Radiobiologia

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Radiobiologia

Ramo da ciência que estuda os efeitos biológicos provocados pela radiação ionizante nos tecidos vivos.

Radiação ionizante

Forma de energia com capacidade de remover elétrons dos átomos, gerando íons e radicais livres.

Ação direta da radiação

Dano biológico causado quando o fóton ou partícula interage e ioniza diretamente a molécula-alvo, como o DNA.

Ação indireta da radiação

Dano mediado pela radiólise da água celular, gerando espécies reativas de oxigênio que atacam o DNA.

Radiólise da água

Quebra de moléculas de água pela radiação ionizante, formando radicais livres altamente reativos como hidroxila (OH).

Radical livre

Espécie química instável com elétron desemparelhado que reage quimicamente com macromoléculas celulares.

Quebra de fita simples (SSB)

Ruptura em apenas uma das hélices do DNA, geralmente reparada com alta fidelidade pela célula.

Quebra de fita dupla (DSB)

Ruptura simultânea em ambas as fitas de DNA, sendo a principal lesão causadora de morte celular e mutação.

Transferência Linear de Energia (LET)

Média de energia transferida pela partícula de radiação por unidade de comprimento percorrida no meio biológico.

Radiação de baixo LET

Radiação que deposita energia de forma esparsa ao longo do percurso, como raios X e raios gama.

Radiação de alto LET

Radiação de densa ionização, como nêutrons e partículas alfa, que causa danos complexos e agrupados no DNA.

Eficácia Biológica Relativa (RBE)

Razão entre a dose de radiação de referência e a dose de uma radiação teste para gerar o mesmo efeito biológico.

Os 5 Rs da Radioterapia

Princípios biológicos do fracionamento: Reparo, Repopulação, Redistribuição, Reoxigenação e Radiossensibilidade.

Reparo celular (5 Rs)

Capacidade de tecidos normais e tumorais corrigirem danos subletais entre as frações de dose aplicadas.

Repopulação tumoral (5 Rs)

Proliferação de células tumorais sobreviventes durante o intervalo entre as frações do tratamento.

Redistribuição no ciclo celular (5 Rs)

Transição de células sobreviventes para fases do ciclo celular com maior sensibilidade à radiação.

Reoxigenação (5 Rs)

Aumento da oxigenação de células tumorais hipóxicas à medida que as camadas externas do tumor morrem.

Radiossensibilidade intrínseca (5 Rs)

Sensibilidade genética e molecular inata de um determinado tipo celular à morte induzida por radiação.

Efeito oxigênio (OER)

Razão entre doses necessárias para mesmo efeito em anóxia versus presença de oxigênio; tecidos oxigenados são mais sensíveis.

Hipóxia tumoral

Baixo teor de oxigênio no tumor que confere resistência radiobiológica ao fixar menos danos por radicais livres.

Lei de Bergonié e Tribondeau

Células são mais radiossensíveis quanto maior sua taxa proliferativa, maior o futuro mitótico e menor a diferenciação.

Fase M do ciclo celular

Fase da mitose em que as células apresentam o mais alto grau de radiossensibilidade devido à condensação do DNA.

Fase S do ciclo celular

Fase de síntese de DNA em que as células são mais radiorresistentes, especialmente na fase S tardia.

Modelo Linear-Quadrático (LQ)

Modelo matemático que descreve a sobrevivência celular relacionando lesões de impacto único (alfa) e duplo (beta).

Razão Alfa/Beta

Dose na qual a componente linear de morte celular é igual à componente quadrática, expressa em Gray (Gy).

Tecidos de resposta aguda (alto alfa/beta)

Tecidos com renovação rápida (alfa/beta cerca de 10 Gy), como mucosas e tumores, que manifestam toxicidade precoce.

Tecidos de resposta tardia (baixo alfa/beta)

Tecidos de proliferação lenta (alfa/beta cerca de 2 a 3 Gy), como medula e pulmão, mais sensíveis ao tamanho da fração.

Dano Subletal (SLD)

Dano celular celular que pode ser completamente reparado se houver tempo e condições adequadas antes de nova dose.

Dano Potencialmente Letal (PLD)

Dano que pode levar à morte celular, mas cujo desfecho depende do ambiente pós-irradiação.

Morte mitótica

Mecanismo principal de morte celular por radiação, ocorrendo quando a célula tenta se dividir com cromossomos danificados.

Apoptose induzida por radiação

Morte celular programada ativada por cascatas de sinalização molecular após identificação de danos irreparáveis ao DNA.

Senescência replicativa

Parada celular permanente e irreversível no ciclo de divisão após sofrer danos radiobiológicos no genoma.

Efeito espectador (Bystander effect)

Danos biológicos ou alterações observados em células vizinhas não diretamente atingidas pela radiação ionizante.

Instabilidade genômica induzida

Aumento persistente de mutações e aberrações cromossômicas em descendentes de células que foram irradiadas.

Resposta adaptativa

Fenômeno em que uma dose pequena prévia de radiação induz resistência celular temporária a uma dose maior subsequente.

Efeitos determinísticos (teciduais)

Efeitos que possuem limiar de dose, cuja gravidade aumenta proporcionalmente com a dose absorvida recebida.

Efeitos estocásticos

Efeitos probabilísticos sem limiar conhecido, como câncer e mutações genéticas hereditárias.

Dose Absorvida

Energia depositada pela radiação ionizante por unidade de massa de matéria irradiada, medida em Gray (J/kg).

Dose Equivalente

Produto da dose absorvida pelo fator de ponderação do tipo de radiação, medida em Sievert (Sv).

Dose Efetiva

Soma ponderada das doses equivalentes considerando a sensibilidade individual dos diferentes órgãos humanos.

Radiossensibilizador

Composto químico administrado para aumentar a susceptibilidade de células tumorais aos danos da radiação.

Radioprotetor

Agente farmacológico administrado antes da irradiação para proteger tecidos saudáveis contra danos radioativos.

Proteína p53

Supressor tumoral central que detecta danos ao DNA e comanda a parada do ciclo celular ou o disparo de apoptose.

Homologous Recombination (HR)

Via de reparo de quebra de fita dupla de alta fidelidade que utiliza a cromátide irmã durante as fases S e G2.

Non-Homologous End Joining (NHEJ)

Via direta e propensa a erros de reparo de quebra dupla de DNA, ativa em todas as fases do ciclo celular.

Aberrações cromossômicas dicêntricas

Anomalias com dois centrômeros causadas por troca assimétrica entre cromossomos, usadas como dosimetria biológica.

Síndrome Aguda da Radiação (SAR)

Conjunto de manifestações clínicas sistêmicas após exposição de corpo inteiro a altas doses em curto período.

Fase hematopoética da SAR

Depleção de precursores na medula óssea levando a pancitopenia, infecções e hemorragias após doses moderadas.

Fase gastrintestinal da SAR

Destruição do epitélio e vilosidades intestinais por doses elevadas, causando diarreia desidratante e sepse.

Fase neurovascular da SAR

Colapso cardiovascular e neurológico letal que ocorre rapidamente após irradiação em doses extremamente altas.

Fracionamento convencional

Esquema radioterápico com frações diárias padrão de 1,8 a 2,0 Gy aplicadas cinco vezes por semana.

Hipofracionamento

Uso de doses por fração superiores a 2 Gy em um menor número total de sessões terapêuticas.

Hiperfracionamento

Aplicação de doses menores que 1,8 Gy por fração aplicadas mais de uma vez ao dia com dose total aumentada.

Equivalente em Dose de 2 Gy (EQD2)

Dose total corrigida biologicamente que produziria o mesmo efeito clínico se fracionada a 2 Gy por sessão.