劉瑩瑩，宋 萃，趙麗華，于珊珊△

(1山東大學(xué)(威海) 海洋學(xué)院動物學(xué)綜合實驗室， 威海 246209； 2山東大學(xué)(威海) 海洋學(xué)院化學(xué)綜合實驗室; 3山東大學(xué)(威海) 海洋學(xué)院微生物學(xué)綜合實驗室； △通訊作者)

動物生理學(xué)是一門實驗性很強的基礎(chǔ)學(xué)科，而動物生理學(xué)實驗在理論教學(xué)中發(fā)揮著重要作用[1]。實驗課程不僅能強化對概念、理論的理解，更能使學(xué)生充分認識實驗在科學(xué)理論產(chǎn)生和發(fā)展中的作用，同時也是培養(yǎng)學(xué)生從實驗結(jié)果的表觀現(xiàn)象探尋事物的內(nèi)在聯(lián)系和發(fā)展規(guī)律、培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力、提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要途徑。撰寫實驗報告則使學(xué)生學(xué)會用邏輯性語言表達研究結(jié)果，為今后獨立進行科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)[2]。

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)一般采用先理論后實踐的方式進行，側(cè)重對課堂理論知識的驗證與鞏固，過分強調(diào)實驗課是作為理論知識的驗證手段功能，容易造成學(xué)生重理論、輕實驗的心理。實驗過程中，學(xué)生經(jīng)常按照實驗指導(dǎo)機械操作，不動腦思考，不利于知識結(jié)構(gòu)的形成和思維的拓展[3]。另一方面，傳統(tǒng)動物生理學(xué)實驗教學(xué)中，各器官系統(tǒng)活動調(diào)節(jié)單獨進行，一般一只動物只進行一次實驗，這就加大了動物實驗材料需求量，經(jīng)常造成資源浪費[4]；而且實驗動物成本也逐年增高，因此對實驗動物的綜合利用變得非常重要[5-7]。為了使學(xué)生系統(tǒng)性掌握動物生理學(xué)課程基本理論，本實驗室在進行動物生理學(xué)本科實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年教學(xué)科研實踐過程中的經(jīng)驗總結(jié)，提出本課題的研究。課題設(shè)計包括家兔動脈血壓調(diào)節(jié)、呼吸運動調(diào)節(jié)和影響尿生成因素的觀察三個實驗的綜合。該實驗方法的改進，使得三個實驗利用一只兔子同時進行且順利完成，并取得了較好的實驗效果。本課題的設(shè)計極大提高了學(xué)生綜合運用知識分析問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新思維，為我校建設(shè)研究型大學(xué)本科人才培養(yǎng)體系貢獻力量。

1 材料方法

1.1 實驗動物

實驗動物為成年雄性家兔。

1.2 實驗器械

實驗器械包括常用手術(shù)器械、恒溫兔臺、成都泰盟BL-420N生物信息采集與分析系統(tǒng)、刺激電極、保護電極、張力傳感器、壓力傳感器、氣管插管、蛙心夾、動脈夾、止血鉗、玻璃分針、絲線、注射器、橡皮管等。

1.3 藥品

藥品包括臺式液、麻醉劑，例如20%氨基甲酸乙酯、腎上腺素、乙酰膽堿、阿托品、NaOH、HCl、CaCl2、乳酸等。

1.4 實驗步驟和方法

1.4.1 動物麻醉與固定 實驗人員用20%氨基甲酸乙酯按照5 ml/kg體重劑量從耳緣靜脈注射麻醉劑，麻醉動物后將其背位固定于手術(shù)臺上，打開手術(shù)臺保溫功能進行保溫，剪去頸部被毛，可進行手術(shù)。

1.4.2 實驗動物操作 實驗人員沿頸部正中切開皮膚，依次分離出氣管、兩側(cè)頸總動脈、交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)；進行尿道插管術(shù)，將使用甘油作為潤滑劑浸潤的導(dǎo)尿管從家兔尿道口輕輕插入10 cm左右導(dǎo)尿，有尿液流出表明插管成功；在等待尿流量穩(wěn)定的過程中，進行氣管插管術(shù)、動脈插管術(shù)；在分離出的氣管近喉頭2 cm處作一“T”形切口，將于氣管口徑相近的氣管插管向心方向插入氣管中并用線結(jié)扎固定，并在分離出的迷走神經(jīng)下穿線備用；將左側(cè)頸總動脈的遠心端用絲線結(jié)扎，近心端用動脈夾夾住；在緊靠結(jié)扎處的斜后方在動脈上沿向心方向做一斜行切口，將準(zhǔn)備好的已注滿肝素生理鹽水的動脈套管由切口插入動脈管內(nèi)，用線將動脈套管尖端固定于動脈管內(nèi)，并將余線結(jié)扎于套管的側(cè)管上，以防滑脫。

1.4.3 連接實驗裝置 動脈套管固定好后，實驗人員通過壓力傳感器將其連接到生理機能實驗系統(tǒng)的壓力通道；用蛙心夾夾住家兔腹部起伏最大的皮膚處，連接張力傳感器后接入生理機能實驗系統(tǒng)的輸入端進行記錄。刺激電極與保護電極根據(jù)需要與系統(tǒng)的刺激輸出端連接。實驗人員啟動生理機能實驗系統(tǒng)，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)進行實驗。

1.4.4 觀察項目 ①實驗人員記錄正常呼吸運動，依次用通入CO2、夾閉氣管插管、增大無效腔，觀察各因素對呼吸運動的影響。②實驗人員記錄正常血壓曲線，觀察夾閉右側(cè)頸總動脈、CO2升高對血壓的影響。③實驗人員同步記錄麻醉狀態(tài)下的正常尿量。④實驗人員觀察耳緣靜脈注射各種藥物對呼吸、血壓和泌尿的影響。⑤實驗人員刺激各神經(jīng)，觀察對呼吸、血壓和泌尿的影響。⑥實驗人員剪斷各神經(jīng)，觀察對對呼吸、血壓和泌尿的影響。

2 綜合實驗設(shè)計實驗方法的改進及效果

2.1 實驗動物麻醉處理及方法的改進

由于兔子耳緣靜脈血管較細，且耳緣靜脈注射藥劑種類較多，反復(fù)穿刺注射容易導(dǎo)致其后注射的失敗。鑒于此，我們在實驗中使用留置針穿刺后將其固定于耳緣，以備多次注射藥劑使用。留置針使用的針頭較軟、較細，柔韌性較好，因此能夠較好地保護兔子耳緣靜脈血管，并可進行多次不同藥劑的更換注射。該方法較大程度地緩解了家兔多次穿刺注射造成的血管損傷，減少學(xué)生多次穿刺注射的實驗時間，提高實驗效率。

2.2 呼吸運動的描記手術(shù)方法改進

呼吸運動以往的實驗需要切開皮膚暴露胃，該手術(shù)過程容易造成較大創(chuàng)傷。綜合實驗長時間的進行，容易造成時間耽擱、動物損失。我們經(jīng)過多年的實踐過程，改進了方法，無需進行手術(shù)切開皮膚，直接將蛙心夾夾住腹部皮膚起伏最大處，連線連到張力傳感器上即可進行記錄。該方法無手術(shù)，減輕了學(xué)生實驗操作的復(fù)雜性，在空間及時間上都極大地提高了實驗效率，避免了手術(shù)操作時間過長帶來的影響綜合實驗效果的弊端。在多年的實踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)，該方法記錄結(jié)果與夾住胃壁實驗結(jié)果沒有顯著性差異，能很好地完成呼吸運動的描記。

2.3 尿液收集方法的改進

該綜合實驗中涉及影響尿生成因素手術(shù)中導(dǎo)尿方法操作。以前的實驗常用膀胱插管法和輸尿管插管法兩種方法[8]。這兩種方法需要進行開腹手術(shù)，手術(shù)步驟多，操作復(fù)雜，且手術(shù)時間較長。但是在實際手術(shù)后，教師又經(jīng)常發(fā)現(xiàn)實驗動物出現(xiàn)漏尿、無尿等插管失敗現(xiàn)象。這一方面可能是由于手術(shù)造成的創(chuàng)傷，影響了家兔的機能狀態(tài)，從而引起損傷性避尿，另一方面，開腹后容易造成腹腔溫度變低引起的內(nèi)臟器官血管收縮現(xiàn)象，該現(xiàn)象也會減少尿的生成。因此，我們在實際實驗過程中改進方法，使用2 kg以上雄性家兔為實驗動物，將膀胱/輸尿管插管改為尿道插管導(dǎo)尿，減少手術(shù)創(chuàng)傷面。實驗效率和成功率都得到了極大的提高，也能較好地保證綜合實驗的順利進行。

3 討論

動脈血壓的測定及影響因素的觀察、呼吸運動生理及其影響因素觀察、尿生成的調(diào)節(jié)都是動物生理學(xué)實驗中非常重要而且又有一定難度的經(jīng)典基礎(chǔ)性實驗，有很強的理論和實踐性。傳統(tǒng)實驗設(shè)計中這三個實驗需要三只家兔[9]。我們通過實驗方法的改進，將三個實驗合理整合，有助于學(xué)生從器官水平及整體水平把握動物生理現(xiàn)象，更好地找到生命現(xiàn)象的內(nèi)部聯(lián)系。在綜合實驗的進行過程中，我們不僅獲得了3個實驗的實驗效果，而且通過改進藥物注射、呼吸運動的描記以及尿液收集的方法，一方面使家兔得到了充分利用，有效節(jié)約了實驗成本，另一方面，減少手術(shù)步驟，極大提高了實驗效率，更為重要的是加強了學(xué)生對于生命與整體觀的理解。在有限的時間內(nèi)同步進行3個實驗，對學(xué)生的配合能力要求較高，不僅需要將理論知識前后融會貫通，而且需要較好的應(yīng)變能力。綜合實驗教學(xué)訓(xùn)練使得實驗內(nèi)容在縱深度與寬廣度上得到更大的擴展，鍛煉了學(xué)生的實驗操作技巧，培養(yǎng)了學(xué)生實驗設(shè)計能力、知識的綜合運用能力和創(chuàng)新科研能力。同時，綜合實驗的進行也拓展了教師的思路。在探討和解決實驗問題的過程中，教師的綜合教學(xué)科研能力也得到了提高。

總之，該綜合實驗仍需要我們在實踐中不斷完善，繼續(xù)改進和合理化其操作流程，使整個過程更加規(guī)范、科學(xué)和系統(tǒng)化，以利于高校、實驗室的開展和實踐。