UV-Strahlung

Ultraviolett-Strahlung (UV-Strahlung) ist eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge unterhalb der des sichtbaren Lichtes (100 nm bis 400 nm), jedoch länger als die der Röntgenstrahlung. Ultraviolett bedeutet so viel wie jenseits vom Violett (Ultra von lat.: jenseits). Violett ist das sichtbare Licht mit der kürzesten Wellenlänge. Ultraviolettstrahlung wird vom menschlichen Auge nicht mehr wahrgenommen.
Wegen der Ozonschicht gelangen auf die Erdoberfläche im Wesentlichen nur UVA- und UVB-Strahlung, wobei 95 % der natürlichen UV-Strahlung im UVA-Bereich liegt.

Die Internationale Agentur für Krebsforschung (IARC, International Agency for Research on Cancer) ordnet laut internationaler Klassifikation die UV-Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge (UVA, UVB, UVC) der sogenannten Gruppe 1 zu – der Gruppe mit der besten Evidenz zur Karzinogenität (Krebserzeugung).

Der UV-Index (UVI) ist ein normiertes Maß für die sonnenbrandwirksame solare Bestrahlungsstärke (Ultraviolettstrahlung). 
Im Allgemeinen gilt der UV-Index als Maß für die stärkste solare Strahlung um die Mittagszeit (Tageshöchstwert).

Welche Bedeutung hat der Standort für die Intensität der UV-Strahlung?

Je nach Standort, sind UV-Strahlen unterschiedlich intensiv, werden aber durch das Wetter und die Umgebung noch verstärkt:
Wasser reflektiert 5 % UV-Strahlung, Sand 17 %, Schnee 85 %, selbst durch einen Sonnenschirm dringen noch circa 10 bis 15 % der Strahlen ein, Gras 3 %. Das erklärt, warum Sie auch unter einem Sonnenschirm einen Sonnenbrand bekommen können. Ein stark bedeckter Himmel absorbiert zwei Drittel der Strahlung.
Auch die Luftfeuchtigkeit spielt eine besondere Rolle, je trockener das Klima ist, desto intensiver ist die Strahlung.

Was bewirken UV-A-Strahlen? 

UV-A-Strahlung – Wellenlänge von 320-400 nm
UV-A-Strahlung ist eine langwellige, energiearme Strahlung, die eine schnelle Bräunung bewirkt. Diese Strahlen werden nur zu einem geringen Teil von der Haut gefiltert, das heißt, sie dringen tief in die Haut ein und greifen die elastischen Fasern (Kollagene) an. Etwa 55 % dringen in die Epidermis (Oberhaut) ein und circa 40 % in die Dermis (Lederhaut). Im Gegensatz zum Sonnenbrand sind die daraus resultierenden Zellschäden (oxidative Schäden der DNA inkl. Doppelstrangbrüche [2]) weder sichtbar noch spürbar. Deswegen resultiert aus häufiger Strahlenbelastung mit UV-A eine vorzeitige Hautalterung (Hauttrockenheit, Pigmentveränderungen) und Faltenbildung sowie ein erhöhtes Hautkrebsrisiko*.
Studien der letzten Jahre haben darüber hinaus gezeigt, dass nicht nur die natürliche Strahlung der Sonne, sondern auch künstliche Lichtquellen, wie z. B. in Solarien (UVA-Hochleistungsstrahler), zur Kanzerogenese (Krebsentstehung) beitragen. Konsequenterweise wurde von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) die UV-Strahlung bereits als Karzinogen der Klasse 1 eingestuft.

Was bewirken UV-B-Strahlen? 

UV-B-Strahlung – Wellenlänge von 280-320 nm
Die UV-B-Strahlung ist eine kurzwellige, energiereiche Strahlung, die eine langsamere Bräunung bewirkt. Diese Strahlen werden zu einem großen Teil von der Hornschicht der Haut abgeblockt. Ein weiterer Teil dringt in die Epidermis (Oberhaut) ein. Durch seine Energie ist die UVB-Strahlung in der Lage, die Doppelstränge der DNA aufzubrechen und die Haut nachhaltig zu schädigen. Die UVB-Strahlung ist für die Bräunung der Haut, aber auch für den gesundheitsgefährdenden Sonnenbrand (Hautkrebsrisiko*) verantwortlich.

Hinweis!
*Sonnenschutz zur Hautkrebsprophylaxe, d. h. Vermeidung akuter und chronischer UV-Schäden – wg. aktinischer Keratose (Krebsvorstufe; Risikofaktor für ein Plattenepithelkarzinom), Plattenepithelkarzinom der Haut, Basalzellkarzinom (BZK; Basaliom; 10-mal häufiger als das maligne Melanom), malignes Melanom

Eine wichtige biologische Bedeutung der UVB-Strahlung ist die Bildung des Calciferol (Vitamin D3) aus Cholesterol in der Haut. Es hat im Körper die Funktion eines Prohormons und wird über eine Zwischenstufe zu dem Hormon Calcitriol umgewandelt.

Das Vitamin-D-System hat in verschiedensten Geweben wesentliche autokrine Funktionen:

• Zelldifferenzierung
• Hemmung der Zellproliferation
• Apoptose (programmierter Zelltod)
  
• Immunmodulation
• Kontrolle anderer hormonaler Systeme

Die Vitamin D-Unterversorgung ist ein unabhängiger Risikofaktor für:

• Autoimmunkrankheiten (wie z. B. Diabetes mellitus Typ 1, Morbus Crohn, Multiple Sklerose (MS), Systemischer Lupus erythematodes, SLE)
• Hautkrankheiten wie z. B. Psoriasis (Schuppenflechte)
• Infektionskrankheiten wie z. B. Tuberkulose
• Hypertonie (Bluthochdruck)

Des Weiteren gilt als anerkannt, dass Vitamin D und Calcium protektiv bezüglich Dickdarmkrebs (Kolonkarzinom) ist [1].

Was bewirken UV-C-Strahlen? 

UV-C-Strahlung – Wellenlänge von 200-280 nm
Die UV-C-Strahlung ist eine sehr kurzwellige, energiereiche Strahlung. Sie wird durch die verhornte Haut praktisch schon an der Oberfläche vollständig absorbiert und ist daher weniger effektiv bei der Schädigung tieferliegender Zellschichten als UV-B-Licht, das schwächer absorbiert wird und dadurch bis in die tieferliegenden Zellschichten eindringt.

Die biologische Wirkung der UV-C-Strahlen ist die Schädigung der Nukleinsäuren. Der bekannteste Vertreter der Nukleinsäuren ist die Desoxyribonukleinsäure (DNS, engl.: DNA), der Speicher der genetischen Information. Neben ihrer Aufgabe als Informationsspeicher können Nukleinsäuren auch als Botenstoffe (Signalüberträger) dienen oder biochemische Reaktionen katalysieren.

Literatur

1. Park SY, Murphy SP, Wilkens LR, Nomura AM, Henderson BE, Kolonel LN: Calcium and vitamin D intake and risk of colorectal cancer: the Multiethnic Cohort Study. Am J Epidemiol. 2007 Apr 1;165(7):784-93. Epub 2007 Jan 10
2. Greinert R, Volkmer B, Henning S, Breitbart EW, Greulich KO, Cardoso MC, Rapp A: UVA-induced DNA double-strand breaks result from the repair of clustered oxidative DNA damages. Nucleic Acids Res. 2012 Aug 30. doi: 10.1093/nar/gks824.