管博文張俊伶孟愛民*

（1. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實驗動物研究所，國家人類疾病動物模型資源庫，國家衛(wèi)生健康委員會人類疾病比較醫(yī)學(xué)重點實驗室，北京市人類重大疾病實驗動物模型工程技術(shù)研究中心，國家動物模型技術(shù)創(chuàng)新中心，北京 100021；2. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所，天津市放射醫(yī)學(xué)與分子和醫(yī)學(xué)重點實驗室，天津 300192）

核電站的建立、人類太空活動的增加、臨床上放射診療設(shè)備的廣泛應(yīng)用以及持續(xù)存在的核武器恐怖威脅等因素，使人類接觸電離輻射的機會日益增加。 日本核電站事故及其核污水排放，持續(xù)一年的俄烏沖突加劇了核威脅的緊張局勢，世界衛(wèi)生組織（World health Organization， WHO）及世界各國都非常關(guān)注核與輻射損傷救治的應(yīng)急準(zhǔn)備［1－2］。 大劑量急性輻射損傷防護藥物難以在臨床進(jìn)行有效性評價，研發(fā)與人體對輻射損傷及干預(yù)措施一致的動物模型就尤為重要。 本文在介紹輻射損傷的基礎(chǔ)上，對輻射損傷動物模型研究現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)展進(jìn)行簡要綜述。

1 輻射暴露及生物學(xué)損傷效應(yīng)

1.1 輻射暴露

輻射分為電離輻射和非電離輻射。 電離輻射是指與物質(zhì)直接或間接作用時使物質(zhì)電離的輻射。輻射源包括α 射線、β 射線、γ 射線和高速運行的粒子（包括中子、電子和質(zhì)子等）［3］。 不同暴露情景受到照射的射線性質(zhì)、劑量等差別很大。 核電站事故可能引起大量放射性核素擴散，造成環(huán)境放射性污染的主要同位素是水反應(yīng)堆中的放射性碘和銫。太空輻射包括γ 射線、高能質(zhì)子和宇宙射線的特殊混合體。 臨床放射治療使用主要是產(chǎn)生γ 射線的60Co、137Cs、192Ir 等放射源；還有在放射診斷和放射治療應(yīng)用最廣泛的X 射線。 核武器爆炸后釋放巨大能量，其中熱量約占總能量的35%；沖擊波約占總能量的50%；輻射約占總能量約15%［4］，釋放出的γ 射線和中子能夠引起急性輻射損傷；因此核爆炸時輻射暴露人員多遭受兩種致傷因素，出現(xiàn)核爆復(fù)合傷。 簡易核裝置（improvised nuclear device，IND）可能釋放γ 射線和中子。

核和輻射安全對個人和國家安全都至關(guān)重要，各個國家發(fā)布相應(yīng)的核和輻射應(yīng)急策略。 核和放射事故醫(yī)學(xué)應(yīng)急是指對可能出現(xiàn)的各種核與輻射突發(fā)事件，運用科學(xué)的組織管理和良好的醫(yī)學(xué)處置方法，有計劃、有準(zhǔn)備、有組織地完成一系列預(yù)防和救治活動。 通常在大規(guī)模核和輻射事故發(fā)生后，需要大量醫(yī)學(xué)應(yīng)急處理的人員實施去污洗消和醫(yī)療救治。 由專業(yè)人員去除或降低設(shè)備、場所、環(huán)境等放射性污染及組織核應(yīng)急醫(yī)學(xué)救援力量實施醫(yī)學(xué)診斷、分類，開展醫(yī)療救治，包括現(xiàn)場緊急救治、地方醫(yī)院救治和后方專業(yè)救治等［1］。

1.2 輻射損傷效應(yīng)

電離輻射作用于生物機體引發(fā)生物機體的分子、細(xì)胞、組織／器官結(jié)構(gòu)和功能的變化、損傷、傷害及其相應(yīng)的后果，稱為電離輻射生物效應(yīng)，也稱輻射生物效應(yīng)或放射生物效應(yīng)。 輻射生物學(xué)效應(yīng)包括直接效應(yīng)和間接效應(yīng)。 直接效應(yīng)是指射線與細(xì)胞成分相互作用產(chǎn)生的效應(yīng)。 間接效應(yīng)主要是水分子受到輻射電離產(chǎn)生活性氧，間接作用于生物大分子引起輻射損傷。 急性和持續(xù)的氧化應(yīng)激是輻射生物損傷重要分子機制。 輻射生物效應(yīng)又可分為確定性效應(yīng)（照射后一段時間內(nèi)出現(xiàn)的組織／器官損傷）或隨機性效應(yīng)（例如細(xì)胞突變相關(guān)的病理和遺傳損傷）。 體外的放射源發(fā)出的射線對機體產(chǎn)生的照射稱為外照射（external exposure）；進(jìn)入體內(nèi)過量的放射性核素作為輻射源對人體產(chǎn)生的照射，稱內(nèi)照射（internal exposure）［5］。

由電離輻射造成的全身性疾病稱為放射病，根據(jù)射線的來源與作用方式可分為外照射放射病、內(nèi)照射放射病和內(nèi)外混合照射放射病。 外照射急性放射病又稱急性核輻射損傷或急性輻射損傷綜合癥（acute radiation syndrome，ARS），是指人體一次或短時間（數(shù)日）內(nèi)受到大劑量照射引起的全身性疾病。 當(dāng)受到大于1 Gy 的均勻或比較均勻的全身照射即可引起急性放射病。 臨床上根據(jù)其受照劑量大小、臨床特點和基本病理改變，一般分為骨髓型急性放射病（H-ARS，2 ～6 Gy）、腸型急性放射?。℅I-ARS， ＞6 Gy）、腦型急性放射?。?＞10 Gy）3 種類型［3，5］。 急性放射病的死亡風(fēng)險很高。 幸存者還會出現(xiàn)各種遲發(fā)或者晚期效應(yīng)，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和壽命。

2 輻射損傷動物模型與動物法規(guī)

核事故與輻射事故或其他輻射暴露情況引起不同類型的輻射損傷，需要制定相對應(yīng)的診斷和治療措施。 組織吸收的輻射劑量決定了急性放射病或ARS 臨床表現(xiàn)的嚴(yán)重程度，嚴(yán)重時會出現(xiàn)器官系統(tǒng)衰竭，危及生命。 輻射防護藥物研發(fā)由于倫理問題難以進(jìn)行臨床有效性測試，因此建立動物模型開展臨床前研究具有不可替代的作用。

2002 年，美國食品和藥物管理局發(fā)布了“動物法規(guī)（Animal Rule）”，旨在加快開發(fā)對抗化學(xué)、生物、放射性和核威脅的新型藥物和生物制劑，該法規(guī)僅適用于無法進(jìn)行明確人體功效新藥的研究，在受控良好的動物研究中證明安全且能夠?qū)θ梭w產(chǎn)生臨床益處的新產(chǎn)品批準(zhǔn)上市［6］。 動物法規(guī)的內(nèi)容包括：（1）毒物／藥劑（輻射）的損傷／毒性的病理生理機制明確，產(chǎn)品對特定損傷或毒性具有預(yù)防或明確的減輕作用；（2）該產(chǎn)品在兩種以上動物物種中證明人類反應(yīng)有效，或單一動物物種中有足夠證據(jù)保證能夠預(yù)測人類反應(yīng)；（3）動物研究終點與人類預(yù)期結(jié)果明確相關(guān)，通常降低死亡率或發(fā)病率。（4）可從人體和動物的藥物動力學(xué)和藥效學(xué)結(jié)果中計算得出有效劑量。 《動物法規(guī)》不是完全排除藥物臨床試驗，仍需進(jìn)行臨床Ⅰ期研究評估藥物的安全性，確定藥物在人體中的最佳劑量。

3 輻射損傷動物模型建立及評價

免疫系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、胃腸道、腎、皮膚和肺是輻射損傷敏感的系統(tǒng)和器官。 為探討輻射損傷機制及評價防護措施已經(jīng)建立了不同臟器和系統(tǒng)輻射損傷動物模型。 由于物種、品系、受照劑量、劑量率、受照后不同時間、檢測終點、支持性護理水平、飼養(yǎng)和方案設(shè)計等方面存在很大差異，因此利用動物模型評價輻射防護藥物療效時，實驗室間結(jié)果常常難以進(jìn)行比較，需要引起注意。 另外照射引起輻射損傷可能涉及多個系統(tǒng)，在進(jìn)行評價時應(yīng)該注意這些共病對觀察終點及防治效果的影響。

為保障實驗動物福利，在制備輻照損傷模型及相應(yīng)評價研究時，應(yīng)申請IACUC 批準(zhǔn)，在動物保定、飼養(yǎng)條件、采樣操作及時間點、安樂死等作出明確的規(guī)定。

3.1 急性輻射損傷類型

自日本原子彈爆炸之后，各種實驗動物模型為輻射損傷機制及防護措施研究提供了重要的技術(shù)支撐。 受到非常高的照射劑量（例如＞20 Gy）照射引起如急性腦型放射病，主要是輻射引起的神經(jīng)血管損傷導(dǎo)致的水腫、出血和中性粒細(xì)胞浸潤等病理生理改變，一般1 ～2 d 內(nèi)死亡。 由于病變進(jìn)展迅速，難以進(jìn)行有效的醫(yī)療處置。 12 ～20 Gy 致死性照射引起腸型放射病，潛伏期通常在5 ～10 d 之間，這為后續(xù)的干預(yù)治療留出了時間。 5 ～10 Gy 全身照射引起骨髓型放射病，潛伏期（10 ～30 d）比腸型放射病更長。 人類骨髓型放射病與動物模型比較，潛伏期至少延長了2 周，原因未知。 急性輻射損傷動物模型獲得的生物學(xué)終點精確、穩(wěn)定，具有可重復(fù)性，盡管模型動物之間的輻射劑量－時間反應(yīng)有差異，但與人類急性輻射反應(yīng)很大程度上是一致的［7］。

3.2 實驗動物的選擇

用于研究輻射損傷機制及藥物研發(fā)、評價的動物模型使用最多的是嚙齒類動物，而非人靈長類動物（non human primates，NHP）模型是金標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)不同急性輻射損傷類型，選用不同的動物構(gòu)建對應(yīng)的疾病動物模型［3］。 不同的動物模型模擬人類輻射損傷各有特點，如雪貂可以出現(xiàn)嘔吐這一典型的前驅(qū)癥狀；小型豬皮膚與人類相似可以做放射性皮膚損傷模型（見表1）。

3.2.1 造血免疫系統(tǒng)

造血免疫系統(tǒng)損傷研究主要使用大鼠、小鼠、犬類和非人類靈長類動物（NHP）［8］。 NHP 作為模型幾乎全面模擬了人類輻射暴露的臨床癥狀和病理損傷，因此被視為放射損傷研究的黃金標(biāo)準(zhǔn)［3］。評價輻射防護劑療效時，應(yīng)使用2 種及以上小鼠品系。 不同近交系小鼠的輻射敏感性差異很大，最常用的BALB／c、C3H／HeN、B6D2F1 和C57BL／6 品系的LD50／30 劑量通常在6.5 ～9.0 Gy 之間，差異高達(dá)2.5 Gy［8－9］。 C57BL／6J 和C3H／HeN 能很好地反映造血免疫系統(tǒng)輻射損傷改變的過程，是使用最多的小鼠品系。 犬更多地用作內(nèi)照射性放射病模型。

3.2.2 消化系統(tǒng)

犬或雪貂可用于腹部照射后出現(xiàn)嘔吐等前驅(qū)綜合征的研究。 嚙齒類動物模型缺乏前驅(qū)綜合征，但在腸細(xì)胞耗竭、腸道吸收和分泌變化以及細(xì)菌易位方面的研究應(yīng)用中具有優(yōu)勢。 小鼠基因突變的品系較多，有利于機制研究，是首選的小動物模型。大鼠體型相對較大，是進(jìn)行外科研究的較好模型。犬類和非人靈長類動物是評價治療嘔吐和腹瀉緩解劑的重要模型。

3.2.3 呼吸系統(tǒng)

小鼠和大鼠的肺組織放射敏感性與人類相當(dāng)，放射性肺炎和纖維化的發(fā)生時間也相似。 一般受照2 ～4 個月左右發(fā)生放射性肺炎［10］，4 ～6 個月時出現(xiàn)纖維化［11］。 C57BL／6 小鼠在受到15 Gy 胸部照射后6 個月發(fā)生肺纖維化［12－13］。 C3H／HeN 小鼠在相似的劑量照射后則易出現(xiàn)致命性肺泡炎［14］，在受照后8 ～16 周的急性期內(nèi)出現(xiàn)死亡。 大鼠接受10 ～15 Gy 胸部照射會出現(xiàn)的劑量相關(guān)死亡，但是肺損傷進(jìn)展相對緩慢，超過6 ～12 個月很少出現(xiàn)肺纖維化表型。 小鼠和大鼠放射性肺損傷模型一般使用10 ～15 Gy 的胸部照射劑量［13，15］，如果照射劑量相對較低時（約10 ～12 Gy）［16］，肺結(jié)構(gòu)損傷晚期會恢復(fù)。 豬、犬和非人靈長類等大型動物模型在放射性肺損傷研究中各有其優(yōu)缺點［8］。

3.2.4 泌尿系統(tǒng)

腎放射損傷小動物模型首選大鼠［17］，小鼠則相對比較耐受。 大型動物包括豬、犬和非人靈長類動物。 非人類靈長類動物可能是與人類最相關(guān)的模型，但后續(xù)觀察時間長，需要以年為單位。 犬的優(yōu)勢在于有大量犬腎生理學(xué)和全身照射后急性反應(yīng)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)［18－19］。 豬模型也有許多優(yōu)點：（1）豬與其他哺乳動物不同，腎結(jié)構(gòu)中錐體、乳頭較多，與人類相似；（2）豬已被廣泛用作人類泌尿系統(tǒng)疾病的模型；（3）豬腎的輻照反應(yīng)研究較多；（4）豬輻射損傷進(jìn)展的隨訪期可能比非人靈長類動物或犬更短［20－21］。

3.2.5 皮膚

放射性皮炎最常見的研究模型是嚙齒類動物，人類和小鼠在輻射引起的皮膚反應(yīng)性質(zhì)和外觀上相似［22］。 盡管許多小鼠品系的皮膚色素沉著和深色毛發(fā)影響了對紅斑的觀察，但1 ～3 cm2（例如，后肢）皮膚受到10 Gy 照射數(shù)日后出現(xiàn)非常明顯的腫脹和炎癥，數(shù)周后消退，與人類的反應(yīng)相同。 引起小鼠各種皮膚反應(yīng)的照射劑量通常比人類的劑量高2 倍，可能與小鼠皮膚細(xì)胞乳頭密度更高以及嚙齒類動物受照射的表面積一般較小有關(guān)。 照射后黑色素細(xì)胞明顯減少，出現(xiàn)毛發(fā)變白；隨著劑量的增加，會發(fā)生纖維化和壞死，這些反應(yīng)都與人類皮膚輻射損傷過程十分相似，皮膚輻射損傷的評分系統(tǒng)早已建立［22－23］。

雖然嚙齒類動物和非人靈長類動物是最常用的輻射損傷動物模型，但在應(yīng)用時會有各種缺陷和限制。 豬是研究輻射暴露的皮膚效應(yīng)使用最多的大型動物模型［24］。 近年來深入研究提示各種動物模型進(jìn)行有機組合（包括小型豬和兔）可能會提高臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用［25］。

在建立輻射損傷動物模型時，除了物種、品系的選擇，也要注意動物年齡、性別、體重的控制。 相比較于初成年動物，幼年及老年動物對輻射損傷輻射敏感性更高［26］。 3 周齡小鼠LD50／30 為7.12 Gy，而4 ～8 周齡小鼠LD50／30 約為7.67 ～7.87 Gy，相對更耐輻射。 成年C57BL／6 小鼠的輻射誘導(dǎo)致死率雄性和雌性無明顯差異，3 ～4 周齡則雌鼠對輻射更為敏感，老年雌鼠也更為敏感。 另外，不同年齡小鼠在受照射后出現(xiàn)遲發(fā)效應(yīng)的程度也有差異，相同品系的不同亞系的小鼠輻射敏感性也有差異，如C57BL／6N 比C57BL／6J 更為敏感。 照射時小鼠體重需要一致，否則會影響動物輻射反應(yīng)的可重復(fù)性。 年齡、性別對受照后遲發(fā)性損傷出現(xiàn)時間和嚴(yán)重程度也會有影響［27－32］。

研究過程中受照小鼠是否給予抗菌素、酸化飲用水等防感染措施可能會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。照射時動物麻醉可能減輕輻射損傷；受照動物給與濕潤飼料可以提高接受致命照射小鼠的存活率，大動物的支持手段可能會降低受照動物的死亡率延遲死亡時間。 不同的供應(yīng)商提供的小鼠可能影響輻射反應(yīng)（如LD50／30 漂移）［8－9］。

3.3 照射條件

3.3.1 射線性質(zhì)

制備輻照動物模型最常用的是γ 射線或X 射線，主要依賴于實驗機構(gòu)可獲得的輻照設(shè)施使用便利性和照射動物的數(shù)量。 需要注意輻射源的質(zhì)量、相對生物效力和劑量率等參數(shù)的差異，這些參數(shù)都會影響致死率。 劑量和劑量率應(yīng)盡量模擬受照現(xiàn)場情景。 低劑量率照射會導(dǎo)致照射時間較長，增加動物的保定應(yīng)激反應(yīng)，影響輻射損傷的結(jié)果。

3.3.2 照射劑量和劑量率

造血或骨髓輻射損傷是最經(jīng)典的急性放射損傷，1 ～6 Gy 比較低的劑量照射就可以引起。 輻射暴露后的造血系統(tǒng)表現(xiàn)為中性粒細(xì)胞、血小板和紅細(xì)胞減少［33］，C57BL／6 模型使用1.0 Gy 左右的劑量即可引起造血系統(tǒng)損傷。 哥廷根小型豬等小型豬或家豬的LD50／30 劑量在1.7 ～3.7 Gy 范圍內(nèi)，該值約相當(dāng)于引起人類造血系統(tǒng)損傷的一半劑量（在沒有支持性護理的情況下估計值為3 ～4 Gy），而NHP 的抗輻射能力是人類的2 倍。 NHP 的LD50／30 約6.5 Gy，犬的LD50／30 約2.6 Gy［34］。

研究胃腸型放射病一般采用相對高劑量單次輻射；分次或低劑量率輻射暴露將改變胃腸損傷劑量-反應(yīng)曲線。 評價藥物時至少使用3 個照射劑量：LD50／10 照射劑量，另外可取高于或低于LD50／10的劑量。

骨髓移植前患者接受全身照射（total body irradiation，TBI），肺是劑量限制器官，可見肺組織具有較高的輻射敏感性。 小鼠和大鼠模型使用10 ～15 Gy 的胸部局部照射可以引起早期的放射性肺泡炎和后期的放射性肺纖維化［13，15］。

輻射事故和恐怖事件造成的輻射暴露引起的造血系統(tǒng)和胃腸道的急性損傷一直備受關(guān)注，但是腎是人類最具放射敏感性的晚期反應(yīng)器官之一，單次劑量低至4.5 ～6.0 Gy 時就會發(fā)生慢性腎損傷。人類腎輻射損傷可能出現(xiàn)在腎受照后的最初幾個月，也可能發(fā)生在輻射暴露后數(shù)年，出現(xiàn)晚期或慢性放射性腎病，而且前期不一定有急性腎損傷。

放射性皮膚損傷包括放射性損傷及復(fù)合傷，前者照射劑量20 ～45 Gy，一般用于進(jìn)行放射性皮膚損傷藥物初篩；后者包括放射性皮膚損傷合并全身輻射損傷及合并局部復(fù)合燒傷、復(fù)合創(chuàng)傷。 此外皮膚損傷模型還要注意射線性質(zhì)的影響。 例如，β 粒子或低kV 的X 射線可能只影響表層皮膚，而核爆炸產(chǎn)生的高能γ 輻射（超鈾，137Cs）則具強穿透性可引起真皮層損傷。 因此，基于其穿透深度，小鼠局部皮膚損傷所需的相關(guān)X 射線能量在30 ～100 kV的范圍內(nèi)。 合并TBI 時，大面積（例如，10% ～20%的皮膚面積）皮膚照射致死率將明顯增加，皮膚組織的輻射反應(yīng)的等效輻射劑量小鼠比人可能高出2倍以上。

由于照射條件會影響輻射損傷的性質(zhì)及防治措施的效果，所以在照射時需要保證照射均勻、劑量準(zhǔn)確、照射各種條件、參數(shù)一致。 γ 射線（137Cs或60Co 源）的照射劑量應(yīng)根據(jù)照射源的半衰期計算放射性衰變；X 線需要考慮X 線的能量、管效率以及照射源與受照動物之間的距離。

3.3.3 照射方式

根據(jù)輻射暴露不同場景以及不同的研究目的，會采用不同的照射方式。 全身均勻照射方式使用最多。 造血免疫輻射損傷模型多采用全身均勻照射；腸型輻射損傷模型可以采用全身照射或者保護少量（2%，5%）骨髓的不均勻照射。 肺、皮膚、腎則可采用局部照射［8，13，15，35］。

3.4 動物護理

保證動物模型結(jié)果的一致性、可重復(fù)性對于研發(fā)及評價輻射防護措施非常重要。 實驗動物的選擇、飼養(yǎng)管理、受照后的支持性護理等各個方面因素都會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。 輻照設(shè)備及照射參數(shù)的設(shè)置；在接受照射時部分骨髓保護等照射方式不同，會改變輻射劑量反應(yīng)曲線；防護藥物給藥量、給藥途徑／部位和頻率，以及因血液采樣等任何處理，都會影響動物的應(yīng)激水平，并可能影響死亡率［36］。 在盡可能模擬人類受照情況及醫(yī)療處置的基礎(chǔ)上，盡可能規(guī)范各種條件，保證研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性。

各項臨床前實驗需要得到機構(gòu)動物使用和管理委員會（IACUC）的批準(zhǔn)，針對每種動物模型制定完善的安樂死標(biāo)準(zhǔn)是保證實驗動物福利的重要內(nèi)容。

3.5 模型評價

放射損傷模型根據(jù)構(gòu)建的種類不同，采用的評價指標(biāo)有相同的部分也有不同的部分。 相同的部分主要是（1）致死率；（2）外周血計數(shù)／分類；（3）造血系統(tǒng)損傷。 每次照射后在觀察終點動物死亡比例要一致，致死率反映了真實的輻射損傷效應(yīng)，是評價治療方法有效的關(guān)鍵指標(biāo)。 造血系統(tǒng)受到照射后會出現(xiàn)明顯損傷，外周血計數(shù)／分類改變，造血細(xì)胞計數(shù)的下降，干祖細(xì)胞比例降低。 不同類型損傷模型的評價指標(biāo)及觀察終點見表2。

表2 各類輻射損傷模型評價指標(biāo)Table 2 Evaluation indexes of radiation damage models

需要注意的是，動物照射應(yīng)在同一時間段（上午或下午）從而便于進(jìn)行研究機構(gòu)內(nèi)和機構(gòu)之間的比較，因為造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞晝夜節(jié)律的變化可能影響結(jié)果的一致性［9］。 動物在受到低、中劑量照射后選擇不同時間點采樣以及給與防護藥或支持治療等操作，都可能會影響到動物的應(yīng)激狀態(tài)和生存時間、生存率。

4 輻射損傷動物模型的應(yīng)用

輻射動物模型對闡明輻射損傷的病理生理機制及防護措施的研究及評價非常重要，是臨床轉(zhuǎn)化的重要因素之一。 小鼠輻射損傷模型是各種類型急性照射損傷臨床前研究的最基本的模型，犬和非人靈長類是輻射損傷研究使用最廣泛的大型動物。非人靈長類動物模型在輻射損傷發(fā)病過程、生物標(biāo)志物、藥物評價研究中起到了關(guān)鍵作用。 本節(jié)主要介紹NHPs 在輻射損傷及輻射防護劑研發(fā)中的應(yīng)用。

4.1 機制研究

恒河猴骨髓型急性放射?。℉-ARS）模型有明確致死劑量-反應(yīng)關(guān)系。 在6 MV 線性加速器中接受7.20 ～8.90 Gy 的X 線照射，劑量率為0.80 Gy／min，觀察60 d。 主要終點觀察指標(biāo)是照射后60 d的存活率；次要觀察終點包括造血相關(guān)參數(shù)、輸血次數(shù)、感染發(fā)生率、發(fā)熱性中性粒細(xì)胞減少癥、腹瀉的嚴(yán)重程度、死亡的平均生存時間和組織病理學(xué)。結(jié)果顯示受照射動物L(fēng)D30／60 為7.06 Gy，LD50／60為7.52 Gy，LD70／60 為7.99 Gy［37］。

也有采用機體部分高劑量照射恒河猴模型（partial-body irradiation，PBI）（保留5%或2.5%骨髓）進(jìn)行骨髓型和腸型放射病病程變化及治療評價分析［37－38］。 10 Gy 或12 Gy 照射（保留2.5%骨髓）建立恒河猴腸型放射病模型，進(jìn)行血漿標(biāo)志物研究，發(fā)現(xiàn)空腸和血漿中瓜氨酸、血清素、?；鈮A和多種磷脂酰膽堿水平呈正相關(guān)。 瓜氨酸水平還與小腸隱窩的損傷和再生相關(guān)［39］。 受照3 周后，進(jìn)行空腸的蛋白質(zhì)組分析，發(fā)現(xiàn)維甲酸途徑的蛋白質(zhì)和維甲酸（維生素A 的活性代謝產(chǎn)物）的失調(diào)［40－42］。

恒河猴接受6.5 Gy（劑量率0.6 Gy／min）60Coγ-射線照射，60 d 后進(jìn)行全血轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，結(jié)果顯示IL-3 信號傳導(dǎo)、腎上腺素受體信號傳導(dǎo)、ErbB 信號傳導(dǎo)、心血管系統(tǒng)中的一氧化氮信號傳導(dǎo)、Wnt／β-catenin 信號傳導(dǎo)和炎癥小體信號傳導(dǎo)在內(nèi)的幾種途徑表達(dá)升高，與受照后生存率和生存狀態(tài)相關(guān)［43］。

恒河猴接受9.8 Gy 或10.7 Gy 的全胸X 線照射（劑量率600 Gy／min），照射后不同時間點（至270 d） 收取血清進(jìn)行miRNome 分析。 發(fā)現(xiàn)共有26種miRNA 在所有時間點顯示出劑量依賴性變化，其中16 種下調(diào)，10 種上調(diào)，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)miRNA可能作為預(yù)測全胸照射后早期存活率或并發(fā)癥的生物學(xué)指標(biāo)［44］。 近期有報道建立12 Gy 全身照射（60Co-γ 射線）和部分照射（保護5%骨髓，加速器照射）的兩種恒河猴模型觀察致死性肺損傷演變過程［45－46］；并且進(jìn)行肺組織轉(zhuǎn)錄組分析，比較兩種照射模型肺組織組學(xué)改變的異同，為生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)提供線索［47］。

研發(fā)針對急性和延遲性多器官損傷的藥物需要建立相應(yīng)的動物模型預(yù)測人類對輻射及其治療的反應(yīng)。 放射性腎損傷以遲發(fā)性慢性發(fā)病為特征，有實驗室以10 Gy 或11 Gy 全身照射（保留部分骨髓）誘導(dǎo)急性和慢性腎損傷。 急性和慢性腎損傷在10 ～11 Gy 之間似乎與劑量無關(guān)。 在照射后的前50 d 出現(xiàn)急性腎損傷，可能在慢性腎損傷發(fā)生之前已經(jīng)消退，而慢性腎損傷到照射后180 d 才逐漸加重，因此觀察終點應(yīng)該選擇180 d。 這些發(fā)現(xiàn)提示由于醫(yī)療處置緩解了急性放射病的損傷，輻射引起延遲效應(yīng)才能顯現(xiàn)出來。 研究還發(fā)現(xiàn)使用G-CSF 可以緩解骨髓型放射病的造血系統(tǒng)損傷，但對后期出現(xiàn)的急性或慢性腎輻射損傷沒有影響［48－49］。

4.2 藥物評價

輻射防護劑的研發(fā)已有60 多年的歷史。 但目前能夠用于臨床的藥物種類極少。 防護劑的研發(fā)在小動物實驗有效安全的基礎(chǔ)上，最終需要經(jīng)過非人靈長類評價。 目前用于緩解輻射事故引起的急性造血系統(tǒng)損傷有白細(xì)胞生長因子（LGF）、非格司亭（ filgrastim， G-CSF）、 聚乙二醇非格司亭（pegfilgrastim，G-CSF） 和沙格莫?。╯argramostin，GM-CSF），其中filgrastim 還被列入WHO 核與輻射應(yīng)急基本藥物清單。 還有已經(jīng)在臨床使用的藥物需要進(jìn)一步研發(fā)擴大適應(yīng)癥用于輻射防護。 如抗氧化劑阿米福?。╝miforstine），對輻射損傷保護作用明確，但因毒副作用不能作為常規(guī)防護劑，因此需利用改變劑型、增加藥物穩(wěn)定性、改變給藥途徑、降低毒副作用等各種手段以便于核和輻射應(yīng)急使用；臨床前具有輻射損傷防護作用的化合物種類非常多，部分有研發(fā)前景的候選藥物需要通過大動物的評價進(jìn)入新藥評價程序，如Bio 300［50］等。 應(yīng)用猴輻射模型進(jìn)行輻射防護藥物評價部分結(jié)果見表3。

表3 NHP 輻射損傷動物模型在藥物評價中的應(yīng)用Table 3 Application of nonhuman primate model for radiation induced injury in development of radiation countermeasures

5 總結(jié)與展望

由于輻射防護劑無法進(jìn)行臨床有效性試驗，輻射損傷動物模型研究具有不可替代的作用。 輻射損傷動物模型還需要進(jìn)一步的完善，以期更符合核與輻射應(yīng)急防護劑的研發(fā)以及遠(yuǎn)期損傷效應(yīng)的觀察及防治。

小鼠、犬、恒河猴是進(jìn)行輻射損傷機制及防治措施研究最常用的實驗動物，對急性和遲發(fā)性輻射損傷的病理發(fā)展過程有較完整的數(shù)據(jù)。 今后還需要模擬人類受照現(xiàn)場情況，制備多器官損傷模型以及多種射線混合照射模型用于生物學(xué)標(biāo)志物篩選、防護藥物的篩選及評價。 在小動物研究基礎(chǔ)上，還需加強大動物模型的研制及比較醫(yī)學(xué)研究提高臨床轉(zhuǎn)化能力［65］。

除了造血系統(tǒng)和胃腸系統(tǒng)輻射損傷，對血管、肺、腎和皮膚系統(tǒng)等輻射敏感的器官系統(tǒng)也需要進(jìn)行深入研究，要關(guān)注多器官系統(tǒng)輻射損傷的相互作用以及防護藥物相互作用；對幸存者的輻射遲發(fā)效應(yīng)的研究及防護措施也應(yīng)進(jìn)一步的關(guān)注。

以往研究多數(shù)針對低LET（線性能量轉(zhuǎn)移）輻射，如γ 射線或X 射線。 需要加強對特定類型的輻射（特別是高LET 輻射）（如質(zhì)子、中子和重離子）的研究及損傷干預(yù)，這也有利于探索空間輻射損傷及防護措施［66］。

在輻射損傷動物模型的研制和評價應(yīng)用時，對實驗動物的管理和實驗設(shè)計都需要特別關(guān)注，在保證研究結(jié)果的可重復(fù)性、可信性的同時，也要保證實驗動物的福利［67］。