Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825
Análise de modelos atuais para os efeitos biológicos e suas
consequências – Uma revisão integrativa
Analysis of current models for biological effects and their
consequences - An integrative review
DOI:10.34119/bjhrv2n5-26
Recebimento dos originais: 20/08/2019 Aceitação para publicação: 30/09/2019
Otavio Bitencourt de Freitas
Fisioterapeuta pelo Instituto de Ensino Superior da Grande Florianópolis, Mestrando em Proteção Radiológica pelo IFSC
Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: physiolife01@gmail.com
Thiago Victorino Claus
Mestrando em Proteção Radiológica pelo IFSC Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: clausrx@gmail.com
Rafaela Maria Diniz
Odontóloga pela Universidade do Extremo Sul Catarinense, Licenciada em Ciências pela FAFOPA, P-graduada em Bioquímica e Biologia Molecular pela Faculdade Leão
Sampaio, Mestranda em Proteção Radiológica pelo IFSC Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: rafaelaec86@gmail.com
Geórgia Gonçalves
Mestranda em Proteção Radiológica
Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: trgeorgiagoncalves@gmail.com
Rochelle Zacchi
Enfermeira pela Universidade do Sul de Santa Catarina, pós-graduada em Gestão da Promoção e Assistência à Saúde pela Faculdade de Ciências Médicas de Minas Gerais,
Mestranda em Proteção Radiológica pelo Instituto Federal de Santa Catarina. Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: rochelle.zacchi@ifsc.edu.br
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Vagner Bolzan
Físico Bacharel - Enfase em Física Médica pela UNIFRA Santa Maria RS, Mestrando em Proteção Radiológica pelo IFSC
Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: bolzanvagner@gmail.com
Rita de Cássia Flôr
Doutora em Enfermagem pela Universidade Federal de Santa Catarina Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: rita.tablet@gmail.com
Alexandre D'Agostini Zottis
Doutor em Química Inorgânica pela Universidade Federal de Santa Catarina Instituição: Instituto Federal de Santa Catarina - IFSC
Endereço: Av. Mauro Ramos, 950 - Centro, Florianópolis - SC, Brasil. Cep 88020-300 E-mail: adz@ifsc.edu.br
RESUMO
Trata-se de uma revisão integrativa, realizada na base de dados PubMed. Para a busca dos artigos, foram utilizados os descritores estabelecidos pelo Mesh: Gastrointestinal Tract and radiation effects, Hematopoietic system and radiation effects, skin and adverse effects, adverse effects and reproductor system. Tal revisão foi guiada pela pergunta de pesquisa: O que tem sido relatado na literatura sobre os efeitos biológicos das radiações e suas consequências para os indivíduos ocupacionalmente expostos, assim como para o indivíduo do público, com ênfase na prevenção e no tratamento? Como critérios de inclusão foram estabelecidos estudos publicados no período de 2016 a 2019 que tratavam sobre efeitos biológicos. Numa primeira busca, foram obtidos 1.969 artigos e após a aplicação dos critérios de inclusão e exclusão, foram selecionados 72 artigos, e numa segunda etapa, apenas 13 artigos foram utilizados para a composição da amostra. Todos os artigos da amostra eram em inglês e os estudos se dividiam em revisões sistemáticas e estudos de coorte. Após, procedeu-se a analise interpretativa dos estudos, tendo como resultado quatro categorias. O estudo concluiu que as abordagens mais recentes constam de medidas de prevenção e tratamento com fármacos radioprotetores pré e pós exposição, substâncias hidratantes e anti-inflamatórias no caso do sistema tegumentar, além de estudos promissores no tratamento com células tronco. Além disso, estudos com o planejamento da localização da irradiação no tratamento de radioterapia, bem como o uso de suplementos e modificadores de resposta. Foram registrados efeitos adversos mesmo com baixas doses.
Palavras-Chave: Lesões por radiação, Efeitos da radiação, Complicações
ABSTRACT
This is an integrative review performed in the PubMed database. For the search of the articles, the descriptors established by the Mesh were used: Gastrointestinal Tract and
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radiation effects, Hematopoietic system and radiation effects, skin and adverse effects, adverse effects and reproductive system. This review was guided by the research question: What has been reported in the literature about the biological effects of radiation and its consequences for occupationally exposed individuals, as well as for the public individual, with an emphasis on prevention and treatment? As inclusion criteria were established studies published from 2016 to 2019 that dealt with biological effects. In a first search, 1,969 articles were obtained and after applying the inclusion and exclusion criteria, 72 articles were selected, and in a second step, only 13 articles were used for the sample composition. All articles in the sample were in English and the studies were divided into systematic reviews and cohort studies. Afterwards, the interpretative analysis of the studies was carried out, resulting in four categories. The study concluded that the most recent approaches include prevention and treatment measures with pre- and post-exposure radioprotective drugs, moisturizing and anti-inflammatory substances in the case of the integumentary system, and promising studies in stem cell treatment. In addition, studies with the planning of irradiation location in radiotherapy treatment, as well as the use of supplements and response modifiers. Adverse effects were reported even at low doses.
Keywords: Radiation Injury, Radiation Effects, Complications
1INTRODUÇÃO
A radiação se dá a partir da propagação de energia que de uma fonte emissora através de qualquer meio, qualquer tipo de radiação é capaz de interagir com corpos, inclusive o humano, depositando neles energia[1]. Os átomos do nosso corpo estão ligados, compondo moléculas, algumas muito pequenas como a molécula da água, e outras tão importantes quanto a moléculas do DNA. Assim, quando uma partícula ionizante extrai um elétron de um dos átomos de uma molécula do nosso corpo, pode causar sua desestabilização e resultar em quebra da molécula, ocasionando um efeito biológico[1]. Estes efeitos oriundos da radiação ionizante tem sido objeto de estudo, desde a descoberta da radiação, hoje, pela emissão de raios-X provenientes principalmente de procedimentos tomográficos que se tornaram um dos assuntos mais explorados entre os pesquisadores envolvidos[2].
Os efeitos biológicos das radiações, basicamente se dão pela formação de radicais livres, relacionando-se a maioria dos efeitos, esse fenomeno se dá pela formação do material intracelular que é predominantemente àgua, proporcionando a radiólise, alterando assim, o metabolismo lipidico e proteico[3]. Outra forma de interação da radiação é a ação direta sobre o DNA do núcleo celular, afetando a sequência genética, mediante quebras nas fitas estruturais. Os pontos experimentais de dosagem da radiação ionizante podem ser ajustados usando ferramentas matemáticas e, as diversas expressões obtidas são denominadas de curvas de sobrevivência[1]. À medida que a dose de radiação
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 aumenta, as chances de sobrevivência celular diminuem. Os dados epidemiológicos despertam preocupações quanto a possíveis efeitos nocivos, inclusive de doses baixas de radiação em exames clínicos. Portanto, o impacto das doses abaixo de 2,0 Gy na saúde humana também atraiu recentemente atenção considerável dos cientistas[3-5]. Atualmente, nenhuma estimativa de risco justificável pode ser definida devido a falta de dados[2-4]. Tendo em vista esse cenário, o presente estudo de revisão integrativa da literatura foi direcionado pela seguinte pergunta: O que tem sido relatado na literatura sobre os efeitos biológicos das radiações e suas consequências para os individuos ocupacionalmente expostos (IOE), assim como para o individuo do público, com enfase na prevenção e no tratamento? Para responder a esse questionamento, traçou-se como objetivo: analisar o que tem sido relatado na literatura sobre os efeitos biológicos das radiações e suas consequências para os individuos ocupacionalmente expostos (IOE), assim como para o individuo do público (IP). O estudo faz uma revisão dos estudos documentados existentes na literatura, com ênfase na atualidades sobre a exposição a radiação ionizante e seus efeitos na pele, no sistema gastrointestinal, hamatopoiético e reprodutor.
2 MATERIAISEMÉTODOS
Trata-se de uma revisão integrativa da literatura[7], realizada na base de dados PubMed. Para a busca dos artigos, foram utilizados os descritores estabelecidos pelo Mesh: Gastrointestinal Tract and radiation effects, Hematopoietic system and radiation effects, skin and adverse effects, adverse effects and reproductor system. Tal revisão foi guiada pela seguinte pergunta de pesquisa: O que tem sido relatado na literatura sobre os efeitos biológicos das radiações e suas consequências para os individuos ocupacionalmente expostos (IOE), assim como para o individuo do público (IP), com ênfase na prevenção e no tratamento?
Como critérios de inclusão foram estabelecidos estudos publicados no periodo de 2016 a 2019 que tratavam sobre efeitos biológicos nos seguintes sistemas: gastrointestinal, hematopoiético, sistema reprodutor e sistema tegumentar. Como critérios de exclusão, foram descartados os estudos que não atendiam os criterios de inclusão, assim como pesquisas ainda não publicadas em periodicos indexados, livros, teses, trabalhos de conclusão de cursos e diretrizes legais pré estabelecidas nos paises de desenvolvimento dos estudos, como também pesquisas que abordaram radiação não ionizante. Numa primeira busca, foram obtidos 1.969 artigos e após a aplicação dos critérios de inclusão e
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 exclusão, foram selecionados 72 artigos, e, posteriormente numa segunda etapa, apenas 13 artigos foram utilizado para a análise e composisão da amostra. Todos os artigos da amostra eram em lingua inglesa e os estudos se dividiam em revisões sitemáticas e estudos de coorte. Para análise e interpretação dos dados, primeiramente realizou-se uma leitura na integra dos estudos que compuseram a amostra. Após, procedeu-se a analise interpretativa dos estudos, tendo como resultado as categorias: Efeitos biológicos no sistema gastrointestinal, hematopoiético, reprodutor e efeitos biológicos na pele.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 EFEITOS BIOLÓGICOS NO SISTEMA GASTROINTESTINAL
O conhecimento sobre a fisiologia do sistema gastrointestinal e a interação com a microbiota do organismo predispõe preocupações, principalmente sobre as degenerações das criptas intestinais, onde é realizada a absorção dos nutrientes como os ácidos graxos[8,9]. Uma comparação entre frações de dose elevada (24Gy) aplicada em camundongos evidenciou que a degeneração é dependente do número de frações e não da dose recebida, assim como a duração do tratamento em radioterapia. Os estudos mostraram que é pouco provável que outros fatores influenciem nos resultados. A hipótese para este resultado está no fracionamento das doses próximas no limiar celular, pois o tecido afetado diminui a capacidade de recuperação inclusive com perda de células tronco, gerando um ciclo de degeneração seguido de hipóxia, isquemia, processos inflamatórios e fibróticos, facilitando a migração bacteriana[8].
O uso de interações quimicas e biológicas vem ganhando espaço a muito tempo. O estudo dos fatores induzidos por hipóxia demonstraram proteger diversas estruturas celulares, assim como o uso de inibidores quimicos como o Propil-Hidroxilase (PHDs) obtiveram expressivo resultado na estabilização dos fatores que levam a hipóxia celular, podendo, com mais pesquisas representarem uma nova classe de radioprotetores[9]. Na análise dos resultados ficou evidente que cada modulação de dose tem sua particularidade frente ao efeito biológico. Segundo Gunnar et.al com o conhecimento da fisiologia do sistema gastrointestinal e sua macrobiota e a interação entre elas desperta grande preocupação, principalmente em relação degeneração das criptas intestinais após a exposição a radiação ionizante, mesmo que, em doses fracionadas. Essa atenção é justificada pela função de absorção de nutrientes exercida pelas criptas[8]. A hipóxia celular é uma das causas do prejuizo ao sistema, estudos relacionados a genese desse
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 fenômeno demosntram resultados expressivos. O uso de inibidores químicos têm resultados estabilizadores dos fatores que levam a hipóxia celular, estabelecendo uma nova modalidade de radioprotetores[9].
3.2 EFEITOS BIOLÓGICOS NO SISTEMA HEMATOPOIÉTICO
O sistema imunológico apresenta uma grande sensibilidade a interação com a radiação ionizante, sobretudo em crianças, pois os linfócitos são extremamente radiossensiveis aos efeito da exposição as radiações ionizantes e pode acarretar perdas celulares irreparáveis ao sistema hematopoiético[10-12]. Para Ji et al. O efeito de doses mais baixas apresentou alto envelhecimento das céluas do sistema hematopoiético, principalmente dos linfócitos T. Esse efeito pode não apresentar sinais imediatos, podendo aparecer apenas no decorrer do primeiro mês de tratamento. Ainda no mesmo estudo a afirmação da possível sinalização das celulas irradiadas para o tecido não afetado desperta curiosidade, já que pode desencadear lesões crônicas na produção de células tronco responsáveis pela manutenção do sistema[11].
Estes efeitos não estão ligados apenas as altas doses. Doses menores de radiação ionizante vem despertando interesse do meio cientifico, pois ainda permanecem pouco definidas. A análise feita comparando doses únicas e baixas em torno de (0,1 a 1,0 Gy) e a modulação gênica dos linfocitos, mostraram que para um alto rendimento da radiação pode causar envelhecimento nos receptores das céluas T, assim como podem contribuir para aumento da resistência celular e seus efeitos genotóxicos. Esse fenomeno pode ser observado num prazo aproximado de 1 mês após a exposição. A pesquisa ainda revelou resultados mais expressivos em cobaias expostas a 0,1 Gy em comparação com doses de 1,0 Gy.
O comprometimento do sistema por baixas doses resulta em parte em danos nas células tronco do sistema hematopoiético[10,11]. Apesar disso, a exposição a radiação ionizante é uma das opções de tratamento de maior resultado em relação ao tratamento do câncer.
Estudos chineses evidenciaram preocupações com possiveis lesões crônicas por radiação, haja vista o efeito adaptativo das células frente a baixas doses. Ao mesmo tempo que esse mesmo fator induz ao aumento de reatividade e a capacidade de reparo dos linfocitos T, inclusive de reparo do DNA dessas células[11]. Os dados obtidos a longo prazo com irradiação de camundongos com altas doses mostraram recuperação completa do sistema hematopoiético, apesar da perturbação inicial do sistema os efeitos a longo
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 prazo não são prejudiciais a hematopoiese segundo estudo americano de 2018[13]. Análises matemáticas são atualmente utilizados para scores clinicos frente a exposição de altas doses, oferecendo dinâmica em varias diretrizes de diagnósticos, inclusive das células sanguineas. Um modelo de conversão usado para relacionar dose absorvida frente ao sistema hematopoiético pode induzir a escala de lesão do sistema de acordo com as definições prévias de severidade. Esse modelo também fornece indiretamente informação de células tronco e estaminiais, demandando o estado crítico do paciente em um curto espaço de tempo[14].
3.3 EFEITOS BIOLÓGICOS NO SISTEMA REPRODUTOR
As células do sistema reprodutor são altamente radiossensível, principalmente na fase de genese dos gametas masculinos e femininos. Em um estudo japonês discutiu-se os riscos a fertilidade masculina após exposição as baixas doses de radiação ionizante, a manutenção do sistema reprodutor humano fica prejudicada pós exposição mesmo em baixas doses, e seus danos podem ser irreversíveis e hereditários[15,16].
A fertilidade pode ser afetada pela exposição a radiação ionizante, e a consequência de exposições de baixas doses, bem como seus mecanismos de interação ainda não estão completamente elucidadas, sobretudo para os efeitos hereditários pela exposição das céluas tronco do sistema reprodutor. Segundo estudo o uso de baixas doses pode sim ser prejudicial ao sistema reprodutor causando prejuizos a saúde humana, porém, ainda há poucas evidencias epidemiológicas para determinar com precisão a dimensão dos riscos envolvidos[15]. Em Chernobyl, um estudo demonstrou diminuição na qualidade dos espermatozóides da população masculina, inclusive com alteração do plasma seminal. O estudo ainda alerta para pesquisas cuidadosas e constantes, visto que após 30 anos do acidente ainda se observam essas alterações[17].
Os autores recomendam o constante estudo da biologia e fisiologia dos sistemas e a interação com a radiação ionizante. Outros estudos se mostraram promissores com a produção de células reprodutoras in vitro através de céluas tronco. Além disso, mais pesquisas devem ser feitas para compreenssão dos efeitos da radiação em céluas não irradiadas diretamente, mas que receberam sinais de céluas vizinhas irradiadas e se comportaram da mesma forma das expostas diretamente. Esse fato por si só sugere uma mudança de pensamento, já que eventos extracelulares podem contribuir para efeitos biológicos, recomendando ainda, que não apenas células irradiadas possuem fator cancerigêno[15].
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 Um estudo de Ohio nos Estados Unidos demonstra significativas taxas de sucesso para preservação da fertilidade feminina com o transplante de ovário criopreservado. Segundo a pesquisa, as taxas e gestação podem ultrapassar 37%, além disso existe a vantagem de diminuir ou até mesmo abolir a reposição hormonal pós tratamento, sendo o único permitido para pré-puberes. Tal técnica é escolhida no inicio do tratamento, realizando a retirada do tecido antes da radioterapia ser iniciada, apesar de inovadora a técnica é a única opção para a preservação da fertilidade feminina, bem como a reposição hormonal natural. Esse procedimento ainda está em fase inicial e requer mais pesquisas para confirmar sua eficacia[16]. Efeitos da quimioterapia nas reservas ovarianas são analisados, medianteuma variedade de marcadores, todos com o objetivo de estabelecer um prognóstico de fertilidade ou no sucesso do tratamento da infertilidade. O entendimento desses marcadores biológicos pode melhorar o conhecimento sobre tratamentos direcionados a manutenção e preservação da fertilidade[18].
Estudos demonstram a fragilidade do sistema frente a interação com radioterapias, causando um risco de infertilidade para ambos os sexos. Modalidades de manutenção ou prevenção da infertilidade têm sido estudados na atualidade. Em contrapartida tratamentos estudados demandam pesquisas em vitro para produção de espermatozoides e células tronco do sistema masculino[16,17]. O entendimento dos biomarcadores do sistema reprodutor humano é primordial para a prevenção e a manutenção da fertilidade frente à tratamentos com radiação ionizante[18]. Essas pesquisas corroboram com achados anteriores e reforçam a importância do acompanhamento para casos de exposição do sistema reprodutor, onde se identificou alteração completa do ovário microscópicamente, após exposição por radiação X em camundongos. Os achados revelam o desaparecimento em poucos dias dos óvulos novos, já os amadurecidos estão associados a substituição por celulas luteinizadas hipertróficas, alterando toda sua estrutura. Esse evento pode ser sugerido pela diminuição de estrogênio após a irradiação[19].
3.4 EFEITOS BIOLÓGICOS NA PELE
As lesões causadas pela radiação e sua interação com a pele humana vem sendo discutida por décadas bem como as diretrizes de manejo dessas lesões. O uso da radiação em tratamentos de saúde vem crescendo exponencialmente, o que levou a criação e utilização de produtos antes da terapia para minimizar os danos da pele ao contato com a radiação ionizante. Em sua grande maioria são produtos anti-inflamatórios e destinados a
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 propiciar hidratação da pele, previnindo ou diminuindo reações cutâneas. Entre as diferentes abordagens no manejo da exposição da pele a radiação existem as lavagens práticas com água e sabonetes, curativos ou ainda filmes anti-inflamatórios. É recomendada a higiene completa e a utilização de cremes com lanolina aumentando a umidade e a maleabilidade da pele[4,20]. Estudos que elucidam a ação fibrótica da pele após a exposição a radiação ainda não foram esgotados, recentemente pesquisas estão sendo direcionadas ao entendimento das alterações moleculares adjacentes a area afetada. Como resultado ficou evidenciado que a mudança molecular após a irradiação do tecido cutâneo, leva ao favorecimento de biomarcadores fibróticos tanto intracelulares como exógenos[20].
Um tratamento que deve receber atenção é a terapia com células tronco, devido sua eficacia ser relatada em vários tipos de lesões da pele, incluindo as provocadas por radiação ionizantes. As lesões cutâneas induzidas por radiação têm alta prevalência, ainda assim seu manejo continua sendo um desafio[4].
Ao contrário dos sistemas anteriores o manejo com a exposição da pele se dá de forma direta, atualmente as abordagens na atenção do indivíduo exposto a radiação através da pele utiliza de lavagens práticas, o uso de curativos e anti-inflamatórios. Estudos vêm crescendo na elucidação da ação fibrótica da pele e ao conhecimento das mudanças a níveis moleculares de áreas circundantes do tecido afetado. Essas mudanças desencadeiam reações intracelulares e efeitos exógenos[20]. A radioterapia é um componente preditor no tratamento de diversos tipos de câncer, é preciso planejar sobre os efeitos colaterais do manejo com a terapia. É importante salientar que geralmente a maioria dos pacientes tratados, experimentam efeitos colaterais leves do tratamento com radiação, porém os cuidados e a atenção para efeitos adversos são fundamentais para a prevenção de sequelas oriundas da exposição[21]. O atual arcabouço de informação traz a ideia de que os profissionais da saúde envolvidos na avaliação da pele pós exposição deve considerar a integração de uma estrutura reconhecida de avaliação. Esse procedimento pode agregar valor benéfico ao atendimento do paciente após o tratamento com radioterapia[22].
4 CONCLUSÕES
O presente estudo concluiu que as abordagens mais recentes constam de medidas de prevenção e tratamento com fármacos radioprotetores pré e pós exposição, substâncias hidratantes e anti-inflamatórias no caso do sistema tegumentar, além de estudos
Braz. J. Hea. Rev., Curitiba, v. 2, n. 5, p. 4209-4220 sep./out. 2019. ISSN 2595-6825 promissores no tratamento com céluas tronco. Predominaram para o sistema gastrointestinal estudos com o planejamento da localização da irradiação no tratamento de radioterapia, bem como o uso de suplementos, e modificadores de resposta. Os estudos do sistema hematopoiético também identificaram um beneficio no uso de fármacos radioprotetores com diminuição da taxa de mortalidade após o uso dessas substancias em altas doses de radiação, porém foram encontrados efeitos deletérios ao sistema com baixas doses a longo prazo como o envelhecimento precoce dos linfócitos. Estudos apoiam que o sistema reprodutor pode sofrer grave alteração frente a radiação devido ao seu processo de desenvolvimento e manutenção constante, o mesmo acontece com as células germinativas que se apresentam muito sensiveis a radiação. O conjunto analisado defende uma abordagem especializada na prevenção e tratamento da exposição a radiação de altas e baixas doses, a gestão dos efeitos adversos sob um olhar baseado em evidência, multidisciplinar, on line e em constante atualização.
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