Strahlenbiologie
ÜberblickWirkungen auf molekularer Ebene
Wirkung auf Zellen, Organe und Gewebe
Stochastische und nichtstochastische Auswirkungen
Strahlengenetik
Überblick
Beim Auftreffen von ionisierender Strahlung auf einen Organismus kommt es in den Zellen zu physikalischen, chemischen und biologischen Effekten. Von Bedeutung sind jedoch nur die Wechselwirkungen, welche eine Ionisation oder Anregung hervorrufen.
Quelle: Radioaktivität und Strahlenschutz,
Informationkreis Kernenergie 1999
Wirkungen auf molekularer Ebene
Wirkung ionisierender Strahlung auf den Stoffwechsel der NukleinsäurenWirkung ionisierender Strahlen auf den Proteinstoffwechsel
Wirkung ionisierender Strahlen auf den Kohlenhydrat- und Energiestoffwechsel
Wirkung ionisierender Strahlen auf den Fettstoffwechsel
Wirkung ionisierender Strahlen auf das Hormonsystem
Wirkung ionisierender Strahlung auf den Stoffwechsel der Nukleinsäuren
Die Moleküle der Desoxyribonukleinsäure (DNA) werden als die entscheidende, kritische subzelluläre Struktur für die biologische Wirkung ionisierender Strahlen in der Zelle angesehen., da sie- alle genetischen Informationen die zum Leben der Zelle benötigt werden enthält und
- diese Informationen nur einmal in jeder Zelle vorhanden sind.
Bei den Basen spricht man von komplementären Basenpaaren.
Die Sequenz der Basen des ersten Stranges bestimmt also die
Abfolge der Basen des zweiten Stranges. Die Basensequenz
selbst ist der Informationsträger für die Biosynthese der
Zellproteine. Jeweils drei Basen, ein sogenanntes Codon oder Triplet,
stellen eine Aminosäure dar.
Eine Gruppe von aufeinanderfolgenden Basen stellt ein Gen dar.
Entgegengesetzt kann man sagen, daß ein Gen ein begrenzter
Abschnitt der DNA mit einer betimmten, in Basen codierten
Information ist. In Folge von Strahlenwirkungen kann es zu
folgenden Veränderungen der DNA kommen:
- Einzelstrangbrüche, dabei wird in einem der zwei Stränge aus Phosphorsäureesthern und Zucker eine Unterbrechung erzeugt.
- Doppelstrangbrüche, sie entsprechen dem gleichen Vorgang wie der Einzelstrangbrüche, allerdings werden die Stränge auf gleicher Höhe auf beiden Seiten getrennt.
- Schädigung der Basen. Dabei lösen sich einzelne Basen vom Strang und der komplementären Base.
- Zerstörung der Wasserstoffbindungen. Dabei wird die Verbindung zweier Basen, bestehend aus zwei oder drei Wasserstoffbrücken, beschädigt oder getrennt.
Diese Schäden sind nicht irreparabel, da zum Beispiel eine Zelle verschiedene eigene Reparaturmechanismen beherrscht, um Schäden zu beheben.
Dies geschieht zum Beispiel durch:
- Widerverknüpfung (rejoining-repair), dabei wird Kontinuität durch verbinden der Strangbruchstelle wieder hergestellt.
- Bei einseitig gebrochenen Strängen werden beim „cut and patch“ Prinzip (Exision-repair) beschädigte Stellen herausgelöst und anhand der intakten Strangseite durch die passenden Basen ersetzt
- Wenn die DNA bei der Zellteilung so beschädigt wird, daß einzelne Basen verloren gehen, kann im Anschluß daran das Enzymatische System die entstandenen Lücken wieder korrekt ausfüllen und so die Basensequenz des Ausgangsmoleküls wieder herstellen
Wirkung ionisierender Strahlen auf den Proteinstoffwechsel
Der Proteinstoffwechsel wird dadurch gestört, daß die Fähigkeit eines Organismus nachläßt ein Eiweiß, einen Antikörper zum Beispiel, nach der Zufuhr des entsprechenden Antigens zu produzieren. Bei Bestrahlung werden aus dem Antigen keine Antikörper produziert, da die Induktion des Eiweiß gestört wird. Es kommt also in Folge der Induktionsstörung zu einer Schwächung des Immunsystems.Wirkung ionisierender Strahlen auf den Kohlenhydrat- und Energiestoffwechsel
Der Energiehaushalt ist relativ strahlenresistent, da die Stoffwechselschritte durch die Hormone Insulin und Glucocorticoide gesteuert werden. Der Zitronensäurezyklus und die Atmungskette sind ebenfalls relativ strahlenresistent. Im Zitronensäurezyklus wird aus den Abbauprodukten des Kohlenhydrat- Eiweiß- und Fettstoffwechsel Wasserstoff H2 gewonnen und der Atmungskette zugeführt. In der Atmungskette wird in der Oxidation des H2 zu Wasser Energie gewonnen und in der oxydativen Phosphorylierung durch die Umwandlung von ADP (Adenosindiphosphat) in ATP (Adenintriphosphat) gespeichert. Bei Bestrahlung kann es allerdings in der Cristea mitochondralis (Einstülpung der Innenmembran in die Matrix der Mitochondrien) zu Veränderungen kommen. In Folge der Betrahlung kommt es zu sogenannten Entkopplungsvorgängen bei der oxidativen Phosphorylierung.Wirkung ionisierender Strahlen auf den Fettstoffwechsel
Die in Fettsäuren enthaltenen Doppelbindungen werden durch die ionisierende Strahlung aufgespalten. Dadurch wird die Permeabilität (Durchlässigkeit) von Membranen gestört, da die Fettsäuren an deren Aufbau beteiligt sind. Es wird auch teilweise eine Erhöhung der Fettsäuresynthese beobachtet. Eine Spätwirkung der Strahlung ist dann eine "Verfettung der Organe".Wirkung ionisierender Strahlen auf das Hormonsystem
Es kommt aufgrund der Belastung durch die Strahlung nur in den Nebennierenrinden zu einer Stimmulation der Hormonproduktion, was als eine Anpassung auf das Streßgeschehen zu werten ist. Die Beeinflussung anderer Hormone, wie zum Beispiel Histamin und Adrenalin ist vermutlich eher auf den körpereigenen Regulationsmechanismus zurückzuführen, als auf die ionisierende Strahlung. Dies ist ein indirekter Effekt.Wirkung auf Zellen, Organe und Gewebe
Übertragung von Energie auf biologisches GewebeWirkung ionisierender Strahlung auf die Zelle
Wirkung ionisierender Strahlen auf Organe und Gewebe
Übertragung von Energie auf biologisches Gewebe
Bei der Übertragung von Energie auf biologisches Gewebe kommt nur der Anteil der Energie zur Wirkung, der von dem Gewebe aufgenommen wird. Hindurchtretende Strahlung ruft im Gewebe keine Störungen hervor. Ob und wieviel Energie das Gewebe aufnimmt, hängt von den Einflußfaktoren Gewebeart, Strahlenart, Bestrahlungszeit und Strahlungsenergie (Teilchengeschwindigkeit) ab. Die Schäden an biologischem Gewebe kommen durch Anregung von Elektronen (auf weiter außen liegenden Elektronenschalen) oder durch Ionisation (direkte Ionisation, indirekte Ionisation) zustande. Die Strahlenwirkung hängt von der Ionisationsdichte entlang des Weges im Gewebe ab. Man beachte in diesem Zusammenhang ebenfalls die strahlenbiologische Wirkungskette.Wirkung ionisierender Strahlung auf die Zelle
Strahlenwirkungen auf den ZellkernStrahlenwirkungen auf das Zytoplasma
Strahlenwirkung an der Membranstruktur
Strahlenwirkungen an den Mitochondrien
Strahlenwirkungen am Zentriol, dem Zentralkörperchen
Strahlenwirkungen auf den Zellkern
Strahlenwirkungen auf den Zellkern führen zur Schädigung der DNA und somit zu Veränderungen der Chromosomen. Es kann ebenfalls die Kernmembran geschädigt werden, was zu Stoffwechselstörungen zwischen Kern und Zytoplasma führt.Strahlenwirkungen auf das Zytoplasma
Im Grundplasma werden Viskositätsveränderungen durch Eiweißdenaturierung beobachtet. Es kommt zur Bildung von Vakuolen, sogenannten „Röntgenbläschen“, im Grundplasma und zu Fettablagerungen in der Zelle.Strahlenwirkung an der Membranstruktur
Die Veränderungen in diesem Zellbereich kommen durch eine Änderung der Permeabilität (Durchlässigkeit) zustande. In den Membranen kommt es zu einer Potentialänderung durch die Fettablagerungen. In der Folge kommt es in der Zelle zu schwerwiegenden Problemen bei den viel energieverbrauchenden Reparatursystemen der Zelle. Im allgemeinen können Zellorganellen mit defekten Membranen die Energielieferung nicht aufrecht erhalten, was zur Auflösung von Golgi-Apparat und Ergastoplasma führen kann.Strahlenwirkungen an den Mitochondrien
Wie schon im Abschnitt Wirkung ionisierender Strahlen auf den Kohlenhydrat- und Energiestoffwechsel erwähnt, kommt es zum Verlust der Cristae mitochondriales, wodurch es zu Störungen der Atmungskette der Enzyme kommt. Im weiteren tritt an den Mitochondrien eine Vakuolisierung (Bläschenbildung) auf. Es kommt zur Fetteinlagerung und zum Zerfall der Mitochondrien.Strahlenwirkungen am Zentriol, dem Zentralkörperchen
Das Zentriol wird in Folge von Bestrahlung in der mitotischen Teilung gestört. Es kommt zu Störungen in Form von vervielfachten Chromosomensätzen bei weiteren Zellteilungen, da bei der Zellteilung die Spindelausbildung gestört wird.Wirkung ionisierender Strahlen auf Organe und Gewebe
Der WichtungsfaktorDer Qualitätsfaktor
Strahlenwirkungen auf das Bindegewebe und das Skelett
Schäden im Herzkreislauf-System
Auswirkungen auf die Haut
Hautanhangsgebilde
Verdauungstrakt
Respirationstrakt
Urogenitalsystem
Endokrine Organe und Nervensystem
Sinnesorgane
Lymphatisches System und Knochenmark
Alle Organe des menschlichen Körpers bestehen aus unterschiedlichen Zellarten, bei denen die Zellteilungsgeschwindigkeit, Lebensdauer, auch Zellzyklusdauer und Reperaturvermögen sowie Repopulationsvermögen unterschiedlich sind. Deshalb reagieren verschiedenartige Zellen auf Strahlenbelastung unterschiedlich.
- Frühe Strahlenreaktionen: Zellen mit einer hohen Zellteilungsrate und einer geringen Zellzyklusdauer zeigen sehr bald nach der Strahlenbelastung Reaktionen. Diese schnellen Reaktionen bezeichnet man als frühe Strahlenreaktionen. Die frühen Strahlenreaktionen treten oftmals schon während der Bestrahlung bzw. kurz danach auf.
- Späte Strahlenreaktionen: Im Gegensatz zu den frühen Strahlenreaktionen treten die späten Strahlenreaktionen bei Zellen mit niedriger Zellteilungsrate und langen Zellzyklusdauern auf. Darunter versteht man Reaktionen, die nach ca. 4 Wochen bis 2 Jahren auftreten.
Der Wichtungsfaktor
Die einzelnen Organe und Gewebearten werden bei der externen und internen Bestrahlung des menschlichen Organismus unterschiedlich belastet. Da die Organe außerdem eine unterschiedliche Strahlenempfindlichkeit aufweisen, kommt es zu unterschiedlichen Beiträgen (Organ bzw. Teilkörperdosen) zum strahlenbedingten Gesamtrisiko. Aus diesen Gründen wurden Wichtungsfaktoren für Organe und Gewebe von der ICRP vorgeschlagen, die in der Tabelle aufgelistet werden. Die ICRP (International Organisation On Radiation Protection – Internationale Strahlenschutzkomission) ermittelt die potentielle Gefährdung, die von ionisierender Strahlung ausgeht und gibt Richtlinien für die Obergrenze der zulässigen Strahlenbelastung heraus.|
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| Keimdrüsen |
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| Brust |
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| Rotes Knochenmark |
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| Lunge |
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| Schilddrüse |
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| Knochenoberfläche |
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| Übrige Organe / Gewebe |
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Bei der Bestrahlung wird die Äquivalentdosis H mit dem für das Organ entsprechenden Wichtungsfaktor multipliziert. Das Produkt ist die effektive Äquivalentdosis He.
Der Wichtungsfaktor ist dimensionslos.
Beispielrechnung:
Die Knochen eines Menschen sind durch
Inkorporation von Ra-226 mit 10 mSv belastet worden. Es ergibt
sich danach eine effektive Äquivalentdosis
Bei einer Ganzkörperbetrahlung
durch Ra-226 mit 0,3 mSv würde sich das das gleiche
Schadensrisiko ergeben.
Der Qualitätsfaktor
Um die unterschiedliche biologischen Wirkungen der verschiedenen Strahlenarten zu berücksichtigen sind Qualitätsfaktoren Q festgelegt worden. Es sind vielschichtige Erfahrungswerte, die in der folgenden Tabelle aufgeführt werden.|
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| Röntgen-, und Gammastrahlung, Betastrahlung |
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| Alphastrahlung |
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| Neutronen < 10 keV |
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| Neutronen 10 - 100 keV |
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| Neutronen 100 - 2000 keV |
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| Neutronen 2 - 20 MeV |
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| Neutronen > 20 MeV |
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| Protonen > 2 MeV |
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| Spaltprodukte |
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Um die eigentlich wirksame Dosis zu erhalten, wird der Qualitätsfaktor Q mit der Energiedosis D multipliziert. Das Produkt ist die Äquivalentdosis H.
Der Qualitätsfaktor Q ist dimensionslos.
Strahlenwirkungen auf das Bindegewebe und das Skelett
BindegewebeVeränderungen des Bindegewebes durch ionisierende Strahlung beruhen auf der Schädigung der Blutgefäße. Diese Schädigung verläuft in folgenden Schritten
- Im Zwischenzellraum, dem sogenannten Interstitium, wird Flüssigkeit eingelagert, da die Permeabilität der kleineren Blutgefäße, die Durchlässigkeit, gestört wird.
- Es kommt zu einer Vermehrung der sauren Mukopolysaccharide und einer Einlagerung von Fibroblasten, den Bindegewebsgrundzellen.
- Fibrozyten und Fibroblasten sterben ab, damit nimmt die Zahl der Zellen ab, die Zahl der Fasern nimmt zu. Daraus resultiert eine sogenannte Zell- und Kapilararmut mit der Entstehung von chronischen Ödemen und Fibrosen unter der Haut. Fettgewebe und seröse Haut sind weniger empfindlich als das Bindegewebe.
Knorpel
Bei wachsendem jugendlichen Knorpelgewebe
kommt es in Folge von ionisierender Strahlung zur Störung der
enchondralen Ossifikation. Darunter versteht man den Prozeß
der Verknöcherung von Knorpel von der Geburt bis zu einem
Alter von 9-11 Jahren, der chondralen Ossifikation, die sich
in die enchondrale Ossifikation und die perichondrale
Ossifikation teilen. Bei der perichondralen Ossifikation
verknöchert der Knorpel äußerlich,
bei der enchondralen Ossifikation verknöchert der Knorpel
innerlich. Diese zwei Vorgänge laufen parallel ab. Durch die
Störung werden die Epiphysenfugen vom Markraum her durch einen
verdichteten Knochendeckel abgeschlossen. Es kommt
beimWachstum der Epiphysenfuge zum Abschluß. Beim
ausgewachsenen, ruhenden Knorpel kommt es in Folge einer
Störung der Zirkulation in der Knochenhaut zu Störungen. Zu
diesen Störungen gesellen sich als Spätschäden infektiöse
Prozesse und Tumoreinbrüche. Der ruhende Knorpel ist
allerdings unempfindlicher als der wachsende Knorpel.
Knochen
Die beim Knochen am stärksten betroffenen
Zellen sind Osteoblasten, die aus der Teilung von
Proosteoblasten entstehen, und die Knochenmatrix, die
mineralreiche und kollagenfaserhaltige Knochengrundsubstanz,
bilden. Weniger empfindlich reagieren Osteozyten und
Osteoklasten. Osteozyten entstehen aus Osteoblasten, die in
Folge der entstandenen Knochenmatrix sozusagen eingemauert
wurden und die Eigenschaft zur Zellteilung verloren haben.
Osteoklasten sind sozusagen Gegenspieler der Osteoblasten und
Osteozyten, da sie Knochen wieder auflösen können, was für das
Wachstum des Skeletts aber auch für die Heilung von
Knochenbrüchen wichtig ist. In Folge der Empfindlichkeit der
Osteoblasten kommt es zu einem Knochenabbau mit Verringerung
von Längen- und Dickenwachstum mit einem Verlust der
mechanischen Stabilität. Zu diesen direkten Schäden kommen oft
noch Versorgungsstörungen durch strahlenbedingte Gefäßschäden
hinzu. Dadurch werden zuerst die Partien geschädigt, die
ohnehin eine geringere Gefäßversorgung haben. Dazu gehören der
Schenkelhals alternder Menschen, sowie den Unterkiefer.
Wie beim Knorpel können auch bei Knochen entzündliche
Prozesse und Tumoreinbrüche hinzukommen. Man spricht bei
diesen Erkrankungen von einer Radionekrose. Die weiteren
Bestandteile von Bindegewebe und Skelett, wie die
Skelettmuskulatur und die glatte Muskulatur gehören zu den
resistenteren Bereichen des Organismus. Es kann in Folge der
Schädigung von Gefäßbindegewebe zu Schädigungen kommen
Schäden im Herzkreislauf-System
Im Herzkreislauf-System (kardiovaskuläres System) kann es in Folge von ionisierenden Strahlen zu Schäden am Herzen, den arteriellen Gefäßen und Venen- und Lymphgefäßen kommen.Herz
Im EKG sind schon nach niedrigen Dosen
funktionelle Störungen meßbar. Bei höheren Dosen kann es am
strahlenempfindlicheren Perikard, dem äußeren Herzbeutel aus
einer festen Bindegewebeschicht, zu einer Perikarditis,
einer Herzbeutelentzündung kommen. Durch Gefäßveränderungen in
Folge von Strahlung kann es auch zu einem Myokardinfarkt
kommen.
Arterielle Gefäße
Durch die Bestrahlung von
Kapillarendothelzellen, von denen nur jede 10te bis 20te zur
Zellteilung fähig ist, kommt es zu vielfältigen
Organveränderungen. Die teilungsfähigen Zellen sind nach einer
Bestrahlung nicht mehr fähig die Kapillaren mit Endothelzellen
(poröse Zellen) auszukleiden. Durch diese Zellen werden
Nährstoffe und Sauerstoff mit dem umliegenden Gewebe
ausgetauscht. Durch den Versuch des Organismus solche Schäden
zu regenerieren, wird die Bahn des Blutstroms gestört. An den
Punkten an denen teilungsfähige Zellen sitzen kommt es zu
Schwellungen durch die Ausbildung von sogenannten
Stammzellenklonen. Diese Störungen werden zu den Spätschäden
gezählt, da sie erst nach ca. 1 bis 3 Monaten auftreten.
Insgesamt lassen sich folgende Auswirkungen beobachten:
- Bei den betroffenen Gefäßen kommt es zu einer Gefäßweitstellung, einem sogenannten Erythem. Unter einem Erythem versteht man eine entzündliche Rötung der Hautbedingt durch Hyperämie, eine Blutüberfüllung der Gefäße
- Die Kapillarpermeabilität (Durchlässigkeit) wird erhöht, wodurch es an der Blutgewebeschranke zu einem Eiweißaustritt in den interzellulären Raum kommt.
- Die Gefäße sind porös, zelluläre Elemente treten in die Gefäßumgebung aus.
Während das Lymphsystem relativ strahlenunempfindlich zu sein scheint und erst durch die Einwirkung sehr hoher Strahlendosen verödet wird, kommt es bei den Venen zu Degenerationen der Gefäßwände. Es läßt sich sagen, daß viele strahleninduzierte Erkrankungen von Organen auf Schäden an Gefäßen zurückzuführen sind.
Auswirkungen auf die Haut
Die Haut gehört zu den Organen, an denen die Strahlenwirkungen am besten untersucht worden sind. Die Schäden stehen in engem Zusammenhang mit der Schädigung von Gefäßen. Die Schäden lassen sich in folgenden zeitlichen Ablauf einteilen:- Früherythem nach 1-4 Tagen
- Mittelerythem nach 8-22 Tagen
- Spät- oder Hauptreaktion nach 24- 51 Tagen
Wie schon erwähnt liegt die Hauptursache für Frühschäden in
der Störung der Blutversorgung. Erst während des Mittel- und
Späterythems treten Veränderungen in Folge von
Zellteilungsstörungen, Ödemen (Ansammlung wäßriger
Flüssigkeit in den Gewebsspalten) in der Haut und Zelltod auf.
Die zum Beispiel in der Strahlenmedizin beobachteten
Reaktionen der Haut werden in folgende Phasen eingeteilt:
- Radiodermatitis sicca : Talg und Schweißdrüsen stellen ihre Funktion ein, es kommt zu einer trockenen Schuppung und leichter epidermaler Atrophie (Rückbildung von Funktionsgewebe und Zellen).
- Radiodermatitis acuta bullosa : Zwischen Epidermis und Corium, der Oberhaut und Lederhaut, kommt es zum Auftreten von flüssigkeitsgefüllten Blasen
- Radiodermatitis acuta erosiva : Verlust der Epidermis, der Oberhaut und starke Veränderungen der Lederhaut.
- Radiodermatitis acuta gangraenosa : Schwerste Hautveränderungen mit Ausbildung von Geschwüren durch den Ausfall der Zellfunktionen der betroffenen Gebiete (nekrotische Ulceri).
Hautanhangsgebilde
Bei Talgdrüsen kann es in Folge von Strahlung zum Versiegen des entsprechenden Drüsensekrets kommen. Die Haut wird trocken. Man spricht auch von der Röntgenhaut, wie sie bei Strahlenpatienten oder auch in den Anfängen der Anwendung, ionisierender Strahlen in der Medizin, bei den nicht ausreichend strahlengeschützten Ärzten auftrat. Bei Haarfolikeln wurden in der Strahlenmedizin bei einer Dosis von 4 Gy temporärer Haarausfall beobachtet, der nach ca. 10 Tagen einsetzt. Bei der vierfachen Dosis kommt es zu bleibendem Haarausfall. An den Schweißdrüsen kann es bei hohen Strahlendosen zum Versiegen der Schweißproduktion kommen, was die Hauttrockenheit verstärkt.Verdauungstrakt
MundhöhleIn Folge von ionisierender Strahlung kommt es in der Schleimhaut, die etwas empfindlicher ist als die äußere Haut, zur sogenannten Mucositis enoralis (Entzündungen der Schleimhaut) und Auflagerung von weißlichen Plaques. In Tierversuchen wurden Tiere im Mund Rachenraum mit sehr hohen Dosen bestrahlt. Daraufhin verweigerten sie die Nahrungsaufnahme in Folge der Entzündungen im Bestrahlungsbereich. Die Verweigerung der Nahrungsaufnahme kann zum Tode führen.
Speicheldrüsen
Bei sehr hohen Dosen kann es zu einem
vorübergehenden Versiegen des Speichelflusses kommen. Dadurch
kann es zu Infektionen und Zunahme von Zahnkaries kommen.
Magen
Funktionelle Störungen in Form verminderter
Magenentleerung und eine reduzierte Salzsäure-Produktion sind
die ersten Auswirkungen ionisierender Strahlen. Bei sehr hoher
Strahlenbelastung kann es als Späteffekt nach Monaten und
Jahren zu einem Ulkus, einem Magengeschwür kommen. Bei der
Bildung eines Ulkus stehen die Auswirkungen der Strahlung auf
Gefäße im Vordergrund.
Darm
Im Darm reagieren die verschiedenen Abschnitte
verschieden stark auf Bestrahlung. Der Verlauf der
Strahlenreaktion ist jedoch in den Darmabschnitte
vergleichbar:
- Tonus und Mobilität im Darm sind sofort nach Strahleneinwirkung erhöht, gehen allerdings in ein atonisches Stadium über
- Im Grunde der Darmkrypten kommt es zu einer Teilungshemmung der Zellen. Normalerweise wandern die Zellen aus dem Kryptengrund auf die Darmzotten nach oben. Durch die gehemmte Teilung kommt es zu einem Mangel an Zellen und zum Verlust des Zottenephitels.
Dies hat folgende Auswirkungen:
- Durchfall durch den Verlust von Wasser, Elektrolyten und Eiweiß;
- Resorptionsstörungen;
- Durch den Verlust der Ephithelschranke im Darm besteht die Gefahr einer Überschwemmung des Körpers mit Giften und Darmbakterien kommen.
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
- Becherzellen entleeren Schleim in den Darm.
- Schädigung der lymphogenischen Elemente, dadurch Verlust der lymphogenen Abwehr und Erhöhung Gefahr von Keimeinwanderung und Keimüberschwemmung des Körpers, auch enterogene Infektion genannt.
Leber
Bei starker Strahlenbelastung auf die Leber kann
es zu schweren Veränderungen mit tödlichen Folgen kommen.
Charakteristisch sind Lebervergrößerung, Ansammlung von
Flüssigkeit in der freien Bauchhöhle (Aszites) und
uncharakteristische Oberbauchbeschwerden.
Respirationstrakt
Obere AnteileDie Reaktion von Nase, Nasennebenhöhlen und Traches verhalten sich ähnlich wie die Zellen der Mundhöhle. Etwas unempfindlicher sind Bereiche, die mit flimmernden Epithelien ausgekleidet sind.
Lunge
Bei der Lunge kann es in Folge von Strahlen zu
den zwei folgenden Krankheitsbildern kommen:
- Strahlenpnoimonitis (Symptome und Folgen), geprägt durch unproduktiven Husten, Fieber, Ateminsuffizienz und einer Erhöhung der Atemfrequenz. Auf dem Röntgenbild erkennt man an den bestrahlten Stellen eine milchglasartige Verdichtungsstruktur Sie tritt nach ca. 4-6 Wochen auf, ist daher keine Frühreaktion.
- Lungenfibrose, unter ihr versteht man einen bindegewebsartig-narbigen Umbau des Lungengerüsts, durch den die Atmung und Sauerstoffaufnahmefähigkeit verschlechtert werden. Sie tritt direkt im Anschluß an die Strahlenpnoimonitis auf. Diese Erkrankung läßt sich nur auf dem Röntgenbild erkennen, auf dem sich Zeichen einer Bindegewebsvermehrung erkennen
Urogenitalsystem
NiereEs können zwei Arten von Schäden unterschieden werden:
- Direkte Zellschäden an den Nierentubuli. Die Mitochondrien der Tubuluszellen zeigen Veränderungen. Es kommt zu schweren enzymatischen Veränderungen in den Tubuluszellen und Störungen der Zellmembranen. Es gehen lebenswichtige Enzymsysteme verloren.
- Veränderungen am Gefäßbindegewebe
Nierenbecken und ableitende Harnwege
Es kann in Folge
von Bestrahlung zur Verengung eines Harnleiters durch
entzündliche oder tumoröse Prozesse (Ureterstenose) kommen.
Das mehrschichtige Übergangsepithel, das die Innenwände
auskleidet, verhält sich wie die Mundschleimhaut, ist
allerdings unempfindlicher.
Harnblase
Aufgrund der direkten Wirkung der Strahlung,
aber auch aufgrund von Infektionen kommt es zu einer Zystitis,
die ohne Behandlung zuerst in eine Fibrose übergeht und
anschließend in eine strahlenbedingte Schrumpfblase. Bei der
Entzündung der Blasenschleimhaut (Zystitis) kommt es zu
Schleimhautveränderungen und einer Vermehrung des Bindegewebes
in der Blasenwand (Wandfibrosen), sowie chronischen Geschwüren
mit Blutungsneigung.
Endokrine Organe und Nervensystem
Endokrine OrganeDie endokrinen Organe gelten als strahlenresistent. Die erhöhte Hormonausschüttung, die bei Strahlenbelastung beobachtet wird, wird folgendermaßen erklärt:
- durch Strahlen ausgelöste allgemeine Streßsituation;
- durch eine allgemeine Hormonumstellung nach Strahlenwirkung;
- durch direktes Einwirken der Strahlen auf endokrine Drüsen.
Nervensystem
Es kommt in Folge von Strahlenwirkung zu
Nekrosen im Nervengewebe. Wenn hohe Dosen, beispielsweise auf
das Gehirn wirken kommt es zu einer Reaktion in Form eines
Ödems. Als späte Reaktion, ca. 4 Monate bis 10 Jahre nach der
Bestrahlung bilden sich Nekrosen im Nervengewebe aus, wobei
die Ursache wesentlich in der Schädigung des Gefäßsystems
liegt. Es kommt dadurch zu Paresen (teilweisen Lähmungen),
Nervenausfällen, Epilepsie und Intelligenzdefekten.
Beim
Rückenmark kommt es nach frühestens 6 Monaten zu einem
fortschreitenden Ausfall sensibler Nerven, der später auch auf
motorische Nerven übergeht. Die Schädigung des Rückenmarks
endet meist mit einer Querschnittslähmung
Sinnesorgane
AugeDie Sensibilität des Auges ist (abgesehen von der Linse) mit der der Haut vergleichbar. Die Linse ist der empfindlichste Teil des Auges, es kommt in Folge ionisierender Strahlung zu degenerativen (grobvakulären) Veränderungen des Linsenepithels zu einer Linsentrübung. Die Linse des Auges kann nur in sehr geringem Maße repariert werden und kumuliert Strahleneinwirkungen über lange Zeit.
Lymphatisches System und Knochenmark
LymphozytenZu den strahlensensibelsten Zellen des menschlichen Körpers gehören die Lymphozyten, die schon nach relativ kleinen Strahlendosen absterben.
Milz
Die Milz reagiert ebenfalls auf geringe
Strahlendosen. Das lymphatische Gewebe reagiert mit einer
Störung der DNA Produktion. Die Milz verkleinert sich. Es
bleiben jedoch kaum Spuren, da sich die Milz wieder erholt.
Lymphknoten
Ähnlich wie bei der Milz verkleinern sich
die Lymphknoten durch Strahlenwirkung. Aber auch hier können
sich betroffene Gebiete wieder erholen. Relativ
strahlenresistent sind die Transportfunktion und die
Barrierefunktion der Lymphknoten.
Stochastische und nichtstochastische Auswirkungen
Stochastische WirkungenNichtstochastische Wirkungen
Akute Strahlenkrankheit
Stochastische (zufällige) Wirkungen
UntersuchungenBei stochastischen Strahlenwirkungen nimmt die Wahrscheinlichkeit eines Strahlenschadens annähernd proportional mit der Strahlendosis zu. Eine Schwellendosis, unterhalb derer kein Effekt eintritt, wird nicht angenommen. Schon sehr kleine Strahlendosen können eine Veränderung der Erbstruktur einer Zelle bewirken. Daher werden in der Fachwelt die stochastischen Strahlenwirkungen im Bereich kleiner Dosen kontrovers diskutiert.
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Stochastische Strahlenschäden bewirken zum Beispiel
Mutationen an DNA-Strukturen von Keimzellen und somatischen
Zellen. Maligne Tumore werden als Folge stochastischer
Strahlenschäden angesehen.
Untersuchungen
Nach den Atombombenabwürfen auf Hiroshima und Nagasaki 1945 wurde damit begonnen die Strahlenwirkungen auf lebende Individuen intensiv zu untersuchen. Aufgrund der hohen Anzahl der Betroffenen und des langen zurückligenden Zeitraumes stellen die beobachteten stochastischen Wirkungen ein sehr wichtiges Forschungsergebnis dar. Aus diesen Erkenntnissen resultieren z.B. auch Grenzwerte der StrlSchV. Die Dosimetrie wurde mehrfach neu bewertet. In der Fachwelt arbeitet man an vergleichenden Studien der Strahlenwirkungen in Hiroshima und Tschernobyl.Zunahme des Risikos maligner Tumore:
Nichtstochastische ( nicht zufällige) Wirkungen
Die nichtstochastische Strahlenwirkung ist durch einen charakteristischen Zusammenhang zwischen Strahlendosis und Schwere der Strahlenfolge charakterisiert. Dieser Zusammenhang gilt erst oberhalb einer – individuell variierender – Schwellendosis.Die Energie, die mit der Strahlung übertragen wird, ruft
Kompensationsmechanismen (Reparatur,Repopulationen) der
betroffenen Zellpopulationen hervor. Der Strahleneinfluß ist
unterhalb einer Toleranzdosis kompensierbar. Oberhalb dieser
Toleranzdosis treten strahlenbedingte Folgen auf, deren
Schwere sich mit zunehmender Dosis erhöht.
Akute Strahlenkrankheit
DifferenzierungsmöglichkeitenUnter dem Gesichtspunkt der klinischen Symptomatik
Unter dem Gesichtspunkt der Überlebenszeit in Dosisabhängikeit
Strahlenwirkungen im unteren Dosisbereich
Darstellung des zeitlichen Ablaufs der akuten Strahlenkrankheit
Behandlung der akuten Strahlenkrankheit
Unter der akuten Strahlenkrankheit versteht man entweder eine durch einen Unfall eingetretene einmalige Ganzkörperbestrahlung oder eine ausgiebige Teilkörperbestrahlung. Da die Organe und Zellsysteme des Menschen unterschiedliche Empfindlichkeiten aufweisen, treten also bei der gleichen Strahlendosis völlig unterschiedliche Schädigungen auf. Diese sind wiederum abhängig von Faktoren wie Dosisleistung, Dosishöhe, und LET. Weiterhin muß unterschieden werden zwischen den akuten Erkrankungsformen, welche unmittelbar in Verbindung mit der Exposition stehen und den chronischen Formen, den sogenannten Spätfolgen.
Mittels Tierversuchen versuchte man, neue Erkenntnisse zur
Behandlung der akuten Strahlenkrankheit zu gewinnen, stellte
jedoch schnell fest, daß diese nur sehr bedingt auf den
Menschen übertragbar sind, da sich die mittelletalen Dosen (
50 prozentige Sterblichkeitsrate innerhalb von 30 Tagen) stark
unterscheiden.
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Differenzierungsmöglichkeiten
Die Vielfältigkeit von Erscheinungen bei der akuten Strahlenkrankheit erfordern eine Gruppenbildung (beispielsweise unter den folgenden Gesichtspunkten):Unter dem Gesichtspunkt der klinischen Symptomatik
1. Strahlendosis 1 bis 10 Gray (Gy)Im Bereich von 1 bis 10 Gray beobachtet man Veränderungen
im Blutbild aufgrund der Knochenmarksbestrahlung, sowie auch
Stoffwechselveränderungen. Man spricht hier auch von
"Hämatologischer Form". Besonders empfindlich reagieren die Lymphozyten
mit einer Absenkung auf die Exposition.
Diese Absenkung steht in direktem Zusammenhang mit der
Strahlendosis und gibt somit direkt Aufschluß über das Ausmaß
der Strahlenkrankheit.
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Die Reaktion der Granulozyten ist als Streßreaktion aufzufassen und steht nicht in einem direkten Zusammenhang mit der Strahlendosis. Sie reagieren zunächst mit einem Anstieg, jedoch kommt es nach ungefähr zehn Tagen zu einer anhaltenden Absenkung. Als weitere Spätreaktion erfolgt eine Absenkung der Thrombozyten (Blutplättchen) nach etwa 8 bis 20 Tagen. Die längste Überlebenszeit haben die Erythrozyten weshalb sie als Indikatoren nur bedingt geeignet sind.
2. Strahlendosis 10 bis 50 Gray (Gy)
Im Dosisbereich von 10 bis 50 Gray endet die Strahlenkrankheit immer letal. Die Ursache liegt im Verlust des Epithels der Darmwand, was zu toxikologischen Wirkungen durch die Darmbakterien führt. Es kommt dadurch zu starken Elektrolyt- und Eiweisverlusten in Form von Durchfällen. Durch den gestörten Abwehrmechanismus wird der Darm sogar von eigenen Verdauungsbestandteilen angegriffen. Der Tod erfolgt dann schließlich im hypovolämischen Schock. In diesem Dosisbereich spricht man auch von intestinaler Form.
3. Strahlendosis 50 bis 100 Gray (Gy)
Im Dosisbereich von 50 bis 100 Gray treten die selben Erscheinungen wie im Bereich von 10 bis 15 Gray, jedoch in verstärkter Form, auf. Der letale Ausgang liegt auch hier in der Selbstvergiftung des Körpers durch Einschwemmung toxischer Bestandteile welchen dann zum totalen Kreislaufversagen führen. Deshalb spricht man hier auch von toxischer Form.
4. Strahlendosis > 100 Gray
In diesem Dosisbereich tritt der Tod oft schon nach wenigen
Minuten als Folge der Schädigung von Gehirn und Nervensystem
ein. Man spricht hier auch von einer cerebralen Form.
Unter dem Gesichtspunkt der Überlebenszeit in Dosisabhängikeit
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
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Keine Verkürzung der Überlebenszeit und nur leichtes Auftreten von Symptomen |
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Mit steigender Dosis nimmt auch die Überlebenszeit rapide ab |
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Alle Exponierten sterben nach 3 bis 4 Tagen |
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Weitere Verkürzung der Überlebenszeit mit der Dosiserhöhung |
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Innerhalb von Minuten bis Stunden tritt der Tod durch Schwere Störungen des Zentralen Nervensystems (ZNS) ein |
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Der Tod tritt innerhalb von Sekunden durch Zerstörung des Zentralen Nervensystems (ZNS) ein |
Strahlenwirkungen im unteren Dosisbereich
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Gefährdungsdosis - ab diesem Schwellenwert können bereits erste Schädigungen eintreten |
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Kritische
Dosis - Auftreten einer akuten Strahlenkrankheit ersten
Grades (keine Übelkeit oder Erbrechen am ersten Tag, geringe Blutbildveränderungen) |
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Auftreten
einer akuten Strahlenkrankheit zweiten
Grades (gelegentliches Auftreten von Übelkeit und Erbrechen am ertsen Tag,deutliche Latenzperiode, starke Veränderungen im Blutbild, Krankheitsverlauf durch Therapie beeinflußbar) |
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Mittelletale Dosis - Auftreten einer akuten
Strahlenkrankheit dritten Grades
(Übelkeit und Erbrechen am ersten Tag, kurze Latenzperiode, ausgeprägte hämatologische Symptomatik, Krankheitsverlauf durch Therapie nur noch bedingt beeinflußbar) |
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Letale
Dosis - Auftreten einer akuten Strahlenkrankheit vierten
Grades (sofortiges Erbrechen, keine Latenzperiode, Leukozytensturz, Krankheitsverlauf durch Therapie wenig bis nicht mehr beeinflußbar) |
Darstellung des zeitlichen Ablaufs der akuten Strahlenkrankheit
Im 1. Stadium, der sogenannten Primärperiode treten Anzeichen von Störungen des vegetativen Nervensystems auf. Dies äußert sich in Übelkeit, Erbrechen, Kopfschmerzen und Erschöpfungszuständen. Die Primärperiode ist dosisabhängig.
Im 2. Stadium, der Latenzperiode, welche üblicherweise 2 Wochen beträgt, fühlt sich der Exponierte zunächst wohl, es treten jedoch schon erste Anzeichen einer Blutbildveränderung auf. Auch diese Periode ist dosisabhängig.
Im 3. Stadium, welche auch Gipfelperiode genannt wird, treten die selben Erscheinungen wie bei der Primärperiode auf und erreichen nun ihr volles Ausmaß in Form von bakteriellen Infektionen, Durchfällen sowie Geschwürbildungen in Mundhöhle und Magen-Darm-Trakt.
Im 4. Stadium verstärken sich die Symptome der
Gipfelperiode nochmals. War die Strahlendosis letal erfolgt
nun die prämortale Phase, war sie hingegen subletal erfolgt
nun die in den meisten Fällen langwierige, oft Jahre dauernde
Genesungsperiode. Sie kann jedoch auch in eine chronische
Strahlenkrankheit übergehen, welche beispielsweise
gekennzeichnet wird durch Auftreten von Leukämien und
Karzinomen oder genetischen Schäden.
Behandlung der akuten Strahlenkrankheit
Als erster Schritt muß zunächst eine Dekontamination
bzw. eine Dekorporation
durch Fachmediziner erfolgen. Danach kann die Behandlung der
hämatologischen Schädigungen beginnen, beispielsweise in Form
von Substitutionstherapien wie, Bluttransfusionen oder
Knochenmarkstransplantationen. Ebenfalls in Frage kommen
Stimulationstherapien, d.h. Verabreichung von Vitaminen, die
die Blutregeneration anregen. Im nächsten Schritt wird
begonnen, die erlittenen Flüssigkeits- und Elektrolyverluste
auszugleichen. In einem weiteren Schritt beginnt man die
entstandene Hautschäden zu behandeln. Diese werden überwiegend
nach der Dekontimination klassisch mit Salben, Puder, etc.
versorgt. Weiterhin ist oftmals eine Begleittherapie mit
Antibiotika zur Infektvermeidung notwendig. Auch eine
psychische Betreuung des Strahlenkranken ist überaus wichtig.
Strahlengenetik
VeränderungenMutationen
Chromosomenaberrationen
Einwirkung ionisierender
Strahlen auf Vererbung und Fortpflanzung
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Veränderungen
Bei der Betrachtung von bestrahlten Zellen im Lichtmikroskop, lassen sich folgende Veränderungen feststellen:- Kernpyknose (Verdichtung und Verdickung des Zellkerns)
- Verklumpung der Chromosomen
- Anordnung der Chromosomen an der Kernmenbran
Mutationen
Je nach Art der Zellen, in denen die Mutationen auftreten, unterscheidet man:- Somatische Mutationen, bei denen das Erbgut in den Körperzellen der betroffenen Individuen verändert ist. Diese Zellen können absterben.
- in späteren Zellgenerationen entarten.
- durch Einstellung einer für das Individuum wichtige Funktion dessen Tod oder ein schwere Erkrankung auslösen.
- Generative Mutation: Mutationen in den Zellen der
Keimbahn werden auf kommende Generationen übertragen
und sind dort je nach Erbgang und Wirkungsweise phänotypisch
ausgeprägt. Es kommt zu:
- phänotypischen sichtbaren Mutationen
- letalen Funktionen
- Vitalität oder Stoffwechsel beeinflussenden Funktionen
- Chromosomenaberrationen
Chromosomenaberrationen
Unter einer Chromosomenaberration versteht man eine Abweichung entweder von der normalen Chromosomenzahl (Genommutation), beim Menschen 46, oder von der Struktur (Chromosomenmutation). Im ersten Fall bezeichnet man derartige Aberrationen als numerische Chromosomenaberrationen. Im zweiten Fall spricht man von strukturellen Chromosomenaberrationen. Betreffen die Veränderungen einzelne Erbanlagen, spricht man von Punktmutationen (Genmutation). Man unterscheidet zwischen:Numerische Chromosomenaberrationen
Numerische Chromosomenaberrationen entstehen während der Keimzellenbildung, durch eine fehlerhafte Meiose bei der Geschlechtszellbildung. Der Chromosomensatz liegt in den Körperzellen doppelt (diploid = 2 n), in den Keimzellen einfach (haploid = 1 n) vor. Die Reduktion der Chromosomensätze bei den Keimzellen entstand im Verlauf der Entwicklung sexuell fortpflanzender Lebewesen. Bei der Fortpflanzung verschmelzen die männliche und die weibliche Keimzelle miteinander zu der Zygote. Die Reduktionsteilung verhindert, daß der Chromosomensatz nach der Verschmelzung der beiden Keimzellen doppelt vorliegt. Als Meiose bezeichnet man einen aus zwei Kernteilungschritten bestehenden Vorgang.In der nachfolgenden Abbildung kommt es bei der ersten Teilung zu einer Reduktion der Zahl der Chromosomensätze auf die Hälfte (auf 1 n). Der Fehler tritt bei der Reduktion der Chromosomensätze, von der Urkeimzelle in die Keimzellen auf. Diese Phase wird auch als Prophase 1 bezeichnet. In der Prophase 1 kann es vorkommen, daß ein homologes Chromosomenpaar miteinander verklebt ist, und nicht voneinander getrennt wird. Man spricht dann von Nondisjunction. Es entsteht eine Keimzelle, mit einem überschüssigen Chromosom, und eine Keimzelle, der ein Chromosom fehlt. Kommt es zu einer Verschmelzung mit einer normalen Keimzelle, so spricht man im ersten Fall von Monosomie (ein Chromosom liegt einfach vor), und im zweiten Fall von Trisomie (ein Chromosom liegt dreifach vor). Auf die zweite Kernteilungsphase wird im Kapitel "Einführung in die Molekulargenetik" eingegangen.
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Kurze Erklärung der Begriffe:
| n bzw. 2n | Einfacher bzw. doppelter Chromosomensatz |
| Meiose | Art der Zellteilung, bei der gleiche Chromosomen ausgetauscht werden |
| Nondisjunktion | Fehlverteilung homologer Chromosomen, bei der einzelne Chromosomen in der Meiso nicht ausgetauscht werden |
| Trisomie | Neben dem normalen Chromosomensatz ist ein weiteres Chromosom vorhanden |
| Monosomie | Neben dem normalen Chromosomensatz fehlt ein Chromosom |
Beispiele für numerische Chromsomenaberrationen:
- Trisomie: In den Zygoten liegt ein Chromosom dreifach vor. Das bekannteste Beispiel ist die Trisomie 21. Das Chromsom Nr.21 liegt in allen Körperzellen dreifach vor. Die Häufigkeit liegt bei 1:6000. Folgende Symptome können beobachtet werden: kurzer Schädel, kurze flache Nase, kleine Ohren, verkürzte Finger, Lidspalte, Herzfehler, Schwachsinn etc. Weitere bekannteste Beispiele sind das Patau-Syndrom und das Edwards-Syndrom. Beim Patau-Syndrom liegt das Chromosom Nr.13 in den Körperzellen dreifach vor. Folgende Symptome treten auf: Taubheit, Augendefekte, Gaumenspalte, anormale Füße und Hände, innere Mißbildungen an Herz, Nieren, und Kleinhirn etc. Die Häufigkeit liegt bei 1:8000. Die Säuglinge sterben innerhalb der ersten Wochen. Das andere bekannte Beispiel ist das Edwards-Syndrom. Beim Edwards-Syndrom liegt das Chromosom Nr. 18 in den Körperzellen dreifach vor. Die Häufigkeit liegt bei 1:5000. Die Lebenserwartung der Säuglinge liegt bei wenigen Wochen. Folgende Symptome können beobachtet werden: langer schmaler Schädel, Herzfehler, schwere Entwicklungsverzögerungen.
- Monosomie: Es kommt zu einer Monosonie. In den Zygoten liegt ein Chromosom einfach vor. Monosomie verlaufen in den meisten Fällen letal.
- Polysomie (Polyploidie): Eine dritte Variante ist die Verdopplung der Chromosomensätze. Mit Hilfe des Zellgiftes Colchochin kann eine Vervielfachung der Chromosomensätze, eine Polyploidie erreicht werden. Bei Pflanzen wird diese Verfahren oft eingesetzt, da sich die Ertragsleistung und die Widerstandskraft in vielen Fällen steigern läßt.
- Aneuploidie: Eine Aneuploidie ist eine unganzzahlige Verfielfachung oder Verminderung des Chromosomensatzes. Der Aneuploidie wird die Monosomie und die Trisomie untergeordnet.
Strukturelle Chromosomenaberrationen
Strukturelle Chromosomenaberrationen kommen durch einen Einzel- oder Doppelstrangbruch der Chromosomen zustande, der z.B. durch ionisierende Strahlung ausgelöst wurde. Zu den strukturellen Chromosomenaberrationen gehören Deletion und Translokation. Unter Deletion versteht man den Verlust eines Chromosomenstückes in der Mitte eines Chromosoms. Unter Defizienz versteht man speziell den Stückverlust an einem Chromosomenende. Unter Inversion versteht man die Umkehr eines bestimmten Chromosomenabschnitts im Chromosom. Unter Translokation versteht man den Austausch von Chromosomenabschnitten im gleichen Chromosom (intrachange) oder zwischen verschiedenen Chromosomen (interchange). Bei der Duplikation kommt es zu einer Verdoppelung von bestimmten Chromosomenabschnitten.
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Das bekannteste Beispiel für eine Chromosomenaberration beim Menschen ist das Katzenschreisyndrom. In den Körperzellen fehlt ein Stück des Chromosom Nr.5. Die Erstgeborenen wimmern, wie verlassene junge Katzen und bleiben in der Entwicklung zurück.Das Katzenschreisyndrom gehört zu den häufigeren angeborenen Krankheitsbildern. Es kommt einmal unter 50 000 bis 100 000 Neugeborenen vor.
Beispiel für eine Deletion am Chromosom Nr. 5: 
Quelle: Klinische
Strahlenbiologie, VEB Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Beispiel für den Austausch von Chromosomenabschnitten im gleichen Chromosom:
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Beispiel für den Austausch von Chromosomenabschnitten zwischen verschiedenen Chromosomen:
Quelle: Klinische Strahlenbiologie, VEB
Gustav Fischer Verlag Jena 1990
Translokationen kennt man beispielsweise aus der Pflanzengenetik. Die Übertragung von Chromosomenabschnitten eines Chromosoms auf ein anderes ist z.B. bei Mais nachgewiesen worden.
Versucht man Chromosomenmutationen genauer zu verstehen,
dann kann man am einfachsten die Defizienzen erklären. Sie
entstehen durch einen simplen Chromosomenbruch. Die anderen
Chromosomenmutationen kann man durch einen Bruch und eine sich
daran anschließende Verwachsung erklären. Ausführliche
Informationen zu diesem Thema finden sich im Kapitel "Einführung in die
Molekulargenetik". Dort wird auch beschrieben wie durch Reparaturmechanismen
der Zelle diese Schäden zum Teil behoben werden können.