面向臨床的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索

師建輝 張 海 謝鐵凝 章衛(wèi)平

病理生理學(xué)是研究疾病發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中功能和代謝改變的規(guī)律及其機(jī)制的學(xué)科,其主要任務(wù)是揭示疾病的本質(zhì),為建立有效的疾病診療和預(yù)防策略提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)[1]。病理生理學(xué)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)間的橋梁學(xué)科,其教學(xué)內(nèi)容分為理論課和實(shí)驗(yàn)課兩部分。理論課講解疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)制,實(shí)驗(yàn)課則觀察疾病狀態(tài)下機(jī)體的功能代謝變化,增強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。病理生理學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)決定了實(shí)驗(yàn)課的重要性。病理生理實(shí)驗(yàn)課是直接針對(duì)患病個(gè)體的研究,學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物疾病的發(fā)生、發(fā)展及臨床表現(xiàn),可以從整體水平直觀地了解疾病,深刻地理解發(fā)病機(jī)制。

肝性腦病是指在排除其他已知腦疾病前提下,繼發(fā)于肝功能障礙的一系列嚴(yán)重的神經(jīng)精神綜合征。肝性腦病是病理生理學(xué)肝功能不全章節(jié)中的重點(diǎn)內(nèi)容,其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,涉及氨中毒學(xué)說(shuō)、γ-氨基丁酸學(xué)說(shuō)、假性神經(jīng)遞質(zhì)學(xué)說(shuō)和氨基酸失衡學(xué)說(shuō)等。不同學(xué)說(shuō)之間又有相互聯(lián)系,其中氨中毒學(xué)說(shuō)已成為解釋肝性腦病發(fā)病機(jī)制的中心環(huán)節(jié),與其他學(xué)說(shuō)之間的聯(lián)系越來(lái)越密切[1]。而用家兔或大鼠復(fù)制肝性腦病動(dòng)物模型是病理生理學(xué)也是機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)唯一的一個(gè)消化系統(tǒng)疾病整體模型的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)[2]。但是原定的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在操作繁瑣、造模成功率不穩(wěn)定、與臨床貼合不緊密等問(wèn)題,需要進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容上的調(diào)整,以達(dá)到更好的教學(xué)效果。本文以病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)“復(fù)制肝性腦病動(dòng)物模型,探究氨在肝性腦病發(fā)病中的作用”為例,介紹本教研室在肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上的調(diào)整和探索。

一、調(diào)整前的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)

調(diào)整前的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要流程是將大鼠麻醉后,做頸靜脈的插管,打開(kāi)腹腔,做肝葉大部結(jié)扎,在十二指腸造腸瘺,經(jīng)腸瘺注入氯化銨溶液。觀察大鼠呼吸、四肢肌張力及對(duì)針刺激的反應(yīng),出現(xiàn)全身痙攣大發(fā)作時(shí)間,取頸靜脈血測(cè)定血氨,記錄氯化銨總用量和大鼠出現(xiàn)痙攣大發(fā)作時(shí)間,實(shí)驗(yàn)分組詳見(jiàn)表1。

表1 調(diào)整前的肝性腦病教學(xué)實(shí)驗(yàn)分組

通過(guò)比較對(duì)照組大鼠和實(shí)驗(yàn)組大鼠血氨濃度、肌張力變化和出現(xiàn)全身痙攣大發(fā)作時(shí)間,來(lái)探究血氨升高在肝性腦病發(fā)病中的作用。調(diào)整前的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以較好的鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力,如頸靜脈分離與插管、肝葉大部結(jié)扎、腸造瘺等,并且通過(guò)對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組的設(shè)立,分別比較了血氨來(lái)源增多與血氨去路減少這兩個(gè)環(huán)節(jié)在肝性腦病發(fā)病過(guò)程中起到的作用。但是調(diào)整前的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一定的局限性,具體如下。

1. 造模成功率不穩(wěn)定。雖然通過(guò)肝葉結(jié)扎的方式使得大鼠肝臟的左外葉、左中葉和右中葉不能行使正常功能,但是肝臟的右上葉和右下葉功能不受影響,依然具有一定的清除血氨的能力。此外,不同組別學(xué)生在進(jìn)行大鼠頸靜脈分離與插管、肝葉大部結(jié)扎、腸造瘺等操作時(shí)所需要的時(shí)間差異較大,導(dǎo)致不同組別大鼠的狀態(tài)差異較大,使得通過(guò)腸瘺注入氯化銨溶液后,大鼠血氨濃度的升高、肌張力變化和出現(xiàn)全身痙攣大發(fā)作的時(shí)間波動(dòng)較大。

2. 通過(guò)采用肝葉大部結(jié)扎的方式來(lái)模擬血氨去路減少與臨床實(shí)際相差較遠(yuǎn)。臨床上較為常見(jiàn)導(dǎo)致肝功能不全的原因主要是生物性因素、藥物及肝毒性物質(zhì)、免疫性因素、營(yíng)養(yǎng)性因素、遺傳性因素等[1]。肝葉切除僅在肝臟腫瘤和肝內(nèi)膽管結(jié)石的治療中應(yīng)用,并不是臨床上導(dǎo)致肝功能不全的常見(jiàn)原因。通過(guò)肝葉大部結(jié)扎的方式造成肝功能不全來(lái)模擬血氨去路減少,與臨床實(shí)際情況相距甚遠(yuǎn)。

3. 通過(guò)腸瘺注入氯化銨溶液來(lái)模擬血氨來(lái)源增多也與臨床實(shí)際相差較遠(yuǎn)。臨床上較為常見(jiàn)的氮的負(fù)荷增多主要是上消化道出血、過(guò)量蛋白飲食、輸血等[1]。通過(guò)注入氯化銨溶液來(lái)模擬血氨來(lái)源增多,與臨床實(shí)際情況相距較遠(yuǎn)。并且日常生活中,人們也很少直接接觸氯化銨溶液,口服氯化銨溶液則是更為罕有。

因此,原定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容雖然能夠很好的鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力,但是其造模成功率不穩(wěn)定,并且模擬血氨來(lái)源增多與模擬血氨去路減少的方式均與臨床實(shí)際情況相距較遠(yuǎn),不能讓學(xué)生直觀的了解到臨床上引起肝性腦病發(fā)生的常見(jiàn)病因,與臨床結(jié)合不緊密。需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

二、調(diào)整后的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)

為了使得病理生理學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)“復(fù)制肝性腦病動(dòng)物模型,探究氨在肝性腦病發(fā)病中的作用”更加貼近臨床實(shí)際情況,本教研室對(duì)這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)與改進(jìn)。調(diào)整后的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要流程是:利用基因編輯的手段,本教研室已經(jīng)建立了誘導(dǎo)型的急性脂肪肝小鼠模型。在小鼠成年以后,由教師帶領(lǐng)學(xué)生代表通過(guò)腹腔注射聚肌胞苷酸,誘導(dǎo)基因編輯小鼠肝臟過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(ChREBP),該轉(zhuǎn)錄因子的過(guò)表達(dá)可以促進(jìn)肝臟脂質(zhì)合成增加,形成脂肪肝[3～5]。

對(duì)照小鼠也注射同樣劑量的聚肌胞苷酸。在誘導(dǎo)后的1周時(shí)間,基因編輯小鼠肝臟甘油三酯含量可以從正常的5～10mg/g升高到50mg/g左右,血漿丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量可以從50U/L以下升高到1000 U/L左右。對(duì)照小鼠的肝臟甘油三酯含量和血漿轉(zhuǎn)氨酶則沒(méi)有明顯變化。一般在誘導(dǎo)后3天,即可檢測(cè)到基因編輯小鼠肝臟甘油三酯含量和血漿轉(zhuǎn)氨酶含量的明顯升高。由教師帶領(lǐng)學(xué)生代表在對(duì)照小鼠和基因編輯小鼠腹腔注射聚肌胞苷酸3天后,開(kāi)始給予對(duì)照小鼠和基因編輯小鼠高蛋白飼料喂養(yǎng),并繼續(xù)喂養(yǎng)4天后開(kāi)始正式的實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生通過(guò)觀察不同小鼠的行為學(xué)表現(xiàn)進(jìn)行初步判斷小鼠的組別,之后麻醉小鼠,通過(guò)采血針進(jìn)行眼眶靜脈采血,用離心機(jī)離心血液取上清,利用血氨檢測(cè)儀檢測(cè)小鼠血氨,利用生化檢測(cè)儀檢測(cè)血漿丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶含量,并開(kāi)腹觀察小鼠肝臟組織的顏色,稱量肝臟重量,實(shí)驗(yàn)分組詳見(jiàn)表2。

表2 調(diào)整后的肝性腦病教學(xué)實(shí)驗(yàn)分組

通過(guò)比較對(duì)照小鼠和脂肪肝小鼠在行為學(xué)表現(xiàn)、血氨、血漿轉(zhuǎn)氨酶、肝臟顏色和重量上的差異,來(lái)探究血氨升高在肝性腦病發(fā)病中的作用。相比于調(diào)整前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)勢(shì)如下。

1.通過(guò)誘導(dǎo)脂肪肝的產(chǎn)生來(lái)模擬血氨去路減少與臨床實(shí)際比較貼近。目前我們國(guó)家成人脂肪肝的患病率已經(jīng)達(dá)到30%左右,成為引起肝功能不全最為常見(jiàn)的病因。因此,通過(guò)建立脂肪肝小鼠模型來(lái)模擬血氨去路減少,可以更加契合臨床肝功能不全患者的實(shí)際情況。

2.通過(guò)給予小鼠高蛋白飼料喂養(yǎng)來(lái)模擬血氨來(lái)源增多與臨床實(shí)際比較貼近。正如前文所述,過(guò)量蛋白飲食是誘發(fā)肝性腦病的常見(jiàn)原因[1]。通過(guò)小鼠自由攝食高蛋白飼料來(lái)模擬血氨來(lái)源增多,更加貼近臨床實(shí)際情況。

3.可以在整體水平觀察肝性腦病小鼠行為學(xué)表現(xiàn)。小鼠肝性腦病可以表現(xiàn)出行動(dòng)緩慢、運(yùn)動(dòng)失調(diào)、不能沿直線行走、無(wú)精打采、行動(dòng)減少、仰臥位無(wú)法恢復(fù)等癥狀,加強(qiáng)學(xué)生在整體水平對(duì)肝性腦病的認(rèn)識(shí)。使學(xué)生認(rèn)知到疾病是整體與局部的辯證統(tǒng)一,肝臟局部的功能及其變化可對(duì)整體起到?jīng)Q定作用。

4.培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。學(xué)生通過(guò)觀察小鼠行為學(xué)表現(xiàn),推測(cè)小鼠可能出現(xiàn)肝性腦病,需要進(jìn)一步檢測(cè)血氨;知道了小鼠血氨升高,則需要考慮血氨的來(lái)源和去路,血氨來(lái)源增多是由于高蛋白飼料的攝入,而血氨去路減少的原因尚不清楚,因此需要進(jìn)一步檢測(cè)血漿丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶來(lái)判斷小鼠是否存在肝損傷;知道了小鼠血漿轉(zhuǎn)氨酶升高,則需要進(jìn)一步尋找肝臟損傷的原因,通過(guò)暴露小鼠肝臟,直接觀察小鼠肝臟的顏色和大小;最終明確是由于小鼠出現(xiàn)了脂肪肝,導(dǎo)致肝功能不全,造成血氨去路減少,并由于蛋白攝入增多導(dǎo)致血氨來(lái)源增多,這兩個(gè)因素共同導(dǎo)致了小鼠的高血氨,引起相應(yīng)的行為學(xué)改變。以臨床現(xiàn)象為主線推動(dòng)課堂教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生一步步深入探究問(wèn)題的本質(zhì),培養(yǎng)學(xué)生邏輯思考的能力,為將來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究工作打下一定的基礎(chǔ)。

5.學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性很高。我國(guó)成人脂肪肝患病率達(dá)到30%左右,不少學(xué)生的家人就是脂肪肝患者,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性很高,尤其是對(duì)于脂肪肝小鼠的肝臟,學(xué)生樂(lè)意將小鼠脂肪肝的照片與家人分享,提醒家人注意脂肪肝的危害,起到科普的效果。

6.促進(jìn)教研相長(zhǎng)。本教研室在糖脂代謝領(lǐng)域進(jìn)行了系列研究[6～8]。將科研中發(fā)現(xiàn)的這一誘導(dǎo)型的急性脂肪肝小鼠模型用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),并給學(xué)生介紹相關(guān)的前沿科研進(jìn)展和相應(yīng)的基因編輯方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,這樣既有利于教師教學(xué)水平的提升,又有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研思維。

為了進(jìn)一步評(píng)估調(diào)整后的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)效果,筆者對(duì)本校的臨床專業(yè)本科學(xué)生進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查。調(diào)查對(duì)象分別是本校2019級(jí)臨床專業(yè)本科學(xué)生242名,其上課內(nèi)容是調(diào)整前的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué),和本校2020級(jí)臨床專業(yè)本科學(xué)生248名,其上課內(nèi)容是調(diào)整后的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)“問(wèn)卷星”的方式向?qū)W生發(fā)放問(wèn)卷,回收2019級(jí)臨床專業(yè)本科學(xué)生219份有效問(wèn)卷,回收率為90.5%;回收2020級(jí)臨床專業(yè)本科學(xué)生225份有效問(wèn)卷,回收率為90.7%。調(diào)查結(jié)果顯示,調(diào)整后的肝性腦病實(shí)驗(yàn)成功率大大增加,并且對(duì)于理解和掌握肝性腦病知識(shí)更有幫助,詳見(jiàn)表3。

表3 肝性腦病教學(xué)實(shí)驗(yàn)問(wèn)卷調(diào)查的結(jié)果[n(%)]

三、討 論

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在病理生理學(xué)課程教學(xué)中占據(jù)重要的地位,如何提升病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果以及使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更加貼近臨床一直是病理生理學(xué)教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的努力方向。在原來(lái)的肝性腦病實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,存在著手術(shù)操作繁瑣、造模成功率不穩(wěn)定、與臨床結(jié)合不緊密等問(wèn)題。筆者從臨床實(shí)際出發(fā),結(jié)合自身學(xué)科特色,利用基因編輯技術(shù)建立誘導(dǎo)型急性脂肪肝小鼠模型,進(jìn)行高蛋白飲食,并通過(guò)檢測(cè)血氨和肝功能的變化,全程模擬、觀察肝性腦病的發(fā)病過(guò)程。通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容與課堂實(shí)施的重新設(shè)計(jì)與改進(jìn),達(dá)到了緊密結(jié)合臨床、學(xué)生自主參與度高、實(shí)驗(yàn)成功率高和重復(fù)性好等病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的目的,加深了學(xué)生對(duì)肝性腦病發(fā)病機(jī)制的理解,培養(yǎng)了學(xué)生的臨床思維能力。以病理生理學(xué)的臨床問(wèn)題為基礎(chǔ)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng),使學(xué)生在學(xué)習(xí)鞏固病理生理知識(shí)點(diǎn)的過(guò)程中,對(duì)于相應(yīng)的臨床問(wèn)題有更加直觀深入的了解。既鍛煉了學(xué)生獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?又培養(yǎng)了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,提高實(shí)驗(yàn)效果。總之,在病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行面向臨床的實(shí)驗(yàn)教學(xué),既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,為今后的臨床工作奠定基礎(chǔ)。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。