Kann eine bestimmte Krankheit eindeutig einer bestimmten Stahlenexposition zugewiesen werden? Das wurde ich schon öfter gefragt und da die Antwort aus Physikersicht relativ einfach ist, möchte ich dies hier kurz festhalten.

Generell müssen wir zwischen deterministischen und stochastischen Effekten unterscheiden. Deterministische Effekte treten erst bei einer bestimmten (hohen) Strahlendosis auf und töten quasi direkt Zellen (und evtl. auch Organe). Aus Tschernobyl wird berichtet, dass Helfer binnen Minuten durch dicke Schutzkleidung hindurch schwere Sonnenbrände auf der Haut bekamen, die schließlich Blasen warfen, schwarz wurden und abstarben. Fast wie blanke Haut in intensivster Sonne ohne Schutz.

Das ist ein besonders starkes Beispiel von Strahlung, die einfach so stark ist, dass sie Gewebe direkt zerstört. Dieser Effekt wird bei manchen Arten der Strahlentherapie gezielt eingesetzt um Tumorgewebe zu zerstören und den Menschen zu heilen.

Dosis_Effekt_BeziehungBei einem deterministischen Effekt kann ich ganz deutlich die Krankheit (das abgestorbene Gewebe oder Organ) einer bestimmten Strahlenexposition zuordnen und Ursache und Wirkung liegen sehr nah beieinander. Das Gewebe wird direkt während der Exposition geschädigt und auch nur so lange, wie die Exposition anhält.

Der stochastische Effekt tritt schon bei geringen Strahlendosen auf und ist, wie der Name schon sagt, ein Wahrscheinlichkeitsprozess. Er beruht darauf, dass die Strahlung die Chemie innerhalb der Zellen verändert und Schäden an der DNS verursacht und/oder freie Radikale in der Zelle erzeugt, die dann wiederum Zellbausteine schädigen können.

Meistens wird so eine Form von Krebs verursacht, da die Schäden die Zelle dazu bringen sich anormal zu verhalten. Dieser Effekt ist also sehr indirekt, sowohl zeitlich als auch räumlich, so dass keine direkte Korrelation nachgewiesen werden kann. Es kann Menschen geben, die deutlicher Strahlung ausgesetzt wurden, aber niemals Krebs entwickeln und andere Menschen, die nur bei geringer oder gar keiner Exposition direkt mehrere Tumore bekommen.

Das ist ein wenig wie mit dem Rauchen und Lungenkrebs. Mittlerweile bezweifelt kaum jemand, dass Rauchen das Risiko für Lungenkrebs erheblich erhöht, dennoch gibt es Leute wie Helmut Schmidt, die auch nach einer Millionen Kippen keinen Lungenkrebs bekommen, während andere Nichtraucher schon lange daran leiden. Es erhöht eben nur das Risiko und ist kein Garant für Krebs.

Es gibt übrigens große Meinungsunterschiede, ob stochastische Effekte schon bei sehr niedrigen Dosen (wie in der Nähe von Atomkraftwerken) auftreten, oder erst ab einem gewissen “Schwellwert”, wie hier z.B. von Atomenergiebefürwortern vertreten (http://nuklearia.de/2015/01/11/strahlenangst-mit-fakten-bekaempfen/). Das ist auch beileibe keine Frage, die sich so einfach beantworten lässt, denn alle Menschen können Krebs bekommen, das ist klar, egal ob sie Strahlung ausgesetzt sind oder nicht, denn es gibt noch viel andere Mechanismen, die Krebs verursachen und mit Strahlung nichts zu tun haben. Außerdem gibt es natürliche Strahlung, der wir alle ausgesetzt sind und an der wir nichts ändern können.

Meine Kollegen aus dem Strahlenschutz und ich rechnen bei sowas immer möglichst konservativ und sagen “Jede Strahlung, die nicht unbedingt sein muss, sollte verhindert werden.” Das ist das sog. “ALARA” (as low as reasonably achievable)-Prinzip.  Meine Professorin ist der Meinung, dass schon eine geschädigte Zelle ausreicht und es für den stochastischen Effekt keinen Schwellwert gibt. (1)

Aber Fakt ist, dass ich einen bestimmten stochastischen Effekt niemals mit Sicherheit einem gewissen Ereignis zuordnen kann, also niemals bei einer stochastischen Krankheit sagen kann: “Das stammt von dieser Exposition.”

(1) Biologische Strahlenwirkung Strahlenschutzkurz Universitätsmedizin Göttingen, Prof. P. Virsik-Köpp . www.uni-goettingen.de/de/document/download/96c171806298c14077da87b2784c9eb4.pdf/Biologische%20Wechselwirkungen%20Aiuszubildende.pdf

Kommentare (18)

  1. #2 wiener
    11. Februar 2015

    verflixt – ich habe Strahlenschaeden II verpasst 😉
    Die Argumentation die ich kenne ist die, dass die Reperaturmechanismen fuer die DNA weniger gut funkitionieren, wenn viel auf einmal kaputt geht. Darum waere es dann vernuenftig anzunehmen, dass die Beziehung auch nach unten hin zumindest alles andere als linear ist (wer weiss da was?). Aus Vorsorgegruenden nimmt man das LNT-Modell dann weiter fuer den betrieblichen Strahlenschutz aber sollte damit tunlichst keine Dosen fuer die Bevoelkerung berechnen….

  2. #3 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    “Strahlenschäden II – Zellschäden durch Strahlung” liegt seit Ewigkeiten auf meinem Rechner herum, aber ich muss da leider noch etwas für recherchieren um keinen Dumfug oder gefährliches Halbwissen zu verbreiten.
    Mehrere Arten Dinge zu schädigen … und dann kann man noch nicht mal eine Zelle isoliert betrachten … Argh ich weis schon, warum ich keine Biologie studiert habe. Ich schreibe lieber Strahlenschaeden IV – Strahlenschäden an Stahlrohren 😉

  3. #4 Timberwolf
    11. Februar 2015

    Ich weiß nicht, was “niedrigst vernünftig archivierbar” sein soll, also nehme ich an, du meinst “as low as reasonably achievable”? 😉

    Sehr schöner Artikel, danke dafür :-) . Interessant finde ich, dass der Strahleneffekt bei stochastischer Schädigung nach hohen Strahlendosen wieder abnimmt. Ich nehme an, es liegt an der Zerstörung der geschädigten Zellen, so dass keine “potentiellen Krebszellen” übrig bleiben?

  4. #5 Gerry
    11. Februar 2015

    Vielen Dank für einen weiteren informativen Artikel, hoffentlich bleibt das mit der Veröffentlichungsfrequenz noch ein paar Jahre so 😉

  5. #6 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    @Timberwolf: “niedrigst vernünftig archivierbar” … äh ja *hust hust* natürlich -> korrigiert
    Du hast recht, bei hohen Strahlendosen nimmt die stochastische Schädigung wieder ab, da ja auch potentielle Krebszellen generell lebensfähig sein müssen und das ist ab einer bestimmten Strahlendosis dann eben nicht mehr wirklich möglich.

    @Gerry: Merci. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ich die Frequenz nicht werde halten können. Momentan probiere ich aus, was ich so maxmimal schaffen kann.

  6. #7 Ludger
    11. Februar 2015

    Die Dosis-Effekt-Beziehung ist bei kleinen Dosen strittig. Warum eigentlich? Ich denke z.B. an das Reaktorunglück von Three Mile Island ( Harrisburg, USA. am 28. März 1979). Über die Zahl der Todesfälle findet man Angaben von “keine” bis “sehr viele”. Gibt es dazu saubere Untersuchungen? Wenn nein: warum nicht. Wenn ja: warum werden so unterschiedliche Zahlen benutzt?

  7. #8 Ludger
    11. Februar 2015

    Da gibts auch einen Bericht der Süddeutschen Zeitung zu den Krebstoten von Fukushima: die Zahl liege weltweit zwischen 15 Krebstoten und 1300 Krebstoten.
    http://www.sueddeutsche.de/gesundheit/die-folgen-von-fukushima-bis-krebstote-weltweit-1.1415333

  8. #9 weyoun
    11. Februar 2015

    ja das mit der Dosis-Wirkungsbeziehung ist ne echt schräge Sache.
    Vor allem wenn es um sehr kleinen Dosen, Hormesis oder auch Orte mit erhöhter Hintergrundstrahlung(zum Beispiel Ramsar) geht.

  9. #10 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    Ein wichtiger Punkt ist, dass unsere Zellen Reperaturmechanismen haben um mit Strahlung (und anderen Umwelteinflüssen) umzugehen. Diese sind aber für jeden Menschen und jede Zellart unterschiedlich. Der eine Mensch kann 30000 Basenschäden pro Tag reparieren, der andere nur 5000 … da wird Statistik echt schwer.

  10. #11 Ludger
    11. Februar 2015

    Eine epidemiologische Untersuchung wäre aber trotz der unterschiedlichen Reparaturkapazitäten aussagekräftig. Die scheint es aber bei Three Mile Island nicht zu existieren.

  11. #12 Tobias Cronert
    11. Februar 2015

    Keine Ahnung, warum (bzw. ob) es da keine vernünftigen Studien gibt.
    Bei diesen ganzen Unglücken spielen ja immer massive Ängste, machtpolitische Interessen usw. mit. Das ist nicht unbedingt ein gutes Klima für objektive Forschung.
    Während bei Tschernobyl direkt alle Physiklehrer mit einem Geigerzähler in den Garten ihrer Schule gerannt sind, sich per Post ausgetauscht und Strahlungskarten erstellt haben bin ich nach dem GAU in Fukushima tagelang nicht an verlässliche Informationen gekommen, trotz Internetzeitalter.
    Ist halt auch stark von der Mentalität der Menschen in anderen Ländern abhängig.

  12. #13 F.Jeschke
    12. Februar 2015

    …..FAZ 4/14
    Dazu hat das „Wissenschaftliche Komitee der Vereinten Nationen zur Untersuchung der Auswirkungen der atomaren Strahlung (Unscear)“ in der vergangenen Woche seinen lang erwarteten, umfangreichen Abschlussbericht vorgelegt. Das verstörende Ergebnis: Die in Fukushima frei gewordene Strahlung hatte keine unmittelbaren Auswirkungen auf die Gesundheit der Bevölkerung; es gab und gibt kein erkennbar höheres Krebsrisiko. Mehr noch: Auch für die Zukunft rechnet das Unscear nicht mit statistisch nachweisbaren Gesundheitsfolgen durch Fukushima.
    ..wa soll also der Alarmismus-Die Menschen in F. sind durch ein Flutwelle gestorben!

  13. #14 Tobias Cronert
    12. Februar 2015

    Ein Kollege von mir war zu der Zeit des Erdbebens/Tsunamis um J-Parc (http://de.wikipedia.org/wiki/J-PARC) zwischen Fukushima und Tokyo … ich sag mal er und unser Strahlenschutz haben da eine andere Meinung 😉 … aber wir sind ja auch Deutsche und immer ein wenig übersensibel *g*

  14. #15 strahlenbiologe
    12. Februar 2015

    @Ludger
    http://en.wikipedia.org/wiki/Three_Mile_Island_accident#References
    Dort sind zumindest ein paar Studien verlinkt. es scheint also auch epidemiologische Untersuchungen gegeben zu haben.

  15. #16 Ludger
    12. Februar 2015

    Danke für den Link! Ich zitiere mal aus den Arbeiten und benutze dabei die Fußnotennummer von Wikipedia.
    8. Maureen C. Hatch et al. (1990). “Cancer near the Three Mile Island Nuclear Plant: Radiation Emissions”

    Overall, the pattern of results does not provide convincing evidence that radiation releases from the Three Mile Island nuclear facility influenced cancer risk during the limited period of follow-up.

    10. Levin RJ; De Simone NF; Slotkin JF; Henson BL. (August 2013). “Incidence of thyroid cancer surrounding Three Mile Island nuclear facility: the 30-year follow-up.”

    CONCLUSIONS: Thyroid cancer incidence has not increased in Dauphin County, the county in which TMI is located. York County demonstrated a trend toward increasing thyroid cancer incidence beginning in 1995, approximately 15 years after the TMI accident. Lancaster County showed a significant increase in thyroid cancer incidence beginning in 1990. These findings, however, do not provide a causal link to the TMI accident.

    11. Han YY; Youk AO; Sasser H; Talbott EO. (November 2011). “Cancer incidence among residents of the Three Mile Island accident area: 1982-1995”

    CONCLUSION: Increased cancer risks from low-level radiation exposure within the TMI cohort were small and mostly statistically non-significant. However, additional follow-up on this population is warranted, especially to explore the increased risk of leukemia found in men.

    Keine eindrucksvollen Ergebnisse.

  16. #17 Hobbes
    14. Februar 2015

    Also von Three-Miles-Island und Fukushima habe ich nicht sehr viel Ahnung was die Auswirkungen angeht. Allerdings habe ich mich relativ intensiv mit Tschernobyl auseinandergesetzt insbesondere mit der Aufarbeitung und den Schwierigkeiten bei der Datenerhebung/Auswertung.
    Die Schätzungen gehen ja von knapp 10.000 bis über 1 Mio Tote.
    Alles was dabei auf die SU zurück geht lasse ich da jetzt mal weg. (Die unter dem deterministischen Effekt fallenden Opfer)
    Neben den politischen Schwierigkeiten wurde bei vielen Schätzungen der “Fehler” gemacht das sämtliche betroffenen (Die einschlägigen Krebserkrankungen etc.) dann auch als Strahlungstote gewertet wurden. Da so etwas über Hochrechnungen geschehen ist besteht da natürlich eine große Unsicherheit. Außerdem vernachlässigt es den Effekt das bei weitem nicht jeder dessen Krebs ihn innerhalb der nächsten 20 Jahre umbringt auch wirklich an dem Krebs stirbt und nicht vorher an einem Autounfall. Das führt zu zahlen die zwar vertretbar sind (Immerhin wären diese Leute ja auch an der Strahlung gestorben wenn sie länger gelebt hätten) aber trotzdem nicht wirklich mit der Realität in Einklang gebracht werden können.
    Denn wenn man von den oberen Schätzungen zusammen mit der Abwanderungswelle ausgeht hätte man einen extremen Knick in der Bevölkerungsentwicklung sehen müssen. Diesen hat es aber nicht gegeben.

    Des weiteren stellt sich die Frage wie Totgeburten/ verringerte Fruchtbarkeit etc. (Oder auch nur Geburtenrückgang aufgrund der Umsiedlung) zu werten sind. Auch Suizide in gänzlich unbetroffenen Gebieten hat es gegeben. Gerade wenn man die gewaltigen Gebiete nimmt die betroffen sind kann man noch extrem viele Tote bekommen ohne das es aus dem statistischen Rauschen heraus stechen würde. Gerade Krebs ist ja bei weitem keine seltene Erkrankung. Einzig der Schilddrüsenkrebs wird eventuell signifikant steigen.
    Auch ist die Frage wie es mit zukünftigen Toten aussieht. Denn immerhin ist das Gelände ja nach wie vor kontaminiert. Mittlerweile kann man allerdings davon ausgehen das anfängliche Befürchtungen sich zum Glück nicht bewahrheiten. Man hat massiv unterschätzt wie die Pflanzenwelt die Stoffe vor Ort bindet und wie sich eine schützende Bodenschicht über die stärker strahlende Erde gebildet hat.

    Zusammenfassend:
    -Durch die Politik
    -Interessierte Gruppen
    -Doppelzählungen
    -Statistisches Rauschen
    -Den langen Zeitraum bis zum Tod
    -Die Frage wen man als tot ansieht
    und aufgrund fehlender Erfahrung sehr schlechte Prognosemöglichkeiten (Selbst Ölpestfolgen bekommen wir ja kaum vernünftig langfristig geschätzt)
    ist es fast unmöglich gute Schätzungen abzuliefern. Eine Unsicherheit von bis zu 100 sorgt bei Three-Miles wahrscheinlich dazu das man die Opfer auf Null rechnen kann. Während bei Fukushima die 10.000 Tsunamitoten dafür sorgen das die wenigen Strahlentoten nicht ins Gewicht fallen.

  17. #18 strahlenbiologe
    14. Februar 2015

    @Hobbes,
    Stimmt, die wissenschaftliche Aufarbeitung der Tschernobyl Cleanup Workers ist sehr mühsam. es gibt leider fast unzählige Faktoren, die in den 30 Jahren nach dem Unfall für eine Erkrankung sorgen können. Da zwischen Korrelation und Kausalität zu unterscheiden ist sehr sehr schwierig. Ich hatte mal ein paar arbeiten zu Akoholkonsum/Missbrauch von Cleanupworkern gelesen. Dadaurch dass die nach dem Einsatz praktisch alleine gelassen wurden und ihnen keiner sagen konnte/wollte wieviel Strahlung sie nun abbekommen haben, lies die Alkoholsucht praktisch explodieren. Wenn ich es recht im kopf habe sind knappe 50% aller ex-cleanupworker anschließend Alkoholiker geworden. Mit den entsprechenden gesundheitslichen Folgen. Zählt man nun eine leberzirrhose mir anschließendem leberkrebs als strahlenbedingt?