辐射诱导小鼠肠损伤模型

一、疾病概述

急性放射病(acute radiation disease)是机体在短时间内受到大剂量(>1Gy)电离辐射照射引起的全身性疾病。外照射和内照射都可能发生急性放射病，但以外照射为主。外照射引起急性放射病的射线有γ线、中子和X射线等。

1. 病因

1）核辐射事故：核电站核事故或者辐射源管理不当导致的辐射源事故。

2）医疗事故：放射性核素和辐射装置的医疗应用，也有可能发生医疗事故。

3）治疗性照射：因治疗需要而给予病人大剂量照射，可造成治疗性急性放射病。如骨髓移植前常用大剂量(>6Gy)全身照射或全身淋巴结照射，作为骨髓移植前的预处理。

2.分型和分度 根据照射剂量大小、病理和临床过程的特点，急性放射病分为三型，即骨髓型、肠型和脑型。

3.症状和体征 急性放射病的症状有：疲劳、头昏、失眠、皮肤发红、溃疡、出血、脱发、白血病、呕吐、腹泻等。有时还会增加癌症、畸变、遗传性病变发生率，影响几代人的健康。一般讲，身体接受的辐射能量越多，其放射病症状越严重，致癌、致畸风险越大。

肠型急性放射病，是以胃肠道损伤为基本病变，以频繁呕吐、严重腹泻以及水电解质代谢紊乱为主要临床表现，具有初期、假缓期和极期三阶段病程的严重的急性放射病。

4.诊断 急性放射病的诊断主要依据：受照射史；主要临床表现；实验室检查；排除具有相似临床表现的其他疾病。

5.肠型急性放射病的治疗原则 根据病情程度，采取积极综合对症的支持治疗，特别注意早期的妥善处理。对轻度肠型放射病病人尽早无菌隔离，纠正水、电解质、酸碱失衡，改善微循环障碍，调节植物神经系统功能，积极抗感染、抗出血，有条件时及时进行骨髓移植。对于重度肠型放射病病人应用对症治疗措施减轻病人痛苫，延长生命。

二、模型背景

1. 实验动物背景信息

C57BL/6J小鼠。

2. 研究背景

肠型急性放射病在临床上属于危症、重症。死亡率很高。目前没有确切有效的治疗药物。建立可靠的动物模型对阐明辐射诱导的肠损伤的病理生理变化机制，研究生物学标志物，研发防治措施具有重要的作用。其中小鼠、大鼠、犬有明显的肠型放射病的表现，另外也有用猫、兔、小型猪、猴制作辐射肠损伤模型。但是以小鼠模型应用最多。

小肠上皮细胞增殖更新很快，对辐射损伤非常敏感。较低剂量1Gy暴露3-6h就会引起小肠隐窝细胞凋亡细胞增多。随着剂量的增加上皮损伤逐渐加重。不同品系的小鼠有一定的差异。C57小鼠小肠细胞对辐射也比较敏感。肠型放射病多在受到大剂量照射后1周内死亡。这个模型对研究肠道辐射损伤机制，研发相关救治药物具有重要的意义。

参考文献:

1. 1. Singh VK, Newman VL, Berg AN, MacVittie TJ. Animal models for acute radiation syndrome drug discovery. Expert Opin Drug Discov. 2015 May;10(5):497-517.2. Singh VK, Santiago PT, MacVittie TJ. Opportunities and challenges with animal models for acute radiation syndrome drug discovery. Expert Opin Drug Discov. 2018 Nov;13(11):987-992.3. Potten CS, Grant HK. The relationship between ionizing radiation-induced apoptosis and stem cells in the small and large intestine Br J Cancer. 1998 Oct;78(8):993-1003.

1.

1. 实验动物 SPF级C57BL/6 雄性小鼠由中国医学科学院动物研究所提供。

2. 照射条件: 137Cs γ 射线辐射源购自加拿大原子能有限公司 (剂量率为0.76 Gy∙min−1), 小鼠接受全身一次性照射, 剂量为7.2Gy。

3. 观察30天生存率 每日观察小鼠一般状况，称重；4. 实验取材 照射 24 h 后颈椎脱臼处死小鼠, 取小肠组织, 依次用预冷PBS、10%中性福尔马林冲洗内容物。然后将小肠切成小段, 用医用透气胶带成捆包扎, 固定, 24 h 后脱水并制作石蜡块。5.HE 染色和免疫组化实验小肠组织HE 染色采用传统实验方法。镜下通过形态学变化计数小肠隐窝内凋亡细胞数量。小肠组织内几种蛋白表达检测参考试剂说明书采用免疫组化两步法检测。主要步骤: 脱蜡, 0.1 mol∙L−1柠檬酸盐95 ℃修复30 min, 10%过氧化氢室温孵育10 min, 第一抗体4 ℃孵育过夜,第二抗体37 ℃孵育30 min, DAB 显色, 苏木素复染, 脱水封片。然后盲法镜下计数每只小鼠50 个完整小肠隐窝阳性细胞数。完整隐窝标准: 切面在隐窝中心,可见清晰、完整的隐窝腔, 隐窝底部有4～6 个分泌细胞, 分泌细胞至隐窝顶部每侧至少有10 个隐窝上皮细胞。6. 数据处理 生存率用百分数表示, 两组间比较采用卡方检验。其他数据以x ± s 表示, 组间比较采用t 检验。

1. 30天生存率 照射后 7 天, 对照组、照射组小鼠的存活率分别为100.0%、60.0%(P<0.05)。对照组的30 天生存率为100%, 照射组第11 天全部死亡。照射组死亡小鼠的平均生存天数分别为7.5天。

2. 全身照射小鼠小肠隐窝细胞凋亡的影响 小肠隐窝HE 染色和caspase-3 染色的结果图2。在小肠隐窝HE 染色结果中, 照射组的每个隐窝平均凋亡细胞数量（1.98 ± 0.25）比对照组（0.14 ± 0.02 ）升高 (P < 0.001)。在小肠隐窝caspase-3免疫组化染色结果中, 对照组的阳性细胞较少（0.01 ± 0.01），照射组的每个隐窝平均凋亡细胞数量（0.51 ± 0.07）比对照组明显升高(P<0.001)。

3.全身照射对小鼠小肠隐窝细胞p53表达的影响 小肠隐窝p53 染色结果显示, 照射组每个隐窝p53阳性细胞数量（9.74 ± 1.27）比对照组（1.36 ± 0.15）有显著升高 (P<0.001)。

图 全身照射小鼠小肠隐窝细胞凋亡及caspase3、p-p38、p53、Ki67免疫组化染色

制备动物模型使用的小动物照射设备自身带有防护设施，使用安全。

该模型在辐射导致的肠损伤机制研究及防治研究应用比较广泛。不同品系的小鼠进行肠道细胞辐射敏感性具有差异。在应用时续作充分考虑。