第三部分 設(shè)計性實驗
第一章 設(shè)計性實驗范例
設(shè)計性實驗的目的是為了能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性，并且能把所學(xué)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識應(yīng)用于實驗的選題設(shè)計。通過自主和創(chuàng)造性設(shè)計一種實驗，在一定的實驗條件和范圍內(nèi)，完成從實驗設(shè)計到親自動手操作全過程。第三章已經(jīng)介紹了設(shè)計性實驗的基本步驟，本章列舉幾個實例，讓同學(xué)們加深對設(shè)計性實驗的理解。首先要簡要寫出立題依據(jù)、實驗內(nèi)容、實驗路線與指標(biāo)、實驗用品、預(yù)期實驗結(jié)果。進(jìn)行預(yù)試后，按照實驗報告的要求寫出完整的實驗。
范例：證明腎上腺皮質(zhì)能提高機(jī)體對有害刺激的抵抗力
一、立題依據(jù)與實驗內(nèi)容(提出課題的目的、理由及內(nèi)容)
腎上腺皮質(zhì)是維持生命所必需的。腎上腺皮質(zhì)能釋放糖皮質(zhì)激素。糖皮質(zhì)激素參與體內(nèi)糖、蛋白質(zhì)和脂肪的代謝調(diào)節(jié)，并能增強機(jī)體對有害刺激的耐受能力。腎上腺皮質(zhì)萎縮的動物可表現(xiàn)出血清中糖皮質(zhì)激素急劇減少，腎上腺皮質(zhì)功能失調(diào)的現(xiàn)象，同時抗炎癥、抗過敏能力下降及對有害刺激的耐受力下降。本研究探討摘除大鼠腎上腺皮質(zhì)后，檢測動物的體重、進(jìn)食情況、活動情況和肌肉緊張度的變化及死亡率等。
二、實驗路線與檢測指標(biāo)
（一)實驗動物 大白鼠20只。
（二)實驗指標(biāo) 檢測體重、進(jìn)食情況、活動情況和肌肉緊張度的變化及死亡率。
（三)實驗路線 實驗組：摘除腎上腺。對照組：手術(shù)操作與實驗組相同，但不摘除腎上腺。
三、實驗用品
常用手術(shù)器械，小動物手術(shù)臺，臺秤，棉球，注射器，鼠籠，生理鹽水，乙醚，1﹪NaCl 溶液，75﹪酒精等。
四、預(yù)期實驗結(jié)果
實驗大鼠gydjdsj.org.cn/pharm/食欲下降，低血壓、肌無力和腎衰竭等，同時也表現(xiàn)出抗炎癥、抗過敏能力下降及對有害刺激的耐受力下降。
五、統(tǒng)計學(xué)處理
對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，并得出相應(yīng)結(jié)論。
以下是本研究的完整實驗。
腎上腺皮質(zhì)與機(jī)體對有害刺激耐受力的影響
【目的要求】
1．學(xué)習(xí)用摘除法造成功能缺損，以了解研究內(nèi)分泌腺功能的方法。
2．觀察腎上腺皮質(zhì)激素對機(jī)體的水鹽代謝及應(yīng)激能力等方面的作用。
【基本原理】
腎上腺皮質(zhì)是維持生命所必需的。腎上腺皮質(zhì)釋放鹽皮質(zhì)激素、糖皮質(zhì)激素和少量性激素。糖皮質(zhì)激素參與體內(nèi)糖、蛋白質(zhì)和脂肪的代謝調(diào)節(jié)，并能增強機(jī)體對有害刺激的耐受能力；鹽皮質(zhì)激素則參與水鹽代謝的調(diào)節(jié)。摘除腎上腺的動物可迅速表現(xiàn)出腎上腺皮質(zhì)功能失調(diào)的現(xiàn)象，例如食欲下降，低血壓、肌無力和腎衰竭等，同時也表現(xiàn)出抗炎癥、抗過敏能力下降及對有害刺激的耐受力下降。
【動物與器材】
成熟的雄性大白鼠（或小白鼠)20只，常用手術(shù)器械，小動物手術(shù)臺，臺秤，酒精棉球，注射器，鼠籠，生理鹽水，乙醚，1﹪NaCl溶液，75﹪酒精。
【方法與步驟】
1．動物的分組和手術(shù)
（1)動物的分組選擇健康而體重相近（150g左右)的雄性大白鼠20只，稱重和編號，分為4組，每組5只。各組動物的體重和健康情況應(yīng)大致相似。第1、2、3 組動物為摘除腎上腺的實驗組，第4組為正常對照組。
（2)腎上腺摘除術(shù)用乙醚麻醉大白鼠，腹位固定于小動物手術(shù)臺上。剪去動物背部的被毛，用75﹪酒精消毒手術(shù)部位和手術(shù)者的雙手。手術(shù)器械也應(yīng)用75﹪酒精浸泡10min。在背部正中線作一長約3cm的皮膚切口，用鑷子夾住皮膚邊緣，將切口牽向左側(cè)。分離兩側(cè)肌肉。在左肋骨下緣將腹壁剪一約1cm切口，以小鑷子夾鹽水棉球輕輕推開腹腔內(nèi)的臟器和組織，即可在腎的上方找到淡黃色的腎上腺，直徑約2mm～4mm，周圍被腎脂肪囊所包裹。用小鑷子緊緊夾住腎上腺與腎之間的血管和組織，再用眼科剪或小鑷子將腎上腺摘除。然后按上法摘除右側(cè)腎上腺。摘除腎上腺后，依次用線縫合肌層和皮膚的切口，用酒精棉球消毒皮膚的縫合口。手術(shù)后，各組動物應(yīng)在同樣條件下飼養(yǎng)。對照組手術(shù)操作與實驗組相同，但不摘除腎上腺。
2．觀察項目
（1)腎上腺摘除對動物水鹽代謝和存活率的影響手術(shù)后，第1組（去腎上腺)和第4組動物只飲清水；第2組（去腎上腺+鹽水)動物飲1﹪NaCl溶液；第3組（去腎上腺+可的松)動物除飲清水外，每天灌服可的松兩次，每次50μg。連續(xù)觀察一周，每天記錄動物的體重、進(jìn)食情況、活動情況和肌肉緊張度及死亡率等。實驗結(jié)果可列表進(jìn)行比較。
（2)腎上腺摘除對動物應(yīng)激功能的影響進(jìn)行這項實驗的前兩天，對存活的實驗組（去腎上腺)動物和對照組動物都停止喂食，全部只飲用清水（即不再給予鹽水和可的松)。實驗時，在每組中各取2只動物進(jìn)行觀察，比較它們在禁食2天后，在姿勢、活動情況和肌肉緊張度等方面與禁食前有何變化？各組間的變化有何差異？將動物移入2℃冷室中，停止給藥，保證動物飲水和食物，每日觀察一次，記錄其死亡情況。以存活率為縱座標(biāo)，日數(shù)為橫座標(biāo)，作圖表示。
【注意事項】
1．動物應(yīng)編號，以免混淆，編號的方法可用黃色的苦味酸稀溶液在背部寫上號碼；亦可用細(xì)鋁絲穿過耳廓，懸掛一個有號碼的小鋁牌。
2．摘除腎上腺動物對有害刺激的抵抗力降低，動物應(yīng)盡可能分籠單獨飼養(yǎng)，以免互相殘殺。而且要喂以高熱量和高蛋白的飼料。室溫最好保持在20℃～25℃之間。
【思考題】
1．根據(jù)實驗結(jié)果，比較分析腎上腺摘除后的效應(yīng)和各組間效應(yīng)不同的機(jī)理。
2．動物實驗中，為什么要進(jìn)行對照試驗？應(yīng)怎樣考慮和設(shè)計對照試驗？
第二章 設(shè)計性實驗選題指導(dǎo)
設(shè)計性實驗可供選擇的課題是多方面的，包括生理學(xué)課中的各章，可以包括驗證基本理論、實驗技術(shù)的革新以及解決生理學(xué)實驗中存在的某些問題等。由于各校生理實驗室條件不一，科學(xué)研究方向有別，難以將各章課題一一列出，以下列舉的實驗，供參考。
實驗1 觀察葡萄糖、ATP對骨骼肌收縮性的影響
問題的提出：骨骼肌收縮一段時間后，因能量的消耗而發(fā)生疲勞，分別補充葡萄糖、ATP能否改善肌肉的收縮能力？
提示：骨骼肌收縮的直接能源是ATP，ATP的合成需要葡萄糖。實驗方法參見基礎(chǔ)性實驗5“骨骼肌的單收縮與強直收縮”。但刺激電極應(yīng)直接刺激腓腸肌而不是坐骨神經(jīng)（為什么要這樣設(shè)計？)，腓腸肌疲勞后（收縮幅度逐漸下降)，再把腓腸肌分別放回正常任氏液、含葡萄糖的任氏液、含ATP的任氏液中浸泡一段時間，然后再給予同樣參數(shù)的刺激，看腓腸肌收縮的強度如何？
實驗2 葡萄糖溶液對蟾蜍坐骨神經(jīng)干動作電位的影響
問題的提出：糖尿病神經(jīng)病變是糖尿病的最常見并發(fā)癥之一，主要是周圍神經(jīng)系統(tǒng)病變。臨床上表現(xiàn)為下肢遠(yuǎn)端感覺障礙，腱反射及淺感覺減弱或消失。那么不同濃度的葡萄糖溶液對神經(jīng)傳導(dǎo)速度是否有影響還不清楚，為了探討滲透壓對糖尿病神經(jīng)病變的影響機(jī)理，我們可設(shè)計并進(jìn)行這個實驗。觀察不同濃度的高滲任氏液對蟾蜍坐骨神經(jīng)干動作電位的影響。
提示：神經(jīng)動作電位的傳導(dǎo)速度測定參見綜合性實驗2“神經(jīng)興奮傳導(dǎo)速度的測定”。
實驗3 不同部位血液對血細(xì)胞計數(shù)與血紅蛋白含量的影響
問題的提出：血液分布于血管內(nèi)，血管分為動脈、靜脈和毛細(xì)血管，這三種血管內(nèi)的血細(xì)胞數(shù)量和血紅蛋白的含量是否相同？
提示：穿刺取動脈、靜脈內(nèi)的血液以及末梢血。實驗方法可參照基礎(chǔ)性實驗“血細(xì)胞計數(shù)”。
實驗4 溶血反應(yīng)觀察
問題的提出：溶血反應(yīng)是臨床上輸血時應(yīng)盡量避免出現(xiàn)的嚴(yán)重的不良反應(yīng)，一旦出現(xiàn)，常引起休克和急性腎衰竭。因此，通過溶血復(fù)制溶血反應(yīng)模型，觀察最早出現(xiàn)的癥狀與體征，探索病因機(jī)理，為臨床提供科學(xué)的實驗依據(jù)，以利選擇最佳的搶救方案。
提示：溶血反應(yīng)常引起休克和急性腎衰竭，可通過生物信號系統(tǒng)監(jiān)測血壓和尿量的變化。
實驗5 長期注射地塞米松驟然停藥后小白鼠應(yīng)激能力的改變
問題的提出：機(jī)體在受到各種有害刺激時，體內(nèi)出現(xiàn)一系列神經(jīng)內(nèi)分泌反應(yīng)，引起應(yīng)激激素（如促腎上腺皮質(zhì)激素ACTH、糖皮質(zhì)激素)分泌增加，應(yīng)激能力增強。長期大劑量注射地塞米松通過負(fù)反饋造成“下丘腦一腺垂體一腎上腺皮質(zhì)”功能下降，引起腎上腺皮質(zhì)萎縮，糖皮質(zhì)激素分泌減少。再用應(yīng)激原刺激機(jī)體，觀察機(jī)體的耐受能力，了解腎上腺皮質(zhì)在機(jī)體應(yīng)激方面的作用。
提示：待用藥一段時間，腎上腺皮質(zhì)萎縮后，可用應(yīng)激原（如寒冷等)刺激機(jī)體，觀察動物對寒冷環(huán)境的耐受能力。
實驗6 應(yīng)激性胃潰瘍的形成
問題的提出：消化性潰瘍是一種常見病，估計發(fā)病率為10﹪～20﹪，（我國部分地區(qū)為11.43﹪)。應(yīng)激又分急性和慢性。急性是指嚴(yán)重創(chuàng)傷，大手術(shù)后和肺、肝、腎功能不全，燒傷等，急性應(yīng)激發(fā)病均超過50﹪。而慢性則指精神和心理方面的因素。本實驗加深理解應(yīng)激與疾病的關(guān)系。
提示：長期處于應(yīng)激狀態(tài)下，如情緒不穩(wěn)定、焦慮、緊張、易怒、憂郁，又如大損傷（粉碎性骨折、大手術(shù)等)，都可能引起應(yīng)激性胃潰瘍。藥物中應(yīng)用糖皮質(zhì)激素也可引起應(yīng)激性胃潰瘍。
實驗7 吸入蚊香煙霧對大鼠學(xué)習(xí)記憶的影響
問題的提出：蚊香是家庭是常用的驅(qū)蚊方式，據(jù)報道，蚊香的有效成分菊酯類物質(zhì)對機(jī)體具有一定的毒性，如胃腸中毒，肺組織的炎癥反應(yīng)，腦脊髓組織中的興奮性氨基酸增加等。但它對學(xué)習(xí)記憶有何影響還少有報道，故本實驗通過給予大鼠吸入蚊香煙霧，觀察大鼠記憶能力的改變，研究蚊香的毒副作用。
提示：學(xué)習(xí)記憶能力的測試方法有長時程增強、跳臺實驗和水迷宮測試等。
實驗8 未知藥物的鑒定
下列未知藥物的鑒定不用化學(xué)方法，只要求用動物實驗的方法進(jìn)行。在進(jìn)行實驗設(shè)計時，可選用合理的工具藥。
1．在分裝鹽酸腎上腺素和重酒石酸去甲腎上腺素時，由于粗心大意，忘記了貼標(biāo)簽，一周后需用藥品實驗，才發(fā)現(xiàn)這一失誤，為此，請你設(shè)計動物實驗進(jìn)行鑒定，確定哪瓶裝的是腎上腺素，哪瓶是去甲腎上腺素。
2．有一種交感神經(jīng)系統(tǒng)的藥物，可能是異丙腎上腺素、多巴胺、普萘若爾或酚妥拉明。請設(shè)計一種最簡單的實驗程序鑒定出它是哪一種藥物?
3．一種未知藥物粉劑，可能是硫酸阿托品，也可能是鹽酸腎上腺素�，F(xiàn)在只有1只兔可供你做一天實驗，但不準(zhǔn)開刀或殺死動物，請設(shè)計實驗，鑒定該粉劑是什么藥物?
4．兩瓶外觀相同的澄明溶液，其中一瓶是氯化鋇溶液，另一瓶是氯化乙酰膽堿溶液。請設(shè)計實驗進(jìn)行鑒定。
實驗9 設(shè)計并完成下列列出題目的實驗
1．試證明神經(jīng)干動作電位的產(chǎn)生與Na+的關(guān)系。
2．觀察兔減壓反射調(diào)節(jié)動脈血壓的范圍。
3．試證明溫度對肌肉收縮的影響。
4．試證明某一未知藥物對動脈血壓的影響。
5. 觀察箭毒對神經(jīng)-肌肉接點的阻滯作用。
6．觀察某一因素對小腸平滑肌的收縮特性有何影響？
7．觀察某一因素對蟾蜍腸系膜微循環(huán)的影響。
8．觀察某一因素對心率、心室肌收縮力有何影響？
9．觀察某一因素對胃運動、胃酸分泌有何影響，并分析其作用機(jī)制。
10．證明神經(jīng)末梢是通過釋放神經(jīng)遞質(zhì)對效應(yīng)器的作用。
執(zhí)業(yè)藥師實驗10 自選題目并自行設(shè)計、完成實驗
（朱大誠 肖愛嬌)
