica original. Estas sero transmitidas para as clulas filhas, por mitose ou por meiose. ESTRUTURA DO DNA duas fitas da molcula se separam originando dois moldes cada um dos quais, por

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.


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Radiaes Ionizantes e a vidaNo esquema apresentado a seguir, tal como ocorre no DNA, diferentes mensagens so codificadas a partir da combinao de quatro letras: A, M, O e R. Exemplo do DNA como molcula informacional

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ROMA4 3 2 1

AMOR1 2 3 4

AMORA1 2 3 4 1 1 4 3 2 1

MARAAMAROMA

AROMA

AMARRAR1 2 1 4 4 1 4

AMARA1 2 1 4 1

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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Radiaes Ionizantes e a vidaCROMOSSOMOS

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O material gentico contido nas clulas encontra-se distribudo na forma de estruturas unitrias, os cromossomos. Cada espcie de ser vivo possui um nmero caracterstico de cromossomos em suas clulas. Como o vulo e o espermatozide resultam de meioses, estes gametas apresentam um nmero n de cromossomos, ou seja, metade da quantidade de material gentico inicialmente contido no ovcito e no espermatcito, 2n. A um vulo (n), gameta feminino, com um espermatozide (n), gameta masculino, que resultar em uma clula-ovo, 2n. O nmero 2n da espcie humana 46.

reconstituio do nmero 2n de cromossomos dever ocorrer quando da fecundao de

PROTENASAs protenas so molculas que, como o DNA, so constitudas por sub-unidades que se alinham seqencialmente, de maneira pr-determinada. Esta seqencia constitui a estrutura primria da molcula. Neste caso, as sub-unidades so os aminocidos. Na

constituio das protenas, so encontrados 20 tipos diferentes de aminocidos. O nmero, propriedades e funes. O nmero de aminocidos, o tipo e a seqncia em que aparecem em uma determinada protena encontram-se codificados, na forma de uma seqncia de nucleotdeos no DNA. A transferncia da mensagem, do ncleo da clula para o citoplasma, onde ocorre a DNA, o RNA constitudo pelo encadeamento de nucleotdeos. A diferena entre um molcula e na substituio da timina por uracil.

o tipo e a seqncia em que os aminocidos aparecem na protena definem suas

sntese da protena, de responsabilidade de outro cido nuclico, o RNA. Tal como o nucleotdeo de DNA e um nucleotdeo de RNA est no tipo de acar que integra a


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Radiaes Ionizantes e a vidaCom base na complementaridade das molculas, mensagens contidas no DNA so A execuo envolve: (i) o reconhecimento de aminocidos especficos e seu transporte

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copiadas na forma de RNA (RNA mensageiro), transferidas para o citoplasma e executadas. 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 por outro tipo de RNA, dito RNA transportador. CTG TAC forma de RNA mensageiro. O reconhecimento e transporte de aminocidos realizado Gene A GGT

TTC

TAT

D

M

P

G

I

Aminocidos

Protena A formada 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, genes especficos, incorporados ao material gentico das clulas.Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

hormnios, anticorpos, protenas estruturais etc., est diretamente ligada existncia de

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Radiaes Ionizantes e a vidaDIFERENCIAO CELULAR

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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 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 uma clula de fgado diferente daqueles ativados em uma clula de pele que por sua


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Radiaes Ionizantes e a vidamais 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

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ligadas apenas manuteno dos rgos que constituem. Existem situaes nas quais clulas diferenciadas sofrem processo de desdiferenciao com o intuito de reconstituir de diviso para recuperar a perda de tecido heptico. Clulas indiferenciadas so mantendo todo o seu potencial de reproduo, so responsveis pela renovao dos um rgo ou tecido lesado. o caso das clulas do fgado, capazes de reiniciar o processo responsveis pela reconstituio de tecido sseo lesado. Clulas pouco diferenciadas, 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 SANGNEASAuto renovao das clulas da medula NA MEDULA

COM DESTAQUE PARA MULTIPLICAO CELULAR E A DIFERENCIAO

Clula filha com capacidade de diviso limitada

DIFERENCIAO FINAL

Elementos figurados do sangue (glbulos brancos, vermelhos e plaquetas). Clulas sem capacidade de divisoComisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br Pgina 16

Radiaes Ionizantes e a vidaLINHAGENS GERMINATIVAS

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So linhagens de clulas responsveis pela produo dos gametas masculinos e femininos. A diferenciao das clulas da linhagem germinativa feminina ocorre quase que totalmente LINHAGEM GERMINATIVA FEMININA

na fase embrionria. Clulas germinativas primordiais (2n) migram para as gnadas (ovrio) 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

onde iniciam seu processo de diferenciao originando ovognias (2n) que entram em

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 agora vulo (n) encontra-se apta para a fecundao.Ovognia Clula Germinativa

material gentico , atravs de duas divises sucessivas, reduzido para n e a clula,

Reposio das clulas de linhagem

Ovcito primrio

Ovcito secundrio Ovcito maduro

Desenvolvimento do embrio

Processo disparado com a maturidade sexualPgina 17


Radiaes Ionizantes e a vidaLINHAGEM GERMINATIVA MASCULINA As clulas primordiais da linhagem germinativa masculina (2n) surgem, ainda na fase proliferao se d por mitose. Na adolescncia e pelo restante da vida, parte das fetal, fora da gnada; uma vez dentro dela diferenciam-se em espermatognias (2n) cuja

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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 que resultou na destruio de parte daquelas clulas. LINHAGEM GERMINATIVA MASCULINA

Espermatognia Clula Germinativa


Espermatcito primrio Espermatcito secundrio


Processo disparado com a maturidade sexual

Espermtide


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Radiaes Ionizantes e a vidaFECUNDAO

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A fecundao consiste na reunio de uma clula reprodutora masculina, espermatozide 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

(n), com uma clula reprodutora feminina, vulo (n). Esta reunio d incio ao

patrimnio gentico de uma gerao e aquele da gerao seguinte. Conseqntemente, danos fsicos, acumulados por um indivduo no so geneticamente transmissveis para de serem transmitidos para novas geraes.

patrimnio gentico de origem materna (n). As clulas sexuais so o nico elo entre o

sua descendncia. Apenas danos no material gentico das clulas sexuais tm possibilidade ESQUEMA REPRESENTATIVO DO CICLO DE DESENVOLVIMENTO HUMANO: DIFERENCIAO E INDIVDUOS.

CLULAS SEXUAIS, FECUNDAO, CLULA OVO, MULTIPLICAO CELULAR,

23 cromossomos

Clula-ovo 46 cromossomos

23 cromossomos Multiplicao celular

Fgado Corao Pulmes Crebro

Diferenciao


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Radiaes Ionizantes e a vidaINTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIARadiao: (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

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nvel atmico. Ao atravessarem um material, estas radiaes transferem energia para as superior energia de ligao do eltron com o restante da estrutura atmica, este eltron arrancado (on negativo) desloca-se no meio, impulsionado pela energia cintica

partculas que forem encontradas em sua trajetria. Caso a energia transferida seja ejetado de sua rbita. O tomo momentaneamente transformado em um on positivo. O adquirida neste processo. Esta energia dissipada atravs da interao do eltron com eltrons e ncleos de outros tomos, eventualmente encontrados em sua trajetria. Novos tendo sua energia dissipada em interaes (choques), os eltrons (e suas cargas (positivo e negativo) na matria recebe o nome de ionizao. ons podem, assim, serem introduzidos na matria. O processo interrompido quando, negativas) acabam capturados por molculas do meio. A introduo de pares de ons

A interao das radiaes ionizantes com a matria consiste na transferncia de energia da radiao para o meio irradiado.Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

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Radiaes Ionizantes e a vidaCONSEQNCIAS FSICAS E QUMICAS DA INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM A MATRIA

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Ao arrancarem, aleatoriamente, eltrons das camadas eletrnicas de tomos, as radiaes cargas positivas e negativas do tomo. introduo de cargas eltricas livres em um

ionizantes contribuem para romper, mesmo que momentaneamente, o equilbrio entre as 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 diferentes tomos, de modo que cada tomo envolvido no processo tenha, na sua ltima

estrutura atmica seja instvel. Esta instabilidade contornada atravs da interao entre 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 envolvida e na gerao, no sistema irradiado, de molculas estranhas a ele.

mais estvel. Esta busca pode resultar numa perda de identidade qumica para a molcula


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Radiaes Ionizantes e a vidaSuponha uma molcula A (protena, acar, etc.), com caractersticas particulares que lhe permitisse realizar a funo F: se a radiao for capaz de promover a modificao da molcula A transformando-a em a, a funo F poder deixar de ser executada.

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CONSEQNCIAS BIOLGICAS DA INTERAO DAS RADIAES IONIZANTES COM UM SER VIVOConsiderando que as molculas biolgicas so constitudas, principalmente, por tomos de carbono, hidrognio, oxignio e nitrognio, os eltrons que provavelmente sero 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,

arrancados de um tomo, no caso de irradiao de um ser vivo, sero eltrons de tomos

DNA, RNA, etc.) pela ao das radiaes leva a conseqncias que devem ser analisadas em 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 clula irradiada.

entidades qumicas no sistema tambm deve ser analisada considerando seu impacto na

EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES NA GUAA 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 atingidas em maior nmero sero molculas de gua. Molculas de gua irradiadas sofrem radilise. qumica da clula e permite afirmar que, em caso de exposio s radiaes, as molculas


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Radiaes Ionizantes e a vidaRADILISE DA GUA

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H20 H20 OH H20+

eOH-

H20

H+

H

H20-

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.


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Radiaes Ionizantes e a vidaREAES QUMICAS DECORRENTES DA RADILISE DA GUA

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H H+

+OH

H

+ -

H2

H

+

OH

H20 +OH

H202

OH

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 com o meio. conseqncia, novas molculas podem ser danificadas, passando a disputar eltrons


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Radiaes Ionizantes e a vidaEFEITO DAS RADIAES IONIZANTES EM MOLCULAS ORGNICAS

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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

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.

ataque dos alimentos ingeridos por enzimas especficas. Os produtos da digesto so

A energia necessria para a manuteno de todo o metabolismo biolgico obtida a e de reduo que resultam na queima da glicose, com produo de CO2 e gua. Associada

partir da respirao celular. Este processo envolve uma seqncia de reaes de oxidao respirao ocorre a produo de adenosina trifosfato (ATP), cuja estrutura qumica permite

o armazenamento de energia para posterior utilizao em reaes bioqumicas que de enzimas especficas.

envolvam seu consumo. Diferentes etapas da respirao celular so mediadas pela ao

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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Radiaes Ionizantes e a vidaDANOS RADIOINDUZIDOS NA MOLCULA DE DNAPor 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 de radicais livres) a molcula de DNA expe basicamente dois tipos de danos: mutaes gnicas e quebras.AO DAS RADIAES NO DNA

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biolgicos. Ao sofrer ao direta das radiaes (ionizao) ou indireta (atravs do ataque

MUTAO GNICA

QUEBRA DA MOLCULA

Mutaes gnicas: correspondem a alteraes introduzidas na molcula de DNA 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);

RATO1 2 3 4

DNA pode sofrer alteraesReparo do dano

A mensagem codificada no

Funo mantida

RAtO

Funo alterada

RAIO

Perda de funo

RATO

Mutao gnica

Mutao gnica

Quebra do DNA

?

Funo restaurada

RATO

pela ao das radiaes

ionizantes. Estas alteraes diversos efeitos, ou mesmo,

podem ser resultar em no resultar em efeito algum.

DNA restaurado Pgina 26


Radiaes Ionizantes e a vidaMUTAES GNICAS

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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 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 a possibilidade de transferncia de mutaes do indivduo irradiado para sua descendncia. e membros. Em um adulto, mutaes podem ser acumuladas em tecidos ou rgos sem

integram. Caso mutaes ocorram na linhagem de clulas produtoras de gametas, existe

CNCER RADIOINDUZIDO

A introduo de mutaes no genoma de uma clula considerada indispensvel para a evoluem obrigatoriamente para cncer. O que se observa que a probabilidade de

induo de um cncer por ao das radiaes. No entanto, mutaes radioinduzidas no cancerizao 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 a probabilidade de que venha a desenvolver a doena.Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br Pgina 27

Radiaes Ionizantes e a vidaQUEBRAS NA MOLCULA DE DNAA 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 funes prejudicadas. Caso haja o rearranjo dos fragmentos resultantes das quebras de no sofrem diviso) podem conviver com inmeras quebras sem, contudo, terem suas 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.

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REPARO DAS LESES RADIOINDUZIDASNem 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 os nveis de radioatividade natural foram diminuindo (decaimento radioativo) at atingirem ambiente do qual as radiaes ionizantes eram parte integrante. Com o passar do tempo, 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. radiaes, o que permitiu a estabilizao dos sistemas biolgicos potencialmente mais

Ao processo evolutivo, foram integrados mecanismos de defesa contra os efeitos das viveis. Hoje, diversos sistemas enzimticos so responsveis pela identificao e reparo

de danos introduzidos no DNA. Estes mecanismos esto presentes em praticamente 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.

todos os organismos que disputam o espao representado pelo planeta Terra, desde as

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 DNAAO INDIRETA RADIAO OH H HO 2 H2O2 AO DIRETA RADIAO

HO2

Reparo

IONIZAO E EXCITAO

Danos na molcula de DNAGentico

MutaoMorte10-17 a 10-5 segundosComisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

Efeitos biolgicosSomtico

minutos a anos

M-formao

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Radiaes Ionizantes e a vidaEFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NAS CLULAS E NOS TECIDOS

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Em um indivduo adulto, a grande maioria dos tecidos constituda por clulas 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

diferenciadas isto , clulas que pouco se dividem ou que nunca o fazem. o caso das

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 duasExemplo: camada de clulas do revestimento do corposentido de renovao das clulas

EFEITO DAS RADIAES NA PELE

Face externa do corpo clulas mortas clulas mortas

Face externa do corpo

clulas diferenciadas sem capacidade de diviso

germinativa em diviso

clulas da camada

clulas diferenciadas sem capacidade de diviso

clulas da camada germinativa danificada sem capacidade de diviso ou mortas

Tecido normalComisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

Tecido irradiadoPgina 30


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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.

dezenas de dias (elementos figurados do sangue e clulas de recobrimento); as clulas

EFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO HOMEM

O efeito das radiaes ionizantes em um indivduo depende basicamente da dose absorvida localizada).

(alta/baixa), da taxa de exposio (crnica/aguda) e da forma da exposio (corpo inteiro/ 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 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

clulas inviabilizadas pelo dano. A morte celular, resultante de quebras na molcula de

passa a envolver o nmero de clulas destrudas, o momento em que a morte celular 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

ocorre, (considerado o estgio de desenvolvimento do ser (clula-ovo, embrio, feto,

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 ano. natural absorvida pela populao mundial de 2,6 Gy x 10-3 x ano 1 , isto , 2,6 mGy por


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TABELA I - EFEITOS DE UMA RADIOEXPOSIO AGUDA EM ADULTO

FORMA Infra-clnica Reaes gerais leves Hematopoitica leve

DOSE ABSORVIDA Inferior a 1 Gy 1-2 Gy 2-4 Gy

SINTOMATOLOGIAAusncia 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.

Hematopoitica grave DL50 Gastro-intestinal Pulmonar Cerebral

4-6 Gy 4-4,5 Gy 6-7 Gy 8-9 Gy superior a 10 Gy

Funo medular gravemente atingida. Morte de 50% dos indivduos irradiados Diarria, vmitos, hemorragias, morte 5 ou 6 dias. Insuficincia respiratria aguda, coma e Morte em poucas horas por colapso morte entre 14 e 36 h.


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Radiaes Ionizantes e a vidaTABELA II - EXPOSIES AGUDAS LOCALIZADASDOSE ABSORVIDA (Gy)

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SINTOMATOLOGIAEpilao temporria. Epilao definitiva. Radiodermite eritematosa que se manifesta oito dias aps a exposio por dor e pigmentao acentuada. vermelhido; freqentemente substituda por

16 a 20 6 a 12

>4

16 a 20 25

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.

2

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 definitiva da mulher. Esterilidade temporria da mulher.

0,3 5 3

6-8


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Radiaes Ionizantes e a vidaEXPOSIES AGUDAS /ALTAS DOSES / CORPO INTEIROSNDROMES 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).

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Sndrome ProdrmicaOcorre de minutos a um dia aps a exposio e se manifesta pelo surgimento de nusea, para o estabelecimento da sintomatologia esto relacionados com a dose absorvida pelo das membranas celulares.

vmito, anorexia, diarria e mal estar generalizado. A severidade, a durao e o tempo organismo. Esta sintomatologia indcio de exposio a altas doses e de comprometimento

Perodo de LatnciaEm 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 de populaes celulares, cuja funo encontra-se intimamente ligada reposio continuada de clulas de vida biolgica, relativamente curta, e conseqentemente, da primeiros sintomas de falncia orgnica. Esta falncia decorrente da morte radioinduzida

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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Radiaes Ionizantes e a vidaSNDROME DO SISTEMA HEMATOPOITICO

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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, 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 no timo, ndulos linftico e na medula ssea vermelha. Por seu papel biolgico as clulas-

mielide origina as hemcias (ou glbulos vermelhos ou eritrcitos), outros leuccitos (glbulos brancos) e plaquetas conforme resumo apresentado a seguir. HEMATOPOISE

linhagem linfide d origem aos linfcitos e aos plasmcitos enquanto que a linhagem

clulas linfides

Linfcito T Linfcito B clulas passveis de morte Monoblasto Mieloblasto Eritroblasto

Plasmcitos

clulas tronco pluripotencial

clulas linfides

{

Moncitos Moncitos Acidfilo Basfilo

Megacariticos

Eritrcito

Plaquetas

DIFERENCIAOComisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br Pgina 35

Radiaes Ionizantes e a vidaOs glbulos vermelhos (hemcias) so responsveis pelo transporte de oxignio, absorvido Os glbulos brancos so uma categoria de clulas responsveis pela defesa do organismo modulao das respostas alrgicas, processos inflamatrios e imunolgicos entre outras

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do ar, para os tecidos e do gs carbono, gerado na respirao celular, para os pulmes. contra bactrias, parasitas, corpos estranhos, etc. So tambm responsveis pela 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 que, recompondo o tecido radiolesado reiniciam a hematopoise.

recuperao est ligada sobrevivncia e proliferao de clulas-tronco pluripotencial


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Radiaes Ionizantes e a vidaSNDROME GASTROINTESTINAL / LESES NOS TECIDOS DE RECOBRIMENTO (PELE, CRIPTAS DAS VILOSIDADES INTESTINAIS)

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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 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. externas. Nestas, as clulas possuem um alto grau de diferenciao perdendo a capacidade

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 latncia corresponde a uma dezena de dias; nas vilosidades intestinais a ulcerao tem camadas mais internas para as camadas mais externas do tecido. Na pele, o tempo de incio por volta do quarto dia aps a exposio. A energia necessria para a produo de 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.

lceras extremamente alta, tanto para leses de pele quanto para leses intestinais.

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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Radiaes Ionizantes e a vidaEFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES NAS Linhagens germinativas, masculina e feminina, correspondem s vrias geraes de clulas envolvidas com a produo dos gametas. As conseqncias da irradiao destas linhagens produo de vulos e a produo de espermatozides. variam conforme o sexo do indivduo irradiado, o que reflete a diferena existente entre a LINHAGENS GERMINATIVAS

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Na mulher, a fase de intensa proliferao das clulas germinativas femininas (ainda na

EFEITOS NA LINHAGEM GERMINATIVA FEMININA

fase fetal) a mais vulnervel ao das radiaes. Exposies nesta fase podem

comprometer a fecundidade. Com a evoluo das clulas germinativas para ovcitos como a possibilidade de reposio desta populao e das outra que dela se originam. No das populaes lesadas.

primrios (tambm na fase fetal), a populao de clulas germinativas desaparece assim caso de morte das clulas desta linhagem, no existe a possibilidade de recomposio 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 est ligada a uma probabilidade, quanto maior a dose, maior o nmero de ovcitos lesados. diminuio na taxa de fertilidade, proporcional dose absorvida.Ovognia Clula Germinativa

formar, se fecundado, dificilmente evoluir satisfatoriamente. Como a resposta radiao A mulher irradiada pode, em decorrncia de perda parcial de ovcitos, apresentar umaPopulao de clulas passvel de destruio por ao das radiaes


Ovcito primrio

Ovcito secundrio Ovcito maduro



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 garante-lhe que haja sempre a reposio desta linhagem, no caso de danos causados pela exposio s radiaes.

manter durante toda a sua vida clulas primordiais da linhagem germinativa masculina

No caso de uma exposio localizada, o homem pode apresentar queda temporria na produo de espermatozides que perdura enquanto as clulas primordiais sobreviventes possvel porm implica em exposies a doses extremamente altas.Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

recompem a linhagem destruda. A esterilizao do homem por ao das radiaes

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Radiaes Ionizantes e a vidaPopulao de clulas capaz de reconstituir a linhagem germinativaEspermatognia Clula Germinativa

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Espermatcito primrio Espermatcito secundrio Espermtide



HEREDITARIEDADE A PARTIR DE CLULAS REPRODUTORAS 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 fecundao, o feto resultante ento abortado. GENTICO (MUTAES): estes eventos resultaro, na maioria dos casos, na morte do gameta. Ocorrendo a GAMETAS COM ALTERAES NAS INFORMAES CONTIDAS NO MATERIAL Cada gameta (espermatozide e vulo), envolvido no processo de fecundao, transmite para o ovo, resultante da fecundao, um patrimnio de genes pertencentes ao indivduo constitudo por duas metades; uma proveniente do pai e outra proveniente da me. As que os produziu. Conseqentemente, uma clula-ovo tem seu prprio patrimnio gentico 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 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).Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

origem paterna. De uma forma geral, para que uma mutao produza alguma manifestao

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Considerando o nmero de genes existente no material gentico de cada indivduo, a praticamente nula.

probabilidade dos gametas envolvidos na fecundao apresentarem a mesma mutao 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 provvel no caso de fecundaes entre gametas de indivduos consangneos.

a mutao, seja fecundada por outra, contendo a mesma mutao. Isto passa a ser mais

EFEITOS DAS RADIAES IONIZANTES EM TECIDOS DE RENOVAO LENTA 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 ser responsabilizado pelos sintomas desenvolvidos na fase prodrmica das diferentes tempo necessrio para a recuperao das leses de membranas. No caso de doses essenciais manuteno das funes vitais clula (morte molecular) e por colapso do sistema nervoso central (sndrome do sistema nervoso central).Comisso Nacional de Energia Nuclear www.cnen.gov.br

sndromes de irradiao aguda. Este processo sofre reverso em algumas horas ou dias, extremas, o indivduo irradiado morre em poucas horas, por destruio das molculas

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Radiaes Ionizantes e a vidaEFEITO DAS RADIAES IONIZANTES NO DESENVOLVIMENTO EMBRIONRIO E FETAL.O feto apresenta uma intensa proliferao celular e, em determinadas fases do desenvolvimento, um nmero extremamente reduzido de clulas precursoras de um ao das radiaes ionizantes. Na fase de pr-implantao, que se estende da fecundao determinado tecido ou rgo (uma ou duas). Portanto, o feto extremamente vulnervel at o dcimo dia do desenvolvimento, a irradiao tem como principal conseqncia a sofrem leses, estas podem ser repostas pelas clulas no atingidas. Neste caso o embrio com isso haja impossibilidade de reposio, o embrio ser eliminado.

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morte pr-natal. Nesta fase, suas clulas permanecem indiferenciadas e quando poucas se desenvolver normalmente. Porm, caso o nmero de clulas lesadas seja grande e 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 irradiao, estiverem iniciando o processo de diferenciao.

formaes (teratognese). Estas anomalias ocorrero em tecidos que, no momento da


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Radiação Ionizante e a Vida

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