基于動物3R原則的生理學(xué)實驗教學(xué)改革

摘 要：為了動物3R原則的推廣和普及，也為了更好節(jié)約資源和減少實驗課時，增強護理專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力，提出了對部分動物實驗進行整合，以最大限度地緩解實驗中動物所受的疼痛和不安。

關(guān)鍵詞：3R原則；生理學(xué)；教學(xué)改革；動物實驗

3R是Reduction（減少）、Replacement（替代）和Refinement（優(yōu)化）的簡稱。3R原則的具體內(nèi)容：減少是指在科學(xué)研究和實驗過程中，盡最大限度使用較少量動物獲取同樣多的實驗數(shù)據(jù)，或使用相同數(shù)量的動物而獲得更多實驗數(shù)據(jù)；替代是指能夠不用動物而采取其他方法進行實驗或其他科研工作達到同樣實驗?zāi)康牡姆椒ǎ粌?yōu)化則是指通過改進和完善實驗程序，盡量減輕或減少給動物造成的疼痛和傷害，盡可能善待動物。

一、國內(nèi)外3R工作開展現(xiàn)狀

3R原則最早由英國科學(xué)家William Russell和Rex Burch出版的 The Principles of Humane Experimental Technique一書提出，即替代（Replacement）、優(yōu)化（Refinement）和減少（Reduction）。隨著生命科學(xué)實驗的不斷開展和擴大，各大高校的實驗室和研究所，以及國際上涉及到動物實驗的各類組織與企業(yè)也都逐步接受3R原則，包括逐步減少動物的使用量，優(yōu)化動物實驗方法和步驟。歐盟于2003年在化妝品規(guī)程的第7次修正案中明文規(guī)定，要求逐步禁止在化妝品成品進行檢測中使用實驗動物；2009年又進一步規(guī)定，在化妝品原料安全檢測過程中，禁止使用實驗動物；2013年，使用過實驗動物進行檢驗的化妝品成品和原料被完全禁止進入歐盟市場，并列入了WTO雙邊協(xié)議的條款之中。

我國最早關(guān)于實驗動物福利方面的文件是2006年科技部發(fā)布的《關(guān)于善待實驗動物的指導(dǎo)性意見》。文件規(guī)定，科學(xué)實驗過程中應(yīng)盡量采用其他統(tǒng)計或測試方法以及實驗對象，以替代實驗動物，降低動物的使用量，通過改進試驗方法，最大程度緩解實驗動物在試驗中所受的疼痛和不安。近年來，隨著我國醫(yī)藥衛(wèi)生和生物學(xué)等學(xué)科的快速發(fā)展，實驗動物使用量也隨之增加。我國于2013年成立了中國實驗動物學(xué)會福利倫理專業(yè)委員會，并起草了《實驗動物福利倫理審查指南》，并于2014年取消了國內(nèi)化妝品上市前需要經(jīng)過動物實驗檢測的法規(guī)要求。

二、高職護理專業(yè)生理學(xué)動物實驗內(nèi)容

根據(jù)《“十三五”衛(wèi)生與健康規(guī)劃》規(guī)劃，“十三五”期間醫(yī)護比要達到1 ∶ 1.25。然而，截至2015年底，我國注冊護士總數(shù)達到324.1萬人，全國醫(yī)護比1 ∶ 1.07，護士需求量依然很大，這促使職業(yè)院校紛紛開設(shè)護理專業(yè)。生理學(xué)作為醫(yī)護專業(yè)的必修課，其理論均來自實驗，需要一定數(shù)量的動物實驗。目前，濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院護理專業(yè)開設(shè)的生理學(xué)動物實驗主要為“坐骨神經(jīng)腓腸肌標本的制備”“不同刺激對肌肉收縮的影響”“家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)”和 “家兔尿生成的影響因素”4個實驗。每年生理學(xué)實驗需要消耗大量的實驗動物，尤其是家兔，單個實驗的開設(shè)既浪費資源，又與我們一直倡導(dǎo)的動物實驗3R原則不符。因此，對部分實驗進行適當(dāng)整合，一直是老師在授課過程中反復(fù)思考的一個問題。

在早期實驗中，我們已經(jīng)對“坐骨神經(jīng)腓腸肌標本的制備”和“不同刺激對肌肉收縮的影響”進行整合，并得到領(lǐng)導(dǎo)和同學(xué)們的普遍認可。下面結(jié)合最近兩年生理實驗過程中，對“家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)”和“家兔尿生成的影響因素”整合思路進行整理，以便大家參考。

三、基于3R原則實驗教學(xué)改革

（一）實驗?zāi)康?/p>

家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)與家兔尿生成的影響因素實驗，是兩個相對獨立的實驗。在以往的生理學(xué)實驗中，通常將家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)和影響尿生成的因素作為兩個獨立的實驗，造成實驗動物的浪費。為了動物3R原則的推廣和普及，同時，也為了更好節(jié)約資源和實驗課時，增強護理專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力，擬對其進行整合。

（二）實驗儀器

BL-420生物信號采集系統(tǒng)（成都泰盟科技有限公司）、呼吸換能器（成都成都泰盟科技有限公司，F(xiàn)T-100）、輸尿管插管、氣管插管、刺激器、動物手術(shù)器械一套。

（三）麻醉

家兔耳緣靜脈注射20%氨基甲酸乙酯（5mL/kg），通過角膜反射和前趾反射判斷麻醉深度。

（四）手術(shù)

1、氣管插管。建立臨時呼吸通道，防止窒息。

2、分離頸部神經(jīng)和血管。氣管兩側(cè)分離動脈鞘，打開鞘膜，分離出頸總動脈，頸總動脈、迷走神經(jīng)（最粗）分別穿線備用。

3、頸動脈插管。在靠近左頸總動脈遠心端作結(jié)扎，用動脈夾夾住近心端，用銳利的眼科剪在盡可能靠近結(jié)扎處做一些向動脈夾的小切口，切口約為管徑的1/2，將動脈插管沿向心方向插入血管，仔細結(jié)扎固定插管，并使插管與動脈方向保持一致。

4、頸外靜脈插管。分離右側(cè)頸外靜脈，將近心端用動脈夾夾住，待其充盈后將遠心端結(jié)扎。

5、膀胱插管。在恥骨聯(lián)合前方，沿腹正中線作約2～3 cm的切口，沿腹白線切開腹腔后，將膀胱移出體外。在膀胱頸下方穿一線并結(jié)扎，縫線中心做一切口，插入膀胱插管，結(jié)扎縫線閉合膀胱切口。膀胱插管通過橡皮管與BL-420連接。具體實驗步驟見表1。

（五）實驗討論

P[CO2]↑，P[O2]↓，[H]+↑均可刺激外周化學(xué)感受器，使呼吸加深加快；除此之外，P[CO2]產(chǎn)生的CO2可進入中樞，刺激延髓中樞化學(xué)感受器，使呼吸加深加快；無效腔增加，呼吸頻率加快；切斷一側(cè)迷走神經(jīng)后，呈現(xiàn)慢而深的呼吸，但不是很明顯。切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)后，肺牽張反射消失，呈現(xiàn)很明顯的慢而深的呼吸，吸氣延長。

注射去甲腎上腺素、垂體后葉激素，電刺激迷走神經(jīng)外周端均可引起尿量降低；靜脈注射葡萄糖、呋噻米可使尿量增加。

四、結(jié)束語

整合后對實驗項目的觀察并未減少，但卻降低了家兔的使用量，降低了人力和物力成本，符合動物3R原則的推廣和普及。通過這樣的綜合性實驗，學(xué)生實際應(yīng)變能力得到提高。整合后的實驗要求學(xué)生對理論知識必須足夠熟悉，才能更好理解和掌握實驗的原理，提高綜合分析能力。由于本實驗操作步驟是原來實驗的兩倍，這就對小組長和組員提出更高的要求。小組成員間只有合理安排分工明確，才能更好地完成實驗，達到預(yù)期效果，這有助于培養(yǎng)團隊合作意識。

參考文獻：

[1]管博文，李程程，孟愛民.實驗動物替代研究進展[J].中國藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志，2016（10）.

[2]寧磊，吳祥林.實驗動物福利與“3R”原則[J].微生物學(xué)免疫學(xué)進展，2006（34）.

作者簡介：馬小根（1982-），男，河南濟源人，助教，研究方向：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)。

（責(zé)任編輯 張萌喆）