醫(yī)學(xué)放射生物學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的選擇和應(yīng)用

　　 （一)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種系的選擇

　　放射生物學(xué)研究中可選用成年的猴、豬、羊、狗、兔、豚鼠、田鼠、大鼠、小鼠等動(dòng)物來作實(shí)驗(yàn)。我們認(rèn)為用猴、狗、大鼠和小鼠復(fù)制放射病模型比較理想。BALB/cAnN、A、LACA小鼠和Wistar大鼠對射線敏感，應(yīng)該首選。

　�。ǘ�)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物性別、年齡、體重的選擇

　　關(guān)于動(dòng)物性別對放射感染性影響的報(bào)導(dǎo)是有爭論的。一些材料證明雌性敏感性較高。而另一些（占多數(shù))材料則認(rèn)為雄性敏感性高或性別間無明顯差別。性別間無明顯差別在狗的實(shí)驗(yàn)中得到很好的證明。然而，在性周期的不同階段，雌性動(dòng)物的放射敏感性可能有變化。考慮到這點(diǎn)以及在實(shí)驗(yàn)中可能混入妊娠的雌性動(dòng)物，所以在絕大多數(shù)情況下為放射生物學(xué)實(shí)驗(yàn)選擇動(dòng)物時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先選用雄性動(dòng)物。

　　因?yàn)閯?dòng)物的體重和年齡增加，可降低放射生物效應(yīng)。這一點(diǎn)在照射狗時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。深入研究表明，當(dāng)改變照射的幾何位置時(shí)，在死亡率、放射性綜合征的嚴(yán)重程度方面，仍程度不等地存在著這種影響（表10-13)。醫(yī)學(xué)全在.線提供

表10-13　400倫丙種射線單向和多向照射對不同體重狗^＊損傷作用的綜合材料（AkoeB1971)

*小體重：7.0～11.0公斤，中等體重15.5～22.7公斤，大體重24.0～29.5公斤。

　　實(shí)驗(yàn)證明兩kg以上家兔比兩kg以下的放射敏感性低，大鼠的體重由180g增加到350g可以引起放射生物效應(yīng)的降低。當(dāng)照射小鼠時(shí)未見輻射效應(yīng)與體重之間有密切的關(guān)系。因此注射生物學(xué)實(shí)驗(yàn)所用的動(dòng)物體重，小鼠18～22g，大鼠180～220g，豚鼠250～300g，家兔2～2.5g，狗10～15kg。對慢性實(shí)驗(yàn)，考慮到實(shí)驗(yàn)的持續(xù)時(shí)間長，可選擇體較小的動(dòng)物。希望實(shí)驗(yàn)所用的各組動(dòng)物的體重波動(dòng)在一定范圍內(nèi)，小鼠1～2g、小鼠5～10g、豚鼠15～20g、家兔200～300g。體重的波動(dòng)范圍可以容許在±5～7%。

　　（三)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物輻射損傷病變特點(diǎn)的選擇

　　在相類似的情況下，不同種系動(dòng)物的放射病明顯程度和發(fā)生時(shí)間是不同的。小鼠和大鼠幾乎完全沒有全身初期反應(yīng)，豚鼠表現(xiàn)的不大顯著，而狗和猴則非常明顯。在家兔常�？捎^察到對照射所特有的休克樣反應(yīng)，并有部分動(dòng)物在照射后立即或不久死亡。

　　小鼠和大鼠造血系統(tǒng)的損傷出現(xiàn)得最早（表10-14)。豚鼠、狗和豬造血障礙的特點(diǎn)發(fā)展比較緩慢。猴的造血改變與豚鼠、狗和豬相同。

　　腸放射綜合征在小鼠和大鼠中表現(xiàn)得非常明顯（表10-15)，而家兔、豚鼠、狗和猴則明顯。

表10-14　各種動(dòng)物急性放射病時(shí)的造血障礙（CeMeHOB 1965)

表10-15　各種哺乳動(dòng)物急性放射病腸型階段發(fā)展特點(diǎn)（CeMeHOB)

表10-16　各種動(dòng)物急性放射病時(shí)某些感染并發(fā)癥的發(fā)生率（%)
（CeMeHOB)

　　急性放射病并發(fā)的感染過程在不同種類的動(dòng)物中各有特點(diǎn)（表10-16)。小鼠和大鼠的特點(diǎn)是發(fā)生肺炎和腸炎。狗的典型感染并發(fā)癥是壞死性咽峽炎和齒齦炎以及發(fā)生率較高的肺炎和發(fā)生率較低的結(jié)腸炎。小鼠、大鼠和豚鼠感染的特點(diǎn)是具有播散的傾向，引起全身敗血癥，而狗和猴的感染過程具有局限性特點(diǎn)。

　　人的放射病就其表現(xiàn)而言，與豚鼠、狗和猴的病理變化相似，其中與豚鼠相差較遠(yuǎn)，而和猴最為接近。

　　（四)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不同季節(jié)和晝夜過程輻射效應(yīng)的選擇

　　在其它條件相同的情況下，動(dòng)物在不同季節(jié)和晝夜過程的輻射效應(yīng)有一定差異。因此要求動(dòng)物預(yù)先適應(yīng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境和考慮動(dòng)物在不同季節(jié)和晝夜的活動(dòng)規(guī)律。機(jī)體內(nèi)環(huán)境功能和季節(jié)性和晝夜性波動(dòng)通常稱為生物節(jié)律。它們對生物效應(yīng)的影響是由于機(jī)體的許多生理機(jī)能活動(dòng)在一晝夜間和一年四季中發(fā)生極其明顯的變化所致�，F(xiàn)已知實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的體溫、血糖、基礎(chǔ)代謝率、內(nèi)分泌腺激素的分泌等均會(huì)發(fā)生晝夜明顯的變化。

　　實(shí)驗(yàn)證明，不同季節(jié)對輻射效應(yīng)有影響。家兔的放射敏感性在春夏兩季升高，秋冬兩季降低。在狗的實(shí)驗(yàn)中，這方面的關(guān)系雖不象家兔表現(xiàn)得那樣明顯，但狗在春、夏兩季照射后的死亡率比秋、冬為高。小鼠的放射敏感性，在冬季和初夏顯著升高，而初春和夏季則降低。大鼠的放射敏感性則沒有明顯的季節(jié)性波動(dòng)。

　　動(dòng)物對照射的敏感性的晝夜間有不同的變化，這種變化見于不同性別、種系和年齡的小鼠和大鼠。白天放射敏感性降低（死亡較少，LD50/30較高，體重下降較少，肝臟損傷較輕)，夜間升高。同時(shí)，在小鼠和大鼠實(shí)驗(yàn)中，除了夜間21～24點(diǎn)的高峰外，還發(fā)現(xiàn)白天（小鼠9～12點(diǎn)，大鼠15點(diǎn))損傷加重的情況。下午和后半夜放射敏感染性最低。大鼠與小鼠不同，其放射敏感性雖有晝夜間的明顯波動(dòng)，但不很劇烈。因此，為了得到有可比性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所有實(shí)驗(yàn)組動(dòng)物應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行照射。

　　因?yàn)椴溉閯?dòng)物放射病的急性期于第30天前結(jié)束，所以對小動(dòng)物照射后觀察30天，對狗（如未較早死亡時(shí))則觀察45天。地慢性放射病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的觀察，建議不少于12個(gè)月。

　�。ㄎ�)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對輻射作用條件的選擇

　　1．輻射種類

　　不同種類的輻射所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)不同，從射線物理特性來看，電離密度和穿透能力對其生物效應(yīng)有重要影響。α射線的電離密度較大，但穿透能力很弱，因此，由外照射時(shí)，對機(jī)體損傷作用小，而發(fā)射α射線的核素進(jìn)入體內(nèi)時(shí)則對機(jī)體的損傷作用很大。β射線的電離能力較α射線的小，而穿透力較大，由外照射時(shí)可引起皮膚表層的損傷，由內(nèi)照射時(shí)亦引起明顯的生物效應(yīng)。X射線和r射線穿透力很強(qiáng)，與體內(nèi)物質(zhì)作用時(shí)產(chǎn)生次極電子，后者引起電離效應(yīng)，其電離密度α及β射線的小，但由于能穿透深層的組織，由外照射時(shí)易于引起嚴(yán)重?fù)p傷。一般實(shí)驗(yàn)室常選用⁶⁰Cor射線照射動(dòng)物進(jìn)行各輻射損傷研究�？熘凶雍透鞣N高能重粒子也都具很大的穿透力，而且在其射程的未端產(chǎn)生極高的電離密度。外照射時(shí)可引起比x和r射線更嚴(yán)重的損傷。

　　2．輻射劑量

　　輻射劑量與生物學(xué)效應(yīng)之間存在著一定的相依關(guān)系�？偟囊�(guī)律是劑量愈大，效應(yīng)愈顯著，但并不是一個(gè)直線關(guān)系。

　　急性放射病動(dòng)物模型的復(fù)制方法，關(guān)鍵在于照射劑量的選擇。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵�求，選擇好合適的照射劑量，以便復(fù)制程度適中的急性放射病。

　　現(xiàn)將常用的狗、大鼠、小鼠、家兔和猴的照射劑量與動(dòng)物存活情況列于表10－17～表10－21供選擇照射劑量時(shí)參考。

表10-17　狗所受劑量與動(dòng)物存活情況

A表

B表

表10-18　狗所受劑量和死亡動(dòng)物存活時(shí)間的關(guān)系

表10-19　大鼠照射劑量與動(dòng)物存活情況

A表

B表

表10-20　家兔照射劑量與動(dòng)物存活情況

表10-21　小鼠照射劑量與動(dòng)物存活情況

A表

B表

注：劑量率：165.5～172拉德/分

　　3．劑量率

　　劑量率即單位時(shí)間內(nèi)機(jī)體所接受的輻射劑量。在一般情況下，總輻射劑量相同時(shí)，劑量率愈大，生物效應(yīng)愈顯著，但有一定的限度。如r-射線劑量率為30倫/分時(shí)，小鼠的LD50/30為840倫，而當(dāng)劑量率為3倫/分時(shí)，LD_50/30則需1200倫。

　　4．分次照射及時(shí)間間隔

　　當(dāng)輻射的總劑量和劑量率相同時(shí)，分次給予輻射的效應(yīng)要低于一次給予的效應(yīng)，總的規(guī)律是分次愈多，各次間的時(shí)間間隔愈長，則效應(yīng)愈弱。例如，475倫的輻射一次照射小白鼠。60天內(nèi)引起39%的動(dòng)物死亡；若將上述照射劑量分成4次照射，每次照射間隔一天，則死亡率下降到23%；若同樣分成4次，但每次間隔4天，則60天內(nèi)全部動(dòng)物可以存活。這種現(xiàn)象的發(fā)生，顯然與機(jī)體的代償和修復(fù)功能有關(guān)。

表10-22 　獼猴照射劑量與動(dòng)物存活情況^＊

※《昆明醫(yī)學(xué)院資料選編》1979年第1期2～3頁

　　5．照射部位和面積

　　同樣質(zhì)和量的輻射對動(dòng)物不同部位作用的后果是不同的。腹部對照射的敏感性很高，盆腔、頭、胸、四肢輻射敏感性依次下降。如600倫照射動(dòng)物四肢引起的放射損傷很輕，而600倫照射頭或腹部時(shí)則可有嚴(yán)重的病理變化。

　　在輻射總劑量、劑量率和照射部位都相同的條件下，照射面積愈大，則生物效應(yīng)愈顯著，全身照射的后果最嚴(yán)重，如照射狗的四肢可允許1000倫或更大劑量，而全身照射300倫就可使半數(shù)動(dòng)物死亡，可致典型的造血型放射病。

　　6．照射方式

　　照射方式一般可分為外照射和內(nèi)照射；若二者兼有，則稱混合照射。在外照射中，單向和多向照射對生物效應(yīng)有很大的影響。多向照射引起的死亡率較高。生存時(shí)間較短。例如，從4個(gè)或12個(gè)方向（四聯(lián)或十二聯(lián)X線照射裝置照射狗時(shí)，絕對致死量為500倫；而單向照射時(shí)，則絕對致死量為800倫，其原因可能是多向照射時(shí)組織接受的輻射劑量比較均勻。因此，我們用于照射動(dòng)物的鈷源，是裝有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置的，這樣照射的劑量均勻。

　　內(nèi)照射是指放射性核素進(jìn)入機(jī)體后，在其體內(nèi)發(fā)射特有的輻射，作用于不同組織。其損傷效應(yīng)受許多因素的影響，主要有放射性核素的物理化學(xué)特性、侵入途徑、分布和排出特點(diǎn)、物理學(xué)和生物半衰期等。例如α放射體的生物學(xué)效應(yīng)大于β和r放射體；由呼吸道侵入機(jī)體時(shí)，粒子大于1～2μ者多沉積于上呼吸道，小于0.5μ者多進(jìn)入肺泡；如為可溶性化合物可迅速吸收入血，而難溶性化合物則多沉積于局部組織及相應(yīng)的淋巴結(jié)，小量地、緩慢地轉(zhuǎn)移至其它部位。

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