Die neu entdeckten indirekten Strahlenwirkungen

Genomische Instabilität, Bystander-Effekt und DNS-Mutationen

16.06.2008 Lange Zeit sind Strahlenbiologen davon ausgegangen, dass radioaktive Strahlung die Zellen allein über DNA-Strangbrüche schädigt. Nun hat man festgestellt, dass Strahlung die Zellen auch auf anderem Wege schädigen kann. Während der 1990er Jahre und vor allem seit 2000 wurden neue Strahlenwirkungen entdeckt. Man bezeichnet sie als indirekt (untargeted), da das Ziel (target) nicht die DNA ist. Allerdings weiß man noch nicht, wo innerhalb der Zelle das Ziel ist.  

Die neu entdeckten indirekten Strahleneffekte sind: "Genomische Instabilität", "bystander effect" und wiederholte DNS Mutationen (meist Minisatellit-Mutationen genannt). Als genomische Instabilität bezeichnet man eine Zellschädigung, die erst 20 bis 30 Zellteilungen nach Bestrahlung auftritt. Der "bystander effect" bezeichnet Schäden an unbestrahlten Zellen in unmittelbarer Nachbarschaft der bestrahlten Zellen. Minisatellit-Mutationen sind DNA-Schäden, die durch Veränderungen an anderen Stellen innerhalb der Zelle verursacht werden. 

Das bedeutet, dass radioaktive Strahlung auf zweierlei Art wirkt: eine direkte Schädigung der DNA (targeted effect) und eine indirekte Wirkung, bei der das Ziel noch unbekannt - aber nicht die DNA ist. Obwohl einige dieser Effekte schon vor 15 Jahren entdeckt wurden, fanden sie kaum Eingang in die wissenschaftliche Diskussion. In vielen Ländern sind sie fast völlig unbekannt. Zum Teil liegt das daran, dass sie in den Berichten der großen Strahlenschutzgremien - ICRP, BEIR und UNSCEAR - nicht vorkommen. Trotzdem haben diese Effekte zu einem Paradigmenwechsel bei Strahlenforschern geführt und werden inzwischen intensiv diskutiert. Was sind nun die Folgen dieser neu entdeckten Mechanismen in Bezug auf das Strahlenrisiko? Verursachen sie Krebs oder Erbkrankheiten?  

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind sich die Wissenschaftler noch unsicher, welche Auswirkungen diese neuen Wirkungsmechanismen auf das Strahlenrisiko haben, aber es ist anzunehmen, dass sie in Zukunft für die Bestimmung des Risikos eine wichtige Rolle spielen, und dies aus den folgenden drei Gründen:   Erstens: Indirekte Effekte treten auch ohne direkte strukturelle Strahlenschäden an der DNA auf, dem bisher einzig anerkannten Schädigungsmechanismus. Das ist von Bedeutung, da Strahlenschutzbehörden bisher bei der Bewertung von Strahlenrisiken nur die direkte Wirkung auf die DNA berücksichtigen. 

Zweitens: Indirekte Effekte treten schon bei sehr niedrigen Strahlendosen auf. Tatsächlich wurden solche Effekte schon beim Durchgang eines einzigen Alphateilchens durch die Zelle beobachtet.   Drittens: Wir wissen nicht, ob indirekte Effekte gesundheitsschädigende Folgen bei Menschen haben und ob Strahlenschutzgrenzwerte gesenkt werden müssen. Es herrschen unterschiedliche Meinungen, aber viele bedeutende Wissenschaftler haben ihre Besorgnis ausgedrückt.

Eine Frage, die sich unmittelbar stellt, ist, ob diese indirekten Effekte unsere klassischen Vorstellungen von Strahlenwirkungen als DNA-Strangbrüche ablösen werden. Oder treten sie zusätzlich zu diesen auf? Der gegenwärtige Konsens ist, dass sowohl direkte als auch indirekte Strahlenwirkungen existieren. Wenn dem so ist, welche Folgen sind von größerer Bedeutung? Die Antwort könnte sein, dass die indirekten Effekte zu einem fundamentaleren Verständnis zur Wirkung von Strahlung in der Zelle führt.  

Schlussfolgerungen
1. Die neu entdeckten, indirekten Strahleneffekte erlauben ein tieferes Verständnis der Wirkung von Strahlung auf Zellen und Organismen.
2. Indirekte Strahleneffekte treten zusätzlich zu den klassischen direkten Effekten auf und erhöhen wahrscheinlich das Strahlenrisiko.
3. Noch kennen wir die genauen Auswirkungen dieser indirekten Effekte auf das Strahlenrisiko nicht, aber viele namhafte Wissenschaftler haben ihre Sorgen zum Ausdruck gebracht.
4. Das Vorsorgeprinzip sollte angewendet werden. Dieses bedeutet, dass Unsicherheit nicht als Entschuldigung für Untätigkeit dienen darf. Man sollte das Strahlenrisiko vielleicht doppelt so hoch als bisher ansetzen, um diese neuen Effekte zu berücksichtigen.
5. Es ist anzunehmen, dass ein gewisser Anteil der Bevölkerung genetisch bedingt besonders strahlenempfindlich ist. Auf diese Menschen müssen die Bestimmungen zum Strahlenschutz Rücksicht nehmen. 6. Zusätzlich sollten besonders empfindliche Bevölkerungsgruppen, also Embryonen, Föten und Babys, besonders geschützt werden.

Dr. Ian Farlie

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Referentin Atomausstieg, Energiewende und Klima
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