In der medizinischen Diagnostik sind Röntgenstrahlen die am häufigsten verwendete Strahlenart und sie werden zunehmend auch bei schwangeren Frauen angewendet. Eine genaue Einschätzung des Gesundheitsrisikos für den sich entwickelnden Embryo ist daher notwendig. Da es ethisch nicht vertretbar ist, Strahleneffekte und deren Mechanismen im menschlichen Embryo zu untersuchen, wird ein geeignetes Modellsystem benötigt. Pluripotente, humane embryonale Stammzellen (hESCs) können fast unbegrenzt vermehrt und in alle Zellen des menschlichen Körpers differenziert werden und stellen somit ein vielseitiges in-vitro-Modell dar. Effekte verschiedener Noxen, wie beispielsweise ionisierende Strahlung (IR) oder Medikamente, auf die frühe menschliche Entwicklung sowie deren molekulare Mechanismen können mithilfe von hESCs untersucht werden. Das Herz ist das erste funktionelle Organ, deshalb ist seine korrekte Bildung die Voraussetzung für alle sich nachfolgend entwickelnden Organe, die mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden müssen. Der Einfluss einer pränatalen Strahlenexposition auf die kardiale Entwicklung wurde bisher nur in wenigen Studien untersucht. Diese zeigten, dass die kardiale Entwicklung muriner ESCs beeinträchtigt ist. In der vorliegenden Dissertation wurde der Einfluss einer Röntgenstrahlenexposition auf die kardiale Differenzierungsfähigkeit von hESCs untersucht. Die Differenzierung wurde eine Woche nach Bestrahlung initiiert. Sowohl Gen- und Proteinexpression verschiedener Marker als auch die Funktionalität der schlagenden kardialen Cluster wurden über 15 Tage hinweg untersucht. Dabei wurde eine dosisabhängige Abnahme der kardialen Genexpression beobachtet: Während 0,1 Gy einen geringen Effekt auf die Expression von NKX2.5, TNNT2, MYH6/7 und MLC2a/v hatte, war nach Bestrahlung mit 1 Gy eine deutliche Reduktion zu sehen. Diese war durch eine 2 Gy-Bestrahlung noch deutlicher und bereits bei einem Marker des kardialen Mesoderms (MESP1) sichtbar. Außerdem wurde in den Kardiomyozyten, die aus den 2 Gy-bestrahlten hESCs hervorgingen, kein MLC2v-Protein detektiert, welches ein früher Marker der ventrikulären Spezifizierung und wichtig für die kardiale Kontraktion ist. Im Vergleich zu den Kontrollen zeigten diese Zellen des Weiteren geänderte Schlagraten und eine niedrigere Antwort auf Isoproterenol, ein Agonist der β-Adrenorezeptoren. Untersuchungen der molekularen Signalwege weisen darauf hin, dass diese Effekte durch ein beeinträchtigtes non-canonical-WNT-signaling und gp130-vermitteltes signaling bedingt werden. Da pluripotente Zellen nur vorübergehend während der frühen Schwangerschaft existieren, ist es statistisch wahrscheinlicher, dass eine Strahlenexposition zu einem späteren Zeitpunkt stattfindet. Um den Einfluss von IR auf differenzierende kardiale Kulturen zu untersuchen, wurden diese an bestimmten Zeitpunkten mit 1 Gy bestrahlt. Erste Experimente zeigten keine Änderungen auf molekularer und funktioneller Ebene. Diese Studie zeigte, dass hohe Dosen (2 Gy) einen deutlich negativen Effekt auf die kardiale Differenzierung von hESCs haben und auch die niedrigste getestete Dosis (0,1 Gy) zu dysregulierter kardialer Genexpression führt. Dies weist darauf hin, dass sich auch eine Dosis von 0,1 Gy, die Schwellendosis für Missbildungen und geistige Retardierung, schädlich auf den frühen Embryo auswirken könnte, da Entwicklungsprozesse nach einem strikten zeitlichen Muster ablaufen und selbst kleinste Änderungen in den Signalwegen die normale Entwicklung in vivo stören. Allerdings muss beachtet werden, dass die gemessene Dosis am Uterus bei den meisten einmaligen diagnostischen Untersuchungen deutlich geringer ist als 0,1 Gy.