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Chromosomenveränderungen nach Neutronenbestrahlung

Die Frage, wie schädlich Neutronenstrahlung ist, spielt im Strahlenschutz eine wichtige Rolle. In einem Gemeinschaftsprojekt der PTB mit anderen Forschungsinstituten konnte die Nachweisgrenze für Chromosomenveränderungen bei menschlichen Lymphozyten gesenkt werden.

Der Pfeil zeigt auf ein nach Neutronenbestrahlung entstandenes dizentrisches Chromosom. Die zusätzliche Einschnürung ist gut zu erkennen.

Verschiedenartige Strahlungsfelder rufen in lebenden Zellen bei gleicher Gesamtdosis unterschiedliche Effekte hervor. Die unterschiedliche Relative Biologische Wirksamkeit wird durch den RBW-Faktor beschrieben. Er gibt das Verhältnis der Dosis in einem Referenzfeld (häufig das 60Co-Photonenfeld) zu der Dosis im zu untersuchenden Strahlungsfeld an, die zum gleichen bio-logischen Effekt führt. RBW-Faktoren geben somit einen Hinweis auf strahlungsinduzierte Risiken. Besonders große RBW-Faktoren erhält man bei Bestrahlung mit Neutronen im Energiebereich zwischen 10 keV und 2 MeV.

In einer Kooperation der PTB mit dem Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit (GSF), München-Neuherberg, wurden im Neutronen- und parallel dazu im 60Co-Photonenfeld menschliche Lymphozyten bestrahlt. Diese Zellen eignen sich besonders, um Aussagen im Niedrigdosisbereich (< 0,2 Gy) zu erhalten.

Nach den Zellbestrahlungen in den Referenzfeldern der PTB wurde in der GSF in vitro (in Zellkulturen) die Anzahl der dizentrischen (geschädigten) Chromosomen in menschlichen Lymphozyten als Funktion der Neutronendosis ermittelt. Da dizentrische Chromosomen einen regulären Ablauf der Zellteilung behindern oder sogar unterdrücken können, werden bei jedem weiteren Zellzyklus weniger Veränderungen beobachtet. Mit modernen Analysemethoden ist es der GSF jedoch gelungen, Korrektionsfaktoren zu bestimmen, die es gestatten, auf die Anzahl der dizentrischen Chromosomen kurz nach der Bestrahlung zu extrapolieren. Die Nachweisgrenze im Falle der dizentrischen Chromosonenveränderung bei menschlichen Lymphozythen konnte so weit abgesenkt werden, dass selbst bei kleinen Dosiswerten zwischen 26 mGy und 145 mGy eine lineare Dosiswirkungsbeziehung nachweisbar war. Dabei ergibt sich für Neutronen mit Energien um etwa 200 keV ein RBW-Faktor von etwa 70. Dies wird durch Untersuchungen mit anderen Zellkulturen, die in Kooperation mit den Universitäten Münster und Göttingen durchgeführt wurden, bestätigt.

Die Ergebnisse sind für die Bewertung von Neutronenstrahlung im Strahlenschutz von erheblicher Bedeutung.