Arbeitsgruppe Strahlenempfindlichkeit

Warum gibt es Menschen mit unterschiedlicher Strahlenempfindlichkeit?

Die individuelle Strahlenempfindlichkeit beschreibt, wie die Zellen eines Menschen mit den durch Strahlung erzeugten Schäden an der DNA umgehen können. Dazu gehört nicht nur, dass die Schäden an der DNA wieder repariert werden, sondern auch dass innerhalb der Zelle die Information über die Anzahl und Schwere des Schadens adäquat weitergegeben wird. Weiter muss die Zelle dann richtig reagieren und z.B. die Zellteilung anhalten oder bei besonders schwerwiegenden Schäden dafür sorgen, dass Sie sich nie mehr teilen kann. All diese Schritte werden zusammen Schadensprozessierung genannt.

Für Schadensprozessierung werden mehrere hundert verschiedene Proteine bzw. Gene benötigt. Auch kleine Veränderungen (Mutationen) in diesen Genen können zu einer veränderten Schadensprozessierung führen. Dies bedeutet dann, dass der Mensch gegenüber der Strahlung und anderen die DNA schädigenden Agenzien empfindlicher ist.

Unterschiede in der Strahlenempfindlichkeit bei 202 verschiedenen Personen

Individuelle Strahlenempfindlichkeit

Durch die Eigenschaften dieser verschiedenen Gene kommt es als Resultat bei jedem Menschen zu einer für ihn spezifischen Strahlenempfindlichkeit, die beschreibt wie derjenige mit den durch die Strahlung gesetzte Schäden umgehen kann. Die Strahlenempfindlichkeit kann man mit verschiedenen Methoden testen, indem man z.B. Blutzellen ex vivo bestrahlt und dann die Reparatur und die weitere Verarbeitung der Schäden untersucht. Wir verwenden als Standard die Untersuchung von Blutlymphozyten, die wir mit 2 Gy bestrahlen und dann wachsen lassen. Nach 48 Stunden untersuchen wir in der ersten Teilungsphase welche Schäden von der Bestrahlung verblieben sind. Diese Schäden werden in Brüche pro Teilung (Brüche pro Metaphase) ausgedrückt und darüber kann man eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit sehr gut wiedergeben. Bei einer Erhöhung auf Werte über 0.6 Brüche pro Metaphase empfehlen wir dringend die täglichen Dosen bei einer Strahlentherapie entsprechend zu reduzieren.

Genetische Syndrome

Es gibt eine Reihe von genetischen Erkrankungen mit unterschiedlichen Symptomen, die zusätzlich häufig eine erhöhte Strahlenempfindlichkeit verursachen. Bekanntere Syndrome sind das Fanconi Syndrom, Ataxia Telangiectatica und das Nijmegen Breakage Syndrom. Bei allen Syndromen ist das Ausmaß der Strahlenempfindlichkeit nicht immer gleich. Beim Fanconi Syndrom gibt es Patienten die nicht erhöht und andere die deutlich erhöht strahlenempfindlich sind.

Weitere genetische Syndrome mit erhöhter Strahlenempfindlichkeit sind:
Genetische Syndrome mit erhöhter Strahlenempfindlichkeit:
Ataxia Telangiectatica (ATM)ATLD / Mre11
Cockayne-SyndromBloom-Syndrom
DNA-PKFanconi Anämie   
Ligase IV Nijmegen Breakage Syndrom
Rett SyndromRothmund-Thomson-Syndrom
SCID-ArtemisTrichothiodsytrophie
Werner-SyndromXeroderma pigmentosum

Familiäre Krebserkrankungen

Es gibt aber auch familiär weitergegebene Gene, die keine Erkrankung verursachen, aber zu familiär gehäuften Krebserkrankungen führen und auch mit einer erhöhten Strahlenempfindlichkeit in Zusammenhang stehen können. Die Ursache für die familiär gehäuften Krebserkrankungen kann die erhöhte Strahlenempfindlichkeit sein, die eventuell gleichzeitig auch eine erhöhte Empfindlichkeit gegen andere Agenzien wie krebsauslösende Chemikalien verursacht. Durch die gestörte Schadensprozessierung entstehen dann vermehrt Veränderungen in den Genen und es kann eine Krebserkrankungen ausgelöst werden. Ein Hinweis auf solch eine Konstellation sind mehrere Krebserkrankungen bei Geschwistern, Eltern und Großeltern. Ein junges Erkrankungsalter früher als vor dem 45. bis 50. Lebensjahr und das Auftreten von mehreren Krebserkrankungen deuten ebenfalls auf eine mögliche erhöhte individuelle Strahlenempfindlichkeit hin.

 
Familiäre Krebserkrankungen liegen bei folgenden Syndromen vor:
Familiärer Brustkrebs (BRCA1/2)
Li Fraumeni Syndrom
HNPCC / Lynch Syndrom

Veröffentlichungen zum Thema:

Veröffentlichungen
Rate of individuals with clearly increased radiosensitivity rise with age both inhealthy individuals and in cancer patients. (2018) Barbara Schuster, Anna Ellmann, Theresa Mayo, Judith Auer, Matthias Haas, Markus Hecht, Rainer Fietkau, Luitpold V. Distel; BMC Geriatrics 18:105
Fahrig A, Koch T, Lenhart M, Rieckmann P, Fietkau R, Distel L, Schuster B. (2018) Lethal outcome after pelvic salvage radiotherapy in a patient with prostate cancer due to increased radiosensitivity : Case report and literature review. Strahlenther Onkol.
Ex Vivo Apoptosis in CD8+ Lymphocytes Predicts Rectal Cancer Patient Outcome. (2016) Sebastian Winkler, Philipp Hoppe, Marlen Haderlein, Markus Hecht, Rainer Fietkau, and Luitpold V. Distel
Distinct increased outliers among 136 rectal cancer patients assessed by γH2AX; Jana Kroeber, Barbara Wenger, Manuela Schwegler, Christoph Daniel, Manfred Schmidt, Cholpon S Djuzenova, Bülent Polat, Michael Flentje, Rainer Fietkau and Luitpold V Distel (2015) Radiation Oncology
PML-nuclear bodies decrease with age and their stress response is impaired in aged individuals; Barbara Wenger, Manuela Schwegler, Maria Brunner, Christoph Daniel, Manfred Schmidt, Rainer Fietkau and Luitpold V Distel (2014) BMC Geriatr 14: 42.
Individual radiosensitivity in a breast cancer collective is changed with the patients’ age (2013) Judith Auer, Ulrike Keller, Manfred Schmidt, Oliver Ott, Rainer Fietkau, Luitpold V. Distel
Prädiktion von Normal- und Tumorreaktion nach Strahlentherapie (2012) E. Dikomey  J. Dahm-Daphi L. Distel
Chromosomal Instability in Ataxia Telangiectasia (2008) Luitpold V. Distel and Susann Neubauer
Individual differences in chromosomal aberrations after in vitro irradiation of cells from healthy individuals, cancer and cancer susceptibility syndrome patients (2006) Luitpold V. Distela, Susann Neubauer, Ulrike Keller, Carl N. Sprung, Rolf Sauer, Gerhard G. Grabenbauer
Breakpoint locations within chromosomes 1, 2, and 4 of patients with increased radiosensitivity (2006) Silke Schilling, Ulrike Keller, Carl N. Sprung, Anja Weise, Gerhard G. Grabenbauer, Rolf Sauer, Luitpold Distel
Cytogenetic instability in young patients with multiple primary cancers (2005) Ulrike Keller, Gerhard Grabenbauer, Alma Kuechler, Carl N. Sprung, Elisabeth Müller, Rolf Sauer, Luitpold Distel
Inter-relation of apoptosis and DNA double-strand breaks in patients with multiple primary cancers (2005) Britta C. Kaminski, Gerhard G. Grabenbauer, Carl N. Sprung, Rolf Sauer
and Luitpold V.R. Distel
Impact of Various Parameters in Detecting Chromosomal Aberrations by FISH to Describe Radiosensitivity (2004) Ulrike Keller, Alma Kuechler, Thomas Liehr, Elisabeth Müller, Gerhard Grabenbauer, Rolf Sauer, Luitpold Distel
Radiation sensitivity testing by fluorescence in-situ hybridization: how many metaphases have to be analysed? (2004) U. KELLER, G. GRABENBAUER, A. KUECHLER, R. SAUER and L. DISTEL
Fatal Toxicity Following Radio- and Chemotherapy of Medulloblastoma in a Child With Unrecognized Nijmegen Breakage Syndrome (2003) Luitpold Distel, Susann Neubauer, Raymonda Varon, Wolfgang Holter, and Gerhard Grabenbauer