《基于动物3R原则的生理学实验教学改革》
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摘 要:为了动物3R原则的推广和普及,也为了更好节约资源和减少实验课时,增强护理专业学生的实践动手能力,提出了对部分动物实验进行整合,以最大限度地缓解实验中动物所受的疼痛和不安.
关键词:3R原则;生理学;教学改革;动物实验
3R是Reduction(减少)、Replacement(替代)和Refinement(优化)的简称.3R原则的具体内容:减少是指在科学研究和实验过程中,尽最大限度使用较少量动物获取同样多的实验数据,或使用相同数量的动物而获得更多实验数据;替代是指能够不用动物而采取其他方法进行实验或其他科研工作达到同样实验目的的方法;优化则是指通过改进和完善实验程序,尽量减轻或减少给动物造成的疼痛和伤害,尽可能善待动物.
一、国内外3R工作开展现状
3R原则最早由英国科学家WilliamRussell和RexBurch出版的ThePrinciplesofHumaneExperimentalTechnique一书提出,即替代(Replacement)、优化(Refinement)和减少(Reduction).随着生命科学实验的不断开展和扩大,各大高校的实验室和研究所,以及国际上涉及到动物实验的各类组织与企业也都逐步接受3R原则,包括逐步减少动物的使用量,优化动物实验方法和步骤.欧盟于2003年在化妆品规程的第7次修正案中明文规定,要求逐步禁止在化妆品成品进行检测中使用实验动物;2009年又进一步规定,在化妆品原料安全检测过程中,禁止使用实验动物;2013年,使用过实验动物进行检验的化妆品成品和原料被完全禁止进入欧盟市场,并列入了WTO双边协议的条款之中.
我国最早关于实验动物福利方面的文件是2006年科技部发布的《关于善待实验动物的指导性意见》.文件规定,科学实验过程中应尽量采用其他统计或测试方法以及实验对象,以替代实验动物,降低动物的使用量,通过改进试验方法,最大程度缓解实验动物在试验中所受的疼痛和不安.近年来,随着我国医药卫生和生物学等学科的快速发展,实验动物使用量也随之增加.我国于2013年成立了中国实验动物学会福利伦理专业委员会,并起草了《实验动物福利伦理审查指南》,并于2014年取消了国内化妆品上市前需要经过动物实验检测的法规要求.
二、高职护理专业生理学动物实验内容
根据《“十三五”卫生与健康规划》规划,“十三五”期间医护比要达到1∶1.25.然而,截至2015年底,我国注册护士总数达到324.1万人,全国医护比1∶1.07,护士需求量依然很大,这促使职业院校纷纷开设护理专业.生理学作为医护专业的必修课,其理论均来自实验,需要一定数量的动物实验.目前,济源职业技术学院护理专业开设的生理学动物实验主要为“坐骨神经腓肠肌标本的制备”“不同刺激对肌肉收缩的影响”“家兔呼吸运动的调节”和“家兔尿生成的影响因素”4个实验.每年生理学实验需要消耗大量的实验动物,尤其是家兔,单个实验的开设既浪费资源,又与我们一直倡导的动物实验3R原则不符.因此,对部分实验进行适当整合,一直是老师在授课过程中反复思考的一个问题.
在早期实验中,我们已经对“坐骨神经腓肠肌标本的制备”和“不同刺激对肌肉收缩的影响”进行整合,并得到领导和同学们的普遍认可.下面结合最近两年生理实验过程中,对“家兔呼吸运动的调节”和“家兔尿生成的影响因素”整合思路进行整理,以便大家参考.
三、基于3R原则实验教学改革
(一)实验目的
家兔呼吸运动的调节与家兔尿生成的影响因素实验,是两个相对独立的实验.在以往的生理学实验中,通常将家兔呼吸运动的调节和影响尿生成的因素作为两个独立的实验,造成实验动物的浪费.为了动物3R原则的推广和普及,同时,也为了更好节约资源和实验课时,增强护理专业学生的实践动手能力,拟对其进行整合.
(二)实验仪器
BL-420生物信号采集系统(成都泰盟科技有限公司)、呼吸换能器(成都成都泰盟科技有限公司,FT-100)、输尿管插管、气管插管、刺激器、动物手术器械一套.
(三)麻醉
家兔耳缘静脉注射20%氨基甲酸乙酯(5mL/kg),通过角膜反射和前趾反射判断麻醉深度.
(四)手术
1.气管插管.建立临时呼吸通道,防止窒息.
2、分离颈部神经和血管.气管两侧分离动脉鞘,打开鞘膜,分离出颈总动脉,颈总动脉、迷走神经(最粗)分别穿线备用.
3、颈动脉插管.在靠近左颈总动脉远心端作结扎,用动脉夹夹住近心端,用锐利的眼科剪在尽可能靠近结扎处做一些向动脉夹的小切口,切口约为管径的1/2,将动脉插管沿向心方向插入血管,仔细结扎固定插管,并使插管与动脉方向保持一致.
4、颈外静脉插管.分离右侧颈外静脉,将近心端用动脉夹夹住,待其充盈后将远心端结扎.
5、膀胱插管.在耻骨联合前方,沿腹正中线作约2~3cm的切口,沿腹白线切开腹腔后,将膀胱移出体外.在膀胱颈下方穿一线并结扎,缝线中心做一切口,插入膀胱插管,结扎缝线闭合膀胱切口.膀胱插管通过橡皮管与BL-420连接.具体实验步骤见表1.
(五)实验讨论
P[CO2]↑,P[O2]↓,[H]+↑均可刺激外周化学感受器,使呼吸加深加快;除此之外,P[CO2]产生的CO2可进入中枢,刺激延髓中枢化学感受器,使呼吸加深加快;无效腔增加,呼吸频率加快;切断一侧迷走神经后,呈现慢而深的呼吸,但不是很明显.切断双侧迷走神经后,肺牵张反射消失,呈现很明显的慢而深的呼吸,吸气延长.
注射去甲肾上腺素、垂体后叶激素,电刺激迷走神经外周端均可引起尿量降低;静脉注射葡萄糖、呋噻米可使尿量增加.
四、结束语
整合后对实验项目的观察并未减少,但却降低了家兔的使用量,降低了人力和物力成本,符合动物3R原则的推广和普及.通过这样的综合性实验,学生实际应变能力得到提高.整合后的实验要求学生对理论知识必须足够熟悉,才能更好理解和掌握实验的原理,提高综合分析能力.由于本实验操作步骤是原来实验的两倍,这就对小组长和组员提出更高的要求.小组成员间只有合理安排分工明确,才能更好地完成实验,达到预期效果,这有助于培养团队合作意识.
参考文献:
[1]管博文,李程程,孟爱民.实验动物替代研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志,2016(10).
[2]宁磊,吴祥林.实验动物福利与“3R”原则[J].微生物学免疫学进展,2006(34).
作者简介:马小根(1982-),男,河南济源人,助教,研究方向:基础医学.
(责任编辑张萌喆)
教学改革论文参考资料:
该文结束语,此文是一篇关于教学改革方面的大学硕士和本科毕业论文以及生理学和教学改革和动物3R原则相关教学改革论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料。