三、放射生物学研究中实验动物的选择
(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。