Wie Strahlen auf den menschlichen Körper wirken

Kartenansicht Deutschlands von aktiven Atomkraftwerken.

Tschernobyl

Wie Strahlen auf den menschlichen Körper wirken

Strahlung begegnet uns ständig und überall, von der Sonne bis zur Mikrowelle oder dem Sendemast. In einigen Regionen senden selbst Gesteine Strahlung aus, weil sie Spuren von radioaktiven Elementen enthalten. Schützen müssen wir uns, wenn die Strahlung zu intensiv ist, denn dann kann sie unseren Körper nachhaltig schädigen oder sogar tödlich sein. Gleichzeitig macht sich die Medizin genau solche "gefährlichen" Arten der Strahlung zunutze.

Eine Frage der Dosis

In welcher Form sich eine Strahlung auf uns auswirkt und wann sie für uns gefährlich wird, hängt von der Intensität, ihrer Energie, ab. Wir kennen das nur zu gut von der Sonne.

Die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichts wirkt sich positiv auf unseren Stoffwechsel und unser Immunsystem aus, unser Körper wird mit Vitamin D versorgt – und unsere Laune steigt. Aber spätestens beim ersten Sonnenbrand merken wir, dass wir zu viel des Guten abbekommen haben.

Verantwortlich dafür sind vor allem die kurzwelligeren und damit energiereicheren UVB-Strahlen. Sie sind biologisch wirksam, das heißt sie können bei überhöhter Dosierung das Erbgut der Hautzellen schädigen und letztlich sogar Krebs verursachen. Hauptverursacher dieser Schädigung sind freie Radikale.

Radikale – notwendig oder gefährlich?

Radikale sind sehr reaktionsfreudige Moleküle oder Atome, die eine positive oder negative elektrische Ladung besitzen können. Sie sind notwendiger Bestandteil für alle Stoffwechsel- und Energieprozesse im menschlichen Körper.

Damit diese reibungslos funktionieren, müssen sich positiv und negativ geladene Radikale die Waage halten. Dafür sorgen spezielle Regulationssysteme. Es gibt mehrere Faktoren, wie Umwelteinflüsse oder auch Erkrankungen, die dieses Gleichgewicht stören können, ebenso wie Strahlung.

Je nach Art und Intensität kann Strahlung zur Entstehung freier Radikale führen. Da diese sehr reaktiv und damit aggressiv sind, wirken sie sich entsprechend negativ auf Stoffwechselprozesse und Zellen aus.

Freie Radikale können sogar das Erbgut schädigen, ein Doppelstrang aus Desoxyribonukleinsäure (DNS), der innerhalb einer jeden Zelle liegt, indem sie dessen Erbcode verändert.

Gefährliche Strahlung

Zum Glück haben wir ein sehr effektives körpereigenes Reparatursystem, das tagtäglich unzählige kleine Erbgutschäden beseitigt. Ob wir gesundheitliche Schäden davontragen, liegt letztlich neben der Dosis auch immer daran, wie lange wir einer bestimmten Art der Strahlung ausgesetzt sind – und vor allem, welche Energie die Strahlung selbst hat.

Besonders energiereich ist die ionisierende Strahlung, zu der auch die radioaktive Gammastrahlung zählt, die beim Zerfall vieler radioaktiver Elemente entsteht. Geht sie durch unseren Körper, wird ein Teil dieser Strahlungsenergie von den Molekülen der Zelle aufgenommen.

Dadurch werden Elektronen aus den Molekülen oder Atomen herausgeschlagen, es findet eine Ionisation statt. Aggressive freie Radikale entstehen. Wird das Erbgut der Zelle geschädigt, kann es in der Folge zur Entstehung von Krebs kommen, oder aber die Zelle verliert ihre Fähigkeit, sich zu teilen und stirbt ab.

Bei massenhaftem Absterben von Zellen eines bestimmten Organs verliert es seine Funktion. Dabei weisen die verschiedenen Gewebearten eine unterschiedliche Strahlungssensibilität auf.

Je höher die Strahlendosis ist, die auf den Organismus wirkt, desto schwerer die Schäden. Sie reichen von Hautschäden, Übelkeit und Erbrechen bis hin zu Blutarmut, Schwindel, Haarausfall und Unfruchtbarkeit – und können schließlich auch zum Tod führen.

Einsatz von ionisierender Strahlung  in der Medizin

Schon seit Langem nutzt die Medizin die hochenergetischen Strahlen zur Behandlung von Schilddrüsenüberfunktion, entzündeten Gelenkschleimhäuten oder auch verschiedenen Formen von Krebs.

Gängig in der nuklearmedizinischen Therapie ist der Einsatz von Isotopen, zum Beispiel bei der Radio-Jod-Therapie. Sie wird bei einer gutartigen Schilddrüsenüberfunktion eingesetzt, ebenso wie bei Schilddrüsenkrebs.

Bei einer Krebserkrankung wird zunächst die Schilddrüse entfernt. Da die im Körper verteilten Metastasen oder Krebszellen ebenfalls aus Schilddrüsengewebe bestehen, lassen sie sich mit dem radioaktiven Jod-131 gut behandeln.

Jod spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel der Schilddrüse und wird deshalb auch von den Krebszellen weiter aufgenommen. Die Betastrahlung wirkt lokal auf das Erbgut der Tumorzellen und verhindert so die Zellteilung, was zum Absterben der Zellen führt.

Das Heidelberger Ionenstrahl-Therapiezentrum (HIT) setzt eine besonders starke Waffe im Kampf gegen bösartige Tumore ein. Anders als in der konventionellen Strahlentherapie, in der Tumore Röntgen- oder Gammastrahlen ausgesetzt werden, kommt hier die Ionenstrahlung zum Einsatz.

Die Ionenstrahlung besteht entweder aus Protonen (positiv geladenen Kernen von Wasserstoffatomen) oder Schwerionen (positiv geladenen Kernen von Kohlenstoff-, Sauerstoff- oder Heliumatomen). Damit können auch tief im Körper liegende Tumore mit der nötigen Energie erreicht werden, um diese zu zerstören.

Durch die hohe Präzision der Bestrahlung wird das umliegende gesunde Gewebe geschont. Die Ionenstrahl-Therapie konnte seit Bestehen des HIT in Heidelberg bereits sehr erfolgreich bei verschiedenen Krebsarten eingesetzt werden.

Autorin: Andrea Wengel

Stand: 05.09.2018, 09:09

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