《實驗動物科學(xué)》 二、實驗動物對輻射效應(yīng)的影響

同樣種類和劑量的輻射以相同的方式作用于機體時，所出現(xiàn)的后果往往用動物的種類、年齡、性別、機體狀況等而異，即有不同的輻射反應(yīng)。放射生物學(xué)研究中常用放射敏感性（Radiosensitivity）的概念來觀察個體組織、細(xì)胞的敏感程度。放射敏感性，是指當(dāng)一切照射條件完全嚴(yán)格一致時，機體或其組織成部分在射線作用下發(fā)生的某種變化的程度和速度，若變化大且其發(fā)生迅速，則表明其敏感性高，反之，則相反。一般文獻資料中多以細(xì)胞、組織的形態(tài)學(xué)損傷或機體的死亡作為判斷放射敏感性的依據(jù)。下面所指的放射敏感性，都是以此為準(zhǔn)的。

（一）種系發(fā)生過程中的放射敏感性

不同種系動物的放射敏感差別很大，總的趨勢是：種系發(fā)生的等級愈高，機體結(jié)構(gòu)愈復(fù)雜，其放射敏感性也愈高。脊椎動物的放射敏感性高于無脊椎動物；在脊椎動物中，哺乳類比鳥類、魚類、兩棲類和爬蟲類為高。哺乳類中各種實驗動物的放射敏感性差異也較大，豚鼠、狗、山羊、和綿羊、豬對射線比較敏感，猴、小鼠次之，大鼠、田鼠更次之（見表10-10）。

表10-10　各種動物羊致死劑量比較表

動物種類LD50/30動物種類LD50/30倫琴拉德倫琴拉德猴500～550546豚　鼠200～400400羊350～500237田　鼠700-豬230～275247大　鼠600～800796狗250～300244小　鼠400～600633兔750～800751人285±25-

家兔對放射的敏感性與其它實驗動物有一定差異。家兔的LD50/30的劑量為750～800倫琴或751拉德，但其受射線照射時初期反應(yīng)比其它動物要敏感得多，常出現(xiàn)一種應(yīng)激反應(yīng)性的變化，我們稱之為放射性休克狀態(tài)，而且隨著照射劑量的不斷增加，休克的發(fā)生率也隨之增加，如不及時采取搶救措施（當(dāng)動物發(fā)生四肢軟癱并不斷抽搐，瞳孔尚未散大之前，立即由于耳緣靜脈快速注射25%可拉明0.5～1.0毫升，同時配合作人工呼吸），喪失搶救時機，動物會很快死去，對實驗影響很大。家兔照射初期的放射性休克發(fā)生率與照射劑量呈一定的線性關(guān)系（見表10-11）。

表10-11　家兔*照射初期休克發(fā)生率與照射劑量關(guān)系

（劑量率24.5倫琴/分）

照射劑量（倫琴）休克發(fā)生率%60016700228002790033100039110045120051130057140063150069160075

*雜種兔照射初期休克發(fā)生率要低

同一種動物中的不同品系亦可表現(xiàn)出顯著不同的放射敏感性。例如BALB/cAnN小鼠對X線或r線照射均極為敏感。A系小鼠對X線照射高度敏感。LACA小鼠對射線也較敏感。而C57BR/cdJN對射線不敏感，而具有一定、抗射線的能力。Wistar大鼠在一定劑量范圍內(nèi)，對兩種射線的敏感性應(yīng)高于雜種大鼠。

（二）個體發(fā)生中的放射敏感性

哺乳動物在個體發(fā)育的不同階段，其放射敏感性有明顯的差別。一般規(guī)律是放射敏感性隨著個體發(fā)生的過程而逐漸降低。在胚胎植入前母體受照射時，放射敏感性很高，較小的劑量即可引起胚胎的大量死亡；此時不死的胚胎可繼續(xù)發(fā)育，畸形發(fā)生率較低。在器官形成期進行照射時，雖胚胎的死亡率降低，卻出現(xiàn)較多的畸形和死胎。有人認(rèn)為，這一時期是胚胎發(fā)育過程中放射敏感性很高的“危險期”。在器官形成期的后期，胚胎的放射敏感性開始下降，胎兒期的放射敏感性明顯地低于以前各期（圖10-7）。

圖10-7　胚胎發(fā)育不同時期的輻射敏感性

（小鼠200R照射的實驗資料，并外推引伸到人體）

在出生后的個體發(fā)育過程中，幼年動物的放射敏感性比成年的要高，但老年動物的機體由于各種功能的衰退，其耐受輻射（特別是大劑量輻射）的能力低于成年時期。

（三）組織和細(xì)胞的輻射敏感性

動物不同組織和細(xì)胞對輻射作用的反應(yīng)有很大的差別。成年動物機體各種細(xì)胞的放射敏感性與其功能狀態(tài)有密切的關(guān)系。早在1906年Bergonie和Tribndeau在觀察大鼠睪丸的輻射效應(yīng)時就曾發(fā)現(xiàn)，分裂的細(xì)胞（生精細(xì)胞）受輻射的影響較不分裂的細(xì)胞（間質(zhì)細(xì)胞）要大。根據(jù)這些觀察，他們提出了一條定律，即有絲分裂活動旺盛、正常時進行許多次分裂的細(xì)胞以及在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上未分化的細(xì)胞對射線敏感。即一種組織的放射敏感性與其細(xì)胞的分裂活動成正比，而與其分化程度成反比。他們提出的這一定律已被其后許多其它的觀察所證實，基本上是符合于客觀實際的。按照細(xì)胞動力學(xué)特點，可將體內(nèi)的主要細(xì)胞組織分為下表中的三在類（表10-12）。表中左側(cè)的組織對輻射很不敏感，右側(cè)的組織則對輻射非常敏感。中間的各種組織則介手其間。

表10-12　細(xì)胞動力學(xué)特點不同的各種組織

無有絲分裂
無細(xì)胞更新分裂指數(shù)低
細(xì)胞更新少有絲分裂頻繁
細(xì)胞更新較快中樞神經(jīng)系統(tǒng)肝表　皮感覺器官甲狀腺小腸上皮腎上腺髓質(zhì)血管內(nèi)皮骨　髓結(jié)締組織生殖腺

動物各種組織中，有一類組織是依靠細(xì)胞的分裂不斷進行更新的，稱為“增殖性組織”。造血組織，胃腸道上皮組織，生殖腺，皮膚上皮（包括毛囊上皮）組織都是增殖性組織。另一種組織在器官發(fā)育完全之后，細(xì)胞不再更新，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)，心臟，骨骼骨等。還有一種組織在發(fā)育成熟后繼續(xù)進行緩慢的分裂，當(dāng)受傷后可加速細(xì)胞更新的，如肝、腎及結(jié)締組織。各種組織對射線的敏感性與細(xì)胞分化程度、細(xì)胞增殖能力、代謝狀態(tài)以及細(xì)胞的周期環(huán)境有密切關(guān)系。一般說，分化程度低的、細(xì)胞分裂活躍的、代謝旺盛的（細(xì)胞DNA合成旺盛）組織對放射敏感性高，否則相反。根據(jù)這些特點進一步對動物各組織的放射敏感性進行了分類，其排列順序為：

1．高度敏感組織

⑴淋巴組織（淋巴細(xì)胞和幼稚的淋巴細(xì)胞）；

⑵胸腺（胸腺細(xì)胞）；

⑶骨髓組織（幼稚的紅、粒和巨核細(xì)胞）；

⑷胃腸上皮，尤其是小腸隱窩上皮細(xì)胞；

⑸性腺（睪丸和卵巢的性細(xì)胞）；

⑹胚胎細(xì)胞。

2．中度敏感組織

⑴感覺器官（角膜、晶狀體、結(jié)膜）；

⑵內(nèi)皮細(xì)胞（主要是血管、血竇和淋巴管內(nèi)皮細(xì)胞）；

⑶皮膚上皮（包括毛囊上皮細(xì)胞）；

⑷唾液腺；

⑸腎、肝、肺組織的上皮細(xì)胞；

3．輕度敏感組織

⑴中樞神經(jīng)系統(tǒng)；

⑵內(nèi)分泌腺（除性腺外）；

⑶心臟；

4．不敏感組織

⑴肌肉組織；

⑵軟內(nèi)和骨組織；

⑶結(jié)締組織