Gefahren für unsere Haut
Sonne in Maßen tut gut. Doch bei all den positiven Wirkungen – die Sonne hat auch ihre Schattenseiten. Je öfter die Haut großen Strahlenmengen ausgesetzt wird, umso schneller altert sie. Die Haut sammelt sozusagen die Strahlungsschäden und häuft sie im Laufe der Zeit an. Ein einmal sichtbarer Schaden ist kaum wieder rückgängig zu machen.
Die meisten Schäden an unserer Haut und auch ein wesentlicher Teil der Hautalterung gehen auf die Sonneneinstrahlung, genauer auf UV-A- und UV-B-Strahlen zurück.
UV-B-Strahlen
UV-Strahlen dringen je nach Wellenlänge unterschiedlich tief in die Haut ein. Kurzwelligere UV-B-Strahlung (280 bis 320 nm) durchdringt die oberste Hautschicht, die Epidermis, bis zur Basalzellschicht und schädigt die Zellen. Dabei werden schädliche Stoffe freigesetzt, die bis zu den Blutgefäßen und Nervenbahnen vordringen. Ebenso erreichen sie das Bindegewebe, das der Haut ihre Form, Spannkraft und Elastizität verleiht.
Für eine (sehr) kurze Zeitspanne hält unsere Haut die Strahlen aus, ohne zunächst sichtbar Schaden zu nehmen. Doch oberhalb einer bestimmten Bestrahlungsdosis und nach einer gewissen Latenzzeit entwickelt die menschliche Haut eine Rötung (Erythem). Man bekommt einen Sonnenbrand. Dieser ist also eine natürliche Warnung vor einer übermäßigen Bestrahlung der Haut. Allerdings muss man sagen, wenn der Sonnenbrand bereits da ist, ist die Haut schon nachhaltig geschädigt. Also besser keinen Sonnenbrand entstehen lassen und, hat man es doch einmal übertrieben, bei den ersten Anzeichen für einen Sonnenbrand: Sofort aus der Sonne! Je nach Grad der Verbrennung schält sich die Haut, in sehr schweren Fällen kann es sogar zu einer ständigen Vernarbung kommen. Doch was noch gefährlicher ist: Über die akuten Schädigungen hinaus führen UV-B-Strahlen zu Schäden am Erbgut von Hautzellen in Form von Brüchen an DNA-Strängen. Langfristig kann UV-Licht so Hautkrebserkrankungen verursachen.
Nach neueren Erkenntnissen ist außerdem davon auszugehen, dass nicht nur bei einem Sonnenbrand die Haut langfristig und nachhaltig geschädigt wird. Bereits eine langanhaltende UV-Strahlenbelastung ohne Sonnenbrand trägt zur vorzeitigen Hautalterung bei und erhöht das Risiko für Hautkrebs. Denn Schäden an der Erbsubstanz DNA und eine Schwächung des Immunsystems treten schon bei Bestrahlungsdosen mit UV-Licht auf, die deutlich unter der Schwelle liegen, ab der ein Sonnenbrand ausgelöst wird. Zwar sind die Zellen grundsätzlich in der Lage, solche Schäden zu reparieren, doch es bleiben jedes Mal unreparierte DNA-Anteile zurück. Diese sammeln sich an und es kann schließlich zur Entstehung eines Tumors kommen. Weitere Effekte von zu viel Sonnenlicht wie die Bildung aggressiver freier Sauerstoffradikale und die „UV-induzierte Immunsuppression“ tragen ebenfalls zur Tumorbildung bei.
UV-A-Strahlen
Die längerwelligen UV-A-Strahlen (320 bis 400 nm) dringen wesentlich tiefer in die Haut ein als die kurzwellige UV-B-Strahlung. Sie erreichen sogar die Unterhaut und können dort strukturelle Veränderungen an den elastischen Fasern (Kollagen und Elastin) auslösen. Die unschönen Folgen: Das Bindegewebe wird geschwächt und verliert seine Elastizität. Die Haut altert schneller, erschlafft und wird faltig. Poren und Gefäße erweitern sich. Außerdem verstärkt UV-A die schädlichen Wirkungen der UV-B-Strahlen und erhöht damit das Risiko eines Sonnenbrands. Eine längere, ungeschützte Einwirkung von UV-A-Strahlen löst ebenfalls DNA-Schäden, so genannte Mutationen, aus. Dabei brechen die DNA-Stränge nicht, wie durch UV-B, sondern die Moleküle werden verändert. Auf diese Weise werden die Reparaturmechanismen der Zelle und ihre Fähigkeit zur Zellteilung geschwächt. Das kann auch die Tumorbildung fördern und bis hin zum Hautkrebs führen.
Die Wissenschaft hat in den letzten Jahren eine Reihe neuer Erkenntnisse über die schädigenden Auswirkungen der UV-Strahlung gewonnen. Zuvor hatte man sich in der Forschung in erster Linie auf die Problemstellung Sonnenbrand konzentriert. So wurde die Wirkung der UV-A-Strahlen lange Zeit unterschätzt. Neuere wissenschaftliche Untersuchungen bestätigen jedoch, dass die UV-A-Strahlung ebenfalls an lichtbedingten Hautveränderungen beteiligt ist. Dies gilt insbesondere für den an den UV-B-Bereich angrenzenden Teil von 320 bis 340 nm, der auch als „UV-A2“ bezeichnet wird.
Die große Brisanz einer übermäßigen UV-A-Exposition liegt darin, dass ihre negativen Auswirkungen nicht sofort spürbar sind, sondern sich erst als Langzeitschäden bemerkbar machen. Auch ein Schutz vor zu viel UV-A-Strahlen ist also erforderlich. Das haben die Verantwortlichen in Politik und Industrie erkannt. Entsprechenden Maßnahmen und Produktentwicklungen sind eingeleitet und teils schon auf dem Markt.
Bislang wähnten wir uns in Sicherheit vor Hautschäden, wenn wir Sonnenschutzmittel mit hohen Lichtschutzfaktoren, also starkem UV-B-Schutz benutzen. Wie man jetzt weiß, boten diese nur eine eingeschränkte Sicherheit, solange sie keinen oder nur einen zu geringen UV-A-Schutz aufwiesen. Denn am UV-B-Schutz vorbei konnten die UV-A-Strahlen tief in die Haut eindringen und unbemerkt die Hautalterung beschleunigen. Neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen zufolge gilt gar ein Zusammenhang zwischen UV-A und Hautkrebs als wahrscheinlich.
Aktuelle Sonnenschutzprodukte weisen einen ausgewogenen UV-B- und UV-A-Schutz auf. Wenn das Verhältnis des Schutzes den Empfehlungen der EU-Kommission entspricht, wird dies durch ein Logo (die Buchstaben „UVA“ in einem Kreis) auf den Packungen angezeigt.
Weitere Auswirkungen von UV-Strahlen
Bei empfindlichen Menschen können UV-Strahlen eine als Sonnenallergie bezeichnete Hautreaktion mit Rötung, Juckreiz und Bläschenbildung oder auch die so genannte Mallorca Akne mit entzündlichen Reaktionen in Form von Pappeln und Pusteln auslösen. Gefährdet sind durch die UV-Strahlung auch unsere Augen. Hier kann es zu Entzündungen der Binde- oder der Hornhaut und langfristig zu einer Trübung der Augenlinse (Katarakt, Grauer Star) kommen. Es gibt darüber hinaus wissenschaftliche Hinweise, dass das Immunsystem durch UV-Bestrahlung geschwächt wird. Das wirkt sich negativ auf die Abwehrkraft des Körpers gegenüber Infekten (z. B. Herpes simplex) und auch gegen Krebszellen aus. Eine zu hohe UV-Strahlenbelastung schwächt Immunzellen in der Haut, und zwar sowohl die Langerhanszellen als auch Lymphozyten. Sogar die Zellteilung, und damit die stete Hauterneuerung, wird durch UV-Licht gehemmt.
Theoretisches zur UV-Strahlung
Das Sonnenlicht umfasst ein breites Strahlenspektrum, von dem nur ein vergleichsweise kleiner Teil im Wellenlängenbereich von 400 bis 780 Nanometern (nm) für das menschliche Auge sichtbar ist. Oberhalb einer Wellenlänge von 780 nm beginnt die Infrarot- oder Wärme-Strahlung; unterhalb von 400 nm liegt die ultraviolette, die UV-Strahlung. Sie ist energiereicher als die für uns sichtbare optische Strahlung.
Die UV-Strahlung grenzt unmittelbar an den Bereich der ionisierenden Strahlung (Röntgen-, Gammastrahlen) an und vor allem ihr kurzwelliger Anteil kann ähnliche Wirkungen hervorrufen.
Wegen ihrer unterschiedlichen physiologischen Wirkungen wurde die UV-Strahlung in drei Bereiche unterteilt: UV-C-Strahlen reichen von 100 bis 280 nm, UV-B-Strahlen von 280 bis 320 nm und UV-A-Strahlen von 320 bis 400 nm. Je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher ist die Strahlung und desto höher ist damit die biologische Wirksamkeit.
Die Intensität der UV-B-Strahlen wird von mehreren Faktoren, z. B. der Tages- und der Jahreszeit sowie der geographischen Breite, beeinflusst. Dagegen schwankt die Stärke der UV-A-Strahlung über das Jahr hinweg deutlich weniger. Der UV-B-Anteil am Boden ist außerdem vom Gesamtozongehalt und der Bewölkung abhängig. UV-A-Strahlen werden durch das stratosphärische und troposphärische Ozon nur sehr wenig geschwächt. Ein hoher Anteil UV-A kommt also bis zu uns durch. Beim UV-B sieht das zum Glück anders aus: Etwa 95 Prozent der UV-B-Strahlen der Sonne werden von der Ozonschicht absorbiert bzw. reflektiert, so dass nur ein geringer Anteil die Erdoberfläche erreicht. Diese Tatsache macht deutlich, welche Gefahr in einer Ausdünnung der Ozonschicht steckt. Die sehr energiereiche UV-C-Strahlung hat für den kosmetischen Sonnenschutz keine Bedeutung, da sie zu nahezu 100 Prozent von der Ozonschicht von der Erde abgehalten wird.
Solare UV-Strahlung und Ozon
Durch eine Abnahme der Ozonkonzentration in den oberen Schichten der Atmosphäre (Stratosphäre) auch über der nördlichen Halbkugel und damit relevant für Europa, ist die UV-Strahlung heute intensiver. Gleichzeitig werden mehr UV-B-Strahlen kürzerer Wellenlängen (unterhalb ca. 330 nm) zum Erdboden durchgelassen, so dass uns zusätzliche energiereiche UV-Strahlung erreicht. Da die biologische Wirkung dieses Strahlungsanteils sehr groß ist, haben auch kleine Änderungen des Ozongehaltes in der Stratosphäre ein durchaus ernst zu nehmendes Gefährdungspotential. Als grobe Näherung kann man davon ausgehen, dass jedes Prozent Ozonverlust zu einer 1,5- bis 2-prozentigen Zunahme der UV-B-Strahlung auf der Erdoberfläche führt. Auf der Nordhalbkugel rechnet man mit einer Zunahme der UV-B-Strahlung bis 2040 um 6 Prozent. Der Anteil der UV-A- und der UV-C-Strahlung (unterhalb ca. 290 nm) am Erdboden wird dagegen durch eine dünner werdende Ozonschicht kaum beeinflusst.
UV-Intensität
Die UV-Intensität am Erdboden wird durch verschiedene Faktoren bestimmt. Die UV-Menge, die am Äquator auf den Boden trifft, ist – bei intakter Ozonschicht – um ein Vielfaches größer als die, die an den Polen ankommt. Aufgrund des Einfallswinkels der Strahlen auf die Erde ist der Weg durch die Atmosphäre an den Polen wesentlich weiter als am Äquator. In tropischen und subtropischen Gefilden bekommt man also sehr viel schneller einen Sonnenbrand als in Mittel- oder Nordeuropa.
Auch die Höhe über dem Meer beeinflusst die UV-Intensität. Auf hohen Bergen ist die UV-Strahlung stärker als auf Meereshöhe. Auch hier steht eine weniger dicke Atmosphäre bzw. Luftschicht zur Verfügung, um die UV-Strahlung auf ihrem Weg zur Erdoberfläche abzuschwächen. Je 1000 Höhenmeter nimmt die UV-Intensität um etwa 10 bis 15 Prozent zu. Für Bergsteiger und Bergwanderer ist es also besonders bedeutsam, einen guten UV-Schutz anzuwenden. Reflektion und Streuung, z. B. an der Wasseroberfläche oder im Schnee, steigern die Intensität der UV-Strahlung ebenfalls. Schnee erhöht die UV-Strahlung um 50 bis 85 Prozent und sogar hellfarbiger Sand bewirkt eine UV-Verstärkung um etwa 15 Prozent. Auch auf Inseln ist die UV-Strahlung wegen der sehr reinen Luft besonders stark.
Die Intensität der UV-Bestrahlung ändert sich auch in Abhängigkeit von der Tageszeit. Allein in den beiden Stunden um die Mittagszeit erreicht etwa ein Drittel (20 bis 30 Prozent) der täglichen UV-Einstrahlung den Erdboden. Diesem Strahlungshöhepunkt entgeht man am wirksamsten, indem man zwischen 11 und 15 Uhr die Sonne meidet und schattige Plätze oder Gebäude aufsucht. Auch dicke Wolken schwächen durch die Lichtstreuung ihrer Wassertröpfchen die UV-B-Intensität ein wenig ab.
Und schließlich spielt auch die Jahreszeit eine wichtige Rolle für die UV-Intensität: In den Wintermonaten ist die UV-Belastung in Deutschland nicht sehr groß. Relevant für die Haut und Augen ist sie allerdings über Schnee und Eis und bei kalten Temperaturen. Stark ist die UV-Strahlung in unseren Breiten etwa von April bis Ende September.
Messung der UV-Strahlung
Die UV-Strahlung der Sonne ist nicht zuletzt wegen der Vorgänge in der Ozonschicht und unserer Freizeitgewohnheiten heute zu einem wichtigen Umweltparameter geworden, der weltweit ständig überwacht wird. In Deutschland betreibt das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS) zusammen mit dem Umweltbundesamt (UBA), dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und weiteren Institutionen ein bundesweites UV-Messnetz. Aktuelle UV-Messwerte und -Prognosen können im Sommerhalbjahr täglich online abgerufen werden. Das deutsche UV-Messnetz begann 1993 mit vier Messstationen in Zingst (Ostseeküste), Langen (Rheingraben bei Frankfurt), Schauinsland (Südschwarzwald) und Neuherberg (Stadtrand von München). In den Folgejahren wurde es zu einem bundesweiten UV-Messnetz ausgebaut. Hinzu kamen weitere Stationen an der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin in Dortmund (BAuA), der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) mit der Station in Westerland/Sylt, am Meteorologischen Observatorium Potsdam des Deutschen Wetterdienstes (DWD), beim Bayerischen Landesamt für Umwelt mit der Messstation in Kulmbach (LfU Bayern) und beim Niedersächsischen Landesamt für Ökologie mit den Messstationen in Hannover und auf der Insel Norderney. Bei der Auswahl der Messstationen wurden die in Deutschland vorhandenen Unterschiede hinsichtlich der Breitengrade, der Höhenlagen, des Klimas und der Lufttrübung berücksichtigt. Alle sechs Minuten wird im Wellenlängenbereich von 290 bis 400 nm gemessen, das heißt sowohl UV-B- als auch UV-A-Strahlen. Die Messnetzzentrale in Neuherberg (bei München) bewertet das gesundheitliche Risiko aus den gesamten Messdaten. Von April bis September werden für das nördliche, mittlere und südliche Deutschland 3-Tages-UV-Vorhersagen erstellt und öffentlich zugänglich gemacht. Auch die weltweiten UV-Indices für den 21. eines jeden Monats können beim BfS abgerufen werden.
