Deterministische Strahlenschäden: Entstehung und Folgen für den Körper

Ionisierende Strahlung können entweder sogenannte deterministische Strahlenschäden oder stochastische Schäden im menschlichen Organismus hervorrufen. Die Strahlenexposition kann tödliche Folgen und Spätfolgen für Menschen und Tiere haben. Die besten und gleichfalls traurigsten Beispiele sind der Atombombenabwurf 1945 im japanischen Hiroshima und Nagasaki sowie die Reaktorkatastrophe in Tschernobyl. Im folgenden Artikel geht es um die deterministischen – nicht zufallsbedingten – Strahlenwirkungen.

Wie entstehen deterministische Strahlenschäden?

Wenn ionisierende Strahlung – Radioaktivität – auf eine Zelle trifft, wird die Strahlungsenergie von den Molekülen der Zelle aufgenommen. Durch die Energie, die bei der Strahlung entsteht, werden die Elektronen aus dem Molekül herausgeschlagen.

Durch die ionisierende Strahlung entstehen deterministische Strahlenschäden. Die Radioaktivität (Radonstrahlung) führt zur Abtötung von Zellen oder auch zu einer massiven Zellschädigung in einem Organ- oder Gewebesystem durch Apoptose oder Nekrose. In der Regel sind deterministische Strahlenschäden unmittelbar auftretende Schäden an Geweben und Organen.

Werden durch Strahlung zu viele Zellen in einem Gewebe oder Organ durch eine hohe Strahlendosis abgetötet, kommt es zu verminderten Funktionen in dem jeweiligen Organ des Körpers. Es sind mehrheitlich ionisierende Strahlen, die für deterministische Strahlenschäden verantwortlich sind.

Die Wirkung der Strahlung ist allerdings abhängig von der Dauer und der Dosis. Wird der Schwellenwert von 500 mSv nicht überschritten, fällt die Wirkung auf den Körper nicht so drastisch aus, als wenn der Schwellenwert überschritten wird.

Was sind deterministische Strahlenschäden?

Wird von deterministischen Strahlenschädigungen gesprochen, sind damit in der Regel akute Schäden gemeint, die innerhalb weniger Tage oder einer Woche nach einer hohen Strahlenexposition mit hoher Dosis auftreten.

Wie das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) mitteilt, zählen zu diesen akuten Strahlenschäden unter anderem:

• Rötung der Haut und verbrennungsähnliche Erscheinungen
• Haarausfall
• Einschränkungen der Fruchtbarkeit
• Blutarmut (Anämie)

Welche Körperregionen sind von deterministischen Strahlenschäden betroffen?

• Haut
• Haare
• Schleimhaut des Magen-Darm-Traktes

Welche Spätfolgen drohen bei Strahlenschäden?

Neben den akuten deterministischen Strahlenschäden gibt es Schäden, die erst später auftauchen. Lungenfibrose ist hier das bekannteste Beispiel. Bei dieser Erkrankung nimmt das Bindegewebe in der Lunge zu. Das Resultat ist eine Störung der Lungenfunktion. In der Regel tritt die Lungenfibrose 6 bis 24 Monate nach der Bestrahlung auf.

Ab wann treten deterministische Strahlenschäden auf?

Wenn die Strahlendosis den Schwellenwert von 500 Millisievert (mSv) überschreitet, treten deterministische Strahlenschäden auf. Die Schäden entstehen durch den Zelltod. Daraus resultiert ein Funktionsverlust des betreffenden Organs und Gewebes.

Wenn der Schwellenwert überschritten wird, steigt die Schwere der Schäden mit der Dosis an. Sind Menschen einer Dosis ausgesetzt, die unter dem Schwellenwert liegt, treten keine deterministischen Schäden auf. Wissenschaftler sind sich jedoch einig, dass stochastische Strahlenschäden (Spätfolgen) nicht ausgeschlossen sind.

Strahlenunfall: Was sind die Folgen der Strahlenschäden beim Menschen?

Unter den Reaktorkatastrophen von Tschernobyl und Fukushima werden gemeinhin Strahlenunfälle verstanden. Die Kriterien, die mit solchen Unfällen erfüllt sein müssen, werden von der Internationalen Atomenergie-Behörde (IAEA) festgelegt. Im Folgenden sind diese aufgeführt:

• Fall der Ganzkörperbestrahlung mit Dosen, die größer als 0,25 Sievert sind und zur sofortigen Schädigung des Organismus als blutbildendes System führen.
• Lokale Organ- und Gewebebestrahlung und Hautbestrahlung mit Dosen von mehr als 6 Sievert.
• Lokale Bestrahlung von Organen durch externe Quellen. Hier müssen die Dosen größer als 0,4 Sievert sein.
• Medizinische Unfälle

Die frühen Strahlenwirkungen einer Ganzkörper- und großvolumigen Teilkörperexposition werden unter dem Begriff „akutes Strahlensyndrom“ zusammengefasst.

Welche Erscheinungsformen gibt es bei der Strahlenkrankheit?

Die Strahlenkrankheit wird nochmals in Abhängigkeit von der Dosis sowie der betroffenen Organe und Leitsymptome unterschieden.

• In einem Dosisbereich von einem bis sechs Gray (Gy) treten Veränderungen im Blutbild auf.
• Bei einem Dosisbereich von 5 bis 20 Gy treten Effekte an der Magen-Darm-Schleimhaut auf. In der Wissenschaft wird von der Entwicklung einer gastrointestinalen Form gesprochen.
• Bei Strahlenexpositionen ab 20 Gy treten schwere Schäden des zentralen Nervensystems auf.
• Strahlenschäden an der Haut sowie an den Schleimhäuten werden als mukokutane Form bezeichnet. Diese Strahlenkrankheiten treten bereits ab einer Dosis von 3 Gy auf.

Entwicklungsphasen der Strahlenkrankheit

Neben den unterschiedlichen Erscheinungsformen gibt es verschiedene Entwicklungsphasen der Strahlenkrankheit. Diese sind im Folgenden kurz und knapp zusammengefasst.