將科學研究融入《醫學實驗動物學》課程教學初探

李秀芳 代 蓉 解宇環 淤澤溥

云南中醫學院藥理教研室，云南 昆明 650051

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醫學教育

將科學研究融入《醫學實驗動物學》課程教學初探

李秀芳 代 蓉 解宇環 淤澤溥*

云南中醫學院藥理教研室，云南 昆明 650051

《醫學實驗動物學》是生命科學領域中一門非常重要的綜合性課程，是云南中醫學院首批研究生優質課程之一，筆者對我校開設該課程近10年的教學經驗進行了總結，以期為進一步提高該門課程的教學水平起到拋磚引玉的作用。

醫學實驗動物學；科學研究；教學

醫學實驗動物學是一門研究實驗動物及動物實驗的綜合性新興學科，它融合了生物學、醫學、獸醫學、遺傳學、營養學等諸多學科的知識，具有很強的綜合性和交叉性，同時它的發展又推動了基礎醫學、臨床醫學、預防醫學和中醫藥學的發展，對科學研究尤其是生命科學研究起著越來越重要的作用[1]，目前，實驗動物學已逐漸發展成為一門具有自身理論體系的獨立學科[2]。醫學實驗動物學已成為高等醫藥院校多個專業研究生的一門必修基礎課。

由于必要的動物學知識是進行藥理學研究所不可缺少的，多本藥理方法學的專著如陳奇主編的《中藥藥理研究方法學》、李儀奎主編的《中藥藥理研究方法學》中都有專門篇幅介紹實驗動物學知識，因此，云南中醫學院最初在中藥學專業研究生的“中藥藥理學通論”課程中用12個學時介紹了的實驗動物學知識。隨著研究生招生人數的增多，中醫學、針灸推拿學、藥學、中西醫結合基礎專業的研究生也要求學習實驗動物學的知識，于是筆者團隊就將這部分內容從“中藥藥理學通論”課程中獨立出來，并編寫了院內教材，專門開設了“醫學實驗動物學”課程，從課程開設至今已有十年的歷史，這對于我校普及醫學實驗動物學的有關知識和提高研究生的動手能力起到了一定的推動作用。

云南中醫學院承擔研究生的“醫學實驗動物學”課程教學的教師都是藥理學專業或相關專業的教師，他們擁有豐富的應用實驗動物進行科學研究的經驗，這是該教學團隊的優勢，但同時也存在大多數老師動物學知識相對不足的問題，因此，筆者針對“醫學實驗動物學”在醫學院校教學中的重點是“動物實驗”，與農業院校的重點是“實驗動物”有所不同，為揚長避短，該教學團隊將大量科學研究有機地融入到“醫學實驗動物學”的教學中，取得了較好的效果。2015年“醫學實驗動物學”被遴選為云南中醫學院校級研究生優質課程，現將教學中的一些經驗與同行交流。

1 以真實的案例說明該課程對科學研究的重要性

“醫學實驗動物學”的第一節課。首先給同學們介紹了一個真實的案例：我院有一位研究生在進行藥物抗衰老實驗研究的開題報告時，因沒有學習過本課程，不知道老年小鼠非常不易獲得，其開題報告中所選用的小鼠均為18月齡的老年小鼠。擬用果蠅做壽命試驗，但沒有了解到當時在云南買不到果蠅，因此由于實驗動物的來源問題，該研究生的開題報告差點沒有獲得通過，參加其開題報告的老師給其兩個建議：①買不到18月齡的老年小鼠，可使用藥物加速正常小鼠的衰老，從而復制衰老小鼠的模型用于其課題研究，例如可用D-半乳糖復制衰老小鼠模型；②壽命試驗買不到果蠅可換用蠶。最終該同學修改了開題報告并順利完成了抗衰老實驗研究。通過這個發生在身邊的同學身上的真實案例的介紹，進一步加深了學生對學習“醫學實驗動物學”課程重要性的理解，使他們知道了必要的實驗動物學知識對即將開展的課題工作的重要性。

教學中筆者還經常以醫學科研歷史上獲得諾貝爾生理學或醫學獎的一些科學家為實例介紹實驗動物科學研究的重要性。如德國細菌學家科赫(Robert Koch,1843～1910年)為例，其采用牛、羊和其他動物作實驗，發現了結核桿菌，并確證了細菌與疾病的關系，提出了“科赫原則”，作為判斷某種微生物是否為某種疾病的病原的準則，1905年科赫獲諾貝爾生理或醫學獎[3]；俄國生理學家巴甫洛夫(1848～1936年)，以動物為研究對象，在心臟生理、消化生理和高級神經活動三個方面作出了重大貢獻。在研究消化生理過程中，歸納了條件反射的概念，開辟了高級神經活動生理學研究，他的高級神經活動學說對于醫學、心理學以及哲學等方面都產生了很大影響，1904年巴甫洛夫獲得了諾貝爾生理學或醫學獎[4]。1901～2009年期間，獲得諾貝爾獎的獎項中直接涉及25種動物，共計120次[2]。

通過諾貝爾獎獲獎的案例介紹，激發了大家學習“醫學實驗動物學”的興趣。接下來再向同學們介紹這門課程的講授內容，包括了醫學實驗動物的生物學特點、遺傳背景、習性以及動物實驗的方法，通過課程的學習，將為研究生在課題設計、實驗動物的選擇、動物模型的制備、動物實驗的具體操作等方面奠定基礎，通過這樣循序漸進的教學，學生學習本門課程的興趣和積極性都得到了很大的提高。

2 以數據說明絕大多數醫學科學研究離不開實驗動物

在緒論的教學中，筆者應用大量的數據來證明大多數醫學科學研究離不開實驗動物。2008年發表的全球實驗動物使用量資料估計[5]，全球179個國家每年會使用到1.15億只實驗動物。以全球每年生物醫學發表文獻量及實驗動物使用數做對照，平均每篇生物醫學研究論文需使用的動物數分別是：美國318只，英國212只，日本858只，中國臺灣845只。僅以英國為例，2010年英國實驗動物的使用量為3.7萬只[6]，2012年實驗動物的使用量持續上漲，使用量超過4.1萬只[7]，2013年達到4.12萬只[8]，直到2014年才出現下降趨勢[9]。可見，生物醫學研究離開了實驗動物將寸步難行。學生了解了這些數據后，一方面會加深對“醫學實驗動物學”課程的重視，另一方面會增加他們對實驗動物的尊重，認識到相當多的實驗數據和生物醫學論文是實驗動物付出生命代價換來的，從而能夠更好地踐行實驗動物學的“3R”原則，即Replacement(替代)、Reduction(減少)和Refinement(優化)，盡量減少實驗動物用量。

3 教學中大量應用科研中的實例及進展

本課程的一個教學重點是如何根據研究目的來選擇合適的實驗動物。在教學中教會學生各種常用實驗動物的生理解剖學特點非常重要，因為選擇了合適的實驗動物往往可事半功倍，筆者常用以前科研中的事例來進行說明。如一研究生需完成大鼠開胸結扎冠脈的實驗，借小動物人工呼吸機時，筆者建議他可選用家兔來做，因家兔胸腔內構造與其它動物不同，胸腔中央由縱膈連于頂壁、底壁及后壁之間將胸腔分為左右兩部，互不相通，因此，開胸后打開心包胸膜暴露心臟進行實驗操作時，只要不弄破縱隔膜，不需接入動物呼吸機進行人工呼吸[10]，簡化了實驗操作。而如果選用貓、狗等其他動物，開胸后一定要采用人工呼吸，才能進行心臟操作。又如另一位研究生需要復制腦缺血研究腦梗塞的動物模型，一般動物由于腦部血供有側支循環，很難形成腦梗死。筆者建議他選用沙鼠，因為沙鼠腦血管構造不同于其它動物，腦椎底動脈后交通支缺損，結扎其一側頸總動脈，數小時后就有20%～65%的動物出現腦梗塞，同側腦半球梗死。教學中通過這樣成功的科學研究的典型事例教學，讓學生體會到實驗動物學的知識和科研工作密切相關，激發了學習積極性。

當今科技發展日新月異，實驗動物學科也不例外，筆者在教學中介紹了一些實驗動物發展最新動態和成果，補充一些開拓性、前沿性和應用性較強的內容，例如轉基因技術、基因敲除技術、克隆技術等，通過這些內容的學習，一方面能使學生了解這些最新技術，獲得大量的信息，為今后的研究工作打下基礎，另一方面，也能使他們對本門課程有一個新的認識，從而激發他們學習的熱情。許多研究生在學習這門課程以前不清楚轉基因動物和克隆動物的區別，對轉基因食品的爭論也僅是憑著對崔永元或方舟子的喜好，學習了《醫學實驗動物學》后學生能夠更專業的以轉基因的科學原理參與討論。

4 科學研究過程和成果與學生分享

在教學中結合實際，將平時在科研工作中碰到的實際問題和解決過程以及最后取得的成果與同學們一起分享。例如，當學生通過課程學習已經掌握了常用實驗動物的基本的知識及動物實驗的設計方法后，精心調選一些科研課題申報失敗的標書，讓學生評審，對標書進行“糾錯”，要求學生通過認真的閱讀并結合已學過的知識，找出標書中動物實驗設計相關的缺陷，提出改進的措施，對標書進行修改，通過這樣的訓練，讓學生了解到，動物實驗設計的缺陷可能會成為導致的課題申請失敗的重要原因，從而學會在設計動物實驗時做到盡可能考慮周全，另一方面，也可以為研究生們今后的課題申請打下基礎，學生普遍對這種“糾錯”學習表現出明顯的興趣。另外還會向同學們介紹本教學團隊老師們的一些“獨門絕技”，激發了同學們的學習熱情，也使團隊老師贏得了同學們的尊重。

5 參觀動物室，現場感受科研氛圍

根據教學目的，組織研究生參觀學校動物室，尤其是實驗動物環境控制這一部分，涉及溫濕度調節系統、通風凈化系統、消毒隔離系統、錄像監控系統、屏障系統中的人流、物流、動物流等，在課堂上講解既抽象又枯燥，采用邊參觀邊講解的方式，取得了非常好的效果。低年級同在參觀動物室過程中，還會看到高年級研究生在動物室中做實驗，現場感受科研氛圍，使他們對今后將從事的科研工作有了真切的感性認識，如同醫學生參觀手術室,這對提高學生的動物實驗參與意識有重要意義。

6 加強動物實驗的設計課程

為了增強研究生的科研能力，筆者增加了科研設計的訓練環節。提出設計要求，由學生自己完成實驗設計，內容包括：實驗動物的選擇、模型的復制、實驗動物的分組、材料和試劑的準備、方法步驟、觀察指標、結果的表達和統計學處理。這些作為本課程的平時成績。

以上是筆者將科學研究融入“醫學實驗動物學”教學的一些做法，經過多年課程建設，本課程被遴選為云南中醫學院首批研究生優質課程建設項目中唯一的一門全院性選修課。筆者及其因隊將以此為契機，進一步探索改進教學方法，從而將本課程建設好。

[1]羅小泉，祁風義，陳曉明，等.中醫藥院校實驗動物學教學改革初探[J].時珍國醫國藥，2007，18(12)：2902-2903.

[2]湯家銘，陳民利. 醫學實驗動物學[M].北京:中國中醫藥出版社，2012：1-2.

[3]謝德秋. 結核桿菌發現者羅伯特·科赫[J].自然雜志，1982，5(9)：697-703.

[4]秦川.實驗動物學[M].北京:人民衛生出版社，2010:1-2.

[5]Taylor K, Gordon N, Langley G, et al. Estimates for worldwide laboratory animal use in 2005[J]. Altern Lab Anim,2008, 36(3):327-342.

[6]Hudson M. The latest statistics of scientific procedures on living animals reveal little three rs progress in great Britain in 2010 [J]. Altern Lab Anim,2011,39(4):403-411.

[7]Hudson-Shore M. Statistics of scientific procedures on living animals 2012: another increase in experimentation-genetically-altered animals dominate again [J]. Altern Lab Anim,2013, 41(4):313-319.

[8]Hudson-Shore M. Statistics of scientific procedures on living animals 2013:Experimentation continues to rise the reliance on genetically-altered animals must be addressed[J]. Altern Lab Anim,2014, 42(4):261-266.

[9]Hudson-Shore M. Statistics of scientific procedures on living animals 2014:A new format, and hopefully a new era of diminishing animal experimentation[J]. Altern Lab Anim,2016, 44(1):71-83.

[10]湯家銘，陳民利.醫學實驗動物學[M].北京:中國中醫藥出版社，2012：102-103.

(編輯：程鵬飛)

2016-10-15

云南中醫學院研究生優質課程建設項目資助。

李秀芳，副教授，研究方向為中藥藥理學、毒理學教學和科研。E-mail: sofinelxf@163.com

淤澤溥，教授，研究方向藥理學和醫學實驗動物學的教學和科研。E-mail: yuzepu@126.com

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