Radiação/ Ambiente - Saiba sobre os Efeitos da Radiação em Seres Vivos
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Radiação/ Ambiente

Saiba sobre os Efeitos da Radiação em Seres Vivos

05/10/2006

 

As células quando expostas à radiação sofrem ação de fenômenos físicos, químicos e biológicos. A radiação causa ionização dos átomos, que afeta moléculas, que poderão afetar células, que podem afetar tecidos, que poderão afetar órgãos, que podem afetar a todo o corpo.

No entanto, tende-se a avaliar os efeitos da radiação em termos de efeitos sobre células, quando na verdade, a radiação interage somente com os átomos presente nas células e a isto se denomina ionização. Assim, os danos biológicos começam em conseqüência das interações ionizantes com os átomos formadores das células.

O corpo humano é constituído por cerca de 5 x 1012 células, muitas das quais altamente especializadas para o desempenho de determinadas funções. Quanto maior o grau de especialização, isto é, quanto mais diferenciada for a célula, mais lentamente ela se dividirá. Uma exceção significativa a essa lei geral é dada pelos linfócitos, que, embora só se dividam em condições excepcionais, são extremamente radiossensíveis.

Um organismo complexo exposto às radiações sofre determinados efeitos somáticos, que lhe são restritos e outros, genéticos, transmissíveis às gerações posteriores. Os fenômenos físicos que intervêm são ionização e excitação dos átomos. Estes são responsáveis pelo compartilhamento da energia da radiação entre as células.

Os fenômenos químicos sucedem aos físicos e provocam rupturas de ligações entre os átomos formando radicais livres num intervalo de tempo pequeno.

Os fenômenos biológicos da radiação são uma conseqüência dos fenômenos físicos e químicos. Alteram as funções específicas das células e são responsáveis pela diminuição da atividade da substância viva, por exemplo: perda das propriedades características dos músculos.

Estas constituem as primeiras reações do organismo à ação das radiações e surgem geralmente para doses relativamente baixas.

Além destas alterações funcionais os efeitos biológicos caracterizam-se também pelas variações morfológicas. Entende-se como variações morfológicas as alterações em certas funções essenciais ou a morte imediata da célula, isto é, dano na estrutura celular. É assim que as funções metabólicas podem ser modificadas ao ponto da célula perder sua capacidade de efetuar as sínteses necessárias à sua sobrevivência.

Como se proteger? Mantenha distância, exponha-se o mínimo de tempo e use blindagem para deter as radiações. E em caso de acidente? Leia as informações da Defesa Civil.

Sensibilidade da Célula à Radiação

Infográfico de O Globo. Nem todas as células vivas têm a mesma sensibilidade à radiação. As células que tem mais atividade são mais sensíveis do que aquelas que não são, pois a divisão celular requer que o DNA seja corretamente reproduzido para que a nova célula possa sobreviver. Assim são, por exemplo as da pele, do revestimento intestinal ou dos órgãos hematopoiéticos. Uma interação direta da radiação pode resultar na morte ou mutação de tal célula, enquanto que em outra célula o efeito pode ter menor consequência.

Assim, as células vivas podem ser classificadas segundo suas taxas de reprodução, que também indicam sua relativa sensibilidade à radiação. Isto significa que diferentes sistemas celulares têm sensibilidades diferentes.

  • Linfócitos (glóbulos brancos) e células que produzem sangue estão em constante reprodução e são as mais sensíveis.
  • Células reprodutivas e gastrointestinais não se reproduzem tão rápido, portanto, são menos sensíveis.
  • Células nervosas e musculares são as mais lentas e, portanto, as menos sensíveis.

As células têm uma incrível capacidade de reparar danos. Por isto, nem todos os efeitos da radiação são irreversíveis. Em muitos casos, as células são capazes de reparar qualquer dano e funcionarem normalmente.

Em alguns casos, no entanto, o dano é sério demais levando uma célula à morte. Em outros casos, a célula é danificada, mas ainda assim consegue se reproduzir. As células filhas terão falta de algum componente e morrerão. Finalmente, a célula pode ser afetada de tal forma que não morre e é modificada. As células modificadas se reproduzem e perpetuam a mutação, o que poderá significar o começo de um tumor maligno.

Efeitos Biológicos

A radiação nuclear não é algo que passou a existir nos últimos 150 anos. Ela faz parte de nossa vida. A luz solar é uma fonte natural radioativa. Está na areia da praia, na louça doméstica, nos alimentos, na televisão quando está ligada. Por ano, um ser humano absorve entre 110 milirem a 150 milirem de radiação de fontes diversas.

Qualquer ser humano submetido a um exame de concentração de possíveis elementos radioativos em seu corpo, obterá um resultado de concentração de potássio radioativo, que foi acumulado pelo consumo de batata. (O cigarro apresenta chumbo e polônio radioativos.)

Em uma explosão nuclear ou em certos acidentes com fontes radioativas, as pessoas expostas recebem radiações em todo o corpo, mas, as doses absorvidas podem ser diferentes em cada tecido. Cada órgão reage de uma certa forma, apresentando tolerâncias diferenciadas em termos de exposição à radiação.

Os efeitos somáticos classificam-se em imediatos e retardados com base num limite, adotado por convenção, de 60 dias. O mais importante dos efeitos imediatos das radiações após exposição do corpo inteiro a doses relativamente elevadas é a Síndrome Aguda de Radiação (SAR). O efeito retardado de maior relevância é a cancerização radioinduzida, que só aparece vários anos após a irradiação.

O quadro clínico apresentado por um irradiado em todo o corpo depende da dose de radiação absorvida. A unidade para expressar a dose da radiação absorvida pela matéria é o Gray (Gy), definido como a quantidade de radiação absorvida, correspondente a 1 Joule por quilograma de matéria.

Doses muito elevadas, da ordem de centenas de grays, provocam a morte em poucos minutos, possivelmente em decorrência da destruição de macromoléculas e de estruturas celulares indispensáveis à manutenção de processos vitais.

Doses da ordem de 100 Gy produzem falência do sistema nervoso central, de que resultam: desorientação espaço-temporal, perda de coordenação motora, distúrbios respiratórios, convulsões, estado de coma e, finalmente, morte, que ocorre algumas horas após a exposição ou, no máximo, um ou dois dias mais tarde.

Quando a dose absorvida numa exposição de corpo inteiro é de dezenas de grays, observa-se síndrome gastrointestinal, caracterizada por náuseas, vômito, perda de apetite, diarréia intensa e apatia. Em seguida surgem desidratação, perda de peso e infecções graves. A morte ocorre poucos dias mais tarde.

Doses da ordem de alguns grays acarretam a síndrome hematopoiética, decorrente da inativação das células sanguíneas (hemácias, leucócitos e plaquetas) e, principalmente, dos tecidos responsáveis pela produção dessas células (medula).

Para doses inferiores a 10 Gy, as possibilidades de uma assistência médica eficiente são maiores.

As radiações, como diversos agentes químicos, também têm efeito teratogênico, isto é, provocam alterações significativas no desenvolvimento de mamíferos irradiados quando ainda no útero materno.

Inquestionavelmente, as radiações ionizantes são um agente mutagênico, conclusão válida para espécies animais e vegetais, com base em resultados obtidos ao longo de seis décadas de experimentação.

Na espécie humana, a detecção de tais alterações é bastante difícil. Mesmo entre os sobreviventes de Hiroshima e Nagasaki, a maior população irradiada até hoje e também a mais intensamente estudada, a ocorrência de mutações radioinduzidas não foi satisfatoriamente demonstrada.

Descobriu-se uma bactéria que tem a capacidade de ser imune aos efeitos e o mapeamento de seu código genético pode dar uma grande contribuição à medicina nuclear.

Artigo da revista Ciência Hoje/novembro de 2000

Sensibilidade Orgânica à Radiação

Fatores: Taxa de Reprodução, Suprimento de Oxigênio

A sensibilidade dos órgãos do corpo humano está relacionada ao tipo de células que os compõem. Por exemplo, se as células formadoras do sangue são as mais sensíveis devido a sua taxa de reprodução ser rápida, os órgãos formadores do sangue são os mais sensíveis à radiação. As células musculares e nervosas são relativamente mais resistentes à radiação e, portanto, os músculos e o cérebro são menos afetados.

A taxa de reprodução das células que formam um órgão não é o único critério para determinar a sensibilidade geral. A importância relativa do órgão para o bem estar do corpo também é importante.

Um exemplo de sistema celular muito sensível é um tumor maligno. A camada externa de células se reproduz rapidamente e também tem um bom suprimento de sangue e oxigênio. As células são mais sensíveis quando estão se reproduzindo e a presença de oxigênio aumenta a sensibilidade à radiação. Células com oxigênio insuficiente tendem a ser inativas, tais como as células localizadas no interior do tumor maligno.

Quando o tumor é exposto à radiação, a camada externa de células que estão se dividindo é destruída, fazendo com que o tumor diminua de tamanho. Se o tumor receber uma alta dose para destruí-lo completamente, o paciente também poderá morrer. Assim, é aplicado uma dose baixa no tumor a cada dia, possibilitando que o tecido são tenha chance de se recuperar de qualquer dano enquanto, gradualmente, diminui o tumor altamente sensível.

O embrião em desenvolvimento também é composto de células que se dividem muito rapidamente, com bom suprimento de sangue e rico em oxigênio. Assim como a sensibilidade de um tumor, um embrião sofre consequências com a exposição que diferem dramaticamente.

Sensibilidade à Radiação do Corpo Inteiro

A sensibilidade à radiação do corpo inteiro depende dos órgãos mais sensíveis, que por sua vez, depende das células mais sensíveis. Como já visto, os órgãos mais sensíveis são aqueles envolvidos com a formação do sangue e o sistema gastrointestinal.

Os efeitos biológicos no corpo inteiro dependerão de vários fatores, listados abaixo. Se uma pessoa já é suscetível a uma infecção e receber uma alta dose de radiação pode ser mais afetado por ela do que uma pessoa saudável.

São estes os fatores: dose total, tipo de célula, tipo de radiação, idade do indivíduo, estágio da divisão celular, parte do corpo exposto, estado geral da saúde, volume de tecido exposto e intervalo de tempo em que a dose é recebida.

Níveis de Exposição

Os efeitos biológicos da radiação são divididos em duas categorias. A primeira categoria consiste de exposição à altas doses de radiação em breve intervalos de tempo, produzindo efeitos agudos de curta duração. A segunda categoria é formada pela exposição à baixas doses de radiação num período de tempo mais extenso, produzindo efeitos crônicos ou de longa duração. As altas doses tendem a matar as células, enquanto as baixas doses tendem a danificar ou modificá-las. As altas doses podem matar muitas células, danificando tecidos e órgãos. Isto pode provocar uma resposta rápida do corpo, conhecida como Síndrome de Radiação Aguda. As baixas doses recebidas num longo período não causam um problema imediato. Os efeitos de baixas doses ocorrem no nível celular e os resultados podem ser observados depois de muitos anos passados.

Efeitos de Altas Doses

Toda exposição aguda não resulta em morte. Se um grupo de pessoas é exposto a doses de radiação, os efeitos acima podem ser observados. A informação desta tabela foi retirada da NCRP Report No. 89, "Guidance on Radiation Received in Space Activities," 1989. Na tabela, os valores de dose são o limiar para início do efeito observado em pessoas mais sensíveis à exposição.

Efeitos de Altas Doses
Dose (Rad) Efeitos Observados
15--25 Mudança na contagem sanguínea do grupo
50 Mudança na contagem sanguínea de um indivíduo
100 Vômito (limiar)
150 Morte (limiar)
320--360 DL 50/30* com cuidado mínimo
480--540 DL 50/30* com cuidados médicos
1.100 DL 50/30* com cuidados médicos intensivos (transplante de medula)
*DL 50/30 é a dose letal em que 50% dos expostos àquela dose morrerão dentro de 30 dias.

Às vezes é difícil entender por que algumas pessoas morrem, enquanto outras sobrevivem depois de serem expostas a mesma dose de radiação. A principal razão para isto é a saúde dos indivíduos quando expostos e quais são suas capacidade individuais em combater os efeitos incidentais da exposição à radiação, bem como suas sensibilidades à infecções.

Além da morte, há outros efeitos de dose de alta radiação.

  • Perda de Cabelo (epilação) é similar aos efeitos na pele e ocorre depois de doses agudas de cerca de 500 Rad.
  • Esterilidade pode ser temporária ou permanente em homens, dependendo da dose. Em mulheres, é geralmente permanente, mas para isto requer-se doses altíssimas, da ordem de 400 Rad nas células reprodutivas.
  • Cataratas (turvamento da lente do olho) surgem para um limiar de dose de 200 Rad. Os nêutrons são especialmente relacionados com as cataratas, devido ao fato do olho conter água e esta ser absorvedora de nêutrons.
  • Síndrome Aguda de Radiação Se vários tecidos importantes e órgãos são danificados, pode-se produzir uma reação aguda. Os sinais iniciais e sintomas de SAR são náusea, vômito, fadiga e perda de apetite. Abaixo de 150 Rad, estes sintomas que são diferentes daqueles produzidos por uma infecção viral podem ser a única indicação externa de exposição à radiação. Acima de 150 Rad, uma das três síndromes de radiação se manifestam dependendo do nível da dose.
Síndrome Órgãos Afetados Sensibilidade
Hematopoiética Órgãos formadores do sangue Altamente sensível
Gastrointestinal Sistema Gastrointestinal Muito sensível
Sistema Nervoso Central Cérebro e Músculos Menos sensível

Resposta Biológica à Doses de Radiação

< 5 Rad Nenhum efeito imediato é observado
5--50 Rad Ligeira variação na contagem do sangue
50--150 Rad Ligeira variação na contagem do sangue e sintomas de náusea, vômito, fadiga, etc.
150--1.100 Rad Severas mudanças no sangue serão notadas e os sintomas aparecem imediatamente. Aproximadamente 2 semanas depois, algumas pessoas expostas morrem. Aqueles expostos a 300-500 Rad, até a metade morrerão dentro de 30 dias sem tratamento médico intensivo. A morte ocorre devido a destruição dos órgãos formadores do sangue. Sem glóbulos brancos, as infecções aparecem. Na margem inferior desta faixa de dose, o isolamento, antibióticos e transfusões podem ajudar a medula a gerar novas células e o paciente poderá se recuperar totalmente. Na margem superior desta faixa, é necessário um transplante de medula.
1.000--2.000 Rad A probabilidade de morte aumenta para 100% dentro de 1 ou 2 semanas. Os sintomas iniciais aparecem imediatamente. Poucos dias depois, há uma piora drástica, devido à destruição do sistema gastrointestinal. Uma vez que o sistema gastrointestinal pára de funcionar, nada pode ser feito e o tratamento médico é apenas um paliativo para a dor.
> 2.000 Rad A morte é uma certeza. Em doses acima de 5.000 Rad, o sistema nervoso central (cérebro e músculos) não consegue mais controlar as funções corporais, como respiração e circulação sanguínea. A morte ocorre dentro de dias ou horas. Nada pode ser feito.

Como visto, nada pode ser feito se a dose for muito alta e destruir o sistema gastrointestinal e o sistema nervoso central. Por isto, nem sempre um transplante de medula é bem sucedido.

Determinação dos Efeitos Biológicos

Para qualquer agente biologicamente perigoso é muito difícil correlacionar a dose administrada com a resposta ou o dano provocado. A quantidade de dano no caso da radiação pode ser a freqüência de uma dada anormalidade na célula de um animal versus a dose recebida.

Há algumas evidências de que os efeitos genéticos da radiação constituem um fenômeno linear e uma das suposições fundamentais no estabelecimento de normas de proteção radiológica e no controle da atividade da radiação em programas de saúde pública tem sido levar em conta o efeito linear da radiação.

Portanto, é sempre suposto algum grau de dano quando a população é exposta a pequena quantidade de radiação.

Esta suposição torna a tarefa de estabelecer normas de proteção à radiação muito ingrata.

Levando-se em conta que os seres vivos apresentam certo grau de radiossensiblidade ou radioresistência, normalmente, tem-se trabalhado com uma curva de dose e resposta limiar, isto é, a partir de um determinado valor de dose haverá um efeito associado, e não mais quando a radiação se torna infimamente presente.

Modelo de Risco Linear

É de consenso geral entre especialistas que os riscos da radiação estão relacionados a um modelo linear proporcional e não a um modelo limiar, que a partir de determinado valor comecem a aparecer os efeitos.

Tais estimativas de risco são estritamente aplicáveis a uma população irradiada e não a um indivíduo. Para estimativas individuais, a Probabilidade de Causas (PC) é freqüentemente usada, levando-se em consideração não apenas a dose, mas também fatores adicionais que podem influenciar o desenvolvimento de efeitos específicos em determinado indivíduo.

A exposição à radiação não é garantia de males. Mas, devido a um modelo linear, quanto mais exposição, mais risco e não há dose de radiação tão pequena que não produza um efeito colateral. 

Efeitos da Exposição à Baixas Doses de Radiação

Há três categorias gerais para os efeitos resultantes à exposição à baixas doses de radiação.

Efeitos Genéticos --sofrido pelos descendentes da pessoa exposta

Efeitos Somáticos --primariamente sofrido pelo indivíduo exposto. Sendo o câncer o resultado primário, diz-se muitas vezes Efeito Carcinogênico.

Efeitos In-Utero --Alguns erradamente consideram estes como uma conseqüência genética da exposição à radiação, porque o efeito é observado após o nascimento, embora tenha ocorrido na fase embrionária/fetal. No entanto, trata-se de um caso especial de efeito somático, porque o feto é exposto à radiação.

Efeitos Genéticos: mutação da células reprodutivas transmitidas aos descendentes de um indivíduo exposto

Os efeitos genéticos atingem especificamente as células sexuais masculinas e femininas, espermatozóides e óvulos. As mutações são transmitidas aos descendentes dos indivíduos expostos.

A radiação é um agente mutagênico físico. Há também agentes químicos, bem como agentes biológicos (vírus) que causam mutações.

Um fato importante a lembrar é que a radiação aumenta a taxa de mutação espontânea, mas não produz quaisquer novas mutações. Entretanto, uma possível razão para que os efeitos genéticos resultantes de exposição a baixas taxas de dose não tenham sido observados é que as células reprodutivas podem espontaneamente absorver ou eliminar estas mutações nos primeiros estágios da fertilização.

Nem todas as mutações são letais ou prejudicam o indivíduo, porém é mais prudente considerar que todas as mutações são ruins, e assim, pela norma NRC (10 CFR Part 20), a exposição à radiação deve ser a mínima absoluta ou As Low As Reasonably Achievable (ALARA). Isto é particularmente importante, pois qualquer que seja a dose sempre haverá um efeito proporcional à ela, sem haver um limiar para início dos efeitos.

Efeitos Somáticos em Indivíduos Expostos

O resultado primário é o câncer.

Os efeitos somáticos (carcinogênicos) são, de uma perspectiva ocupacional de risco, os mais significativos, principalmente para os trabalhadores da área que podem ter conseqüências na sua saúde, a saber, o câncer.

A radiação é um exemplo de agente físico carcinogênico, enquanto o cigarro é um exemplo de agente químico que causa câncer e os vírus, agentes biológicos.

Diferente dos efeitos genéticos da radiação, o câncer radioinduzido é bem documentado. Muitos estudos foram realizados que indicam a relação entre radiação e o câncer. Alguns indivíduos estudados e os cânceres induzidos:

  • câncer de pulmão--trabalhadores de minas de urânio
  • câncer dos ossos--pintores de mostrador de relógio à base de rádio
  • câncer de tiróide--pacientes em terapia
  • câncer de seio--pacientes em terapia
  • câncer de pele--radiologistas
  • leucemia--sobreviventes de explosões de bombas, exposição intra-uterina, radiologistas, pacientes em terapia

Efeitos In-Utero em Embriões/Fetos

Os efeitos podem ser

  • morte intrauterina
  • retardamento no crescimento
  • desenvolvimento de anormalidades
  • cânceres na infância

Os efeitos intrauterinos envolvem a produção de mal formações em embriões em desenvolvimento. A radiação é um agente físico teratogênico. Há muitos agentes químicos (como a talidomida) e muitos agentes biológicos (como os vírus que causam sarampo) que também podem produzir mal formações enquanto o bebê ainda está no estágio de desenvolvimento embriônico ou fetal.

Os efeitos da exposição in-utero podem ser considerados como subconjunto de uma categoria geral de efeitos somáticos. As mal formações produzidas não indicam um efeito genético, pois quem está sendo exposto é o embrião e não as células reprodutivas dos pais.

Os efeitos da exposição intruterina dependerão do estágio de desenvolvimento fetal.

Semanas após a concepção Efeito
0-1 (pré-implantação) morte intrauterina
2-7 (organogênese) retardamento no crescimento/desenvolvimento de anormalidades/câncer
8-40 (estágio fetal) o mesmo acima com menor risco, associado com possíveis anomalias funcionais

Risco de Radiação

Há riscos associados com qualquer valor de exposição à radiação. Os riscos aproximados para as três categorias de efeitos de exposição a baixos níveis de radiação são:

Efeito Casos de Excesso para 10.000 por Rad
Genético 1 para 2
Somático (câncer) 2 para 10
In-Utero (câncer) 2 para 6
In-Utero (todos os efeitos) 10 para 100

Genético

Os riscos de exposição a 1 Rem de radiação aos órgãos reprodutores são de aproximadamente 50 a 1.000 vezes menor que o risco espontâneo para várias anomalias.

Somático

Para cânceres radioinduzidos, o risco estimado é pequeno se comparado a uma incidência normal de 1 a 4 chances de desenvolver qualquer tipo de câncer. No entanto, nem todos os cânceres estão associados à exposição à radiação. O risco de morte devido a um câncer radioinduzido é a metade do risco de adquirir um câncer.

In-Utero

Os riscos espontâneos de anormalidades fetais é de cerca de 5 a 30 vezes maior do que o risco de exposição a 1 Rem de radiação. No entanto, o risco de câncer em crianças devido à exposição in-utero é quase o mesmo que o risco para adultos expostos à radiação.

Devido a sensibilidade intrauterina, a NRC, em 10 CFR Part 20, requer que em mulheres grávidas, a dose de radiação seja mantida abaixo ou igual a 0.5 Rem durante toda a gestação, o que é um décimo da dose anual permitida para trabalhadores ocupacionais. Este limite se aplica para a trabalhadora que declarar por escrito seu estado de gravidez, senão aplica-se os limites convencionais.

Obs.: Unidades de Atividade e Exposição

A atividade de uma amostra com átomos radioativos (ou fonte radioativa) é medida em:

1 Bq (Becquerel) = uma desintegração por segundo

1 Ci (Curie) = 3,7 x 1010 Bq

1 Sievert = 100 rem

1 Gray = 100 rad

http://www.energiatomica.hpg.ig.com.br/Bio.html


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