Wie wirkt Strahlung?

Wenn ionisierende Strahlung auf eine Zelle trifft, wird die Strahlungsenergie von den Molekülen der Zelle aufgenommen (absorbiert). Diese Energie bewirkt, dass Elektronen aus den Molekülen herausgeschlagen (Ionisation) oder Bindungen in den Molekülen aufgebrochen werden. Dabei entstehen chemisch sehr reaktive Molekülformen (Radikale), die elektrisch geladen, aber auch elektrisch neutral sein können. Diese Radikale reagieren mit den anderen Molekülen in der Zelle, was dann direkt oder indirekt Zellschädigungen zur Folge haben kann. Hauptsächlich sind davon Wassermoleküle betroffen. Es können aber auch andere Stoffe in der Zelle betroffen sein, wie zum Beispiel Proteine oder die DNA (Moleküle, die die Erbinformation tragen).

Für die späteren Folgen sind die Veränderungen der DNA von besonderer Bedeutung.

Strahlenwirkungen auf die Zelle

Im Allgemeinen ist die Zelle in der Lage, Strahlenschäden zu reparieren, so dass keine biologischen Auswirkungen zu beobachten sind. Kann die Zelle die Schäden nicht reparieren, stirbt sie in der Regel ab, indem gezielt der programmierte Zelltod eintritt (Apoptose). Bei massiven Schäden durch eine Bestrahlung mit sehr hohen Strahlendosen stirbt die Zelle unkontrolliert ab (Nekrose). Findet eine unzureichende oder fehlerhafte Reparatur statt, können genetisch veränderte (mutierte) Zellen entstehen, die sich auch weiter vermehren können.

Strahlenwirkungen auf den Organismus

Ob und in welchem Ausmaß eine Strahlenexposition zu einem gesundheitlichen Schaden führt, hängt von der absorbierten Strahlenmenge, der Strahlenart und davon ab, welches Organ oder Gewebe des Körpers hauptsächlich betroffen ist. Strahlenschäden können auch durch ionisierende Strahlung aus natürlichen Quellen (zum Beispiel Radon) entstehen.

Zur Information: Für in Deutschland lebende Personen beträgt die Dosis aus natürlichen Quellen im Durchschnitt etwa 2 bis 3 Millisievert im Jahr.

Bei den Strahlenschäden unterscheidet man grundsätzlich zwischen deterministischen und stochastischen Schäden.

Entstehung von deterministischen Strahlenschäden

Deterministische Schäden sind in der Regel die Folge einer massiven Abtötung von Zellen in einem Organ- oder Gewebesystem durch Apoptose oder Nekrose. Werden zu viele Zellen in einem Gewebe oder Organ abgetötet, kommt es zu Funktionseinbußen in dem betroffenen Organ. Deterministische Strahlenschäden werden durch hohe Dosen an ionisierender Strahlung hervorgerufen. Sie treten immer auf, wenn die Dosis einen gewissen Schwellenwert überschreitet.

Entstehung von stochastischen Strahlenschäden

Durch eine unzureichende oder fehlerhafte Reparatur der DNA kann die genetische Information einer Zelle verändert werden. Beim natürlichen Prozess der Zellteilung vermehren sich dann die veränderten (mutierten) Zellen. Dieser Vorgang kann bei Körperzellen Jahre nach der Strahlenexposition zur Entstehung von Krebs führen.

Wird die Erbinformation in den Keimzellen, die in den Hoden beziehungsweise Eierstöcken produziert werden, verändert, kann dies in den darauf folgenden Generationen zu Erbschäden führen. Das Auftreten von strahlenbedingten Erbschäden wurde allerdings bisher beim Menschen nicht beobachtet, wohl aber in Studien an Tieren.

Stochastische Strahlenschäden können in Körperzellen und in Keimzellen auch bei niedrigen Dosen ionisierender Strahlung auftreten. Das bedeutet, dass sowohl bei niedrigen als auch bei hohen Dosen ein stochastischer Schaden eintreten kann, aber nicht muss. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein derartiger Strahlenschaden eintritt, wird mit zunehmender Strahlenexposition größer. Zwischen der Einwirkung der Strahlung und der Erkrankung kann eine lange Zeit vergehen (sogenannte Latenzzeit).

Ziele des Strahlenschutzes

Der Strahlenschutz ist darauf ausgerichtet, die Gesundheit des Menschen zu schützen. Er hat das Ziel, deterministische Strahlenschäden zuverlässig zu verhindern und das Risiko für stochastische Schäden auf ein vernünftigerweise erreichbares Maß zu reduzieren.