三、放射生物学研究中实验动物的选择

http://www.100md.com 《实验动物学》

（一）实验动物种系的选择

放射生物学研究中可选用成年的猴、猪、羊、狗、兔、豚鼠、田鼠、大鼠、小鼠等动物来作实验。我们认为用猴、狗、大鼠和小鼠复制放射病模型比较理想。BALB/cAnN、A、LACA小鼠和Wistar大鼠对射线敏感，应该首选。

（二）实验动物性别、年龄、体重的选择

关于动物性别对放射感染性影响的报导是有争论的。一些材料证明雌性敏感性较高。而另一些（占多数）材料则认为雄性敏感性高或性别间无明显差别。性别间无明显差别在狗的实验中得到很好的证明。然而，在性周期的不同阶段，雌性动物的放射敏感性可能有变化。考虑到这点以及在实验中可能混入妊娠的雌性动物，所以在绝大多数情况下为放射生物学实验选择动物时，应该优先选用雄性动物。

因为动物的体重和年龄增加，可降低放射生物效应。这一点在照射狗时表现得更为明显。深入研究表明，当改变照射的几何位置时，在死亡率、放射性综合征的严重程度方面，仍程度不等地存在着这种影响（表10-13）。

表10-13

400伦丙种射线单向和多向照射对不同

体重狗＊损伤作用的综合材料（AkoeB1971）

体　重

死亡率（%）

平均寿命（天）

平均严重程度（相对单位）

初期反应

出血综合症

放射病

多向照射

小

100

16.2

1.70

3.00

3.15

中

60

13.2

1.50

3.00

3.05

大

80

13.6

1.10

2.50

2.90

单向照射

小

40

17.0

1.60

3.00

2.55

中

20

16.5

1.20

2.80

2.30

大

20

16.9

0.90

2.40

2.10

*小体重：7.0～11.0公斤，中等体重15.5～22.7公斤，大体重24.0～29.5公斤。

实验证明两kg以上家兔比两kg以下的放射敏感性低，大鼠的体重由180g增加到350g可以引起放射生物效应的降低。当照射小鼠时未见辐射效应与体重之间有密切的关系。因此注射生物学实验所用的动物体重，小鼠18～22g，大鼠180～220g，豚鼠250～300g，家兔2～2.5g，狗10～15kg。对慢性实验，考虑到实验的持续时间长，可选择体较小的动物。希望实验所用的各组动物的体重波动在一定范围内，小鼠1～2g、小鼠5～10g、豚鼠15～20g、家兔200～300g。体重的波动范围可以容许在±5～7%。

（三）实验动物辐射损伤病变特点的选择

在相类似的情况下，不同种系动物的放射病明显程度和发生时间是不同的。小鼠和大鼠几乎完全没有全身初期反应，豚鼠表现的不大显著，而狗和猴则非常明显。在家兔常常可观察到对照射所特有的休克样反应，并有部分动物在照射后立即或不久死亡。

小鼠和大鼠造血系统的损伤出现得最早（表10-14）。豚鼠、狗和猪造血障碍的特点发展比较缓慢。猴的造血改变与豚鼠、狗和猪相同。

肠放射综合征在小鼠和大鼠中表现得非常明显（表10-15），而家兔、豚鼠、狗和猴则明显。

表10-14

各种动物急性放射病时的造血障碍

（CeMeHOB 1965）

动物种类

照射剂量（伦）

表现最明显的时间

白细胞减少

贫血

骨髓空虚

淋巴样组织再生障碍

小鼠

400

4

12

4

2～4

700

4

12

4

3

大鼠

500

4

12

4.5

1～5

700

4

12

4

3

豚鼠

500

8

12

-

4

700

7～8

12

6

4

狗

600

7～8

-

7

5～6

猪

400～600

5

-

7

-

猴

550～700

7

-

-

-

500～6500

10以后

-

-

-

500～700

8～10

15

16

5～6

表10-15　 各种哺乳动物急性放射病肠型阶段发展特点（CeMeHOB）

动物

种类

致死剂量（LD100）650～1100伦

超致死剂量（2000～7000伦）

肠型死亡时间（天）

肠型阶段死亡数(%)

肠型死亡时间（天）

肠型阶段死亡数（%）

小鼠

3～4

40

3～4

100

大鼠

3～4

30

3～4

100

狗

5～7

0

3～4

100

豚鼠

5～7

10

5～7

100

猴

-

0

6～7

100

表10-16　　各种动物急性放射病时某些感染并发症的发生率（%）

（CeMeHOB）

动物

种类

照射剂量（伦）

扁桃体坏死性炎症

齿龈炎

肺　炎

肠　炎

结肠炎

小鼠

700

0

0

20

20

0

大鼠

500～700

0

0

10～20

10～30

0

豚鼠

500～700

0

0

40

5

3

狗

500～700

75～83.3

11～44.9

61

8

28

猴

500～700

-

1～9.8

15.2～16

16.6～40.7

35

急性放射病并发的感染过程在不同种类的动物中各有特点（表10-16）。小鼠和大鼠的特点是发生肺炎和肠炎。狗的典型感染并发症是坏死性咽峡炎和齿龈炎以及发生率较高的肺炎和发生率较低的结肠炎。小鼠、大鼠和豚鼠感染的特点是具有播散的倾向，引起全身败血症，而狗和猴的感染过程具有局限性特点。

人的放射病就其表现而言，与豚鼠、狗和猴的病理变化相似，其中与豚鼠相差较远，而和猴最为接近。

（四）实验动物不同季节和昼夜过程辐射效应的选择

在其它条件相同的情况下，动物在不同季节和昼夜过程的辐射效应有一定差异。因此要求动物预先适应实验环境和考虑动物在不同季节和昼夜的活动规律。机体内环境功能和季节性和昼夜性波动通常称为生物节律。它们对生物效应的影响是由于机体的许多生理机能活动在一昼夜间和一年四季中发生极其明显的变化所致。现已知实验动物的体温、血糖、基础代谢率、内分泌腺激素的分泌等均会发生昼夜明显的变化。

实验证明，不同季节对辐射效应有影响。家兔的放射敏感性在春夏两季升高，秋冬两季降低。在狗的实验中，这方面的关系虽不象家兔表现得那样明显，但狗在春、夏两季照射后的死亡率比秋、冬为高。小鼠的放射敏感性，在冬季和初夏显著升高，而初春和夏季则降低。大鼠的放射敏感性则没有明显的季节性波动。

动物对照射的敏感性的昼夜间有不同的变化，这种变化见于不同性别、种系和年龄的小鼠和大鼠。白天放射敏感性降低（死亡较少，LD50/30较高，体重下降较少，肝脏损伤较轻），夜间升高。同时，在小鼠和大鼠实验中，除了夜间21～24点的高峰外，还发现白天（小鼠9～12点，大鼠15点）损伤加重的情况。下午和后半夜放射敏感染性最低。大鼠与小鼠不同，其放射敏感性虽有昼夜间的明显波动，但不很剧烈。因此，为了得到有可比性的实验结果，所有实验组动物应在同一时间内进行照射。

因为哺乳动物放射病的急性期于第30天前结束，所以对小动物照射后观察30天，对狗（如未较早死亡时）则观察45天。地慢性放射病实验动物的观察，建议不少于12个月。

（五）实验动物对辐射作用条件的选择

1．辐射种类

不同种类的辐射所产生的生物学效应不同，从射线物理特性来看，电离密度和穿透能力对其生物效应有重要影响。α射线的电离密度较大，但穿透能力很弱，因此，由外照射时，对机体损伤作用小，而发射α射线的核素进入体内时则对机体的损伤作用很大。β射线的电离能力较α射线的小，而穿透力较大，由外照射时可引起皮肤表层的损伤，由内照射时亦引起明显的生物效应。X射线和r射线穿透力很强，与体内物质作用时产生次极电子，后者引起电离效应，其电离密度α及β射线的小，但由于能穿透深层的组织，由外照射时易于引起严重损伤。一般实验室常选用60Cor射线照射动物进行各辐射损伤研究。快中子和各种高能重粒子也都具很大的穿透力，而且在其射程的未端产生极高的电离密度。外照射时可引起比x和r射线更严重的损伤。

2．辐射剂量

辐射剂量与生物学效应之间存在着一定的相依关系。总的规律是剂量愈大，效应愈显著，但并不是一个直线关系。

急性放射病动物模型的复制方法，关键在于照射剂量的选择。根据实验目的和要求，选择好合适的照射剂量，以便复制程度适中的急性放射病。

现将常用的狗、大鼠、小鼠、家兔和猴的照射剂量与动物存活情况列于表10－17～表10－21供选择照射剂量时参考。

表10-17

狗所受剂量与动物存活情况 A表

照射剂量

（拉德）

剂量率

（拉德/分）

动物数

30天内

存活百分率

%

平均存活天数

存活数

死亡数

250

78

33

45

42.3

16.7

265

198

52

146

26.3

14.5

275

70

340

74

266

21.8

15.5

300

33.4～36.2

29

1

28

3.4

15.0

380

20.4

8

0

8

0

14.4 B表

腹部中心剂量（拉德）

头部剂量（拉德）

平均存活天数（天）

1500

1390

3.7

1940

1430

3.6

4860

3570

3.5

6800

5000

2.1

8740

6430

2.3

11650

8570

1.54

表10-18　　狗所受剂量和死亡动物存活时间的关系

剂量范围（拉德）

动物数

存活时间（天）

剂量范围（拉德）

动物数

存活时间（天）

13500～13000

8

0.99±0.71

982～829

12

5.67±2.13

10900

9

2.04±0.88

754～647

5

9.64±1.95

8260～7190

23

2.87±0.99

580～400

10

13.75±4.49

6880～5440

16

2.67±1.10

390～305

13

13.11±2.00

4890～3090

35

3.78±0.71

269～200

8

17.01±4.65

2980～2060

32

3.66±0.53

151～134

3

19.07±7.86

1760～1240

23

3.61±0.51

表10-19

大鼠照射剂量与动物存活情况 A表

照射剂量（拉德）

动物数

照后30天内

存活率%

存活数

死亡数

450

21

20

1

95.2

600

13

5

8

38.5

700

47

8

39

17.0

750

53

3

50

5.7

765

1131

169

962

14.9 B表

照射剂量（拉德）

剂量率（拉德/分）

动物数

存活时间（小时）

1400

156.7

10

93.6

1800

156.7

10

91.2

2000

156.7

10

86.4

2200

156.7

10

81.6

2400

156.7

10

81.6

2600

156.7

10

79.2

2000

250.0

5

84.9

10000

250.0

5

90.5

15000

250.0

5

87.6

20000

250.0

5

16.9

30000

250.0

5

7.12

表10-20　　　　 家兔照射剂量与动物存活情况

照射剂量（伦琴）

30天动物死亡率%

590

26

690

40

800

50

880

62

980

70

1450

93

表10-21

小鼠照射剂量与动物存活情况 A表

照射剂量（拉德）

动物数

照后30天内

存活率%

存活数

死亡数

680

30

6

24

20.0

750

27

4

23

14.8

780

85

6

79

7.1

810

20

0

20

0

780～830

150

1

149

0.67 B表

照射剂量（拉德）

动　物　数

存活时间（小时）

1000～1100

8

255

1200～1400

6

191

1600

4

178

1800

14

96

2000

24

96

2200

20

103

2400

20

101

2600

20

100

2800

10

95

注：剂量率：165.5～172拉德/分

3．剂量率

剂量率即单位时间内机体所接受的辐射剂量。在一般情况下，总辐射剂量相同时，剂量率愈大，生物效应愈显著，但有一定的限度。如r-射线剂量率为30伦/分时，小鼠的LD50/30为840伦，而当剂量率为3伦/分时，LD50/30则需1200伦。

4．分次照射及时间间隔

当辐射的总剂量和剂量率相同时，分次给予辐射的效应要低于一次给予的效应，总的规律是分次愈多，各次间的时间间隔愈长，则效应愈弱。例如，475伦的辐射一次照射小白鼠。60天内引起39%的动物死亡；若将上述照射剂量分成4次照射，每次照射间隔一天，则死亡率下降到23%；若同样分成4次，但每次间隔4天，则60天内全部动物可以存活。这种现象的发生，显然与机体的代偿和修复功能有关。

表10-22

猕猴照射剂量与动物存活情况＊

照射剂量（伦）

动物数

30天内死亡数

平均存活时间（小时）

300

12

1

-

400

5

1

538

500

22

9

359

575

6

2

287

600

9

5

-

650

6

4

355

700

23

21

-

725

6

6

302

800

8

8

-

850

4

4

331

900

10

10

-

1500

8

8

190

2000

8

8

150

2500

8

8

156

3500

8

8

143

5000

8

8

142

7500

5

5

138

10000

5

5

48

15000

5

5

13.6

25000

5

5

6.7

40000

5

5

3.9

※《昆明医学院资料选编》1979年第1期2～3页

5．照射部位和面积

同样质和量的辐射对动物不同部位作用的后果是不同的。腹部对照射的敏感性很高，盆腔、头、胸、四肢辐射敏感性依次下降。如600伦照射动物四肢引起的放射损伤很轻，而600伦照射头或腹部时则可有严重的病理变化。

在辐射总剂量、剂量率和照射部位都相同的条件下，照射面积愈大，则生物效应愈显著，全身照射的后果最严重，如照射狗的四肢可允许1000伦或更大剂量，而全身照射300伦就可使半数动物死亡，可致典型的造血型放射病。

6．照射方式

照射方式一般可分为外照射和内照射；若二者兼有，则称混合照射。在外照射中，单向和多向照射对生物效应有很大的影响。多向照射引起的死亡率较高。生存时间较短。例如，从4个或12个方向（四联或十二联X线照射装置照射狗时，绝对致死量为500伦；而单向照射时，则绝对致死量为800伦，其原因可能是多向照射时组织接受的辐射剂量比较均匀。因此，我们用于照射动物的钴源，是装有自动旋转装置的，这样照射的剂量均匀。

内照射是指放射性核素进入机体后，在其体内发射特有的辐射，作用于不同组织。其损伤效应受许多因素的影响，主要有放射性核素的物理化学特性、侵入途径、分布和排出特点、物理学和生物半衰期等。例如α放射体的生物学效应大于β和r放射体；由呼吸道侵入机体时，粒子大于1～2μ者多沉积于上呼吸道，小于0.5μ者多进入肺泡；如为可溶性化合物可迅速吸收入血，而难溶性化合物则多沉积于局部组织及相应的淋巴结，小量地、缓慢地转移至其它部位。

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