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UMWELT/228: Genetisch strahleninduzierte Fehlbildungen (Strahlentelex)


Strahlentelex mit ElektrosmogReport
Unabhängiger Informationsdienst zu Radioaktivität, Strahlung und Gesundheit
Nr. 644-645 / 2013 / 27. Jahrgang, 7. November 2013

Strahlenfolgen
Genetisch strahleninduzierte Fehlbildungen

Von Inge Schmitz-Feuerhake*



Erbkrankheiten bei den Nachkommen von Eltern, deren Keimzellen ionisierender Strahlung ausgesetzt waren, gehören zu den stochastischen Strahlenschäden, das heißt sie können nach beliebig kleiner Dosis in den Gonaden entstehen. Strahlenexponierte Arbeitnehmer oder Radarsoldaten werden jedoch abschlägig beschieden, wenn sie Entwicklungsstörungen bei ihren Neugeborenen oder einschlägige Krankheiten ihrer Kinder als berufsbedingt geltend machen, da das genetische Strahlenrisiko von den internationalen Komitees als sehr gering eingestuft wird. Im Gegensatz dazu stehen zahlreiche Befunde aus bestrahlten Bevölkerungen - insbesondere durch den Tschernobylunfall - und aus beruflich exponierten Kollektiven.

Zu den Erscheinungsformen strahleninduzierter Erbschäden gehören unter anderem Fehlbildungen der Organe und der Gliedmaßen, wie aus Experimenten mit Säugetieren bekannt ist (UNSCEAR 1986).

Die Internationale Strahlenschutzkommission ICRP beziffert das genetische Strahlenrisiko mit 0,2 Prozent pro Sievert (0,2%/Sv; ICRP 2007). Dieser Wert bedeutet, dass bei Bestrahlung einer Bevölkerung mit einer Gonadendosis von 1 Sievert bei 0,2 Prozent der Neugeborenen ein genetischer Defekt auftritt. Die Risikoschätzung bezieht sich ausschließlich auf dominant vererbbare Schädigungen in der 1. Folgegeneration und wurde von Experimenten an Mäusen abgeleitet. Sie entspricht einer Verdopplungsdosis von etwa 2 Sievert1 (UNSCEAR 2001).

Die ICRP behauptet, es gebe keinen direkten wissenschaftlichen Nachweis dafür, dass Kinder von bestrahlten Eltern Erbkrankheiten hätten. Sie stützt sich dabei auf die Untersuchungen japanischer Atombombenüberlebender, bei denen keine signifikant erhöhten Erbschäden bei den Kindern gefunden wurden (Neel 1990; Fujiwara 2008).

Kritiker haben stets darauf hingewiesen, dass in dem japanisch-amerikanischen Forschungsinstitut in Hiroshima nur eine begrenzte Auswahl an genetischen Merkmalen untersucht werden konnte, da bis heute das gesamte Spektrum mutationsbedingter Schädigungen nicht bekannt ist.

Außerdem war die Datenerhebung in Bezug auf die Nachkommen der Bestrahlten besonders unzuverlässig, weil letztere eine gesellschaftlich ausgestoßene und geächtete Population darstellten. Um die Heiratschancen ihrer Kinder nicht zu gefährden, wurde ihre Herkunft möglichst verschwiegen und die potentiellen Schädigungen wurden von den Eltern nicht angegeben (Yamasaki 1990).

Die japanischen Überlebenden sind auch deshalb kein adäquates Referenzkollektiv für berufliche Strahlenexposition, weil bei der Entstehung von Strahlenschäden die Dosisleistung, das heißt die Dosis pro Zeiteinheit, eine Rolle spielt. Man hat früher angenommen, dass eine hohe Dosisleistung wie bei der Bombenstrahlung, die eine "Blitzbestrahlung" war, wesentlich schädlicher wirkt als eine über längeren Zeitraum gegebene Exposition von gleicher Gesamtdosis. Dies trifft aber für strahlenbedingte Zellmutationen nicht zu.

Um das Strahlenrisiko bei geringer Dosisleistung beurteilen zu können, sind daher Untersuchungen nach Kontaminationen der Umwelt oder aus dem Berufsmilieu vorzuziehen.

Ein weiterer Grund für die mangelnde Aussagefähigkeit der japanischen Befunde kann darin liegen, dass die Keimzellen des Mannes in den verschiedenen Teilungsstadien bis zur Konzeption unterschiedliche Strahlenempfindlichkeit aufweisen (Fritz-Niggli 1997). Aus Tierversuchen lässt sich schließen, dass Fehlbildungen in der kurzen Zeitspanne von etwa 90 Tagen vor Konzeption besonders häufig induzierbar sind. Das Zeitargument und eine hohe Sterblichkeit von Kindern und Embryonen mit schweren Fehlbildungen könnten daher ebenfalls ein Grund sein, dass bei den Nachkommen der japanischen Atombombenüberlebenden keine statistisch erkennbare Erhöhung gefunden wurde. Denn das Forschungsinstitut in Hiroshima nahm erst 1950 - 5 Jahre nach den Bombenexplosionen - seine Arbeit auf.

Die meisten in der wissenschaftlichen Literatur niedergelegten Befunde über strahleninduzierte kongenitale (angeborene) Fehlbildungen sind von verschiedenen Forschergruppen nach dem Reaktorunfall von Tschernobyl 1986 erhoben worden, siehe Tabelle 1.

Anstiege von Fehlbildungen bei Neugeborenen nach dem Tschernobylunfall Region


Da durch den radioaktiven Fallout Männer und Frauen anhaltend exponiert waren, sind die genetischen Effekte nicht klar von solchen zu unterscheiden, die durch Bestrahlung von Embryonen und Föten im Mutterleib entstehen können. Der zeitliche Verlauf der Fehlbildungsraten nach Tschernobyl zeigt jedoch - im Gegensatz zu anderen Effekten bei Schwangerschaft oder Geburt wie Früh- und Totgeburten sowie Säuglingssterblichkeit - Anstiege über Jahre hinaus.

In Weissrussland existiert ein Zentralregister für angeborene Entwicklungsstörungen seit 1979, geführt beim Gesundheitsministerium. Daraus wurden die Raten angeborener Entwicklungsstörungen zwischen 1981 und 1989 veröffentlicht (Shevtschenko 1997). Diese erhöhten sich nach dem Unfall in den 17 höchstbelasten Regionen(2) auf etwa das Doppelte, wobei die höchsten Werte am Ende des Untersuchungszeitraums auftraten.

Lazjuk u.a. (1997) nahmen aus der gleichen Datenquelle Auswertungen für spezifische Formen der Entwicklungsstörungen bis 1994 vor. Für angeborene Fehlbildungen erhielten sie in sämtlichen der 17 Gebiete ständige Anstiege, sowie auch in den schwächer belasteten Gebieten. Die Erhöhungen in den 17 Gebieten für einzelne Fehlbildungen sind in Tabelle 2 eingetragen. Die Rate im Zeitraum 1987 bis 1994 wurde verglichen mit der Rate 1982 bis 1985.

Rate der angeborener Fehlbildungen in den 17 höchstbelasteten Gebieten Weissrusslands 1987 bis 1994 in %


Die Autoren halten diese Effekte für genetisch induziert. Denn in der Tat ist nicht anzunehmen, dass es bei abklingender Umgebungskontamination und abklingender Kontamination der Nahrungsmittel in den Folgezeiten nach dem Unfall zu steigenden Uterusdosen bei den Frauen für die relativ kurze Zeit neuer Schwangerschaften kommen kann.

Dies bestätigt sich bei solchen Entwicklungsstörungen, die mit einer erkennbaren Genmutation einhergehen, die bei den Eltern nicht vorliegt. Dabei kann es sich nur um eine Mutation zwischen den Generationen handeln. Auch für diese werden in Weissrussland erhöhte Raten beobachtet (Lazjuk 1999).

Erhöhte Fehlbildungsraten noch bei Geburten im Zeitraum von 2000 bis 2006 - also über 14 Jahre nach dem Unfall - fand Wertelecki (2010) in der ukrainischen Provinz Rivne, circa 250 Kilometer westlich von Tschernobyl. Insbesondere im hochverstrahlten nördlichen Teil ergeben sich signifikante Erhöhungen im Vergleich zum südlichen Teil: um 52 Prozent für alle Fehlbildungen, 46 Prozent für Neuralrohrdefekte, 180 Prozent für Mikrozephalie und 389 Prozent für Mikrophthalmie (abnorme Kleinäugigkeit).

Auch im ehemaligen Atomtestgebiet der Sowjetunion bei Semipalatinsk (Kasachstan) registriert man in jüngerer Zeit erhöhte Fehlbildungsraten in der Bevölkerung (Sviatova 2001). Insbesondere treten auch Mehrfachfehlbildungen erhöht auf.

Bei der Exposition einer Bevölkerung können genetische Effekte natürlich sowohl über die Keimbahn der Väter als auch die der Mütter induziert werden. In Deutschland ergab eine Untersuchung an beruflich strahlenexponierten Frauen, die im Auftrag des Bundesamts für Strahlenschutz erfolgte, eine 3,2-fach erhöhte Rate an kongenitalen Defekten, darunter auch Fehlbildungen (Wiesel 2011). Die Autoren interpretieren diesen Befund als Effekt durch Exposition in utero. Woher sie das allerdings wissen wollen, bleibt unklar.

Von Interesse sind daher insbesondere solche Ergebnisse, bei denen das Geschlecht des exponierten Elternteils einheitlich ist. In Tabelle 3 sind Untersuchungen aufgeführt, die die Nachkommen beruflich exponierter Männer betreffen.

Angeborene Anomalien, insbesondere Fehlbildungen bei den Nachkommen beruflich strahlenexponierter Männer


Im Zeitraum vor dem Tschernobylunfall 1986 gab es nur wenige Untersuchungen über Strahlenschäden bei beruflich exponierten Kollektiven, daher auch kaum solche an deren Nachkommen. Man hielt die Exposition innerhalb der zulässigen Grenzwerte für hinreichend gering, um statistisch erkennbare Schädigungen auszuschließen. Krebs- und andere Erkrankungen als Folge der Arbeit im erlaubten Dosisbereich sind inzwischen ein anerkanntes Risiko.

Die angegebenen Dosen bei den Beschäftigten in Nuklearanlagen (Nr. 2 und 3 in Tabelle 3) sind sehr gering. Es handelt sich um die extern gemessene Gammabestrahlung, während die Beiträge möglicher Inkorporationen von Radioaktivität nicht bekannt sind. Die Befunde führten nicht zu großangelegten Folgeuntersuchungen.

Als "Liquidatoren" bei Tschernobyl wurden etwa 800.000 vorwiegend junge Männer der Armee und anderer staatlicher Einrichtungen sowie Reservisten eingesetzt, um Strahlenschutzmaßnahmen am Unfallreaktor und Aufräumarbeiten vorzunehmen. Sie bilden eine sehr große Gruppe, an der die Gesundheit der Nachkommen studiert werden kann (Nr. 5, 6, 7 in Tabelle 3). Die Dosisangaben beziehen sich wieder auf die extern gemessenen Gammadosen.

Die Dosis für die Bevölkerung in den durch den Tschernobylfallout kontaminierten Regionen wird vom Strahlenkomitee der Vereinten Nationen als sehr gering eingeschätzt (UNSCEAR 1988). Selbst in den hochverstrahlten Gegenden der Anrainerländer mit mehr als 37 Kilobecquerel pro Quadratmeter (37 kBq/m²) Bodenbelastung mit Cäsium137 soll sie im Mittel nicht mehr als etwa 10 Millisievert (mSv) betragen (effektive Lebenszeitdosis). Für die Türkei und die weiter entfernten Länder Zentraleuropas soll sie unterhalb von 1,2 mSv liegen.

Danach wären die Effekte pro Dosis nach den Tabellen 1 und 2 enorm groß anzusetzen. Zahlreiche Studien über Chromosomenaberrationen in den weißen Blutkörperchen der Bewohner solcher Gegenden, die man als "Biologische Dosimetrie" auffassen kann, zeigen jedoch, dass die Dosen um den Faktor 10 bis 100 höher liegen müssen (Yablokov 2009). Die biologische Dosimetrie erfasst dabei auch Beiträge der inkorporierten radioaktiven Stoffe.

So entsprachen zum Beispiel kurz nach dem Unfall gemessene Werte für dizentrische Chromosomen in Salzburg etwa 60 mSv Ganzkörperdosis, im benachbarten Berchtesgaden etwa 30 mSv (Schmitz-Feuerhake 2011).

In der größten Gruppe an untersuchten Personen aus den höchstbelasteten Gebieten von Weissrussland (Tabelle 2) - 330 gesunde Erwachsene - wurde eine Aberrationsrate gemessen, die etwa 150 mSv entspricht (Domracheva 2000, Schmitz-Feuerhake 2011).

Bei der größten Gruppe untersuchter Kinder von Liquidatoren (Nr.7 in Tabelle 3) lag die mittlere Dosis der Väter unterhalb von 83 mSv. Der Beitrag inkorporierter Radioaktivität dazu wird für gering gehalten. Aus 83 mSv würde für verkümmerte Gliedmaßen eine Verdopplungsdosis von 54 mSv folgen, für den Effekt der Mehrfachfehlbildungen ergäbe sich 439 mSv.

Mehrfachfehlbildungen sind normalerweise sehr selten. In Deutschland gibt es allerdings kein zentrales Register für Fehlbildungen. Ein zentrales europäisches Register EUROCAT wurde 2004 durch EU-Förderung neu aufgelegt. Danach traten im Zeitraum 2006 bis 2010 Fehlbildungen an einzelnen Gliedmaßen bei 3,6 Fällen auf 1000 Geburten auf. Angaben über die Häufigkeit von Mehrfachfehlbildungen bei Neugeborenen fehlen.

Schlussfolgerungen

1. Genetisch induzierte Fehlbildungen bei den Nachkommen von Männern, die einer chronischen Niederdosisexposition der Keimdrüsen durch ionisierende Strahlung ausgesetzt waren, sind in zahlreichen wissenschaftlichen Untersuchungen nachgewiesen worden.

2. Der Dosiswirkungszusammenhang lässt sich derzeit nur sehr grob abschätzen. Die Verdopplungsdosis für Fehlbildungen liegt etwa bei 100 mSv Gonadendosis des Vaters, auf jeden Fall sehr viel niedriger als nach ICRP anzunehmen.


* Prof. Dr. Inge Schmitz-Feuerhake, ingesf@uni-bremen.de



Anmerkungen

(1) Die Verdopplungsdosis ist die Dosis, die einen Effekt erzeugt, der genau so groß ist wie die Spontanrate.

(2) eingeteilt nach der Bodenkontamination mit Cs-137 > 555 kBq/m²



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Der Artikel ist auf der Website des Strahlentelex zu finden unter
http://www.strahlentelex.de/Stx_13_644-645_S01-05.pdf

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Quelle:
Strahlentelex mit ElektrosmogReport, November 2013, Seite 1-5
Herausgeber und Verlag:
Thomas Dersee, Strahlentelex
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veröffentlicht im Schattenblick zum 22. Januar 2014