Strahlenbiologie

Strahlenbiologie ist ein Fachgebiet der Biologie und Medizin, das die biologischen Wirkungen von Strahlung auf Lebewesen untersucht. Dabei werden sowohl ionisierende Strahlung (Röntgen-, Gamma- und Alpha-Strahlung) als auch, in begrenztem Umfang, nichtionisierende Strahlung betrachtet. Ziel ist es, die grundlegenden zellulären und geweblichen Reaktionen zu verstehen, Dosis-Wirkungs-Beziehungen zu charakterisieren und Mechanismen der Schädigung zu erklären.

Zentrale Mechanismen sind DNA-Schäden, insbesondere Doppelstrangbrüche, gefolgt von Zellzyklusarrest, Reparaturprozessen und gegebenenfalls Apoptose oder Seneszenz. Reparaturwege wie Non-Homologous End Joining und Homologe Rekombination spielen eine Rolle. Der Einfluss von Sauerstoff (OER) sowie die Abhängigkeit der Effekte von Dosis, Dosisrate und Fraktionierung sind Gegenstand intensiver Forschung. Strahlung kann stochastische Effekte wie Tumorbildung sowie deterministische Wirkungen wie Gewebeschäden verursachen. Modelle wie das lineare-quadratische Modell (LQ) beschreiben die Dosis-Wirkungs-Beziehung für Zellüberleben; Konzepte wie Relative Biological Effectiveness (RBE) und LET helfen bei der Bewertung unterschiedlicher Strahlungsarten.

Anwendungen der Strahlenbiologie umfassen die Strahlentherapie, Radioprotektion, Strahlenschutz sowie medizinische Bildgebung und Umweltforschung. Die Erkenntnisse unterstützen Behandlungsplanungen, Fraktionierungsschemata, Nebenwirkungsmanagement und Risikobewertungen.

Strahlenschutz basiert auf den Prinzipien Rechtfertigung, Optimierung und Dosisbegrenzung (ALARA). Internationale Richtlinien werden von Organisationen wie ICRP, NCRP und IAEA formuliert. Die Forschung entwickelt sich zu personalisierter Radiobiologie, adaptiven Therapiekonzepten und neuen Therapieverfahren.