Radioaktiver Bomben-Peak nützt medizinischer Forschung

Bei den oberirdischen Atombombentests gelangten grosse Mengen Radioaktivität in die Natur. Nun haben Forscher ein Verfahren entwickelt, um damit die Erneuerungsraten menschlicher Zellen zu messen.

Explosion der ersten Wasserstoffbombe der USA auf dem Eniwetok-Atoll im Südpazifik (1952). Foto: Keystone

Explosion der ersten Wasserstoffbombe der USA auf dem Eniwetok-Atoll im Südpazifik (1952). Foto: Keystone

Im Juli 1945 explodierte in der Wüste von Nevada die erste Atombombe – der Beginn des nuklearen Zeitalters. Danach führten die Supermächte Hunderte von oberirdischen Bombentests durch und bliesen dabei enorme Mengen an Radioaktivität in die Atmosphäre. Diesen sogenannten Bomben-Peak machen sich Biologen heute weise zunutze: Mithilfe hochpräziser Messverfahren können sie feststellen, wie und ob sich menschliche Zellen im Körper erneuern.

1963 unterzeichneten die Atommächte ein internationales Abkommen und stellten die oberirdischen Tests ein. Fortan liessen sie die nuklearen Sprengsätze nur noch unterirdisch explodierten, wodurch deutlich weniger Radio­aktivität in die Luft gelangte. Doch die vielen Hundert Tests zwischen 1945 und 1963 hatten gereicht, um die Konzentration von strahlenden Substanzen in der Atmosphäre stark zu erhöhen – etwa die von C-14, einer radioaktiven Variante des Kohlenstoffs. «C-14 kommt auch natürlich in der Erdatmosphäre vor, es wird durch kosmische Strahlung erzeugt», sagt der Wiener Physikprofessor Walter Kutschera. «Aber bis 1963 haben die Bombentests den C-Gehalt in der Luft glatt verdoppelt.»

Dieses überschüssige C-14 wurde von Pflanzen aus der Atmosphäre gefischt und wie normaler Kohlenstoff zu Blättern, Blüten und Stämmen verstoffwechselt. Über die Pflanzen nahm auch der Mensch mit seiner Nahrung den radioaktiven Kohlenstoff auf – weshalb sich heute in jedem von uns C-14-Spuren von den nuklearen Waffentests befinden.

Erhöhte C-14-Konzentration

Dieser Umstand brachte Kutschera und seine Kollegen auf eine Idee: Bei Menschen, die vor 1945 geboren sind, müsste sich mittels des Bomben-Kohlenstoffs herausfinden lassen, ob die Zellen in bestimmten Organen bereits seit Geburt vorhanden sind oder später durch neue ersetzt wurden. Das Kalkül: Zeigen die Zellen einen niedrigen C-14-Gehalt, müssen sie vor dem Bomben-Peak entstanden sein. Ist die C-14-Konzentration erhöht, sind sie später gebildet worden.

Fraglich war unter anderem, ob die Neuronen in bestimmten Hirnregionen allesamt von Geburt an vorhanden sind. In diesen Regionen würden sich im Laufe des Lebens keine neuen Nervenzellen mehr bilden können, lautete die Hypothese. Um das zu klären, extrahierte Kutscheras Team gemeinsam mit Biologen des schwedischen Karolinska-Instituts die DNA aus den Nervenzellen Verstorbener – konkret aus dem Riechkolben im Gehirn, der einige Millionen Nervenzellen enthält. Um darin winzigste Spuren an C-14 nachweisen zu können, mussten die Forscher eine spezielle Nachweismethode verwenden, die Beschleuniger-Massenspektrometrie. Nur damit war es möglich, das C-14 von normalem Kohlenstoff zu trennen und seine Konzentration präzis zu messen.

Jährlich neue Fettzellen

Das Resultat überraschte die Experten: «Bei Tieren war bekannt, dass sich die Neuronen im Riechzentrum auch im Erwachsenenstadium erneuern», sagt Kutschera. «Beim Menschen stellten wir dagegen fest, dass sich dort entweder gar keine neuen Nervenzellen mehr bilden, oder nur ganz wenige.» Zu verstehen sei das vielleicht aus der Evolution heraus: Schliesslich ist der Geruchssinn für uns Menschen nicht ganz so überlebenswichtig wie für viele Tiere, und wir kommen mit jenen Neuronen aus, die wir seit unserer Geburt besitzen.

Mit derselben Methode untersuchten Experten auch Herzmuskelzellen. «Hier gibt es tatsächlich eine Neubildung», erklärt Kutschera. «Bis zum Alter von 25 bildet sich in jedem Jahr ein Prozent der Zellen neu.» Später sinkt diese Rate zwar. Aber selbst bei Senioren regeneriert sich ein Teil der Herzmuskelzellen – eine Erkenntnis, die vielleicht einmal für die Medizin relevant sein könnte.

Schliesslich analysierten die Fachleute auch jene Zellen, die hinter Hüftgold und Rettungsringen stecken. Das Resultat: «Pro Jahr bilden sich zehn Prozent der Fettzellen neu», sagt Kutschera, «egal ob jemand dick oder dünn ist.» Was für folgende These spricht: Wer an Gewicht zugelegt, bildet nicht mehr Fettzellen. Stattdessen nehmen die vorhandenen Zellen an Volumen zu und blähen sich beim Speckansetzen regelrecht auf.

DerBund.ch/Newsnet

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