放射生物學研究中實驗動物的選擇和應用(3)

四、放射生物學研究中實驗動物的應用

　　（一）急性放射綜合征研究中的應用

　　實驗動物是研究急性放射綜合征的主要對象，常采用⁶⁰Cor-射線照射實驗動物，使其接受不同劑量的照射，復制成各種不同類型的放射綜合征或稱放射病。再來研究它的發病特點、變化規律、發病機理、診斷和防治方法等。

　　當動物全身一次受到較大劑量照射后，可產生急性放射病。隨著照射劑量增大，可以出現一些典型的綜合征。文獻上對放射病分型和制定標準等問題看法不盡一致。根據我們的資料，以狗為例，當受到200～700拉德照射后，動物所出現的綜合征主要是以造血系統功能和結構的變化為主，一般稱造血型放射病；2000～8000拉德照射后，動物出現的綜合征除造血系統功能及結構有嚴重損傷外，消化系統（胃腸道特別是小腸）出現明顯變化，引起消化系統改變為主的綜合征，稱腸（胃腸）型放射病38000～15000拉德照射后可出現以心血管系統癥候為主的放射病，叫心血管型放射病。15000拉德以上照射后，動物主要出現一些以中樞神經系統（主要是腦）癥候為主的綜合征稱為腦型放射病。各型放射病之間并不是截然分開的，中間可有過渡型，而且病變也是交錯存在的。照射劑量在800～2000拉德之間，隨動物機狀況不同可產生造血型或腸型放射病。照射劑量在800～15000拉德之間，隨動物情況不同的可產生心血管型或腦型放射病。動物種類不同造成各型放射病所需劑量亦不同。

　　根據我們對372條狗、500只大鼠、1000多只小鼠的實驗資料分析，我們認為急性放射病類型的劃分標準應綜合考慮四個方面問題：即⑴照射劑量、劑量率；⑵臨床癥狀；⑶死亡時間；⑷病理檢查。綜合起來判定屬哪種類型的放射病。造血型放射病的動物，造血器官（骨髓、脾、淋巴結）發生明顯的改變，而消化系統（胃、小腸、結腸）只出現輕微的可恢復的一些變化，臨床上可出現一般放射病的典型分期（初期、假愈期、極期）。病程2～4周。中度以上造血型放射病動物死亡原因是發生了嚴重的出血和感染的結果。腸型放射病，除造血系統發生嚴重的病變外，突出的病變在腸道（主要是小腸），動物照射后即可出現頻繁嘔吐，初期及假愈期短暫或不明顯，很快進入極期，嘔吐更為頑固，狗可吐出膽汁（吐黃）。第一、二天可出現不典型的的柏油便，此后即可出現血水便。吐黃、血小便是腸型放射病的典型臨床癥候，而出血和感染可以不出現。狗在照射800～2000拉德（交叉劑量范圍）時可出現輕微吐黃水和血水便。這是一種過渡型（既有極重度造血癥狀，又有腸型癥狀）。由于腸型放射病動物小腸粘膜損傷、脫落、隱窩受到嚴重破壞，失去增殖更新能力，絨毛剝脫，失去正常的屏障，腸道內營養物的消化吸收產生嚴重障礙，體內水分、電解質以及其他一些物質將從腸腔漏失，水、電解質失衡。加上機體免疫防御能力低下，腸道細菌繁殖，毒素增多和擴散，這些改變引起上述上系列癥狀，動物在3～5內死亡（平均3.5天）。

　　腸型放射病的病理組織學診斷標準，我們規定是腸腺細胞一直到動物死亡都看不到分裂相，沒有再生腸腺或腺細胞團。

　　腦型放射病動物的胃腸系統和造血組織受到比腸型放射病更嚴重的損傷，但由于病程很短，在數小時或２天內即可死亡，因而看不到其后期的病變過程。突出的病變發生在腦組織，小腦、腦干、下丘腦病變更為嚴重。根據我們對小腦皮層超微結構變化的實驗觀察，小腦皮層顆粒細胞大量變性壞死，很多浦氏細胞樹突棘狀器處于孤立狀態，神經突觸退變或破壞嚴重，有許多神經髓鞘發生了各種形式的退變。由于小腦顆粒細胞大量變性壞死，失去重要中間傳導站的作用，不僅中斷了來自脊髓小腦束以及大腦一橋腦一小腦束的傳入沖動，而且送到浦氏細胞、高爾基氏細胞、藍細胞以及星狀細胞的沖動也中斷了，因此動物身體平衡和肌肉活動等得不到高級神經中樞的調節，從而使動物產生了一些典型的臨床癥候抽搐、共濟失調、肌肉震顫、眼球震顫、昏迷、角弓反張等。

　　急性放射病一般分為造血型、腸型和腦型三型，但是否存在心血管型，目前國內外學者尚有爭議，我們通過對203條狗和367只大鼠不同水平超致死劑量⁶⁰Cor射線一次全身照射后的心管功能、形態和血漿酶活力等變化觀察證實在腸型與腦型之間存在心血管型放射病。此型放射病的造型劑量狗為9000～15000拉德，大鼠為20000～25000拉德，其特點是照射劑量介于腸型和腦型之間；病程較腦型稍長；有明顯的心衰、休克等病癥；出現一系列心血管功能低下的變化如動脈血壓迅速下降、心輸出量和心臟血流量早期即有明顯減少、循環代償功能喪失、心電圖有明顯反映心肌炎和心肌除極和復極過程障礙的變化，反映心肌損傷的LDH_１顯著升高；病理形態學上可見到心肌嚴重病變，如心肌炎細胞浸潤、心肌纖維萎縮、變性、壞死、溶解等變化，而此時小腦皮層顆粒細胞基本正常或固縮的還不多，病變嚴重者固縮最多也不超過２５％。心血管型放射病動物模型的復制成功，不僅對我們充分認識心血管系統輻射損傷在放射病發生、發展過程中的作用和急性放射病的分型問題上具有一定理論意義，而且在強輻射核武器殺傷效應條件下，傷員的分類、防護和救治方面也有一定實際價值。

　　狗的三種類型急性放射病鑒別標準可見表10-23。動物四種類型放射病造型所需的選擇劑量見表10-24。

　　（二）內照射效應研究中的應用

　　放射性核素引起動物急性損傷的病理主要為破壞過程，它與核素分布類型有關。全身均勻性分布的核素急性損傷基本與外照射相同，如¹²⁷Cs、^３H等。那些選擇性分布的核素除有類似全身照射的損傷表現外，同時還出現重要器官的局部嚴重損傷改變，如表10-25所列舉的幾種主要放射性核素的急性損傷中，親骨性核素⁹⁰Sr主要表現為造血組織的損傷，動物死于嚴重的出血和貧血；視網狀內皮系統的核素，如²¹⁰Po、¹⁴⁴Ce、¹⁴⁷Pm，對造血組織、肝、脾的損傷都比較嚴重，使動物死于廣泛的出血、感染與胃腸功能障礙；選擇性分布于甲狀腺的¹³¹I主要造成甲狀腺組織嚴重損傷與功能低下；吸入難溶性²³⁹PuO₂主要沉積于肺，引起肺功能不全，導致心肺功能衰竭死亡，這些都是核素的輻射作用所引起局部嚴重損傷的結果。

表10-23 　狗三種類型急性放射病臨床及病理變化的主要點鑒別

表10-24 　常用動物四型放射病造型選擇劑量（拉德）

　　 引起急性損傷的劑量，因各種核素的輻射類型、能量、化學性質以及它在體內的有效半堿期等因素不同而異。例如²¹⁰Po與³H相比較，²¹⁰Po為α輻射體，能量大，與體內蛋白質的硫基結合緊，且選擇性沉積于對輻射敏感的造血組織內，有效半減期較長，而³H是一種低能量的β輻射體，有效半減期短，在體內呈均勻性分布，因而²¹⁰Po的急性損傷劑量比³H的低千倍。

　　放射性核素對動物的慢性損傷有兩種情況，即小量多次和一次內污染放射性核素對動物的持續性內照射。有人曾觀察了小量多次給家兔注射⁸⁹Sr對造血功能的影響，在三年內，每日注射⁸⁹Sr2.68微居里/公斤，它的造血功能損傷大致分三期：第一期⁸⁹Sr作用初期（11～12月），造血器官的變化不穩定，表現為網織紅細胞數、血小板數、白細胞總數波動大。第二期上述血液指標波動小，網織紅細胞數稍有增加。第三期出現紅白細胞數、淋巴細胞絕對數、網織紅細胞數減少。此外，還表現機體免疫功能減低、早衰、部分動物死亡。表10～26列舉了幾種核素對動物內照射遠期引起腫瘤的結果，分析結果可以看出：遠期損傷的部位多為該核素的緊要器官；損傷的性質多為惡性腫瘤和血液病；引起損傷的劑量也因核素的理化性質和器官的敏感性因素不同而異，因為親骨性的諸核素，引起狗骨肉瘤的劑量也有差別（表10-27）。²³⁹Pu、²²⁶Ra、²²⁸Th、⁹⁰Sr四種核素相比，以²²⁸Th的相對生物效應最大。近年來有人對²³⁹Pu致動物骨肉瘤效應的研究證實，最低致癌劑量為78拉德。

表10-26 　幾種放射性核素對動物遠期損傷的劑量與特點