藥學專業碩士研究生《人類疾病動物模型》課程教學探討

張又枝+黃琦+廖清船+任平+余薇+蔡飛

摘要：《人類疾病動物模型》是采用人為的方法在動物體內復制類似人類疾病的一門課程，在醫學研究中十分重要。本項目先論證和完善《人類疾病動物模型》理論課的內容；其次進行驗證性實驗的教學內容及教學過程；最后提出設計性實驗的范圍及實施方案，評價教學效果。旨在強化相關教師的專業技能和培養藥學碩士專業研究生的創新科研思維。

關鍵詞：人類疾病動物模型；驗證性實驗；設計性實驗

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）01-0171-03

人類疾病動物模型（animal model of human diseases）是采用人為的方法，使動物在一定的致病因素（物理的、化學的、生物的）作用下，造成動物組織、器官或全身的一定損害，出現某些類似人類疾病的功能、代謝、形態結構方面的變化或各種疾病，通過這種手段來研究人類疾病的發生、發展規律，為研究人類疾病的預防、治療提供理論依據[1]。在醫學科學研究中，應用該模型可以避免人體實驗造成的危害；能夠研究平時不易見到的疾病，例如烈性傳染病、中毒病以及放射病等；能夠研究發病率低，潛伏期和病程長的疾病，以及嚴格控制條件，克服復雜因素等，有利于更加全面地了解疾病性質[2，3]。所以人類疾病動物模型的復制，在醫學研究中占有十分重要的地位。根據湖北科技學院藥學專業碩士研究生教學大綱的要求，對于藥學專業碩士研究生《人類疾病動物模型》共安排理論課18學時。通過老師和學生對該課程教學的反饋意見，特開展該課題的研究工作。主要從兩個方面進行完善與探討：第一，完善藥學專業碩士研究生（臨床藥學、藥理方向）《人類疾病動物模型》的理論和實踐課程的教與學；第二，探討設計性實驗在強化相關教師專業技能和培養藥學碩士專業研究生創新科研思維中的作用。

一、《人類疾病動物模型》現階段存在的問題

1.開課時間短，經驗不足。根據湖北科技學院碩士專業學位研究生的教學大綱要求，從2013年開始在藥學專業碩士研究生中開展《人類疾病動物模型》課程教學。該課程開設時間比較短，大多數研究生沒有使用正規教材，學習內容主要是藥理學教師根據大綱要求查閱相關文獻編制而成。

2.教材使用不規范。大部分高校使用的教材是由劉恩岐主編的《人類疾病動物模型（第2版/研究生）》，人民衛生出版社出版。該書編寫模式新穎、結構合理，內容涵蓋人類疾病動物模型相關基礎知識和制作動物模型基本技能，理論講授和具體動物模型制作并重。《人類疾病動物模型》共16章、110節。1—4章為總論部分，5—16章為各論部分。在總論部分中增加了通識類課程：第一章第一節增加了動物模型與生物醫學研究內容，簡明扼要地介紹了實驗動物和動物實驗基礎知識及研究進展，供學生了解生物醫學研究與實驗動物關系；基因修飾動物是目前人類疾病研究的核心動物模型，所以單獨成第三章；動物實驗結果臨床轉化今年來一直是國際社會關注的熱點，在第二版第四章中專門討論動物實驗結果推演以及如何準確服務于臨床實踐。而本校研究生開課時間短，教師缺乏經驗，現階段沒有統一使用的教材。

3.驗證性實驗的教學內容及教學課程的不規范。人類疾病動物實驗模型根據大綱的要求，提出需要開設若干個驗證性實驗的內容，但由于開設該門課程的時間短，學生的反饋信息少，所以課程的規范制定有待進一步改善。

4.設計性實驗的范圍及實施方案制定的不細化。由于該課程主要面向碩士研究生，所以開設了設計性實驗課，但是設計性實驗課的范圍及實施方案由于客觀（例如實驗試劑）條件的限制而需要進一步細化。同時由于帶教老師缺乏經驗，或者由于設計性實驗無法量化其工作量，導致部分教師積極性不高，而引起學生的怠工，在教師導向作用方面未發揮其應有的作用。當然也有學生本身對實驗或者這門專業課不感興趣，而不愿意參與設計性實驗的過程。無論什么原因導致設計性實驗開展的不夠完善，我們都應該克服困難，為了培養學生的主動創新能力、自主思考能力、科研的自信心，都應該將設計性實驗開展下去，對設計性實驗的帶教老師給予各種鼓勵和培養，從根本導向上下功夫，才能推動該門課程的順利改革和實施。

二、《人類疾病動物模型》課程的改革探討

為了進一步完善該課程的教學與實驗實施方案，特提出以下改革方案：

1.論證和完善《人類疾病動物模型》理論課的內容。在理論教學中，以教師講授的形式進行，將以成功建立的疾病動物模型為范例，重點介紹基因修飾的疾病動物模型，從而引入以范例為中心的教學方式。例如可以在心血管系統引入動物動脈粥樣硬化模型，迄今為止，通過改變飼料的成分，可以在大鼠和家兔體內形成動脈粥樣硬化模型，但是這些非基因敲除的動物模型由于其不穩定，以及和人類動脈粥樣硬化模型的類型不一致而漸漸偏于少用。現如今，在科學研究中，大量使用的仍是基因敲除動物模型。而形成動脈粥樣硬化的基因敲除動物模型又分為載脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠動脈粥樣硬化模型和低密度脂蛋白受體基因敲除（LDLR-/-）小鼠動脈粥樣硬化模型。從原理上，這2種敲除小鼠方式是相似的。ApoE-/-小鼠中的ApoE是脂蛋白中的一種成分，同時其也是低密度脂蛋白受體的配體，因此，如果敲除了ApoE，由于LDL無法與其受體結合從而滯留在血液中，使血液中富含膽固醇的脂蛋白清除障礙，導致血漿中膽固醇水平升高，升高的脂蛋白在體內蓄積導致了該基因敲除小鼠形成復雜的動脈粥樣硬化斑塊。因此，近年來將該基因敲除小鼠作為研究動脈粥樣硬化發病機制以及藥物抗動脈粥樣硬化等方面最重要的動物模型之一。LDL是體內運輸膽固醇的主要載體，其與LDLR結合將其攜帶的膽固醇內吞入細胞中，LDL被降解從而被機體利用。如果敲除LDLR，將導致小鼠無法吸收低密度脂蛋白，從而造成血液中低密度脂蛋白的含量持續增加，加速脂質侵入的過程，誘發小鼠動脈粥樣硬化的產生。因此，這兩種基因敲除小鼠作為動脈粥樣硬化的模型，其質量比較高，一般在小鼠8周齡時通過主動脈根部冰凍切片，然后油紅O染色即可發現明顯的粥樣斑塊。所以，這些基因敲除的動物，為人類攻克疾病提供了有力的實驗工具。endprint

2.驗證性實驗的教學內容與教學過程的改革。在實踐教學中，對于驗證性實驗，采取教師教授、學生操作、教師指導、課后總結的方式進行。例如，糖尿病這種人類的疾病在全球呈現了逐年上漲、年輕化的發病趨勢，但是其發病機制尚未研究清楚，所以在研究中既需要經典的糖尿病模型，也需要基因敲除的動物模型。而在學生驗證性實驗的教學規劃中，主要采取經典的動物模型。在教學中，我們采取鏈脲佐菌素（STZ）注射大鼠，用血糖試紙檢測其血糖，判斷是否形成糖尿病模型。STZ是一種廣譜抗生素，因其對大鼠的胰島β細胞具有高度的選擇性，能夠破壞該細胞。STZ因給藥方式或給藥劑量的不同，其形成糖尿病的類型也有差別。如采用小劑量多次給藥，則建立與人類Ⅰ型糖尿病病例與臨床表現類似的大鼠模型；如采用較大劑量一次性給藥方式，則建立與人類Ⅱ型糖尿病表現類似的大鼠模型。研究認為，STZ造成兩種不同的糖尿病模型可能是與其對胰島的損傷程度有密切的聯系。課題設想以糖尿病類似的經典實驗動物模型為驗證性教學的主要內容，清楚地闡述各類疾病產生的發病機制，為該門課程的理論教學打下堅實的基礎。

3.設計性實驗的范圍及實施方案，教學效果評價。在實踐教學中，對于設計性實驗，采取導師負責制，一名教師帶教1—2名學生，在設計性實驗的教學范圍內，引導學生查文獻，寫綜述，設計實驗，撰寫開題報告，進行預實驗，總結討論，完善實驗過程，最后完成實驗。該門課程主要面向藥學專業的碩士研究生，因此，除了開設驗證性實驗教學的課程外，還需開設設計性實驗的教學內容。本課題設想，開設與動脈粥樣硬化糖尿病或腫瘤等類似的設計性實驗，開發學生的創新思維，鍛煉學生的課題撰寫與設計能力，為其初步走上科研道路提供實踐的機會。例如，學生1—2個人一組，每組推選一名代表，導師先給學生提供一個大的疾病范圍，例如糖尿病，引導學生在糖尿病這類疾病中通過查閱文獻，尋找新的藥物或者新的作用靶點，撰寫設計提綱，與導師討論設計的可行性，進行預實驗，對預實驗數據進行分析，最后完成實驗，并制作成PPT，向大家匯報自己在完成該實驗過程中遇到的問題，解決的方法，與理論之間的相關性以及下一步該如何改進？通過這個學生與導師交流的過程，培養學生的創新精神、研究意識、科研能力、對信息的加工能力以及加深對實驗課的印象等。導師根據學生的實驗設計、完成過程中的具體情況給出該門課程的具體成績。這樣的教學形式，對老師和學生都是一種挑戰。但是這種教學方式的創新性、自主性以及目的性，極大地激發了學生的學習興趣，培養了學生自主分析問題和解決問題的能力。通過與導師反復地討論實驗的設計方案，學生表示實驗室不再是等著已知實驗課的單調枯燥的地方，而是能夠等待奇跡出現、帶給學生成功喜悅的地方。但是設計性實驗也有不足的地方，例如實驗條件的限制、實驗儀器的限制等，這些都需要導師事先考慮好，與相關部門進行協調，確保實驗的順利進行，防止因各種原因挫傷學生積極性的現象發生。

綜上所述，《人類疾病動物模型》這門課程選取與人類疾病類似表現的動物作為實驗對象，包括經典的動物模型和基因敲除的動物模型等，通過理論教學內容的進一步完善、驗證性實驗教學的進一步細化和設計性實驗的進一步補充，為藥學專業碩士學位研究生進一步開展該門課程提供了新的思路，同時能充分調動學生對該門課的學習主動性、積極性以及創造性，培養學生在科研中發現問題、分析問題以及解決問題的能力，為以后的科研學習樹立嚴謹的科研思維以及創新的科研作風。以上的改革方案也對帶教老師提出各種挑戰，培養老師帶教設計性實驗的能力，引導教師對學生積極性、創造性、可行性等的培養。學生的思維活躍，與學生進行交流也為教師知識的開拓和靈感的開發提供了機會，拓寬了教師對該門課程的進一步認識。因此，教師應主動配合項目的改革，緊跟時代的步伐，不斷更新自己的專業知識，才能在這個信息時代不被大潮所遺棄。

參考文獻：

[1]龍曉燕，溫敏.轉基因動物在人類疾病動物模型中的應用[J].云南中醫中藥雜志，2007，28（6）：43-44.

[2]徐林.人類疾病的動物模型[J].動物學研究，2011，32（1）：1-3.

[3]薛麗香，張鳳珠，孫瑞娟，等.我國疾病動物模型的研究現狀和展望[J].中國科學：生命科學，2014，44（9）：851-860.

Abstract：The "animal model of human disease" is a course which is similar to human diseases in human body by artificial method，which plays an important role in medical research. This project first demonstrated and improved the theory course of "animal model of human disease"；and verifying the teaching content and teaching process experiment；finally，the scope of the experimental design and the implementation of the program，the evaluation of teaching effect. The purpose is to strengthen the professional skills of teachers and to cultivate the innovative thinking of postgraduates.

Key words：animal model of human disease；confirmatory experiment；design experimentendprint