O que é efeitos biológicos da radiação – definição

Devemos notar que a radiação está à nossa volta. Dentro, ao redor e acima do mundo em que vivemos. É uma força de energia natural que nos rodeia. É uma parte do nosso mundo natural que está aqui desde o nascimento do nosso planeta. Se a fonte de radiação é natural ou artificial, seja uma grande dose de radiação ou uma pequena dose, haverá alguns efeitos biológicos. Em geral, a radiação ionizante é prejudicial e potencialmente letal para os seres vivos, mas pode trazer benefícios à saúde na medicina, por exemplo, na terapia de radiação para o tratamento de câncer e tireotoxicose. Este capítulo resume brevemente as conseqüências de curto e longo prazo que podem resultar da exposição à radiação. Mas primeiro precisamos definir as diferenças nos tipos de radiação e as diferenças nos tecidos afetados.

Radiação High-LET e Low-LET

Como foi escrito, cada tipo de radiação interage com a matéria de uma maneira diferente . Por exemplo, partículas carregadas com altas energias podem ionizar diretamente átomos. As partículas alfa são bastante maciças e carregam uma carga dupla positiva, de modo que tendem a percorrer apenas uma curta distância e não penetram muito no tecido, se é que o fazem. No entanto, partículas alfa depositam sua energia em um volume menor (possivelmente apenas algumas células se entrarem no corpo) e causam mais danos a essas poucas células.

As partículas beta (elétrons) são muito menores que as partículas alfa. Eles carregam uma única carga negativa. Eles são mais penetrantes que as partículas alfa. Eles podem percorrer vários metros, mas depositam menos energia em qualquer ponto do caminho do que as partículas alfa. Isso significa que as partículas beta tendem a danificar mais células, mas com menos danos a cada uma. Por outro lado, partículas eletricamente neutras interagem apenas indiretamente, mas também podem transferir parte ou todas as suas energias para o assunto.

Certamente simplificaria as coisas se os efeitos biológicos da radiação fossem diretamente proporcionais à dose absorvida . Infelizmente, os efeitos biológicos dependem também da maneira como a dose absorvida é distribuída ao longo do caminho da radiação. Estudos demonstraram que a radiação alfa e nêutron causa maior dano biológico para uma dada deposição de energia por kg de tecido do que a radiação gama. Foi descoberto que os efeitos biológicos de qualquer radiação aumentam com a transferência linear de energia (LET). Em resumo, o dano biológico da radiação de alta LET ( partículas alfa , prótons ou nêutrons) é muito maior do que o da radiação de baixa LET ( raios gama ). Isso ocorre porque o tecido vivo pode reparar mais facilmente os danos causados ​​pela radiação que se espalha por uma área grande do que aquela que está concentrada em uma área pequena. Obviamente, em níveis muito altos de exposição, os raios gama ainda podem causar muitos danos aos tecidos.

Como mais danos biológicos são causados ​​pela mesma dose física (ou seja, a mesma energia depositada por unidade de massa de tecido), um cinza da radiação alfa ou nêutron é mais prejudicial do que um cinza da radiação gama. Este fato de que radiações de diferentes tipos (e energias) produzem efeitos biológicos diferentes para a mesma dose absorvida é descrito em termos de fatores conhecidos como efetividade biológica relativa (RBE) e fator de ponderação de radiação (wR).

Danos Celulares – Radiação

Todos os efeitos de danos biológicos começam com a conseqüência das interações de radiação com os átomos que formam as células. Todos os seres vivos são compostos de uma ou mais células. Cada parte do seu corpo consiste em células ou foi construída por elas. Embora tendamos a pensar nos efeitos biológicos em termos do efeito da radiação nas células vivas, na realidade, a radiação ionizante , por definição, interage apenas com os átomos por um processo chamado ionização. Para radiação ionizante, a energia cinética das partículas ( fótons, elétrons, etc. ) da radiação ionizante é suficiente e a partícula pode ionizar (formar íons pela perda de elétrons) atingir átomos para formar íons. A radiação simplesmente ionizante pode derrubar elétrons de um átomo.

Existem dois mecanismos pelos quais a radiação afeta as células. Esses dois mecanismos são comumente chamados:

• Efeitos diretos . Os efeitos diretos são causados ​​pela radiação, quando a radiação interage diretamente com os átomos da molécula de DNA ou algum outro componente celular crítico para a sobrevivência da célula. A probabilidade da radiação interagir com a molécula de DNA é muito pequena, pois esses componentes críticos compõem uma parte tão pequena da célula.
• Efeitos indiretos . Efeitos indiretos são causados ​​pela interação da radiação geralmente com moléculas de água . Cada célula, como é o caso do corpo humano, é principalmente água. A radiação ionizante pode quebrar as ligações que seguram a molécula de água em conjunto, a produção de radicais , tais como o hidroxilo OH, anião superóxido S ₂ ^– e outros. Esses radicais podem contribuir para a destruição da célula.

Um grande número de células de qualquer tipo específico é chamado de tecido . Se este tecido forma uma unidade funcional especializada, é chamado de órgão. O tipo e o número de células afetadas também são um fator importante. Algumas células e órgãos do corpo são mais sensíveis à radiação ionizante do que outros .

A sensibilidade de vários tipos de células à radiação ionizante é muito alta para os tecidos constituídos por células que se dividem rapidamente como as encontradas na medula óssea, estômago, intestinos, órgãos reprodutores masculinos e femininos e fetos em desenvolvimento. Isso ocorre porque as células em divisão requerem informações corretas de DNA para que a prole da célula sobreviva. Uma interação direta da radiação com uma célula ativa pode resultar na morte ou mutação da célula, enquanto uma interação direta com o DNA de uma célula inativa teria menos efeito.

Como resultado, as células vivas podem ser classificadas de acordo com sua taxa de reprodução, o que também indica sua relativa sensibilidade à radiação. Como resultado, as células que se reproduzem ativamente são mais sensíveis à radiação ionizante do que as células que compõem a pele, rim ou fígado. As células nervosas e musculares são as mais lentas para se regenerar e são as células menos sensíveis.

A sensibilidade dos vários órgãos do corpo humano se correlaciona com a sensibilidade relativa das células das quais elas são compostas. Na prática, esta sensibilidade é representado pelo factor de ponderação tecido , w _T , que é o factor pelo qual a dose equivalente de um tecido ou órgão T é ponderado para representar a contribuição relativa de que o tecido ou órgão para o detrimento de saúde total resultante irradiação uniforme do corpo (ICRP 1991b).

Se uma pessoa é irradiada apenas parcialmente, a dose dependerá fortemente do tecido que foi irradiado. Por exemplo, uma dose gama de 10 mSv para todo o corpo e uma dose de 50 mSv para a tireóide é a mesma, em termos de risco, que uma dose para todo o corpo de 10 + 0,04 x 50 = 12 mSv.

Dose Aguda e Dose Crônica

Os efeitos biológicos da radiação e suas conseqüências dependem fortemente do nível da taxa de dose obtida. A taxa de dose é uma medida da intensidade (ou força) da dose de radiação. Doses de baixo nível são comuns na vida cotidiana. Nos pontos a seguir, existem alguns exemplos de exposição à radiação, que podem ser obtidos de várias fontes.

• 05 µSv – Dormindo ao lado de alguém
• 09 µSv – Morando a 30 milhas de uma usina nuclear por um ano
• 1 µSv – Comendo uma banana
• 3 µSv – Morando a 80 quilômetros de uma usina a carvão por um ano
• 10 µSv – Dose média diária recebida do fundo natural
• 20 µSv – radiografia de tórax

Do ponto de vista das consequências biológicas, é muito importante distinguir entre doses recebidas em períodos curtos e prolongados . Portanto, os efeitos biológicos da radiação são tipicamente divididos em duas categorias.

• Doses agudas . Uma “ dose aguda ” ( dose de alto nível a curto prazo) é aquela que ocorre durante um período curto e finito de tempo, ou seja, dentro de um dia.
• Doses crônicas . Uma “ dose crônica ” ( dose prolongada de baixo nível) é uma dose que continua por um período prolongado de tempo, isto é, semanas e meses, para que seja melhor descrita por uma taxa de dose.

Altas doses tendem a matar células, enquanto doses baixas tendem a danificá-las ou alterá-las. Altas doses podem causar queimaduras de radiação visualmente dramáticas e / ou fatalidade rápida através da síndrome da radiação aguda . É improvável que doses agudas abaixo de 250 mGy tenham efeitos observáveis. Doses agudas de cerca de 3 a 5 Gy têm 50% de chance de matar uma pessoa algumas semanas após a exposição, se uma pessoa não receber tratamento médico.

Doses baixas espalhadas por longos períodos de tempo não causam problemas imediatos a nenhum órgão do corpo. Os efeitos de baixas doses de radiação ocorrem no nível da célula e os resultados podem não ser observados por muitos anos. Além disso, alguns estudos demonstram que a maioria dos tecidos humanos exibe uma tolerância mais pronunciada aos efeitos da radiação de baixa letalidade em caso de exposição prolongada em comparação com uma exposição única a uma dose semelhante.