本文介绍了一种使用锶-90（90Sr）β射线建立可重复的辐射诱导皮肤损伤动物模型的实验方案。该方案可用于研究浅表辐射损伤中的剂量效应和炎症反应，为后续的机制性研究提供基础。
需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用
本文内容
摘要
摘要
辐射诱导的皮肤损伤是在核事故紧急情况或辐射相关职业中经常遇到的严重并发症，需要建立标准化且具有特异性的损伤模型以开展机制研究。传统的伽马射线或高能X射线穿透能力强，虽可引起皮肤损伤，但不可避免地会触发复杂的深层组织反应，干扰对表层皮肤效应的研究。鉴于在核沉降等场景中β射线可能导致显著的表层组织损伤，我们开发了一种基于锶-90（90Sr）β射线源的辐射诱导皮肤损伤动物模型，以应对这一挑战。该模型利用β射线主要在表层组织中沉积能量的物理特性，能够精确模拟辐射物质与皮肤接触所引起的局部生物学效应，同时避免深部穿透性辐射可能引发的全身性反应。本研究系统地阐述了整个实验流程，包括90Sr辐射源的参数设定、动物辐照方案以及病理标本的采集与评估方法。该模型为阐明辐射诱导皮肤损伤的病理生理机制提供了可靠的动物实验工具，并有助于推动相关机制研究及治疗策略的开发。
引言
电离辐射广泛应用于能源、医学、工业和农业等多个领域。尽管它带来了显著的益处，但也对人类健康构成直接和潜在的威胁，特别是对职业工作者和癌症患者1,2。由于皮肤是人体最大的器官，构成身体的最外层，因此在受到电离辐射暴露时，不可避免地成为首要靶标。皮肤由表皮、真皮和皮下组织构成，承担着不可或缺的生理功能。然而，辐射所致皮肤损伤的机制以及有效的预防和治疗策略仍未能充分阐明。因此，迫切需要建立一种标准化且可重复的实验模型，专门针对浅层皮肤的辐射损伤，并适用于机制研究和干预性研究。为此，为了推动该领域的研究进展，我们成功建立了一种新型的辐射性皮肤损伤动物模型。
在传统研究中，通常使用高能辐射（如X射线或γ射线）来诱导皮肤损伤模型3,4。这类辐射具有较强的穿透能力，易于与皮下及深层组织和器官发生相互作用。因此，在引起皮肤损伤的同时，也会在深层组织中引发广泛的生物学反应，从而降低了该模型在皮肤特异性研究中的专一性，并显著增加了实验结果解读的复杂性5。当研究的主要目标是探讨局限于皮肤的辐射损伤而非全身性辐射效应时，这种组织特异性不足成为了一个主要局限。
相比....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
方案
所有涉及动物的实验程序均经四川大学华西基础医学与法医学院动物实验伦理委员会审查并批准 & 法医学（中国成都）
1. 动物准备
- 动物饲养与分组
- 将十二只SPF级雌性C57BL/6J小鼠（体重范围：18–25 g，年龄：3个月）分配至四个标准通风笼具中，并随机分为四组（每组n=3），以接受不同剂量的外照射（一个非照射对照组和三个照射实验组）。
- 所有动物均维持在12小时光照/12小时黑暗的循环条件下，自由摄取标准啮齿类动物饲料和饮水。
- 使用编号耳标对每只小鼠进行唯一标识，并区分不同实验组。
- 实验动物在进行后续操作前，需在新环境中适应3天。
- 将一只Sprague Dawley（SD）大鼠（年龄：2个月；体重：约160 g）置于相同饲养条件下。
- 麻醉
- 通过腹腔注射1.25%三溴乙醇溶液对小鼠进行麻醉。为确保麻醉安全，应根据体重计算注射体积，按照既定参考标准给予15–20 mL/kg体重剂量。
- 照射部位准备
- 麻醉后，使用电动剪毛器去除背部预定照射区域的毛发。
- 使用红色记号笔和一个预先准备好的直径约3 cm的刚性模板，在去毛的背部皮肤上标记出圆形照射区....
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
结果
体格检查结果
小鼠接受来自90Sr源的β射线照射，共设置三种不同的剂量方案：0 Gy、25 Gy单次剂量、10 Gy×5次分割剂量以及50 Gy单次剂量。在损伤进展稳定之前，同步进行现场评估以记录皮肤损伤的发展过程。实验结果表明，所有照射组均出现由90Sr β射线诱导的放射性皮肤损伤，且损伤程度与照射剂量相关。无论剂量高低或是否分次照射，肉眼可见的病变均于照射后第12至14天开始出现，并迅速进展。初期特征表现为脱毛和脱屑。所有照射组的皮肤损伤严重程度均在第20天左右达到高峰。皮肤损伤评分显示，50 Gy单次照射组的损伤显著重于25 Gy单次照射组和10 Gy×5次分割照射组（P < 0.05，图2A）。
对背部皮肤最大伤口直径的监测显示，单次50 Gy辐射组的损伤进展最为迅速。数天内，该组小鼠即出现大范围脱发，并伴有加速的脱屑和红斑。在最严重的情况下，皮下脂肪甚至肌肉层变得隐约可见。相比之下，接受相同累积剂量（50.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
讨论
在建立辐射性皮肤损伤的动物模型时，我们采用长半衰期放射性核素90Sr作为β射线辐射源。精确计算辐射剂量率和照射时间是成功构建该模型的关键步骤。临床中已有关于90Sr应用于肿瘤治疗的报道，其可靠性已获得部分验证27,28。尽管其他β射线放射性核素（如32P和204Tl）也可作为潜在辐射源，但90Sr因其长半衰期带来的稳定辐射输出而被选用。与穿透更深的X射线或γ射线相比，β射线能更精确地作用于皮肤表层。基于其物理特性，该方法特别适用于模拟核事故或职业暴露中所遇到的β射线损伤。虽然猪模型的皮肤解剖结构更接近人类，但其高昂的成本和较长的实验周期构成了显著限制。相比之下，小鼠模型因其适用于高通量研究、拥有成熟的遗传操作工具以及保守的免疫通路，在机制研究和药物筛选中具有明显优势。
尽管存在解剖学差异，较大动物模型的剂量参数为建立小鼠模型提供了有价值的起点。本研究参考猪模.......
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
披露
作者声明，他们不存在任何已知的相互竞争的经济利益或可能被认为影响本文所报告工作的个人关系。
致谢
本工作得到国家自然科学基金（U25A20151、82473574 和 82203973）、西藏自治区重点创新项目（XZ202501ZY0131）以及天府锦城实验室转化基金（2025ZH006）的支持。
....访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 抗IL-6兔多克隆抗体 | Servicebio | GB11117 | 免疫荧光染色 |
| 抗IL-10兔多克隆抗体 | Servicebio | GB11108 | 免疫荧光染色 |
| 柠檬酸抗原修复液（pH6.0） | Servicebio | G1202 | 免疫荧光染色 |
| 脱水机 | DIAPATH | Donatello | 苏木精-伊红（H&E）和免疫荧光 染色 |
| 数码 相机 | Canon | EOS 70D | 记录实验过程中皮肤损伤的进展 |
| 一次性无菌注射器 | 一次性无菌医疗器械专业制造商 | GB20163140107 | 用于腹腔注射 |
| 一次性乳胶手套 | Medicom | 1186 | 防护 |
| 环保型脱蜡透明液 | Servicebio | G1128-1L | 苏木精-伊红（H&E）和免疫荧光 染色 |
| 冷冻切片平台 | 武汉俊杰电子有限公司 | JB-L5 | 苏木精-伊红（H&E） 染色 |
| 苏木精-伊红（H&E）HD恒染试剂盒 | Servicebio | G1076 | 苏木精-伊红（H&E） 染色 |
| Image J | 美国国立卫生研究院 | 图像处理 | 实现组织学染色数据的精确定量分析 |
| 铅围裙 | 山东欧瑞新辐射防护工程有限公司 | N/A | 保护人员免受辐射暴露 |
| 液封笔（PAP Pen） | Servicebio | G6100 | 免疫荧光染色 |
| 医用胶片 | 3M | 10163337409520 | 防止生物表面污染辐射源 |
| 中性树胶 | SCRC | 10004160 | 苏木精-伊红（H&E） 染色 |
| 核 辐射 探测器 | FNIRSI | 100128262296 | 实时监测操作人员周围环境的辐射水平，确保人员安全 |
| 多聚甲醛固定液（4%） | Biosharp | BL539A | 固定皮肤组织样本 |
| 病理切片机 | 上海徕卡仪器有限公司 | RM2016 | 苏木精-伊红（H&E）和免疫荧光 染色 |
| 石蜡包埋机 | 武汉俊杰电子 | JB-P5 | 苏木精-伊红（H&E）和免疫荧光 染色 |
| 锶-90 | Khlopin Radium Institute Joint-Stock Company (Radium Institute JSC,Russia) | N/A | 提供β射线 |
| 三溴乙醇 | 南京艾贝生物科技有限公司 | M2910 | 麻醉小鼠 |
| 水浴-载片干燥器 | 浙江金华科迪仪器设备有限公司 | KD-P | 苏木精-伊红（H&E）和免疫荧光 染色 |
参考文献
- Talapko, J., et al. Health effects of ionizing radiation on the human body. Medicina (Kaunas). 60 (4), 653(2024).
- Wucherer, M., Loose, R. occupational exposure to radiation. Radiologe. 45 (3), 291-302 (2005).
- Du, Y., et al.
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
重印与许可
标签
