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Gepulste und kontinuierliche in vitro UV-Bestrahlung menschlicher Hautproben - Vergleich der biologischen Wirksamkeit

Biologische Effekte von gepulster inkohärenter UV-Strahlung wurden in Stanzbiopsien humaner Haut untersucht, um mögliche erhöhte gesundheitliche Risiken im Vergleich zu kontinuierlicher (cw) Bestrahlung zu identifizieren. Dafür wurden zunächst die Induktion und Lokalisation von DNA-Schäden in der Epidermis und deren Reparatur sowie die Apoptose nach ansteigenden Dosen kontinuierlicher UV-Strahlung betrachtet. Im Dosisbereich von H = 0-1500 J/m² (ungewichtet) konnte ein linearer Dosis-Effekt der CPD-Induktion für cw UV-Bestrahlung nachgewiesen werden. Die DNA-Reparatur in den basalen Zellschichten war ausgeprägter als in den suprabasalen Schichten. Mit steigender Dosis nahm die Reparaturkapazität in der gesamten Epidermis ab und die Apoptoserate zu.
Bei der Validierung des Bunsen-Roscoe-Gesetzes zeigte sich eine begrenzte Anwendbarkeit, wenn dem betrachteten Endpunkt zelluläre Prozesse zugrunde lagen. Gültigkeit konnte für die CPD-Induktion bei E = 0,3-3 W/m² und für die Apoptose bei E = 1-3 W/m² nachgewiesen werden. Bei der DNA-Reparatur war das Reziprozitätsgesetz nicht gültig. Verstärkte Reparatur und Apoptose traten bei geringen Bestrahlungsstärken, langen Experimentdauern und steigender Anzahl an Impulsen auf. Es konnte kein Unterschied zwischen gepulster und cw inkohärenter UV-Exposition festgestellt werden, was für eine Anwendbarkeit des Akkumulationsprinzips spricht.

Abschließend wurde die biologische Wirkung von UV-Strahlung im Impulsbetrieb als Funktion von Impulsdauer und Impulswiederholfrequenz untersucht. Es konnte kein Einfluss dieser Impulsparameter auf die CPD-Induktion nachgewiesen werden und auch die DNA-Reparatur zeigte keine eindeutige Abhängigkeit. Kürzere Impulsdauern, hohe Impulsanzahlen, geringe Impulswiederholfrequenzen und lange Experimentdauern induzierten hingegen mehr Apoptose. Der Unterschied, dass Basalzellen besser reparieren als suprabasale Zellen, war nicht zu detektieren.

Die CPD-Induktionsdaten sprechen zunächst dafür, dass für gepulste Exposition mit inkohärenter UV-Strahlung am Arbeitsplatz kein neues Expositionsgrenzwertkonzept erstellt werden muss. Jedoch scheinen die Experimentdauer, die Bestrahlungsstärke und auch eine Variation der Impulsparameter wichtige Einflussfaktoren auf die Prozessierung von DNA-Schäden darzustellen. Zu berücksichtigen ist außerdem, dass nur ein kleiner Impulsdauer-Impulswiederholfrequenz-Bereich und auch nur wenige Bestrahlungsstärken untersucht wurden. Die durch diesen Bericht erhaltenen Hinweise müssen weiter überprüft sowie zusätzlich auch der Einfluss unterschiedlicher Bestrahlungsstärken bei variierenden Impulsparametern erforscht werden.

Bibliografische Angaben

C. Starzonek, B. Volkmer, R. Greinert, S. Bauer, G. Ott:
Gepulste und kontinuierliche in vitro UV-Bestrahlung menschlicher Hautproben - Vergleich der biologischen Wirksamkeit. 
1. Auflage. Dortmund: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin 2019. Seiten 74, Projektnummer: F 2377, Papier, PDF-Datei, DOI: 10.21934/baua:bericht20190329

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Forschungs­projekte

ProjektnummerF 2377 StatusAbgeschlossenes Projekt UV-Strahlungsbelastung beim Schweißen, Teilprojekt 2 "Biologische Wirksamkeit von intermittierender und gepulster inkohärenter optischer Strahlung"

Zur Projektbeschreibung : UV-Strahlungsbelastung beim Schweißen, Teilprojekt 2 "Biologische Wirksamkeit von intermittierender und gepulster inkohärenter optischer Strahlung" …