Catabolic Manifestations in Co⁶⁰ Gamma Irradiated Rats

Summary

The value of different criteria for evaluating the catabolic effects of Co⁶⁰ body irradiation is investigated in the present study where animals have been exposed to doses of gamma radiation ranging from sublethal to supralethal doses.

Three different groups of criteria are under scrutiny: body weight and food intake measurements, haematocrit and platelet counts, serum amino-acids and protein fraction determinations.

Micro techniques allowing for repeated determinations on each individual animal during the whole experimental period have been used for all blood analyses except the serum amino acid determinations.

Blood platelet counts as well as serum amino acid concentration studies proved to be the most sensitive criteria. Body weight patterns are however much simpler to establish and give a very good picture of the general radiation syndrome. The serum protein fractions as measured by paper electrophoresis do not show any significant changes in their relative distribution until the last hours prior to animal death.

These catabolic effects can be either diminished or enhanced by treatment with testosterone or estradiol. Both protection and sensitization are sex dependent and apparently related to the action of these hormones on metabolism.

Résumé

Nous essayons de déterminer la valeur de divers tests pour l’appréciation des effets cataboliques de l’irradiation totale au Co⁶⁰, depuis des doses subléthales jusqu’à des doses supraléthales.

Trois différents groupes de critères sont étudiés;

a) les courbes de poids et de consommation de nourriture,

b) l’hématocrite et les numérations de plaquettes, puis,

c) les déterminations d’acides aminés et de fractions protéiques du sérum.

Des microtechniques permettant de répéter les analyses 2 ou 3 fois par semaine sur chaque animal pendant 6 semaines ont été utilisées pour toutes les analyses du sang, à l’exception des dosages d’acides aminés.

Les numérations de plaquettes et la concentration sérique des acides aminés se sont révélées les critères les plus sensibles. Cependant, les courbes de poids des animaux, très simples à établir, donnent déjà une très bonne idée du syndrome d’irradiation. Les diverses fractions protéiques du sérum, séparées par électrophorèse sur papier, ne se modifient quantitativement et de façon significative que peu de temps avant la mort.

Tous ces effets cataboliques peuvent être diminués ou augmentés par injection de testostérone ou d’estradiol. Cette protection ou cette sensibilisation dépend du sexe de l’animal et paraît en relation avec l’activité métabolique des hormones administrées.

Zusammenfassung

Verschiedene Kriterien zur Beurteilung der katabolischen Effekte einer Co⁶⁰-Gesamtkörperbestrahlung werden in der vorliegenden Arbeit an Tieren untersucht, die einer Gammabestrahlung mit subletalen bis supraletalen Dosen unterzogen wurden.

Drei verschiedene Gruppen von Kriterien werden geprüft: Messungen des Körpergewichtes und der Nahrungsaufnahme, Hämatokrit und Thrombozytenzahl, Aminosäuren und Eiweißfraktionen im Serum.

Mit Ausnahme der Serumaminosäuren wurden bei jedem einzelnen Tier während der gesamten Beobachtungsperiode Mikrotechniken für wiederholte Blutanalysen benützt.

Thrombozytenzählungen und Bestimmungen der Serumaminosäurenkonzentration erwiesen sich als die empfindlichsten Kriterien. Das Verhalten des Körpergewichtes ist jedoch wesentlich einfacher zu verfolgen und spiegelt das allgemeine Bestrahlungssyndrom sehr gut wider. Die Serumeiweißfraktionen, die mittels Papierelektrophorese bestimmt wurden, zeigten keine signifikanten Veränderungen in ihrer relativen Verteilung, ausgenommen während der letzten Stunden vor dem Tod.

Diese katabolischen Effekte können durch Behandlung mit Testosteron oder Östradiol entweder vermindert oder verstärkt werden. Sowohl die Schutzwirkung als auch die Erhöhung der Strahlungsempfindlichkeit sind geschlechtsabhängig und anscheinend in Zusammenhang mit der Wirkung dieser Hormone auf den Stoffwechsel.

^* We are very thankful to the “Fonds National de la Recherche Scientifique de Belgique“ (R. G.), “The National Research Council of Canada“ (R. G.), the “Canadian Life Insurance Medical Research Fund“ (J. M. L.) and the “Defense Research Board of Canada“ (J. M. L.) for their financial help.

• References

• 1 Belcher E. H., Harriss E. B., Lamerton L. F.. Effects of radiation on erythropoiesis in the rat. Progress in Radiobiology. 303-308 1955;
• 2 Dacie J. V.. Practical Haematology. Churchill Ltd.; London: 1958
• 3 Filleau G., Martel F.. Analyse quantitative des acides amines libres du serum sanguin par Chromatographie bi-dimensionelle sur papier-filtre. Rev. Can. Biol 15 No. [phone] 1956;
• 4 Ghys R.. Action radioprotectrice de la testosterone et de quelques autres hormones stéroides. J. Belge Radiol 41 no. [phone] 1958;
• 5 Ghys R.. Comparison of the biological efficiency of fast neutrons and cesium gamma rays on “August rats.“. Int. J. Rad. Biol 2 no. [phone] 1960;
• 6 Ghys R., Loiselle J. M.. Les facteurs influençant les réactions des animaux soumis à une irradiation totale non fractionnée. Rev. Can. Biol 19 no. (01) 53-79 1960;
• 7 Hume C. W.. The strategy and tactics of experimentation. Lancet no. 7004 1049-1052 1957;
• 8 Lamerton L. F., Baxter C. F.. An experimental study of radiation induced anaemia with reference to shielding procedures and platelet changes. Brit. J. Radiol 28 no. 326 87-94 1955;
• 9 Lamerton L. F., Belcher E. H.. Effect of whole body irradiation and various drugs on erythropoietic function in the rat. Studies with radioactive iron. Adv. in radiobiology 321-331 1957;
• 10 Storer J. R., Harris P. S., Furchner O. E., Langham W. C.. The relative biological effectiveness of various ionizing radiations on mammalian systems. Rad. Research 6: 188-288 1957;
• 11 Wunderly Ch.. Electrophorèse sur papier, méthodes et résultats. Vigot; Paris: 131 pages, 1956