Revista Eletrônica de Biologia

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1 73. REB Volume 4 (2): 73-79, 2011 ISSN Revista Eletrônica de Biologia Uma Síntese Sobre os Efeitos Biológicos da Radiação Ionizante e o Papel da Alanina Utilizada para Dosagem de Radiações A Summary of the Biological Effects of Ionizing Radiation and the Role of Alanine Used for Dosage of Radiation Nícolas Fernandes Martins 1 1.Graduado em Ciências Biológicas UFU-FACIP Universidade Federal de Uberlândia. contato: nicolas.scp@gmail.com Resumo O Presente trabalho tem como objetivo um levantamento teórico a respeito das propriedades da alanina utilizada para dosagem de radiação e os efeitos biológicos causados para os complexos biológicos. Atualmente temos vários locais do país desenvolvendo estudos de compostos para a dosimetria, mas o grande dilema é desenvolver detectores para dosagem baixa. As radiações possuem vários aspectos positivos e negativos sob sua utilização, dessa forma cabe ao homem desenvolver técnicas para sua utilização sem que o prejudique. Palavras-chave: ressonância paramagnética eletrônica, alanina e dosimetria. Abstract The present work aims at a theoretical research about the properties of alanine used for measuring radiation and biological effects due to the complex biological processes. Currently we have several locations around the country conducting studies of compounds for dosimetry, but the big dilemma is to develop detectors for low dose. Radiation have several positive and negative aspects in their use, seeing that it is for man to develop techniques for their use without adversely affecting himself. Key-Words: electron paramagnetic resonance, alanine and dosimetry. 1.Introdução A busca por bons materiais detectores da radiação é um dos objetivos permanentes de estudos de laboratórios de pesquisa, sendo assim, boa parte

2 74 dos requisitos de um material detector da radiação seja: a sua ótima qualidade, estar associados aos efeitos que a radiação pode provocar nos tecidos animais, devido aos radicais livres. A dosimetria (COSTA, 1999) é a interação da radiação com a matéria, em especial com o tecido biológico, essa interação varia de acordo com a natureza e a energia da radiação, sob diferentes aspectos. Um momento importante para dosimetria foi em 1985 quando a Agência Internacional de Energia Atômica, AIEA, coordenou um processo de investigação em vários laboratórios espalhados pelo mundo para eleger o sistema dosimétricos que iria ser utilizado como referências, o dosímetro escolhido foi baseado na alanina/rpe. A partir da década de 90, com a consolidação da técnica, os estudos se concentraram em melhorar o desempenho dos sistemas dosimétricos diminuindo o limite de detecção e permitindo seu uso no campo da radioterapia. A alanina é do Grupo R Alifático, não polar, nessa classe de aminoácidos as cadeias laterais tendem se agrupar dentro das proteínas, estabilizando a estrutura protéica por meio de interações hidrofóbicas. Estudo sobre alanina (CHEM et al., 2007) vem ganhando nos últimos anos interesse por ser utilizado como propriedades dosimétricas utilizando aparelhos de ressonância paramagnético eletrônico( RPE), sendo a sigla em inglês( EPR). A Ressonância paramagnética eletrônica (SWARTS, 1972) é um dos mais importantes equipamentos para análise da estrutura da matéria, sua aplicação é usada para dosimetria das radiações ionizantes, datação de fósseis (dentes, ossos e conchas), rochas e materiais arqueológicos, radicais livres e atividades antioxidantes. 1.1Efeitos da Radiação em Tecidos Biológicos Os efeitos da radiação ionizantes podem ser diretos e indiretos (Duran, 2006), os efeitos diretos podem citar as mudanças que aparecem como resultado da absorção de energia irradiado pelas moléculas que estão sendo estudadas e as indiretas são as mudanças das moléculas em uma solução, devido aos produtos da radiólise da água ou outra solução, e não pela absorção de energia pelas moléculas estudadas.

3 75 Não existe uma dose segura (Duran, 2003) a exposição à radiação ionizante sob ponto de vista genético, qualquer exposição à radiação podem envolver certo risco de indução de efeitos hereditários e somáticos. Os efeitos da radiação podem ser divididos em efeitos em curto prazo ou agudos e em longo prazo ou tardios (Okuno et al, 1982) Os efeitos de curto prazo são os observáveis em poucas horas, após a exposição a radiação, são associados a altas doses de radiação, consideradas acima de 1 Sv 1, ocorre geralmente náuseas, vômitos, prostração, perda de apetite e de peso e entre outras, dependendo da dose recebida pelo indivíduo pode levar a óbito, como citado acima, doses abaixo de 5 Sv acometi o sistema gastrointestinal, entre 5 e 20 Sv, e o sistema nervoso central. E importante destacar que as doses de radiações são diferentes para cada ser vivo, ou seja, por experimentos realizados temos que: entre 2 e 10 Sv para os insetos, entre 10 e 10 3 Sv para as plantas que florescem e para os microorganismos entre 10 3 e 10 4 Sv. Os efeitos a longo prazo ( Okuno et al, 1982) são as altas doses em baixo curso de tempo, mas que não são letais, sendo de pequenas doses, mas crônicas é o caso de radiologistas e pesquisadores de radiação. Os efeitos tardios são subdividas em somáticos e genéticos, assim sendo, os genéticos em mutações nas células reprodutoras são expostos à radiação, aparentemente não afeta o indivíduo que sofre a exposição, mas apenas para seus descendentes. Os espermatozóides e os óvulos podem sofrer mutações genéticas, podendo ser fatal muitas vezes no período da gestação, ou podendo produzir defeitos físicos e mentais, ou quando o indivíduo atingir a fase adulta na fase fértil produzir informações modificadas, podendo assim continuar por várias gerações. Os efeitos somáticos dependem de alguns fatores tais como: tipo de radiação, profundidade atingida, que está relacionada á energia da radiação e ao tipo de tecido irradiado, área ou volume do corpo exposto, dose recebida, e tempo de radiação. Os efeitos somáticos no homem, os mais importantes são: aumento da incidência de câncer, anormalidade no desenvolvimento do embrião, indução da catarata e redução da vida média. 1 Sievert: 1Sv=1Gy=100 rem

4 76 Os efeitos da radiação são inúmeros tanto para benefícios quanto prejudiciais, os efeitos benéficos ( Okuno et al, 1982) podemos citar as aplicações na agricultura, onde a radiação gama promove o crescimento de Nicotiana langsdorfii, a radiação utilizada na esterilização de materiais cirúrgicos, onde fungos e bactérias são completamente destruídos, ou seja materiais hospitalares, como bandagens, suturas, drogas, vacinas são fornecidas esterilizadas. A conservação de alimentos muito utilizada nos tubérculos não brotem no armazenamento, ou preservar alimentos destruindo as bactérias e outros microorganismos, assim o alimento não perde suas propriedades, não tornando nocivo e nem radioativo. Os radicais livres (GARCIA, 2002) na água produzem os chamados radiólise da água, a radiação agindo sobre a molécula da água, provoca alterações na sua composição e nos níveis de energia, fazendo com que essas substância fique em um estado excitado (H2O*) ou propiciar a formação de radicais livres, tais como: H 3 O+, H 2 0+ e H 2 O -, sendo instáveis, acabam levando à produção de radicais livres do tipo H e OH. e - + H 2 O OH - + H e - + H 3 O + H 2 O + H H 2 O + + H 2 O H3O + + OH H + H 2 O 2 H 2 O* H 2 O + OH H + OH Figura1. Radiólise da água e a produção de radicais livres. ( Adaptado: Garcia, 2002). Os radicais livres possuem várias características, pois por serem muito reativos e não possuírem carga elétrica, em virtude de sua grande reatividade eles podem interferir com o metabolismo das proteínas, dos lipídios e dos carboidratos. H + H H 2 OH + OH H + OH H 2 O H 2 O 2

5 77 aumenta: Na presença de oxigênio, a formação de peróxido de hidrogênio H + O 2 HO 2 H + HO 2 H 2 O 2 Como já fora dito não existe uma dose segura de exposição de radiação sob ponto de vista genético, sendo que qualquer exposição à radiação pode-se ter um certo risco de indução, tanto em efeitos hereditários quanto somáticos. O peróxido de hidrogênio (Garcia, et al 2002) pode difundir-se alcançando grandes distâncias, ao contrário dos radicais livres que sofrem combinações locais em que são formados. O peróxido de hidrogênio são potentes oxidantes reagindo com os grupamentos sulfidrilas que existem em muitas proteínas. Os Sistemas biológicos possuem sistemas de defesa contra os efeitos deletéricos das radiações, podemos citar algumas enzimas que atuam defendendo o organismo vivo, a exemplo a catalase, superóxido dismutase e as peroxidases são enzimas que atuam defendendo o organismo vivo, assim os radicais peróxidos são destruídos pela catalase e pelas peroxidases, enquanto os superóxidos são combatidos pela superóxido dismutase. As células que apresentam grande atividade mitótica, bem como aquelas mais indiferenciadas, são mais sensíveis à radiação ionizante ( Bergonié & Tribondeau apud Garcia 2002). Por isso, o sistema hematopoético e o reprodutivo são mais agredidos durante a exposição às radiações ionizantes do que o tecido nervoso e o parênquima renal. Trabalhos realizados in vitroa alegam que alguns compostos protegem as células contra os efeitos das radiações ionizantes, entre eles podemos citar: cisteína, cisteamina e o glutatião e temos alguns fatores que contribuem para aumentar a sensibilidade dos tecidos biológicos, entre eles: a pressão parcial do oxigênio no tecido, a quantidade de água por unidade de volume no tecido, a temperatura do tecido, a atividade mitótica do tecido, a temperatura do tecido, a exposição a dose única e compostos químicos é o caso de metronidazol, actinomicina D, bleomicina e outros.

6 78 Os efeitos genéticos da radiação (GARCIA, 2002) aparecem em virtude de radiolesão no DNA, são danos nas bases nitrogenadas, tendo a formação de sítios apúricos ou apirimídicos, sendo esses efeitos mais frequentes em Ph alcalino. Danos sobre purinas (adenina e guanina) levando rompimento da ligação. Atualmente desenvolve pastas para ser utilizada como dosímetros de radiação, e um campo de grande desenvolvimento. Agradecimentos Agradeço ao professor Dr. Adevailton Bernardo dos Santos pela contribuição e empenho para realização desse trabalho, onde contribuiu com comentários. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COSTA, Z.M.Desenvolvimento de Um Sistema Dosimétrico Para Situações de Emergência Envolvendo Pessoas do Público em Geral.São Paulo: Apresentado como Tese de Doutorado. Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares CHEM, F, COVAS, D. T., BAFFA, Response Of L-Alanine And 2- Methylalanine Minidosimeters For K-Band (24 Ghz) Epr Dosimetry. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 264 (2007) Setembro SWARTZ, H., M., Biological Appications Of Electron Spin Resonance. 1 ed. New York: Wiley Intersince DURAN, E.; Biofísica Fundamentos e Aplicações.. Pearsom Prentice Hall. São Paulo OKUNO, E.; CALDAS, I,L.; CHOW, C. Física Para Ciências Biológicas e Biomédicas. São Paulo

7 GARCIA, E. A.C., Biofísica. Ed Sarvier. São Paulo