Hypoxie ist einer der häufigsten Gründe für Strahlenresistenz und Metastasenbildung bei Tumoren. Hoch-LET Strahlung soll diese Probleme reduzieren. Um den Sauerstoffverstärkungsfaktor (Oxygen Enhancement Ratio, OER), die Relative Biologische Wirksamkeit (RBW) und die Expression von Adhäsionsmolekülen zu messen, wurden Experimente mit verschiedenen LET-Werten und Ionen (Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Lithium) bei variierenden Sauerstoffkonzentrationen durchgeführt. 1) Um die verschiedenen Sauerstoffniveaus im Tumor zu simulieren, wurden Überlebenskurven an Zellen der Linie CHO-K1 (Chinese Hamster Ovary) nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen und Kohlenstoffionen (100 keV/μm) unter normoxischen (unter Anwesenheit von Luft), hypoxischen (0.5% Sauerstoffgehalt) und anoxischen (0% Sauerstoff) Bedingungen erstellt. • Die Bestrahlung mit Kohlenstoff ergab einen OER-Wert von 1.81±0.12 unter anoxischen Bedingungen, während die Bestrahlung mit Photonen in einem Wert von 2.42±0.11 resultierte. Unter hypoxischen Bedingungen verringerten sich die OER-Werte auf 1.29±0.07 für Kohlenstoff beziehungsweise auf 1.53±0.1 für Photonen. 2) Um den Einfluss von LET und Ordnungszahl auf die OER zu messen, wurden Zellüberlebenskurven und Messungen von RBW und OER nach Bestrahlung mit Kohlenstoff verschiedener LET-Werte, sowie Stickstoff- und Sauerstoffionen durchgeführt. • Die Ergebnisse zeigten, dass unter oxischen Bedingungen im verwendeten LET-Bereich sich zwar kaum Änderungen ergaben, unter anoxischen Bedingungen der RBW mit zunehmendem LET ansteigt. Unter anoxischen Bedingungen lagen die Werte zwischen 3.10±0.22 für Kohlenstoff (100 keV/μm) und 4.46±0.24 für Stickstoff (160 keV/μm) beziehungsweise zwischen 2.65±0.18 und 2.45±0.23 unter normoxischen Bedingungen. Die OER-Werte nehmen mit ansteigendem LET ab. Unterschiedliche Ionen mit verschiedenem LET ergaben Werte zwischen 1.81±0.12 für Kohlenstoff (100 keV/μm) und 1.30±0.04 für Stickstoff (160 keV/μm). Ein deutlicher Einfluss der Ordnungszahl konnte in diesem Bereicht nicht festgestellt werden. ii 3) Um einen möglichen Einfluss der Ordnungszahl auf die RBW in normalem Gewebe und im Tumor zu bestimmen, wurden Bestrahlungen eines ausgedehnten Volumens mit Stickstoff und Sauerstoff durchgeführt und diese mit Experimenten mit Kohlenstoffionen verglichen. • Die Messungen resultierten in vergleichbarem Zellüberleben im Eingangsbereich und zeigten für Stickstoffionen die höchste Effizienz im Tumor. Mono-energetische Lithium Experimente zeigten RBW-Werte nahe 1 in den ersten Zentimetern des Plateaus und einen Anstieg des RBW im Bragg-Peak. Die Resultate wurden mit verschiedenen Modellrechnungen verglichen. 4) Um die Situation in einem Tumor besser darzustellen und um die Expression von E-Cadherin nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen und Kohlenstoffionen zu untersuchen, wurde die Zelllinie PC3 (humane Prostatakrebszellen) verwendet. Zellüberlebenskurven wurde mit normoxischen und reoxygenierten chronisch hypoxischen Zellen durchgeführt. • Nach 72 Stunden in Hypoxie/Reoxigenierung zeigten die Zellen eine Verringerung ihrer Strahlenresistenz nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen, nicht aber nach Bestrahlung mit Kohlenstoffionen. Eine Synchronisation des Zellzyklus aufgrund des Sauerstoffmangels könnte eine Erklärung dafür sein. 5) Um den Einfluss der Strahlung auf die Adhäsionsmoleküle zu untersuchen und um den zugrundeliegenden Mechanismus zu verstehen, der in invasivem Verhalten resultiert, wurden Messungen der Protein- und Genexpression gemacht. Nach 24 Stunden Anoxie wurde kein Unterschied in der Proteinexpression festgestellt. Bestrahlung mit Röntgenstrahlen resultierte in einem leichten Anstieg der Expression von E-Cadherin in hypoxischen Bedingungen verglichen mit normoxischen Bedingungen. Eine niedrige Dosis Kohlenstoffionen hatte eine Überexpression von E-Cadherin zur Folge. Nach Bestrahlung mit Röntgenstrahlen, wurde jedoch keine Überexpression gemessen. Röntgenstrahlen in niedrigen Dosen scheinen die Expression von E-Cadherin zu verringern im Vergleich mit unbestrahlten Zellen oder Zellen die hohen Dosen ausgesetzt waren. iii