Der Hautarzt

, Volume 64, Issue 12, pp 894–903 | Cite as

Kutanes Strahlensyndrom nach akzidenteller Exposition des Hautorgans mit ionisierenden Strahlen

Leitthema
First Online:

Zusammenfassung

Die akzidentelle Exposition menschlicher Haut gegenüber Einzeldosen über 3 Gy führt zu einer bestimmten klinischen Symptomatik, die sich anfänglich nach einigen Stunden als transientes, schwaches Erythem darstellt, dem eine schwere Rötung, Blasenbildung und Nekrose folgen, abhängig von der Schwere des Schadens, die im Allgemeinen 10 bis 30 Tage nach Exposition auftreten, aber in schweren Fällen auch 48 h nach Exposition vorhanden sein können. Zwischen 3 und 24 Monate nach Exposition ist eine epidermale Atrophie zusammen mit progredienter dermaler und subkutaner Fibrose das vorherrschende klinische Kennzeichen. Selbst Jahre oder Jahrzehnte nach Exposition können eine Atrophie der Epidermis, Schweiß- und Talgdrüsen, Teleangiektasien sowie dermale und subkutane Fibrose auftreten und sogar fortschreiten. Für dieses bestimmte Muster deterministischer Effekte nach kutaner akzidenteller Strahlenexposition wurde 1993 die Bezeichnung „kutanes Strahlensyndrom“ (CRS) geprägt und von sämtlichen internationalen Behörden einschließlich der IAEA und WHO seit dem Jahr 2000 akzeptiert. Im Gegensatz zu dem klassischen Konzept, dass nur die Proliferationshemmung epidermaler Stammzellen für die klinische Symptomatik verantwortlich sei, hat darüber hinaus die Forschung der letzten 3 Jahrzehnte die primäre Rolle entzündlicher Prozesse in der Ätiologie akuter und chronischer Folgen des CRS gezeigt. Daher sollten therapeutische Ansätze topische und systemische antientzündliche Maßnahmen zum frühestdenkbaren Zeitpunkt beinhalten und während des Manifestations- und des subakuten Stadiums weitergeführt werden, weil sich so die Notwendigkeit einer chirurgischen Intervention verringern lässt, wenn einmal eine Nekrose aufgetreten ist. Falls eine chirurgische Intervention geplant ist, sollte sie mit einem konservativen Ansatz durchgeführt werden, Sicherheitsränder sind nicht erforderlich. Antifibrotische Maßnahmen im chronischen Stadium sollten sich gegen den chronisch entzündlichen Ablauf richten, bei dem überexprimiertes TGF-β1 als Ziel der therapeutischen Intervention dienen kann. Häufig ist eine lebenslange Nachsorge für die Behandlung verzögert einsetzender Effekte und die Früherkennung von Sekundärmalignomen erforderlich, nach denen insbesondere in den Grenzbereichen zwischen klinisch symptomatischer und asymptomatischer Haut gesucht werden muss.

Schlüsselwörter

Strahlenexposition Epidermale Atrophie Antientzündliche Maßnahmen Antifibrotische Maßnahmen Sekundärmalignome 

Cutaneous radiation syndrome after accidental skin exposure to ionizing radiation

Abstract

Accidental exposure of the human skin to single doses of ionizing radiation greater than 3 Gy results in a distinct clinical picture, which is characterized by a transient and faint erythema after a few hours, then followed by severe erythema, blistering and necrosis. Depending on severity of damage, the latter generally occurs 10–30 days after exposure, but in severe cases may appear within 48 hrs. Between three and 24 months after exposure, epidermal atrophy combined with progressive dermal and subcutaneous fibrosis is the predominant clinical feature. Even years and decades after exposure, atrophy of epidermis, sweat and sebaceous glands; telangiectases; and dermal and subcutaneous fibrosis may be found and even continue to progress. For this distinct pattern of deterministic effects following cutaneous accidental radiation exposure the term “cutaneous radiation syndrome (CRS)” was coined in 1993 and has been accepted by all international authorities including IAEA and WHO since 2000. In contrast to the classical concept that inhibition of epidermal stem cell proliferation accounts for the clinical symptomatology, research of the last three decades has demonstrated the additional crucial role of inflammatory processes in the etiology of both acute and chronic sequelae of the CRS. Therefore, therapeutic approaches should include topical and systemic anti-inflammatory measures at the earliest conceivable point, and should be maintained throughout the acute and subacute stages, as this reduces the need for surgical intervention, once necrosis has occurred. If surgical intervention is planned, it should be executed with a conservative approach; no safety margins are needed. Antifibrotic measures in the chronic stage should address the chronic inflammatory nature of this process, in which over-expression TGF beta-1 may be a target for therapeutic intervention. Life-long follow-up often is required for management of delayed effects and for early detection of secondary malignancies, which must be searched for especially in the borderline areas between clinically symptomatic and asymptomatic skin.

Keywords

Radiation exposure Epidermal atrophy Anti-inflammatory measures Anti-fibrotic measures Secondary malignancies 
This is a preview of subscription content, log in to check access.

Notes

Danksagung

Viele der Forschungsergebnisse, die dieser Übersichtsarbeit zugrunde liegen, wären ohne die jahrzehntelange finanzielle Unterstützung diverser Institutionen und die persönliche Förderung und Zusammenarbeit herausragender Persönlichkeiten nicht möglich gewesen. Namentlich sei hier den folgenden Institutionen und Personen gedankt: Europäische Union, Bundesministerium der Verteidigung, Bayerisches Rotes Kreuz und Bayerischer Rundfunk sowie Prof. Dr. Dres. h.c. mult. O. Braun-Falco, ehem. Direktor der Dermatologischen Klinik und Poliklinik der Ludwig-Maximilians-Universität München, Oberstarzt Prof. Dr. D. van Beuningen (†), Leiter des Instituts für Radiobiologie der Bundeswehr München, Prof. Dr. Dres. h.c. mult. T.M. Fliedner, ehem. Direktor des Instituts für Arbeitsmedizin der Universität Ulm und Koordinator des REMPAN-Zentrums für Strahlenunfälle der WHO in der Bundesrepublik Deutschland, Herrn Generalarzt Dr. T. Sohns, Bundesministerium der Verteidigung, Prof. Dr. A. Baranov, Leiter der Abt. Hämatologie am Krankenhaus Nr. 6 in Moskau, Prof. Dr. T. McVittie, Abt. Hämatologie des Armed Forces Radiobiology Research Institute, Bethesda/Md., Dr. P. Gourmelon, Direktor des IPSN, Paris, Prof. Jean-Marc Cosset, Direktor der Abt. Radioonkologie der Universität Paris, PD Dr. M. Rezvani, Institut für Radiobiologie der Universität Oxford, Prof. Dr. G. Wagemaker, Direktor des Instituts für experimentelle Hämatologie der Universität Rotterdam, sowie allen Doktoranden und Mitarbeitern diverser Arbeitsgruppen in München und Ulm, die über die Jahre mit mir gemeinsam mit dieser Thematik befasst waren.

Einhaltung ethischer Richtlinien

Interessenkonflikt. R.U. Peter gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht. Dieser Beitrag beinhaltet keine Studien an Menschen oder Tieren.

Literatur

  1. 1.
    Ardern-Jones MR, Black MM (2003) Widespread morphoea following radiotherapy for carcinoma of the breast. Clin Exp Dermatol 28:160–162PubMedCrossRefGoogle Scholar
  2. 2.
    Beetz A, Peter RU, Oppel T, Kaffenberger W et al (2000) NF-kappaB and AP-1 are responsible for inducibility of the IL-6 promoter by ionizing radiation in HeLa cells. Int J Radiat Biol 76(11):1443–1453PubMedCrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Beetz A, Messer G, Oppel T et al (1997) Induction of interleukin 6 by ionizing radiation in a human epithelial cell line: control by corticosteroids. Int J Radiat Biol 72(1):33–43PubMedCrossRefGoogle Scholar
  4. 4.
    Behrends U, Peter RU, Caughman, WC et al (1994) Ionizing radiation induces human intercellular adhesion molecule-1 in vitro. J Invest Dermatol 103:726–730PubMedCrossRefGoogle Scholar
  5. 5.
    Benderitter M, Gourmelon P, Bey E et al (2010) New emerging concepts in the medical management of local radiation injury. Health Phys 98(6):851–857PubMedCrossRefGoogle Scholar
  6. 6.
    Brach M, Hallahan S, Kufe J et al (1991) Ionizing radiation induces expression and binding activity of the nuclear factor kappa B. J Clin Invest 88:691–695PubMedCrossRefPubMedCentralGoogle Scholar
  7. 7.
    Carsin H, Stephannazi J, Gourmelon P (2000) Advances in the medical management of the severe cutaneous radiation syndrome. P IRPA-10:10. international congress of the International Radiation Protection Association Hiroshima (Japan) 14–19 May 2000, P-11-223Google Scholar
  8. 8.
    Chung YL, Wang AJ, Yao LF (2004) Antitumor histone deacetylase inhibitors suppress cutaneous radiation syndrome: implications for increasing therapeutic gain in cancer radiotherapy. Mol Cancer Ther AACR p-115Google Scholar
  9. 9.
    Cummings RJ (2009) Migration of skin dendritic cells in response to ionizing radiation exposure. Radiat Res 171(6):687–697PubMedCrossRefPubMedCentralGoogle Scholar
  10. 10.
    Dainiak N, Gent RN, Meineke V et al (2011) Literature review and global consensus on management of acute radiation syndrome affecting nonhematopoietic organ systems. Disaster Med Public Health Prep 5(3):183–201PubMedCrossRefPubMedCentralGoogle Scholar
  11. 11.
    Daniel J (1896) The X-rays. Science 3(67):562–563PubMedCrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Delanian S, Depondt J, Lefaix JL (2005) Major healing of refractory mandible osteoradionecrosis after treatment combining pentoxifylline and tocopherol: a phase II trial. Head Neck 27(2):114–123PubMedCrossRefGoogle Scholar
  13. 13.
    D’Incan M, Roger H (1997) Radiodermatitis following cardiac catheterization. Arch Dermatol 133:242–243CrossRefGoogle Scholar
  14. 14.
    Drury HC (1896) Dermatitis caused by Roentgen X rays. Br Med J 2(1871):1377–1378PubMedCrossRefPubMedCentralGoogle Scholar
  15. 15.
    Fliedner TM, Friesecke I, Beyrer K (2001) Medical management of radiation accidents: manual on the acute radiation syndrome. (METREPOL) published by Oxford British Institute of Radiology. Compendium to the main METREPOL documentGoogle Scholar
  16. 16.
    Frazier TH, Richardson JB, Fabre VC et al (2007) Fluoroscopy-induced chronic radiation skin injury: a disease perhaps often overlooked. Arch Dermatol 143:637–640PubMedGoogle Scholar
  17. 17.
    Gottlöber P, Steinert M, Bähren W et al (2001) Interferon-gamma in 5 patients with cutaneous radiation syndrome after radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys 50(1):159–166PubMedCrossRefGoogle Scholar
  18. 18.
    Gottlöber P, Krähn G, Korting HC et al (1996) Die Behandlung der Strahlenfibrose mit Pentoxifyllin und Vitamin E. Ein Erfahrungsbericht. Strahlenther Onkol 72(1):34–38Google Scholar
  19. 19.
    Gottlöber P, Krähn G, Peter RU (2000) Das kutane Strahlensyndrom: Klinik, Diagnostik und Therapie. Hautarzt 51:567–574 29PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. 20.
    Gottlöber P, Kerscher MJ, Korting HC, Peter RU (1997) Sonographic determination of cutaneous and subcutaneous fibrosis after accidental exposure to ionising radiation in the course of the Chernobyl nuclear power plant accident. Ultrasound Med Biol 23(1):9–13PubMedCrossRefGoogle Scholar
  21. 21.
    Hall EJ, Amato J (2006) Giaccia radiobiology for the radiologist. Lippincott Williams & Wilkins, PhiladelphiaGoogle Scholar
  22. 22.
    Heckmann M, Douwes K, Peter R, Degitz K (1998) Vascular activation of adhesion molecule mRNA and cell surface expression by ionizing radiation. Exp Cell Res 238(1):148–154PubMedCrossRefGoogle Scholar
  23. 23.
    Hirsch E, Oliveira A, Browne D et al (1996) Consensus statement on the cutaneous radiation syndrome. In: MacVittie TJ, Weiss JF, Browne D (Hrsg) Advances in the treatment of radiation injuries. Proceedings of the second consensus development conference on the management of radiation injuries, Bethesda, Md, April 12–14, 1993. Pergamon Elsevier, New YorkGoogle Scholar
  24. 24.
    Hopewell JW (1990) The skin: its structure and response to ionizing radiation. Int J Radiat Biol 57:751–773PubMedCrossRefGoogle Scholar
  25. 25.
    Huber MA, Kraut N, Addicks T, Peter RU (2000) Cell-type-dependent induction of eotaxin and CCR3 by ionizing radiation. Biochem Biophys Res Commun 269(2):546–552PubMedCrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    Hymes SR, Strom EA, Fife C (2006) Radiation dermatitis: clinical presentation, pathophysiology, and treatment. J Am Acad Dermatol 54:28–46PubMedCrossRefGoogle Scholar
  27. 27.
    Kagan RJ, Peck MD, Ahrenholz DH et al (2013) Surgical management of the burn wound and use of skin substitutes: an expert panel white paper. J Burn Care Res 34(2):60–79CrossRefGoogle Scholar
  28. 28.
    Kim HS, Lee JY, Park HJ et al (2005) Two cases of radiation-induced skin injuries occurring after radiofrequency catheter ablation therapy for atrial fibrillation. J Am Acad Dermatol 53:1083–1084PubMedCrossRefGoogle Scholar
  29. 29.
    Kleinman Y, Cahn A (2011) Scalp lesions after irradiation for tinea capitis. QJM 104(3):267PubMedCrossRefGoogle Scholar
  30. 30.
    Koenig TR et al (2001) Skin injuries from fluoroscopically guided procedures: part 1, characteristics of radiation injury. AJR Am J Roentgenol 177(1):3–11PubMedCrossRefGoogle Scholar
  31. 31.
    Koenig TR, Mettler FA, Wagner LK (2001) Skin injuries from fluoroscopically guided procedures: part 2, review of 73 cases and recommendations for minimizing dose delivered to patient. AJR Am J Roentgenol 177(1):13–20PubMedCrossRefGoogle Scholar
  32. 32.
    Lichtenstein DA, Klapholz L, Vardy DA et al (1996) Chronic radiodermatitis following cardiac catheterization. Arch Dermatol 132:663–667PubMedCrossRefGoogle Scholar
  33. 33.
    Lu-Hesselmann J, Messer G, Beuningen D van et al (1997) Transcriptional regulation of the human IL5 gene by ionizing radiation in Jurkat T cells: evidence for repression by an NF-AT-like element. Radiat Res 148(6):531–542PubMedCrossRefGoogle Scholar
  34. 34.
    McClelland M, VanLoock JS, Patterson JW et al (2002) Radiation-induced morphea occurring after fluoroscopy. J Am Acad Dermatol 47:962–964PubMedCrossRefGoogle Scholar
  35. 35.
    Martin M, Lefaix JL, Pinton P et al (1993) Temporal modulation of TGF-beta 1 and beta-actin gene expression in pig skin and muscular fibrosis after ionizing radiation. Radiat Res 134(1):63–70PubMedCrossRefGoogle Scholar
  36. 36.
    Martin M, Vozenin MC, Gault N et al (1997) Coactivation of AP-1 activity and TGF-beta1 gene expression in the stress response of normal skin cells to ionizing radiation. Oncogene 15(8):981–989PubMedCrossRefGoogle Scholar
  37. 37.
    Mettler FA Jr, Voelz GL (2002) Major radiation exposure – what to expect and how to respond. N Engl J Med 346:1554–1561PubMedCrossRefGoogle Scholar
  38. 38.
    Miescher G (1935) Über die Röntgenbiologie der gesunden und der kranken Haut. Arch Dermatol Syph 155:43–65CrossRefGoogle Scholar
  39. 39.
    Miller DL, Balter S, Noonan PT et al (2002) Minimizing radiation-induced skin injury in interventional radiology procedures. Radiology 225:329–336PubMedCrossRefGoogle Scholar
  40. 40.
    François S, Mouiseddine M, Mathieu N et al (2007) Human mesenchymal stem cells favour healing of the cutaneous radiation syndrome in a xenogenic transplant model. Ann Hematol 86(1):1–8PubMedCrossRefGoogle Scholar
  41. 41.
    Muller K, Meineke V (2010) Advances in the management of localized radiation injuries. Health Phys 98(6):843–850PubMedCrossRefGoogle Scholar
  42. 42.
    Nahass GT (1997) Acute radiodermatitis after radiofrequency catheter ablation. J Am Acad Dermatol 36:881–884PubMedCrossRefGoogle Scholar
  43. 43.
    Pattee PL, Johns PC, Chambers RJ (1993) Radiation risk to patients from percutaneous transluminal coronary angioplasty. J Am Coll Cardiol 22:1044–1051PubMedCrossRefGoogle Scholar
  44. 44.
    Peter RU, Beetz A, Ried C et al (1993) Increased expression of the epidermal growth factor receptor in human epidermal keratinocytes after exposure to ionizing radiation. Radiat Res 136(1):65–70PubMedCrossRefGoogle Scholar
  45. 45.
    Peter RU, Gottlober P, Nadeshina N et al (1999) Interferon gamma in survivors of the Chernobyl power plant accident: new therapeutic option for radiation-induced fibrosis. Int J Radiat Oncol Biol Phys 45:147–152PubMedCrossRefGoogle Scholar
  46. 46.
    Peter RU, Gottlöber P (2002) Management of cutaneous radiation injuries: diagnostic and therapeutic principles of the cutaneous radiation syndrome. Mil Med 167(Suppl 2):110–112PubMedGoogle Scholar
  47. 47.
    Peter RU, Gottlöber P, Nadeshina N et al (1997) Radiation lentigo. A distinct cutaneous lesion after accidental radiation exposure. Arch Dermatol 133(2):209–211PubMedCrossRefGoogle Scholar
  48. 48.
    Peter RU (1993) Klinische Aspekte des kutanen Strahlensyndroms nach Strahlenunfällen. Akt Dermatol 19:364–367Google Scholar
  49. 49.
    Peter RU (2005) Cutaneous radiation syndrome in multi-organ failure. BJR Suppl 27:180–184PubMedCrossRefGoogle Scholar
  50. 50.
    Rezvani M et al (1994) Time and dose-related changes in the thickness of pig skin after irradiation with single doses of 90Sr/90Y beta-rays. Int J Radiat Biol 65(4):497–502PubMedCrossRefGoogle Scholar
  51. 51.
    Riccobono D, Agay D, Scherthan H et al (2012) Application of adipocyte-derived stem cells in treatment of cutaneous radiation syndrome. Health Phys 103(2):120–126PubMedGoogle Scholar
  52. 52.
    Sajben FP, Schoelch SB, Barnette DJ (1999) Fluoroscopic-induced radiation dermatitis. Cutis 64:57–59PubMedGoogle Scholar
  53. 53.
    Sherman ML, Hallahan J, Weichselbaum R et al (1992) Regulation of tumor necrosis factor gene expression by ionizing radiation in human myeloid leukemia cells and peripheral blood monocytes. J Clin Invest 87:1794–1797CrossRefGoogle Scholar
  54. 54.
    Scherthan H, Abend M, Müller K et al (2007) Radiation-induced late effects in two affected individuals of the Lilo radiation accident. Radiat Res 167(5):615–623PubMedCrossRefGoogle Scholar
  55. 55.
    Slovut DP (2009) Cutaneous radiatin injury after complex coronary intervention. J Am Coll Cardiol Intv 2(7):701–702CrossRefGoogle Scholar
  56. 56.
    Sovik E, Klow N-E, Hellesnes J, Lykke J (1996) Radiation-induced skin injury after percutaneous transluminal coronary angioplasty. Acta Radiol 16:305–306CrossRefGoogle Scholar
  57. 57.
    Steinert M, Weiss M, Gottlöber P et al (2003) Delayed effects of accidental cutaneous radiation exposure: fifteen years of follow-up after the Chernobyl accident. J Am Acad Dermatol 49(3):417–423PubMedCrossRefGoogle Scholar
  58. 58.
    Trott KR, Kummermehr J (1992) Radiation effects in skin. Medical radiology, diagnostic imaging and radiation oncology. Radiat Res 137:S33–S66Google Scholar
  59. 59.
    Turai I, Souskevich G (2001) The radiological accident in Lilo, Georgia. Official joint report of the IAEA and the WHO. International Atomic Energy Agency, ViennaGoogle Scholar
  60. 60.
    Turesson I (1991) Characteristics of dose-response relationships for late radiation effects: an analysis of skin telangiectasia and of head and neck morbidity. Radiother Oncol 20(3):149–158PubMedCrossRefGoogle Scholar
  61. 61.
    Ullen H, Bjorkholm E (2003) Localized scleroderma in a woman irradiated at two sites for endometrial and breast carcinoma: a case history and a review of the literature. Int J Gynecol Cancer 13:77–82PubMedCrossRefGoogle Scholar
  62. 62.
    UNSCEAR 1987: United Nations report on the radiological accident in Chernobyl. Vereinte Nationen, Wien 1987Google Scholar
  63. 63.
    UNSCEAR 1988: United Nations report on the radiological accident in Chernobyl – an update. Vereinte Nationen, Wien 1988Google Scholar
  64. 64.
    Verrecchia F, Mauviel A (2007) Transforming growth factor-beta and fibrosis. World J Gastroenterol 13(22):3056–3062PubMedGoogle Scholar
  65. 65.
    Vozenin-Brotons MC, Sivan V, Gault N et al (2001) Antifibrotic action of Cu/Zn SOD is mediated by TGF-beta1 repression and phenotypic reversion of myofibroblasts. Free Radic Biol Med 30(1):30–42PubMedCrossRefGoogle Scholar
  66. 66.
    Wood DH (1991) Long-term mortality and cancer risk in irradiated rhesus monkeys. Radiat Res 126(2):132–140PubMedCrossRefGoogle Scholar
  67. 67.
    Zollinger HU (1970) Die Strahlenvaskulopathie. Path Europ 5:145–163Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2013

Authors and Affiliations

  1. 1.Capio Blausteinklinik, Gefäß- und HautzentrumBlaustein/UlmDeutschland

Personalised recommendations