SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.41 issue1Plane-parallel ionization chamber for X-radiation of conventional radiography and mammographyAcquisition and manipulation of computed tomography images of the maxillofacial region for biomedical prototyping author indexsubject indexarticles search
Home Pagealphabetic serial listing  

Services on Demand

Journal

Article

Indicators

Related links

Share


Radiologia Brasileira

Print version ISSN 0100-3984On-line version ISSN 1678-7099

Radiol Bras vol.41 no.1 São Paulo Jan./Feb. 2008

http://dx.doi.org/10.1590/S0100-39842008000100012 

ARTIGO ORIGINAL

 

Efeitos de baixas doses de radiação-X no desenvolvimento do sistema nervoso central: estudo experimental em ratos*

 

 

Liliane LinsI; Laís GomesII; Lis GomesII; Marcele TrindadeII; Leonardo DiasII; Ricardo BragançaII; Rodrigo PimentelII

IDoutora, Professora Titular de Embriologia da Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública, Salvador, BA, Brasil
IIAcadêmicos de Medicina da Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública, Salvador, BA, Brasil

Endereço para correspondência

 

 


RESUMO

OBJETIVO: Este trabalho analisa as conseqüências da irradiação-X no desenvolvimento do sistema nervoso de fetos de ratos.
MATERIAIS E MÉTODOS:
O trabalho foi constituído de 10 Rattus norvegicus albinos, Wistar, fêmeas, grávidas, com idade de oito semanas. Cinco ratas fêmeas constituíram o grupo controle e outras cinco tiveram suas regiões abdominais expostas por 30 segundos a uma dose de 0,3 Gy proveniente de um aparelho odontológico Gnatus de 70 kV e 10 mA. No 17º dia gestacional, ambos os grupos foram submetidos a histerectomia. As seções selecionadas foram examinadas para análise cerebral comparativa entre os grupos.
RESULTADOS:
O exame clínico revelou não haver diferenças morfológicas entre os grupos controle e experimental e nenhum dos animais apresentou anormalidades grosseiras. Vinte e sete por cento dos animais do grupo experimental apresentaram hemorragia cerebral moderada e 73% apresentaram hemorragia severa e danos no tecido nervoso. Nenhum animal do grupo controle apresentou hemorragia cerebral ou danificações de tecido nervoso.
CONCLUSÃO:
Estas evidências demonstram que pequenas doses de radiação-X podem causar hemorragias cerebrais e, conseqüentemente, lesão tecidual nervosa.

Unitermos: Irradiação; Malformações; Hemorragia; Sistema nervoso central.


 

 

INTRODUÇÃO

Neuroblastos, provavelmente o mais abundante tipo de célula presente nos fetos de mamíferos, são muito radiossensíveis e representam um estágio intermediário entre as células neuroepiteliais e neurônios. Em camundongos, os neuroblastos aparecem sete dias após a concepção, enquanto na espécie humana são formados 18 dias após a fecundação. Tanto na espécie humana quanto em camundongos essas células estão presentes desde a gestação até o período neonatal, formando conexões com tecidos em desenvolvimento e órgãos(1). Sendo assim, o uso de radiação no período embrionário, quando os neuroblastos encontram-se mais concentrados, freqüentemente resulta em anomalias congênitas do sistema nervoso central e órgãos associados, tais como microftalmia, anoftalmia, microcefalia e anencefalia.

Estudos demonstraram que uma dose de algumas centenas de Gy de raios-X pode induzir significante número de hemorragias no encéfalo, sendo a quantidade de lesões exponencialmente proporcional à elevação da dose(2). Entretanto, ainda há a necessidade de análise dos efeitos de baixas doses de radiação-X no desenvolvimento do sistema nervoso de fetos de ratos.

O efeito da radiação na fase de pré-implantação pode ser mais bem descrito como "tudo ou nada", dicotomicamente representado pela morte precoce do embrião ou pelo seu desenvolvimento normal. Considera-se que o dano cromossomal causado pela irradiação seja o mecanismo mais importante responsável pela morte do embrião, pois promove a degeneração de células primitivas.

O principal efeito da exposição à radiação na organogênese é o desenvolvimento de malformações(3). As anomalias induzidas dependem dos órgãos sofrendo organogênese no período da irradiação, do estágio da diferenciação e da dose aplicada(4). Déficits graves e persistentes no cérebro adulto, arquitetura cortical desorganizada, redução do tamanho cortical e do peso cerebral, microcefalia e disfunção motora foram observadas no estudo de Miki et al.(5), que aplicaram irradiações sucessivas, do 13º ao 18º dia gestacional, de raios-X em doses de 1,0 Gy a 2,0 Gy.

Takai et al.(6) expuseram ratos adultos a uma dose de radiação-X de 1,5 Gy no hipocampo, resultando em disfunção cognitiva, relacionada à ectopia de células. Ainda em relação às alterações hipocampais, Schmitz et al.(7), trabalhando com radiação gama, relataram diminuição de células de Purkinje e aumento volumétrico como resultado da aplicação de uma dose de 3,0 Gy, do 13º ao 16º dias gestacionais.

Devido à necessidade de mais estudos histomorfológicos que caracterizem os efeitos dos raios-X no desenvolvimento embrionário, o objetivo do presente estudo é analisar os efeitos de baixas doses de radiação-X no desenvolvimento do sistema nervoso de fetos de ratos.

 

MATERIAIS E MÉTODOS

O presente estudo foi constituído de 15 Rattus norvegicus albinos, Wistar, sendo dez fêmeas e cinco machos com, aproximadamente, oito semanas de idade e peso médio de 275 gramas. Machos e fêmeas foram mantidos em um ciclo de 12 horas claro/escuro e tiveram acesso irrestrito a água e comida. As fêmeas foram fertilizadas de acordo com uma adaptação do método de Chahoud e Kwasigroch(8). Para a detecção do tampão vaginal, foi utilizado um otoscópio, estabelecendo-se o dia da concepção(9).

Cinco fêmeas no oitavo dia gestacional, com 37 embriões, foram mantidas em padrões normais de sobrevivência, compondo o grupo controle. Outras cinco fêmeas, também no oitavo dia gestacional, com 39 embriões, foram expostas a uma única dose de raios-X, de 0,3 Gy, por 30 segundos, na região abdominal. Foi usado, para a irradiação, um aparelho odontológico Gnatus, de 70 kV e 10 mA. Todos os ratos foram confinados em gaiolas separadas e anestesiados com éter para os procedimentos de irradiação e perfusão. No 17º dia de gestação, ambos os grupos foram submetidos a histerectomia e sacrificados com injeção de éter na cavidade abdominal, sob anestesia de ketamina 0,2 ml/100 g.

Após a histerectomia, os úteros dos animais de ambos os grupos foram fixados em formol a 10%, desidratados e embebidos em parafina. Várias secções de 4 µm foram feitas com um micrótomo. Secções selecionadas foram coradas com hematoxilina-eosina e examinadas para análise comparativa do encéfalo dos fetos de ambos os grupos. A análise macroscópica foi baseada no fechamento do neuróporo rostral e a análise microscópica consistiu em avaliação morfológica do encéfalo utilizando magnificação de dez vezes. As áreas analisadas foram hipocampo e cerebelo, além da ectopia neuronal, perda da arquitetura do tecido e hemorragia, sendo esta classificada em leve, moderada e severa, de acordo com a intensidade da congestão dos vasos e o volume de hemácias extravasado. Para a análise estatística utilizou-se o programa Epi-Info 2004 (CDC, versão 3.3), de acordo com o teste do qui-quadrado para as variáveis hemorragia e alteração da arquitetura do tecido nervoso, comparando os grupos controle e experimental. Os resultados foram considerados estatisticamente significantes quando p < 0,05.

 

RESULTADOS

Foram analisados 37 e 39 embriões, respectivamente, nos grupos controle e experimental, não ocorrendo perda de seguimento. Exames clínicos revelaram ausência de diferenças macroscópicas entre os grupos controle e experimental, uma vez que 100% dos animais obtiveram fechamento normal do neuróporo rostral e nenhum deles (0%) apresentou sinais como anoftalmia, microcefalia e anencefalia.

Análises microscópicas revelaram hemorragia do córtex cerebral do grupo experimental, variando entre moderada a severa. Vinte e sete por cento dos animais do grupo experimental apresentaram hemorragia cerebral moderada e 77% apresentaram hemorragia severa (p < 0,05; Figura 1). Os animais com hemorragia severa também apresentaram perda da arquitetura do tecido nervoso (p = 0,05). Nenhum animal do grupo controle apresentou hemorragia cerebral ou perda de arquitetura do tecido nervoso (Figura 2).

 

 

 

 

DISCUSSÃO

Todas as gestações evoluíram normalmente até o período da análise, não tendo sido observada nenhuma alteração comportamental no grupo experimental, quando comparado ao grupo controle. A detecção do plug vaginal foi realizada de forma efetiva por um otoscópio, o que permitiu a determinação do dia exato da concepção e o aumento da predictabilidade da gravidez, como demonstrado por Voipio e Nevalainen(9). Esse método não causa nenhum estresse ou dor aos animais, é rápido e de fácil realização. Dessa forma, a introdução do otoscópio não apresenta efeitos morfológicos no desenvolvimento da gravidez; por conseguinte, os animais não sofreram interferência externa durante o estudo.

Uma vez que as células do tecido nervoso são extremamente sensíveis à radiação, lesões do tecido nervoso e hemorragias foram os principais achados deste estudo. Entretanto, outros efeitos como disfunções motoras e cognitivas, atrofia das células de Purkinje, microcefalia e ectopia hipocampal foram detectadas por outros autores(5,6), contudo, não foram investigadas no presente estudo.

As hemorragias detectadas no cérebro de ratos expostos à radiação são evidências consistentes com os achados de Yang e Tobias(2), os quais demonstraram que uma baixa dose de radiação-X pode causar hemorragias cerebrais e, conseqüentemente, lesão tecidual nervosa. Nenhum dos animais apresentou anormalidades como anoftalmia, microcefalia e anencefalia, provavelmente devido à baixa dose aplicada, segundo os achados de Friedberg et al.(4).

Apesar do grupo experimental ter apresentado altos níveis de hemorragia cerebral, não houve diferenças morfológicas entre os grupos experimental e controle. Esses achados são consistentes com Wang et al.(10), que encontraram poucas alterações induzidas pela radiação.

A descrição do efeito da irradiação no período de pré-implantação como "tudo ou nada"(3) foi confirmada no presente estudo, uma vez que os embriões se desenvolveram normalmente até o 17º dia gestacional, não havendo perda de seguimento. Vos(3) ainda afirma, em seu estudo, que o principal efeito da exposição aos raios-X na fase da organogênese é o desenvolvimento de malformações. Apesar de no presente estudo o grupo experimental ter sido irradiado no período da organogênese, nenhuma malformação foi evidenciada. Contudo, o tecido nervoso com perda da arquitetura e hemorragia provavelmente acarretaria distúrbios de desenvolvimento posteriores.

De acordo com Schmitz et al.(7), irradiação pré-natal resulta não somente em perda neuronal, mas também em decréscimo massivo de volume nas regiões cerebrais investigadas. Isso não foi observado neste estudo, provavelmente devido à baixa dose aplicada. Sabe-se que as células progenitoras podem ser lesadas pela radiação e não se dividem durante a exposição, mas talvez uma única dose de irradiação não seja suficiente para causar danos nos estágios de desenvolvimento celular. Esses autores aplicaram graus diferentes de irradiação, o que pode ter sido a causa de interferência nos fatores de crescimento.

Em conclusão, os achados do presente trabalho suportam a assertiva de que radiação-X, na forma e condições aqui aplicadas, pode determinar a ocorrência de hemorragias cerebrais e lesões teciduais nervosas em fetos de ratos.

Agradecimentos

Este trabalho foi em parte apoiado pela Fundação Bahiana para Desenvolvimento das Ciências.

 

REFERÊNCIAS

1. Rugh R. X-ray-induced teratogenesis in the mouse and its possible significance to man. Radiology. 1971;99:433–43.        [ Links ]

2. Yang T, Tobias C. Effects of heavy ion irradiation on the brain vascular system and embryonic development. Adv Space Res. 1984;4:239–45.        [ Links ]

3. Vos O. Effects and consequences of prenatal irradiation. Boll Soc Ital Biol Sper. 1989;65:481–500.        [ Links ]

4. Friedberg W, Faulkner DN, Neas BR, et al. Dose-incidence relationships for exencephalia, anophthalmia and prenatal mortality in mouse embryos irradiated with fission neutrons or 250 kVX-rays. Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med. 1987;52:223–36.        [ Links ]

5. Miki T, Fukui Y, Takeuchi Y, et al. A quantitative study of the effects of prenatal X-irradiation on the development of cerebral cortex in rats. Neurosci Res. 1995;23:241–7.        [ Links ]

6. Takai N, Sun XZ, Ando K, et al. Ectopic neurons in the hippocampus may be a cause of learning disability after prenatal exposure to X-rays in rats. J Radiat Res. 2004;45:563–9.        [ Links ]

7. Schmitz C, Born M, Dolezel P, et al. Prenatal protracted irradiation at very low dose rate induces severe neuronal loss in rat hippocampus and cerebellum. Neuroscience. 2005;130:935–48.        [ Links ]

8. Chahoud I, Kwasigroch TE. Controlled breeding of laboratory animals In: Neubert D, Merker HJ, Kwasigroch TE, editors. Methods in prenatal toxicology. Stuttgart: Georg Thieme; 1977. p.78–91.        [ Links ]

9. Voipio HM, Nevalainen T. Improved method for vaginal plug detection in rats. Scand J Lab Anim Sci. 1998;25:5–9.        [ Links ]

10. Wang H, Chen D, Gao C, et al. Effects of low level prenatal 60Co gamma-irradiation on postnatal growth and behavior in mice. Teratology. 1993; 48:451–7.        [ Links ]

 

 

Endereço para correspondência:
Dra. Liliane Lins
Departamento de Morfologia
Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública
Rua Frei Henrique, 8, Nazaré
Salvador, BA, Brasil, 40050-420
E-mail: liliane@linsreabilitacao.com.br

Recebido para publicação em 15/5/2006. Aceito, após revisão, em 16/8/2007.

 

 

* Trabalho realizado na Escola Bahiana de Medicina e Saúde Pública, Salvador, BA, Brasil.

Creative Commons License All the contents of this journal, except where otherwise noted, is licensed under a Creative Commons Attribution License