放射性肺损伤一般采用大鼠或小鼠制备动物模型，该模型主要用于放射性肺炎及肺纤维化的发病机制，以及相关防治药物的研究。制备动物模型的放射源采用用于临床放射治疗的X线直线加速器或⁶⁰Co 治疗机。依据研究目的不同，模型制备方式如全胸或半胸照射、单次或分割照射及照射剂量各异。另外，由于临床接受胸部放射治疗的患者均为带瘤状态，因此部分放射性肺损伤治疗药物的研究同时应用荷瘤大鼠或小鼠进行，以排除药物对肿瘤的保护作用。如在放射防护剂阿米福汀（amifostine）的研究中，不但应用正常雄性 Fisher-344大鼠，同时采用在该大鼠右后侧胸壁接种R3230AC乳腺癌的荷瘤大鼠进行研究，以证实阿米福汀没有促进肿瘤生长的作用。

（一）模型制备方法

1.大鼠模型

（1）种系要求：一般采用 Wistar,Sprague Dawley（SD）或Fischer 344 大鼠。

（2）照射方式：大鼠较小鼠体积大、耐受性好，因此根据研究目的不同可采用不同的照射方法。照射可分为全胸、右半胸或部分肺组织（如肺尖部、肺底部）照射，并且有单次和分割照射之分。照射剂量也随之不同，单次全胸或右半胸照射剂量一般在 15~30Gy，分割照射一般单次分割剂量为700-800cGy，总照射剂量可达35~40Gy，即700cGy/5次或800cGy/5次，1次/天

（3）模型举例：采用全胸单次照射建立大鼠总性放射性肺损伤（放射性肺炎）模型。放射源为6MVX线直线加速器（美国Varian,23EX），照射前加速器室用紫外线照射消毒。大鼠经1%戊巴比妥钠45mg/kg腹腔注射麻醉，平躺于照射台上。下垫10cm 厚等效物，上覆 2cm 厚等效膜。调整照射野上至大鼠前肢两腋窝中点连线，下至胸骨剑突水平，面积5cmx4cm，源靶距100cm，剂量率 300cGy/min，总剂量 20Gy。

    全胸照射后1周内大鼠即出现拱背、竖毛、摄食及活动减少；照射后2~4周照射组大鼠相继出现胸背部受照区域脱毛现象，至照射后8周观察结束脱毛无缓解。大鼠体重在照射后4周内增长缓慢，与对照组相比明显减少，照射后第5-8周体重呈下降趋势。非取材死亡发生于照射后6~7周，解剖发现大鼠双肺明显肿胀、充血，全肺表面呈暗红色，并有大量红色或黄色胸腔积液。

    分别于照射后2周、4周和8周行肺组织石蜡切片、HE染色，观察肺组织病理变化。证实大鼠全胸单次照射 20Gy后4~8周可引起肺组织明显急性炎症反应，其中第4周较第8周急性炎症表现更为显著。进一步对肺组织切片进行甲苯胺蓝染色，发现照射后8周，炎症组织中的细胞成分里有大量肥大细胞，分别较照射后2周和4周明显增多，说明肥大细胞在急性放射性肺损伤肺组织中的分布随照射后时间的推移呈数量上的递增。活化的肥大细胞能释放 IL-6,IL-6虽然没有直接致纤维化作用，但其表达水平可用于判断肺组织的炎性状态。在大鼠全胸照射后8周，肺组织IL-6蛋白表达较对照组明显增加。有报道，活化的肥大细胞能促进成纤维细胞释放金属基质蛋白酶和产生胶原，两者相互作用是肺部炎症和纤维化过程中的重要环节。

2.小鼠模型

（1）种系要求：C57BL/6因对射线敏感且易发生肺纤维化作为小鼠放射性肺损伤的常规种系，用于放射性肺损伤研究，但对射线相对不敏感的小鼠有CBA、C3H和A/J。

（2）照射方式：一般采用全胸单次照射，剂量在12~20Gy。

（3）模型特点：在放射性肺损伤的研究中，小鼠因其体积小，种系丰富，价格较便宜，除用于发病机制研究外，更重要的是用于放射敏感性、与放射敏感有关的基因敲除及相关治疗靶点等研究。如分别予C57BL/6和C3H小鼠12Gy全胸单次照射，前者G-CSF、IL-6和KC峰值出现在照射后3～6h，而后者出现在照射后6～12h；照射后6h上述细胞因子在C57BL/6肺组织表达分别上升6、8和11倍，而在C3H肺组织只上升4、3和3倍。同样，C57L小鼠对射线较敏感而CBA小鼠则相对不敏感，前者全胸单次照射12.5Gy后4个月即发生致死性放射性肺炎，而后者在相同照射剂量下，只发生轻微的亚致死损伤。即使C57L和C57BL/6对胸部照射后的反应也不尽相同，前者更易在照射后3～4个月发生放射性肺炎，后者炎症发生较晚且会在照射后6～9个月出现大量胸水。金属基质蛋白酶（matrix metalloproteinase,MMP）在纤维化发生过程中起到降解并维持细胞外基质平衡的重要作用，予敲除了MMP-13基因的C57BL/6小鼠20Gy全胸单次照射，急性放射性肺炎及其后续的纤维化改变明显减轻，提示MMP-13是治疗放射性肺损伤的可能靶点。

（二）常用判定指标

1.呼吸频率 放射性肺炎早期大鼠或小鼠的呼吸频率增加，是呼吸功能受损的表现。

2.肺组织或外周血细胞因子 TGF-β1被认为是与放射性肺纤维化发生和形成最为密切的细胞因子，其表达变化发生于放射性肺损伤的典型病理改变之前。Caudia证实，C57BL/6小鼠经全胸12Gy单次照射，照射后 1h TGF-βmRNA 即开始表达升高，至照射后 12h达峰值，之后水平逐渐回落至基础水平；但在照射后2周TGF-β mRNA 陡升至更高的水平，以后再次回落。其他与放射性肺损伤相关的因子有 IL-6、IL-1、TNF-α、平滑肌肌动蛋白 α(α-SMA)、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和巨噬细胞趋化蛋白（MCP-1）等。

3.肺组织病理变化 在制备动物模型的过程中，放射性肺损伤的判定可分为2期：早期急性放射性肺炎（pneumonic phase）和晚期放射性肺纤维化（fibrotic phase），尽管在实际临床工作中两者的发生和发展有时很难截然分开，可采用 HE染色和 Masson染色进行观察。放射性肺炎发生于照射后1～3个月，主要病理表现为肺泡壁毛细血管和支气管周围血管充血、出血和间质水肿，肺泡腔积液并有红细胞、巨噬细胞和淋巴细胞等聚集。3个月以后肺组织发生纤维增生性变化，表现为肺间质部分纤维细胞增多，肺泡壁增厚，肺泡腔变小。至照射 6个月以后，局部肺组织完全被胶原组织所代替，肺泡腔极度狭窄，甚至消失，构成晚期放射性肺纤维化。另外，在光镜观察肺组织病理变化的同时，还可通过测量肺泡壁厚度反应炎症和纤维化的程度。

4.胸部CT 可在体观察肺组织的病理变化，包括炎症和纤维化改变。

5.肺组织湿重 一般以全肺湿重与体重的比值乘以100计算肺指数，急性放射性肺炎大鼠肺指数明显升高。

6.肺组织羟脯氨酸含量 用于对肺组织胶原含量进行定量分析，放射性肺纤维化大鼠肺组织胶原含量增加。

7.肺组织灌洗液细胞成分分析 多用于放射性肺炎阶段的研究，主要表现为巨细胞、淋巴细胞和中性粒细胞增多，CD4+淋巴细胞比例增高。

8.肺组织 DNA 损伤射线对组织造成的 DNA损伤可采用微核实验检测，同时也是证实药物是否具有放射防护作用的指标。