四、放射生物学研究中实验动物的应用

　　（一）急性放射综合征研究中的应用

　　实验动物是研究急性放射综合征的主要对象，常采用⁶⁰Cor-射线照射实验动物，使其接受不同剂量的照射，复制成各种不同类型的放射综合征或称放射病。再来研究它的发病特点、变化规律、发病机理、诊断和防治方法等。

　　当动物全身一次受到较大剂量照射后，可产生急性放射病。随着照射剂量增大，可以出现一些典型的综合征。文献上对放射病分型和制定标准等问题看法不尽一致。根据我们的资料，以狗为例，当受到200～700拉德照射后，动物所出现的综合征主要是以造血系统功能和结构的变化为主，一般称造血型放射病；2000～8000拉德照射后，动物出现的综合征除造血系统功能及结构有严重损伤外，消化系统（胃肠道特别是小肠）出现明显变化，引起消化系统改变为主的综合征，称肠（胃肠）型放射病38000～15000拉德照射后可出现以心血管系统症候为主的放射病，叫心血管型放射病。15000拉德以上照射后，动物主要出现一些以中枢神经系统（主要是脑）症候为主的综合征称为脑型放射病。各型放射病之间并不是截然分开的，中间可有过渡型，而且病变也是交错存在的。照射剂量在800～2000拉德之间，随动物机状况不同可产生造血型或肠型放射病。照射剂量在800～15000拉德之间，随动物情况不同的可产生心血管型或脑型放射病。动物种类不同造成各型放射病所需剂量亦不同。

　　根据我们对372条狗、500只大鼠、1000多只小鼠的实验资料分析，我们认为急性放射病类型的划分标准应综合考虑四个方面问题：即⑴照射剂量、剂量率；⑵临床症状；⑶死亡时间；⑷病理检查。综合起来判定属哪种类型的放射病。造血型放射病的动物，造血器官（骨髓、脾、淋巴结）发生明显的改变，而消化系统（胃、小肠、结肠）只出现轻微的可恢复的一些变化，临床上可出现一般放射病的典型分期（初期、假愈期、极期）。病程2～4周。中度以上造血型放射病动物死亡原因是发生了严重的出血和感染的结果。肠型放射病，除造血系统发生严重的病变外，突出的病变在肠道（主要是小肠），动物照射后即可出现频繁呕吐，初期及假愈期短暂或不明显，很快进入极期，呕吐更为顽固，狗可吐出胆汁（吐黄）。第一、二天可出现不典型的的柏油便，此后即可出现血水便。吐黄、血小便是肠型放射病的典型临床症候，而出血和感染可以不出现。狗在照射800～2000拉德（交叉剂量范围）时可出现轻微吐黄水和血水便。这是一种过渡型（既有极重度造血症状，又有肠型症状）。由于肠型放射病动物小肠粘膜损伤、脱落、隐窝受到严重破坏，失去增殖更新能力，绒毛剥脱，失去正常的屏障，肠道内营养物的消化吸收产生严重障碍，体内水分、电解质以及其他一些物质将从肠腔漏失，水、电解质失衡。加上机体免疫防御能力低下，肠道细菌繁殖，毒素增多和扩散，这些改变引起上述上系列症状，动物在3～5内死亡（平均3.5天）。

　　肠型放射病的病理组织学诊断标准，我们规定是肠腺细胞一直到动物死亡都看不到分裂相，没有再生肠腺或腺细胞团。

　　脑型放射病动物的胃肠系统和造血组织受到比肠型放射病更严重的损伤，但由于病程很短，在数小时或２天内即可死亡，因而看不到其后期的病变过程。突出的病变发生在脑组织，小脑、脑干、下丘脑病变更为严重。根据我们对小脑皮层超微结构变化的实验观察，小脑皮层颗粒细胞大量变性坏死，很多浦氏细胞树突棘状器处于孤立状态，神经突触退变或破坏严重，有许多神经髓鞘发生了各种形式的退变。由于小脑颗粒细胞大量变性坏死，失去重要中间传导站的作用，不仅中断了来自脊髓小脑束以及大脑一桥脑一小脑束的传入冲动，而且送到浦氏细胞、高尔基氏细胞、蓝细胞以及星状细胞的冲动也中断了，因此动物身体平衡和肌肉活动等得不到高级神经中枢的调节，从而使动物产生了一些典型的临床症候抽搐、共济失调、肌肉震颤、眼球震颤、昏迷、角弓反张等。

　　急性放射病一般分为造血型、肠型和脑型三型，但是否存在心血管型，目前国内外学者尚有争议，我们通过对203条狗和367只大鼠不同水平超致死剂量⁶⁰Cor射线一次全身照射后的心管功能、形态和血浆酶活力等变化观察证实在肠型与脑型之间存在心血管型放射病。此型放射病的造型剂量狗为9000～15000拉德，大鼠为20000～25000拉德，其特点是照射剂量介于肠型和脑型之间；病程较脑型稍长；有明显的心衰、休克等病症；出现一系列心血管功能低下的变化如动脉血压迅速下降、心输出量和心脏血流量早期即有明显减少、循环代偿功能丧失、心电图有明显反映心肌炎和心肌除极和复极过程障碍的变化，反映心肌损伤的LDH_１显著升高；病理形态学上可见到心肌严重病变，如心肌炎细胞浸润、心肌纤维萎缩、变性、坏死、溶解等变化，而此时小脑皮层颗粒细胞基本正常或固缩的还不多，病变严重者固缩最多也不超过２５％。心血管型放射病动物模型的复制成功，不仅对我们充分认识心血管系统辐射损伤在放射病发生、发展过程中的作用和急性放射病的分型问题上具有一定理论意义，而且在强辐射核武器杀伤效应条件下，伤员的分类、防护和救治方面也有一定实际价值。

　　狗的三种类型急性放射病鉴别标准可见表10-23。动物四种类型放射病造型所需的选择剂量见表10-24。

　　（二）内照射效应研究中的应用

　　放射性核素引起动物急性损伤的病理主要为破坏过程，它与核素分布类型有关。全身均匀性分布的核素急性损伤基本与外照射相同，如¹²⁷Cs、^３H等。那些选择性分布的核素除有类似全身照射的损伤表现外，同时还出现重要器官的局部严重损伤改变，如表10-25所列举的几种主要放射性核素的急性损伤中，亲骨性核素⁹⁰Sr主要表现为造血组织的损伤，动物死于严重的出血和贫血；视网状内皮系统的核素，如²¹⁰Po、¹⁴⁴Ce、¹⁴⁷Pm，对造血组织、肝、脾的损伤都比较严重，使动物死于广泛的出血、感染与胃肠功能障碍；选择性分布于甲状腺的¹³¹I主要造成甲状腺组织严重损伤与功能低下；吸入难溶性²³⁹PuO₂主要沉积于肺，引起肺功能不全，导致心肺功能衰竭死亡，这些都是核素的辐射作用所引起局部严重损伤的结果。

表10-23 　狗三种类型急性放射病临床及病理变化的主要点鉴别

表10-24 　常用动物四型放射病造型选择剂量（拉德）

　　 引起急性损伤的剂量，因各种核素的辐射类型、能量、化学性质以及它在体内的有效半碱期等因素不同而异。例如²¹⁰Po与³H相比较，²¹⁰Po为α辐射体，能量大，与体内蛋白质的硫基结合紧，且选择性沉积于对辐射敏感的造血组织内，有效半减期较长，而³H是一种低能量的β辐射体，有效半减期短，在体内呈均匀性分布，因而²¹⁰Po的急性损伤剂量比³H的低千倍。

　　放射性核素对动物的慢性损伤有两种情况，即小量多次和一次内污染放射性核素对动物的持续性内照射。有人曾观察了小量多次给家兔注射⁸⁹Sr对造血功能的影响，在三年内，每日注射⁸⁹Sr2.68微居里/公斤，它的造血功能损伤大致分三期：第一期⁸⁹Sr作用初期（11～12月），造血器官的变化不稳定，表现为网织红细胞数、血小板数、白细胞总数波动大。第二期上述血液指标波动小，网织红细胞数稍有增加。第三期出现红白细胞数、淋巴细胞绝对数、网织红细胞数减少。此外，还表现机体免疫功能减低、早衰、部分动物死亡。表10～26列举了几种核素对动物内照射远期引起肿瘤的结果，分析结果可以看出：远期损伤的部位多为该核素的紧要器官；损伤的性质多为恶性肿瘤和血液病；引起损伤的剂量也因核素的理化性质和器官的敏感性因素不同而异，因为亲骨性的诸核素，引起狗骨肉瘤的剂量也有差别（表10-27）。²³⁹Pu、²²⁶Ra、²²⁸Th、⁹⁰Sr四种核素相比，以²²⁸Th的相对生物效应最大。近年来有人对²³⁹Pu致动物骨肉瘤效应的研究证实，最低致癌剂量为78拉德。

表10-26 　几种放射性核素对动物远期损伤的剂量与特点

表10-27　几种亲骨性核素引起狗骨肉瘤的相对生物效应