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[關(guān)鍵詞] 模型;實(shí)驗(yàn)動(dòng)物;脾臟;
脾臟是機(jī)體最大的淋巴器官,脾臟在生理學(xué)上具有造血,儲(chǔ)血,濾血和破壞衰老細(xì)胞的作用,同時(shí)脾臟具有特異性和非特異性免疫功能。已知脾臟有廣泛的抗感染和抗腫瘤的作用[1]。脾臟疾病動(dòng)物模型就是指醫(yī)學(xué)研究中建立的具有人類外傷性和病理性脾臟疾病模擬表現(xiàn)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)象和相關(guān)材料,為臨床開展脾臟手術(shù)以及相關(guān)脾臟疾病的深入研究提供前提[2]。本文就目前主要開展的幾種脾臟疾病動(dòng)物模型加以綜述。
1 保留脾臟功能手術(shù)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型
1.1 犬部分脾切除模型
犬的脾臟血管分布有明顯的規(guī)律性,脾動(dòng)脈距脾門稍遠(yuǎn)處分為上下兩支:脾上葉動(dòng)脈和脾下葉動(dòng)脈,分別分布于脾上、下葉,每葉動(dòng)脈又分為兩個(gè)分支,即脾上段動(dòng)脈和脾中上段動(dòng)脈及脾中下段動(dòng)脈和脾下段動(dòng)脈,分別營(yíng)養(yǎng)各個(gè)脾段。這種脾葉段血液供應(yīng)的特點(diǎn)為脾葉段切除提供了解剖學(xué)依據(jù)。
選用健康成年犬,雌雄不限。按常規(guī)術(shù)前準(zhǔn)備。用3%戊巴比妥鈉(30 mg/kg)靜脈麻醉。仰臥固定于手術(shù)臺(tái),腹部皮膚常規(guī)消毒鋪單。行剖腹術(shù)后先探查肝、膽、脾。并測(cè)量脾臟長(zhǎng)度(正常15.5~21.5 cm,平均18.23 cm),觀察脾臟血管主干、分支及其與脾葉的關(guān)系。預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)可先用無(wú)損傷血管鉗夾預(yù)切除脾臟部分的供應(yīng)血管如上葉動(dòng)脈,該部分脾臟缺血后與正常供血部分脾臟出現(xiàn)明顯分界,以判斷是否達(dá)到按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求預(yù)切除脾臟的范圍。測(cè)量正常供血部分脾臟長(zhǎng)度以確定切除部分脾臟所占比例。然后游離脾臟上極,切開脾腎韌帶和脾胃韌帶,雙重結(jié)扎脾動(dòng)脈上葉分支,在脾缺血線處切斷脾上葉,使脾切斷端呈凹陷的魚口狀以便于縫合脾斷端,結(jié)扎脾斷端創(chuàng)面的中央動(dòng)脈和其它血管分支。用4號(hào)絲線水平褥式縫合脾斷端,再用大網(wǎng)膜覆蓋縫合于脾創(chuàng)面。檢查確無(wú)出血后即可關(guān)腹。切除的脾臟按實(shí)驗(yàn)要求處理后即可用于研究的自身對(duì)照。手術(shù)后靜脈注射50%葡萄糖60 ml,根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x用適當(dāng)抗生素。動(dòng)物按一般術(shù)后處理,喂養(yǎng)普通飼料,觀察至傷口愈合。
1.2 大鼠脾臟部分或次全切除模型
實(shí)驗(yàn)性大部分脾臟切除術(shù)亦可根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選用較小型動(dòng)物,如雜交系大鼠。手術(shù)方法與大型動(dòng)物模型類似。大鼠實(shí)驗(yàn)性脾臟部分切除或次全切除術(shù)模型制作較方便,實(shí)驗(yàn)者可一人完成手術(shù)。復(fù)制的模型亦較穩(wěn)定,且費(fèi)用較低,有較多優(yōu)點(diǎn)。
唯小型動(dòng)物對(duì)手術(shù)耐受性差,制作模型中動(dòng)物有一定死亡率,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予考慮。
Wistar大鼠,雌雄不限。1%戊巴比妥鈉腹腔內(nèi)注射麻醉,劑量為15 mg/kg;或開放式乙醚吸入麻醉。麻醉成功后,用帶有橡皮筋的塑料夾夾住大鼠四肢,將其固定于手術(shù)臺(tái)板上,消毒后左上腹肋緣下1.5 cm處作斜切口入腹,游離脾臟,在脾門處結(jié)扎切斷脾臟下極血管,然后行脾臟部分切除或次全切除,脾臟斷端徹底縫合止血,關(guān)閉腹腔完成手術(shù)。術(shù)后予分籠喂養(yǎng)。
1.3 脾切除自體脾組織大網(wǎng)膜移植模型
臨床上當(dāng)外傷后脾臟損傷嚴(yán)重,傷及脾門或?yàn)槠⑴K碎裂性傷,無(wú)法行脾修補(bǔ)或保留部分脾臟時(shí)需行全脾切除術(shù)。全脾切除術(shù)后為保留脾臟功能則需行脾移植術(shù)。目前,自體脾組織大網(wǎng)膜內(nèi)移植術(shù)是較常用的方法。具有手術(shù)操作簡(jiǎn)單,脾組織成活率較高和可恢復(fù)部分脾臟功能的優(yōu)點(diǎn)。脾切除自體脾組織大網(wǎng)膜內(nèi)移植模型對(duì)于研究術(shù)后機(jī)體的病理生理變化,移植脾的組織再生形態(tài)、脾功能恢復(fù)的程度、時(shí)間及其抗感染能力等均具有重要價(jià)值。
此模型大、中、小型動(dòng)物均可選用。按上述模型的操作步驟進(jìn)腹后,常規(guī)方法行脾切除術(shù),切脾時(shí)注意保持脾包膜完整。如有副脾則同時(shí)切除。立即將切除的脾切成小塊狀:如犬等大型動(dòng)物,則將脾切成1 cm×1 cm×0.5 cm小脾塊。取50~70個(gè)小脾塊,以0.5 cm的間距平均置于展平的大網(wǎng)膜上;如鼠等小型動(dòng)物,則將脾切成1 mm×1 mm×1 mm的脾碎塊置于展平的大網(wǎng)膜上。然后將大網(wǎng)膜游離端翻起覆蓋脾塊,使移植脾組織上下面均有網(wǎng)膜覆蓋,適當(dāng)縫合大網(wǎng)膜固定脾組織,把置入脾組織的網(wǎng)膜袋固定于脾窩處,關(guān)腹。術(shù)后處理同上。注意移植的脾組織總量不得少于正常脾臟的1/3,否則移植成功后可能顯示脾功能低下。保留脾臟功能手術(shù)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型制作前后和模型成功后可根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)檢測(cè)各種生理和病理指標(biāo)。
2 門脈高壓癥疾病動(dòng)物模型
門靜脈系統(tǒng)血流受阻和血流量增加,導(dǎo)致門靜脈及其屬支血管內(nèi)壓力升高,稱為門靜脈高壓癥。門靜脈高壓癥手術(shù)中脾臟具有重要的角色。門靜脈通常有腸系膜上靜脈和脾靜脈匯合而成。門靜脈系沒有靜脈瓣,因此門靜脈壓力過(guò)高時(shí),其所屬系統(tǒng)內(nèi)血流可以形成逆流,從而形成脾腫大與脾功能亢進(jìn)。研究發(fā)現(xiàn),門靜脈高壓癥可引起脾大和脾功能亢進(jìn),反之脾臟也參與肝硬化的形成[1,3]。
四氯化碳肝硬化動(dòng)物模型[2]:Wistar或SD大鼠,體重180~200 g,皮下注射40%~50%四氯化碳油溶液(0.3 ml/100g),每周2次,第二周開始,隔日以20%~30%酒精1 ml灌胃(或作為唯一飲料),飼以單純玉米面(混以0.5 %膽固醇),10周后形成肝硬化,造成門靜脈高壓。該模型為目前國(guó)內(nèi)外常采用的動(dòng)物模型,可靠且復(fù)制時(shí)間短,肝纖維化進(jìn)展穩(wěn)定,適合于肝硬化發(fā)生發(fā)展過(guò)程的動(dòng)態(tài)研究。
管洪庚[4]選取雄性體重為200~220 gWistar大鼠,將硫代乙酰胺(Thioacetamide,TAA)加蒸餾水配制成3%溶液,對(duì)大鼠腹腔內(nèi)注射60 mg/kg (即2 ml/kg),每日1次,8周后形成肝硬變,并繼續(xù)維持給藥,分別于0、8、10、12、14、16、18周取動(dòng)物用于實(shí)驗(yàn)。
3 脾細(xì)胞移植動(dòng)物模型
脾細(xì)胞移植又稱脾細(xì)胞輸注,是利用脾的造血,抗感染、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)和合成產(chǎn)生VIII:C因子等方面的功能,將脾制備成細(xì)胞懸液,通過(guò)各種途徑輸注給異體來(lái)研究機(jī)體免疫功能和治療臨床上某些難治性疾病的一種新方法。臨床上脾細(xì)胞移植的途徑有3個(gè): 經(jīng)腹腔內(nèi)注射,這是1963年Woodruff采用的途徑,目的是治療腹腔內(nèi)轉(zhuǎn)移性癌腫和腹水,并取得了初步療效。 經(jīng)淺表靜脈輸注,類同于一般的輸液,只是速度上放慢,這是目前最常用的移植途徑,主要特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易行,可反復(fù)多次輸注。 肝內(nèi)移植法,又分B型超聲波引導(dǎo)下門靜脈插管輸注法和用Seldinger技術(shù)經(jīng)肝動(dòng)脈插管輸注法。這種方法是基于肝是免疫器官,肝門靜脈血供類同脾內(nèi)環(huán)境,將脾細(xì)胞移植到肝內(nèi)期望能獲得免疫耐受和長(zhǎng)期存活。此外,采用這種方法治療晚期肝癌,可以將脾細(xì)胞直接輸注到癌腫所在地,利用脾細(xì)胞的免疫功能(脾細(xì)胞本身包含大量的免疫活性細(xì)胞,如NK細(xì)胞,以及能產(chǎn)生釋放多種淋巴因子),殺傷癌細(xì)胞[1]。
陳知水[5]用犬作了兩種途徑同種脾細(xì)胞移植的實(shí)驗(yàn)研究。健康雜種犬,重11~18 Kg,雌雄不拘。將動(dòng)物分為三組,I組為單純脾切除;II組為脾切除+經(jīng)淺表靜脈移植同種脾細(xì)胞;III組為脾切除+經(jīng)門脈輸注同種脾細(xì)胞。II組與III組動(dòng)物進(jìn)行配對(duì)研究,脾臟互為供受。將切下的脾臟用MSE組織搗碎機(jī)制得脾細(xì)胞懸液,作常規(guī)計(jì)數(shù)和活力測(cè)定。然后將III組動(dòng)物的脾細(xì)胞懸液經(jīng)淺表靜脈輸注給II組,同時(shí)又將II組動(dòng)物的脾細(xì)胞懸液從脾靜脈插管至門脈主干輸注給III組動(dòng)物肝內(nèi)。兩組動(dòng)物輸注的脾細(xì)胞懸液為60~130 ml,計(jì)有活力的細(xì)胞數(shù)15~40億個(gè)。術(shù)中用琥珀酰氫考100 mg沖擊,術(shù)后3 d氫考100 mg/d,自第四天起改口服免疫抑制藥物硫唑嘌呤2 mg?kg-1?d-1,強(qiáng)的松1 mg?kg-1?d-1,維持至1個(gè)月。術(shù)后每天觀察犬的一般情況(包括飲食、精神活動(dòng)、大小便等)以及作實(shí)驗(yàn)指標(biāo)測(cè)定。
4 脾臟腫瘤動(dòng)物模型
臨床上脾臟的原發(fā)腫瘤十分少見。國(guó)外報(bào)道脾臟原發(fā)性腫瘤占全部腫瘤的0.64%,而脾臟的惡性腫瘤僅占0.13%[6]。雖然如此,脾臟原發(fā)性惡性淋巴瘤仍然是脾臟原發(fā)性惡性腫瘤中最高者,約占脾臟惡性腫瘤的2/3以上,原發(fā)于脾臟淋巴組織。目前有關(guān)脾原發(fā)性惡性淋巴瘤的病因和發(fā)病機(jī)制尚不清楚,與其他腫瘤相比基礎(chǔ)和臨床研究深度仍受限,為了深入研究此病,張寧等[7-9]成功建立了人脾原發(fā)性惡性淋巴瘤裸鼠原位移植模型和皮下移植模型。該模型完整的模擬了人脾原發(fā)性惡性淋巴瘤的臨床過(guò)程。用鼠齡3~5周的BALB/C-nu/nuSPF(specific patnogen free)裸小鼠,體重17~20 g,雌雄兼用。無(wú)菌切取的活體人原發(fā)性惡性淋巴瘤組織置入PRM1-1640培養(yǎng)液中,清除非瘤組織,將其剪切成1 mm3組織小塊,供移植用。皮下移植:用2.5%的碘酊和75%的酒精消毒裸鼠背部皮膚,用無(wú)菌套管針抽吸已剪碎的瘤組織小塊行四肢皮下種植。原位移植:裸鼠在0.5%巴比妥鈉(5 mg/kg)腹腔注射麻醉下取左側(cè)腹切口、暴露脾臟,在脾臟上極被膜處做2 mm長(zhǎng)切口,經(jīng)切口將2粒2 mm3瘤塊植入脾實(shí)質(zhì)內(nèi),75 %酒精紗布?jí)浩戎寡?0/0無(wú)損傷縫線縫合脾被膜,將脾放回原處,關(guān)腹。術(shù)后逐日觀察腫瘤生長(zhǎng)情況,傳代或作有關(guān)指標(biāo)檢測(cè)。
5寄生蟲感染脾臟動(dòng)物模型
目前在寄生蟲感染脾臟方面的研究較少,國(guó)內(nèi)主要在瘧原蟲病和血吸蟲病方面的研究。國(guó)內(nèi)第三軍醫(yī)大學(xué)曾用瘧原蟲感染小鼠脾臟研究自體脾組織移植[10]。即動(dòng)物于脾切除自體脾組織移植術(shù)后3個(gè)月經(jīng)腹腔接種0.2 ml含3×105個(gè)感染約氏瘧原蟲的紅細(xì)胞混懸液,造成小鼠急性非致死性瘧原蟲感染。然后各組動(dòng)物于脾手術(shù)后1周、1、2、3個(gè)月和瘧原蟲感染后第6、10、14、18、24、30 天處死取脾進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)。模擬血吸蟲自然感染肝脾動(dòng)物模型主要集中在寄生蟲學(xué)方面的研究[2]。
總之,隨著對(duì)脾臟的深入研究,相應(yīng)的更多脾臟實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型將建立或更完善。同時(shí),實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型也將推動(dòng)著脾臟研究的向前發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法;考核評(píng)價(jià)機(jī)制
中圖分類號(hào):G424文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-9324(2018)02-0272-02
高等醫(yī)學(xué)院校《醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)》是碩士研究生必修課程之一,它是進(jìn)行基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的基本課程。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中60—70%的課題要選用合適的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行相關(guān)研究;而藥理學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)實(shí)驗(yàn)和外科學(xué)實(shí)驗(yàn)等超過(guò)70%科研研究領(lǐng)域需要實(shí)驗(yàn)動(dòng)物參與實(shí)驗(yàn)[1-2];此外,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物廣泛應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)研究、藥品、生物制品、食品等功能及安全性評(píng)價(jià)領(lǐng)域[3-4]。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)作為一門獨(dú)特的學(xué)科對(duì)生命科學(xué)領(lǐng)域研究起著越來(lái)越重要的作用。
《醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)》課程如此重要,因此,如何做好這門課程的教學(xué)工作給授課教師提出了更高的要求。結(jié)合近年來(lái)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在使用過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題,我們對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)課教學(xué)從調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法、改革考核方式等方面做出相應(yīng)的改革。經(jīng)過(guò)兩輪的教學(xué)改革取得了良好的教學(xué)效果,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和求知欲,培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度,切實(shí)提高了學(xué)生的基本操作技能,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,培養(yǎng)了從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題到解決問(wèn)題的科學(xué)研究思路,增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)及能力,全面調(diào)高了研究生教學(xué)質(zhì)量。在此,我們結(jié)合近2年對(duì)碩士研究生《醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)》的教學(xué)改革情況,對(duì)我校遵義醫(yī)學(xué)院珠海校區(qū)本門課程的教學(xué)進(jìn)行相關(guān)教學(xué)總結(jié),希望進(jìn)一步促進(jìn)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)教學(xué)改革。
一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,理論與實(shí)驗(yàn)整合優(yōu)化
摒棄“灌輸式”教育模式,將20學(xué)時(shí)的理論教學(xué)降至16學(xué)時(shí)。我們充分利用學(xué)校研究生網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、理論課程其他相關(guān)教學(xué)內(nèi)容課件以“學(xué)習(xí)筆記”形式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。我們將教材中所列10個(gè)章節(jié)理論教學(xué)分為五大專題進(jìn)行教學(xué):專題一,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在生命科學(xué)領(lǐng)域重要作用;專題二,動(dòng)物福利與動(dòng)物倫理;專題三,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物基本操作技術(shù);專題四,人類疾病動(dòng)物模型;專題五,基因工程動(dòng)物與轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的建立。這五大模塊從不同的角度展示了作為醫(yī)學(xué)生應(yīng)具備的基本知識(shí)。而實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,則由16學(xué)時(shí)增為32學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)教學(xué)將分為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)這種“三步法”教學(xué)來(lái)與理論相呼應(yīng),進(jìn)一步將理論融入到實(shí)踐中,在嚴(yán)格遵循“3R”原則的前提下提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力。我們本著“不放棄教材,但不局限于教材”的原則,根據(jù)專題實(shí)驗(yàn)的需要,精選教材中相關(guān)的章節(jié)進(jìn)行講述;對(duì)于教材中沒有及時(shí)更新或沒有詳細(xì)闡述的部分,借助互聯(lián)網(wǎng)資源進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充,做到有的放矢。
二、采用多元化教學(xué)方法
我們采用視頻教學(xué)、PBL教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)相結(jié)合的多元教學(xué)方法。首先,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中貫徹實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利“3R”原則和動(dòng)物倫理觀,規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)課中倡導(dǎo)和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理觀念是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)教學(xué)改革必不可少的環(huán)節(jié)之一,將動(dòng)物福利觀落實(shí)到具體實(shí)驗(yàn)操作如抓取、保定、給藥、采血、處死等各環(huán)節(jié)中,善待動(dòng)物,及時(shí)制止并糾正學(xué)生不規(guī)范操作,對(duì)于虐待動(dòng)物者給予批評(píng)警告并納入期末成績(jī)考核。
其次,我們?cè)诮虒W(xué)中部分專題還引入“PBL”教學(xué)模式,以學(xué)生為主體,以問(wèn)題為中心,在教師的整體把握和指導(dǎo)下,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與[5-6]。比如,在動(dòng)物福利這個(gè)專題中,我們引入“如何理解動(dòng)物福利”、“動(dòng)物解放表現(xiàn)在哪些方面”、“道德進(jìn)步與動(dòng)物福利的關(guān)系”、“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中應(yīng)該如何合理對(duì)待動(dòng)物”以及“動(dòng)物應(yīng)激反應(yīng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果關(guān)系”等問(wèn)題,通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)體會(huì)分組進(jìn)行相關(guān)討論,并寫出相關(guān)匯報(bào),以加深對(duì)動(dòng)物福利的理解與認(rèn)識(shí),通過(guò)“問(wèn)題式探討”激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)其自主查閱文獻(xiàn)、收集資料等能力。學(xué)生是教學(xué)中的主體,是教學(xué)最終成果的體現(xiàn)者,只有保證學(xué)生成為這樣的角色,才能實(shí)現(xiàn)最終的教學(xué)目的。教師角色也發(fā)生了轉(zhuǎn)變,由知識(shí)的傳授者、灌輸者、知識(shí)權(quán)威、教學(xué)中心,轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動(dòng)的組織者、引導(dǎo)者、參與者和研究者,這樣,在教與學(xué)的矛盾中,才能促使教師成為創(chuàng)新教學(xué)的主要方面,使其正確地把握創(chuàng)新教學(xué)的方向。
此外,我們還利用網(wǎng)絡(luò)資源及購(gòu)買的實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻進(jìn)行直觀教學(xué),參考資料有武漢大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心錄制的“實(shí)驗(yàn)動(dòng)物”;國(guó)外動(dòng)物福利組織提供的“共享世界”;國(guó)家衛(wèi)生部錄制的“動(dòng)物基本操作技術(shù)”、“動(dòng)物模型基本病理過(guò)程”、“顯微注射法建立轉(zhuǎn)基因動(dòng)物”;錢永祥與梁文道關(guān)于“動(dòng)物倫理與道德進(jìn)步”的學(xué)習(xí)視頻等。多元化教學(xué)方法的應(yīng)用使教學(xué)過(guò)程形象化、直觀化,達(dá)到了文字語(yǔ)言描述難以達(dá)到的效果,便于學(xué)生進(jìn)行觀察和思考,利于學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。
三、構(gòu)建合理的考核評(píng)價(jià)機(jī)制
我們根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況,制定評(píng)價(jià)考核表,從規(guī)范操作動(dòng)手能力評(píng)價(jià)、創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)、團(tuán)隊(duì)合作能力評(píng)價(jià)、科研寫作能力評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行考核[7](參考表1)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)考核評(píng)價(jià)體系綜合評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)能力,符合大部分學(xué)生的意愿,同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題的能力。其次,請(qǐng)專家組老師深入課堂進(jìn)行教學(xué)評(píng)估。最后在課程結(jié)束后進(jìn)行相關(guān)問(wèn)卷調(diào)查(表2)。調(diào)查結(jié)果顯示:98%的同學(xué)認(rèn)為教學(xué)改革有助于提高其實(shí)驗(yàn)操作技能和科研能力,能提高其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;95%的同學(xué)認(rèn)為可以激發(fā)其興趣和主動(dòng)性,增強(qiáng)其團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力;94%的同學(xué)認(rèn)為教學(xué)改革拓寬了他們的知識(shí)面;100%的同學(xué)對(duì)教學(xué)方法滿意,認(rèn)可教學(xué)改革。改革也仍有需要改進(jìn)的方面,比如,鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力和寫作能力,以及增強(qiáng)師生間互動(dòng)這三方面體現(xiàn)得不是很好。今后將尋求可行的方法提高以上幾個(gè)方面的效果。
四、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)《醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)》課程中理論與實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的整合優(yōu)化,使理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加緊密地結(jié)合,有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)理解的融會(huì)貫通,學(xué)生也更能從動(dòng)物的角度考慮它們應(yīng)享有的權(quán)益,從心里油然而生一種敬畏之情;通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的適當(dāng)擴(kuò)充,形成相對(duì)完整的專題,增加了動(dòng)手操作機(jī)會(huì),培養(yǎng)學(xué)生整體的科研思維觀和全面的實(shí)驗(yàn)操作協(xié)調(diào)能力,掌握基本科研思路從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題到設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決問(wèn)題四步法著手去構(gòu)建科研課題研究框架;通過(guò)多元化教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高其自主學(xué)習(xí)能力,興趣和主動(dòng)性是科研的開始;通過(guò)完善的考核方式更合理地從學(xué)習(xí)態(tài)度、創(chuàng)新思維、動(dòng)手操作、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及自主學(xué)習(xí)5大方面衡量學(xué)生的綜合能力,促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展,同時(shí)有利于充分提高該課程研究生教學(xué)效果。另外,通過(guò)解決和應(yīng)對(duì)專題實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的新問(wèn)題,提高任課教師的整體素質(zhì),促進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)課程的建設(shè)和完善。我們也希望能在不斷進(jìn)行教學(xué)革新基礎(chǔ)上,申請(qǐng)教改項(xiàng)目來(lái)引入更多實(shí)踐教學(xué),構(gòu)建合理的課程體系,在更大程度上促進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)的課程建設(shè)和發(fā)展,進(jìn)一步推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研一體化,培養(yǎng)出真正合格的研究生。
作者:張青峰
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糖尿病是由多種病因引起以慢性高血糖為特征的代謝紊亂。糖尿病的病因尚未被完全闡明。目前公認(rèn)糖尿病不是唯一病因所致的單一疾病,而是復(fù)合病因的綜合征,與遺傳、自身免疫及環(huán)境因素有關(guān)。近年來(lái),由于糖尿病的發(fā)病率上升,防治糖尿病已成為科學(xué)工作者的一個(gè)重要課題。故合適的糖尿病模型是人類研究糖尿病的重要手段。
1 糖尿病研究中動(dòng)物模型的使用現(xiàn)狀
由于糖尿病的病因不明,誘發(fā)因素較多,因此糖尿病研究所涉及范圍較廣,而且使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物種類也較多。主要以哺乳動(dòng)物為主,如靈長(zhǎng)類動(dòng)物獼猴,主要用于病因?qū)W、遺傳學(xué)、神經(jīng)系統(tǒng)、細(xì)胞生化及藥物鑒定等方面研究,這樣的動(dòng)物模型,研究人類糖尿病會(huì)更接近自然,結(jié)果也比較理想[1],但因價(jià)格昂貴,難以得到,國(guó)內(nèi)較少使用。嚙齒類動(dòng)物用量最大,如大鼠、小鼠、地鼠、豚鼠等,以藥物篩選和血液生化、病理改變等方面的使用為主。家兔主要用于糖尿病高脂血癥和藥物研究,但由于膽固醇沉積所致的家兔動(dòng)脈硬化病變與人類動(dòng)脈硬化機(jī)制不盡相同,因此,用家兔作這方面的研究應(yīng)該有所考慮。近年來(lái)人們對(duì)進(jìn)化程度及器官功能更接近于人類且具有自發(fā)性糖尿病傾向的小型豬產(chǎn)生興趣,其為研究糖尿病的病因?qū)W及并發(fā)癥帶來(lái)了方便[2]。Rulifson等[3]認(rèn)為,果蠅的IPC和哺乳單位的胰島β細(xì)胞可能來(lái)源于一種共同的可以產(chǎn)生胰島素的祖先神經(jīng)元。還認(rèn)為,遺傳是容易控制的無(wú)脊椎動(dòng)物果蠅,可作為研究人類依賴于胰島素的糖尿病的有用模型。
2 糖尿病動(dòng)物模型
從Minkowski 和Von Mehring用切除狗胰腺的方法建立DM動(dòng)物模型以來(lái),已有100多年的歷史。迄今為止,已建立了多種建立DM動(dòng)物模型的方法,主要有:(1)手術(shù)切除胰腺;(2)化學(xué)藥物誘導(dǎo);(3)自發(fā)性DM;(4)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物等[4]。下面就這幾種常見的動(dòng)物模型做簡(jiǎn)要的綜述。
2.1 手術(shù)切除胰腺[3]
將實(shí)驗(yàn)單位的胰腺全部或大部分切除后,β細(xì)胞缺如而產(chǎn)生永久性DM。自100多年前,Minkowski和Von Mehring首創(chuàng)用切除狗胰腺的方法建立DM動(dòng)物模型以來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此法作了改良并得到了成功,均成功制作了穩(wěn)定的1型糖尿病模型。
2.2 化學(xué)物質(zhì)損傷
2.2.1 鏈脲佐菌素(streptoxolocin,STZ)
STZ是一種廣譜抗菌素,具有抗菌、抗腫瘤的性能和致糖尿病的副作用,對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的胰島β細(xì)胞具有高度選擇性的毒性作用[5]。STZ誘導(dǎo)的糖尿病因給藥方式不同,其成模效果也有所差別,如采用小劑量分次給藥的方法,則建立與人類1型糖尿病表現(xiàn)相似的大鼠模型,如采用較大劑量一次性注射的給藥方法,則建立與人類2型糖尿病表現(xiàn)相似的大鼠模型,其原理可能與胰島的損傷程度有關(guān)[6]。
1型糖尿病模型(IDDM模型):靜脈或腹腔一次大劑量注射STZ所制得的速發(fā)型糖尿病系胰島β細(xì)胞直接受損害所致:按55mg/kg給大鼠腹腔內(nèi)注射STZ,由于STZ對(duì)胰島β細(xì)胞的直接損害,胰島的分泌減少而致血糖升高,出現(xiàn)糖尿病的各種表現(xiàn)[6]。多次小劑量注射所制得的遲發(fā)型糖尿病模型則與T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的β細(xì)胞不斷破壞有關(guān):應(yīng)用30mg/kg多次注射STZ誘導(dǎo)大鼠DM,逐漸加重胰島功能損傷,終達(dá)失代償,可有效模擬糖尿病病程及發(fā)病機(jī)理,并降低動(dòng)物模型的死亡率7]。這樣建立的動(dòng)物模型與人類IDDM更接近。
2型糖尿病模型(NIDDM模型):用STZ處理的新生大鼠成年后將呈典型的NIDDM模型:先以高脂飼料喂養(yǎng),再加小劑量一次腹腔注射鏈脲佐菌素制作的大鼠模型,表現(xiàn)出肥胖、高血糖伴有高血脂、高胰島素血癥及胰島素抵抗,與2型糖尿病的特征一致[8]。通過(guò)高糖高脂飲食誘發(fā)出高胰島素血癥和胰島素抵抗,再通過(guò)注射低劑量的STZ打擊胰腺功能,導(dǎo)致胰腺代償性分泌胰島素的功能障礙,最后誘發(fā)出高血糖癥[9]。自發(fā)性高血壓鼠(SHR)在新生期予以STZ處理,成年可獲得2型糖尿病合并原發(fā)性高血壓模型[10]。國(guó)外Simionesce等[10]給雄性Syrian金黃地鼠注射STZ,同時(shí)予高脂飲食而誘發(fā)糖尿病合并血癥模型,有助于觀察研究糖尿病慢性血管并發(fā)癥。
2.2.2 四氧嘧啶(Alloxan)
四氧嘧啶致動(dòng)物血糖升高主要是通過(guò)破壞胰島細(xì)胞導(dǎo)致體內(nèi)胰島素分泌絕對(duì)不足[11]。使用四氧嘧啶制備糖尿病模型是一種經(jīng)濟(jì)可靠的實(shí)驗(yàn)方法,但實(shí)驗(yàn)條件要求較為苛刻:選取雄性Wistar大鼠,體重190~240 g,在日照時(shí)間10 h以上,且陽(yáng)光充足的條件下飼養(yǎng),給藥方式采取兩步給藥法,劑量為120 mg/kg(第1天),100 mg/kg(第2天),其成模率最高[11]。也有報(bào)道[12],使用ALX制作糖尿病模型所需的最適合的劑量為200 mg/kg,但注射前須禁食12 h,在注射后4h灌胃50%葡萄糖(5 ml/100 g體重),造模成功率可達(dá)到98.1%。
2.2.3 STZ和Alloxan聯(lián)合使用聯(lián)合使用SIz+ALX ,減少了每種試劑的劑量,降低了毒性,增加了動(dòng)物模型的成功率,同時(shí),因STZ用量的減少而降低了成本。用此法復(fù)制模型與臨床I型的糖尿病有很多相似之處,所建立的大鼠DM模型可代表1型糖尿病模型[13]。
2.2.4 烏克坦(Yucatan)[14]小型豬(亦稱墨西哥無(wú)毛豬)也是糖尿病研究中一個(gè)很好的動(dòng)物模型,只需一次靜脈注射水合阿脲(alloxan monohydrate)200 mg/kg體重,就可以產(chǎn)生典型的急性糖尿病。其臨床體征包括高血糖、劇渴、多尿和酮尿等。
2.2.5 環(huán)丙庚哌(cyrpoheptadine)[14]大鼠連續(xù)給藥4周后,可見高血糖癥狀,并出現(xiàn)胰島素β細(xì)胞的分泌顆粒逐漸消失,胰島素分泌在安靜時(shí)呈正常值,當(dāng)補(bǔ)充葡萄糖過(guò)量時(shí),則不能引起胰島素的補(bǔ)充分泌。這與人類糖尿病患者的胰島素動(dòng)態(tài)極其相似。
2.2.6 注射激素[14]給動(dòng)物注射糖皮質(zhì)激素、生長(zhǎng)激素、甲狀腺素、胰高血糖素拮抗胰島素的作用,可制備內(nèi)分泌性糖尿病動(dòng)物模型。但激素類藥物制造動(dòng)物糖尿病模型有共同的缺點(diǎn):需時(shí)長(zhǎng),停藥后緩慢恢復(fù)至正常,一般較少應(yīng)用。
2.2.7 注射生物及生物制品注射生物及生物制品可引起β細(xì)胞的破壞,如鼠腦炎病毒、心肌炎病毒(M型變異)可誘發(fā)若干品系的成年小鼠形成糖尿病[14]。靜脈注射卡介苗可造成穩(wěn)定的胰島素抵抗模型[15],白介素1(IL1)在一定劑量范圍內(nèi)對(duì)β細(xì)胞有選擇性細(xì)胞毒作用,這種由NO介導(dǎo)的細(xì)胞毒效應(yīng)可得到IDDM[2]。
2.2.8 催肥選擇性破壞下丘腦腹內(nèi)側(cè)核的飽食中樞,使動(dòng)物產(chǎn)生貪食,或用特殊的實(shí)驗(yàn)室飲食催肥,使動(dòng)物肥胖,繼而產(chǎn)生高血糖、高胰島素血癥和胰島素抵抗[14]。用含37%蔗糖+10%豬油的飼料喂養(yǎng)貴州小香豬,可使其產(chǎn)生嚴(yán)重的高血糖癥,空腹血糖均值為(7.45±3.10) mmol/L,可建立較理想的2型糖尿病動(dòng)物模型[16]。
2.3 自發(fā)性DM[4]是指動(dòng)物未經(jīng)過(guò)任何有意識(shí)的人工處置,在自然情況下發(fā)生的DM。包括BB(Bio Breeding)鼠、db(diabetes)鼠和NOD(nonobesiw diabetes)鼠等常用的1型DM 自發(fā)性動(dòng)物模型,以BB鼠尤為理想。常用的2型DM 自發(fā)性動(dòng)物模型有中國(guó)地鼠(Chinese hamster),GK(CotoKakisaki Wistar rats)大鼠和NSY鼠(NagoyaShibataYasuda)。而肥胖Zucker大鼠(obese Zucker rat)則是研究2型DM伴高血壓的理想的動(dòng)物模型[17],嗜沙肥鼠(psammomys obesus),PO則適用于LADA的研究。SHHF肥胖大鼠有較強(qiáng)胰島索抗性,可能是胰島素分泌過(guò)多導(dǎo)致更多的有賴于脂肪和性別的危險(xiǎn)效應(yīng)[18]。OLETF(OtsukaLong-EvansTokushimaFaty)大鼠[19]是1984年由日本制藥公司開發(fā)的自發(fā)性2型糖尿病鼠種。該鼠膽囊收縮素(CCK)A受體mRNA的表達(dá)完全缺失,其攜帶的ODB1和ODB2基因與糖尿病的發(fā)病有關(guān)。該鼠貪食,不好運(yùn)動(dòng),體形肥胖,逐漸出現(xiàn)糖尿病的臨床表現(xiàn)。早期以胰島素抵抗、糖脂代謝紊亂為主,以后逐漸出現(xiàn)胰腺功能減退,晚期合并糖尿病腎臟病變,與人類2型糖尿病極為相似。自發(fā)糖尿病模型是在自然發(fā)生糖尿病的個(gè)體和糖負(fù)荷發(fā)生異常的個(gè)體中實(shí)施遺學(xué)控制(近交系、突變系等)獲得的。如果糖尿病的病態(tài)能夠作為系統(tǒng)特征表現(xiàn)出來(lái)或突變基因能被固定下來(lái)的話,則能夠作為病態(tài)模型分類的。但這一階段的病因依然是不清楚的。另一方面,制作病因模型必須制作出轉(zhuǎn)糖尿病基因的動(dòng)物來(lái)用于分析糖尿病的特性。首先要考慮的問(wèn)題是,在動(dòng)物體中無(wú)論是導(dǎo)人或是敲除和人相同的糖尿病基因,都不能肯定會(huì)顯示出和人完全相同的病態(tài)。自發(fā)性糖尿病模型只有在各個(gè)變異基因被弄清之后,并發(fā)現(xiàn)了相對(duì)應(yīng)的人的致病基因才有可能說(shuō)有了病因模型[20]。目前國(guó)內(nèi)外不少部門可供應(yīng)這些動(dòng)物模型,但價(jià)格十分昂貴,且對(duì)飼養(yǎng)和繁殖此類動(dòng)物的條件要求較高,在近交系中常出現(xiàn)變異,繁殖后代的個(gè)體差異大,需要專用的動(dòng)物房及專人管理。
2.4 轉(zhuǎn)基因模型[4]研究者按照自己的意愿,借助于實(shí)驗(yàn)手段來(lái)控制實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的特定基因組分及其表達(dá)等,而使動(dòng)物表現(xiàn)特有的遺傳性狀,此稱為轉(zhuǎn)基因技術(shù),運(yùn)用此技術(shù)干預(yù)的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。有關(guān)l型 、2型糖尿病和MODY 的轉(zhuǎn)基因糖尿病動(dòng)物均有報(bào)道。隨著對(duì)糖尿病研究的逐步深入,相應(yīng)的糖尿病動(dòng)物模型發(fā)展勢(shì)在必然。越接近于人類的動(dòng)物模型將越受歡迎。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的建立將為糖尿病研究提供更科學(xué)有效的工具。日本的研究者曾報(bào)道[21]轉(zhuǎn)錄因子ICER通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制其他的轉(zhuǎn)錄激活因子直接與胰島素基因相結(jié)合,有效地抑制胰島素基因轉(zhuǎn)錄,同時(shí),在糖尿病狀態(tài)下,胰島內(nèi)ICER同分異構(gòu)體的表達(dá)增強(qiáng),因此培育了ICER轉(zhuǎn)基因鼠,發(fā)現(xiàn)該鼠可表現(xiàn)嚴(yán)重的高血糖,ICER可強(qiáng)有力地抑制體內(nèi)胰島素基因的轉(zhuǎn)錄,引起嚴(yán)重的胰島素缺乏性糖尿病。
3 討論
了解糖尿病實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的研究發(fā)展概況可為此疾病發(fā)病機(jī)理、遺傳因素及其治療的研究提供必要的依據(jù)。由于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人類之間有較多的偏差,所以至今還沒有一種動(dòng)物模型與人類疾病特征完全吻合。為了深入對(duì)疾病的探討,我們必須依賴于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及模型,這需要我們繼續(xù)對(duì)該方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。同時(shí)在選擇糖尿病動(dòng)物模型時(shí),需根據(jù)研究目的和實(shí)驗(yàn)條件,合理地培養(yǎng)和利用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。
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【摘要】 目的:探討菊泰軟膠囊(EST)抗腫瘤作用。方法:將昆明種小鼠右側(cè)腋部皮下移植肝癌(HepA.22)細(xì)胞后,分別灌胃給予EST3.0g.kg、1.5g.kg、0.75g.kg3個(gè)劑量及CTX(7.5mg.kg)+EST(0.75g.kg)合用劑量,給藥7d后,觀察菊泰軟膠囊對(duì)荷瘤小鼠體重、實(shí)體瘤重量及抑瘤率的影響。結(jié)果:EST3.0g.kg給藥組的腫瘤平均重量比對(duì)照組明顯減?。≒
【關(guān)鍵詞】 菊泰軟膠囊;HepA.22;抗腫瘤
菊泰軟膠囊是以紫錐菊、西洋參為主要原料,采用生物提取工藝,開發(fā)研制出的保健食品。本品內(nèi)含E.P.A.G蛋白、菊多糖、紫錐菊酰胺、西洋參皂甙等多種氨基酸和多種生物活性成分,具有抗疲勞和免疫調(diào)節(jié)作用。本文對(duì)其抗腫瘤作用進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
1 材料與方法
1.1 動(dòng)物 ICR小鼠,雌性,體重18~22g,合格證號(hào):10~1023,由吉林大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。
1.2 藥品 菊泰軟膠囊(EST)原料藥,規(guī)格:0.277g藥粉相當(dāng)于1粒膠囊,由吉林本草堂制藥有限公司提供;環(huán)磷酰胺(CTX),規(guī)格:200mg.瓶,批號(hào):040123,上海華聯(lián)制藥有限公司產(chǎn)品。
1.3 腫瘤細(xì)胞株 小鼠肝癌(HepA.22)傳代小鼠,引自吉林省腫瘤研究所。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法 選取傳代7d,腹部膨隆明顯的小鼠,在超凈工作臺(tái)中,腹部皮膚消毒,用一次性無(wú)菌采血器經(jīng)腹壁刺入腹腔,抽取腹水,放入無(wú)菌燒杯中,以生理鹽水稀釋成1:3的癌細(xì)胞混懸液,鏡下觀察計(jì)數(shù)瘤細(xì)胞濃度為3.3×10 7 .ml。于小鼠右側(cè)腋部皮下接種0.2ml.只。接瘤次日,將實(shí)驗(yàn)小鼠隨機(jī)分為對(duì)照組(蒸餾水20ml.kg);CTX組(15mg.kg);菊泰軟膠囊3.0g.kg、1.5g.kg和0.75g.kg3個(gè)給藥劑量組;CTX(7.5mg.kg)+EST(0.75g.kg)合用組。共6組,每組12只。每天灌胃給藥1次,隔日稱重體重1次。連續(xù)給藥7d。停藥次日,將動(dòng)物稱重后脫臼處死,剝離出皮下腫塊稱重,比較各組間腫瘤重量的差異性。并計(jì)算出腫瘤抑制百分率。統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法采用組間t檢驗(yàn)。
2 結(jié)果
給藥期間,各組動(dòng)物體重變化、給藥結(jié)束后腫瘤重量及腫瘤生長(zhǎng)抑瘤率分別見表1、表2。
表1 對(duì)HepA.22荷瘤小鼠腫瘤重量及腫瘤抑制率的影響(略)
注:與對(duì)照組比較,* P
表2 對(duì)HepA.22荷瘤小鼠體重的影響(略)
注:與對(duì)照組比較,均為P>0.05
3 討論
本研究在整體動(dòng)物身上觀察了EST對(duì)ICR小鼠皮下移植小鼠肝癌(HepA.22)腫瘤生長(zhǎng)的抑制作用。從表1所顯示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,EST3.0g.kg、1.5g.kg和0.75g.kg3個(gè)給藥組的腫瘤平均重量分別為(1.07±0.42)g、(1.37±0.35)g和(1.33±0.47)g。其中,EST3.0g.kg給藥組的腫瘤平均重量比對(duì)照組(1.48±0.41)g明顯減少(P0.05),但仍可看出一些減小的作用趨勢(shì)。而且,CTX在單獨(dú)應(yīng)用劑量減半(7.5mg.kg)和EST在單獨(dú)應(yīng)用無(wú)效劑量(0.75g.kg)下聯(lián)合使用,對(duì)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)也具有明顯的抑制作用(P
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:溶栓治療;肺血栓栓塞;動(dòng)物模型;超微結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào):R332文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1673-7717(2012)03-0576-04
Experimental Study of Thrombolytic Therapy in Acute Pulmonary Thromboembolism
JIANG Qinhua1, XU Wen1, LI Guoping1, CHEN Yanfan2, WANG Liangxing2, CHEN Shaoxian2
(1.Tongde Hospital of Zhejiang Province,Hangzhou 310012,Zhejiang,China;
2.The First Affiliated Hospital of Wenzhou Medical College, Wenzhou 325000,Zhejiang,China)
Abstract:Objective:To establish an animal model of acute pulmonary thromboembolism that may be used for thrombolyitc therapy study. Methods:Twentyfour Japanese rabbits were randomly divided into Urokinase group(group UK),control group(group C) and sham operation group (group S).Acute pulmonary embolism models of rabbits were established with injection of autologous blood clots through the right heart catheters.Haemodynamic monitoring were performed by introducing heart catheter through right jugular vein.The ultrastructures of lung tissue were observed by electronic microscope. Results: (1)Radionuclide lung perfusion scan showed radio activity defect or attenuation after embolization and radioactivity filling after thromblysis. (2)PAMP was increased after embolization in both group UK and group C(P
Key words:thrombolytic therapy; pulmonary thromboembolism; animal model; ultrastructure
收稿日期:2011-10-20
基金項(xiàng)目:浙江省中醫(yī)藥科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(2004C125)
作者簡(jiǎn)介:姜琴華(1975-),女,浙江江山人,主治醫(yī)師,碩士,研究方向:中西醫(yī)結(jié)合防治血栓栓塞性疾病。
通訊作者:陳少賢(1946-),男,教授,碩士研究生導(dǎo)師。肺栓塞(pulmonary embolism, PE)是指內(nèi)源性或外源性栓子栓塞肺動(dòng)脈或其分支引起肺循環(huán)障礙的臨床和病理生理綜合征。肺血栓栓塞(pulmonary thromboembolism, PTE)是PE中最常見的一種類型。肺栓塞溶栓治療為一類肺缺血后再灌注,其溶栓后血運(yùn)重建是否發(fā)生缺血后再灌注損傷已越來(lái)越受到人們的重視。因此通過(guò)建立肺栓塞實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型,對(duì)肺栓塞溶栓治療后的病理、病理生理研究具有重要意義。本研究采用自體血栓注入法,建立兔急性肺栓塞實(shí)驗(yàn)?zāi)P?,通過(guò)放射性核素肺灌注掃描顯像明確肺栓塞面積和部位,并在血流動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上觀察溶栓療效,探討肺栓塞溶栓治療的病理及病理生理變化。
1材料與方法
1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物
健康日本大耳白兔(溫州醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)24只,雌雄不拘,體重2.0~2.5kg。隨機(jī)分成3組:(1)尿激酶溶栓組(Urokinase,UK組)8只,在注栓后2h予尿激酶(麗珠集團(tuán)麗寶生物化學(xué)制藥有限公司,粵衛(wèi)藥準(zhǔn)字1996第006024號(hào))20000U/kg,20mL生理鹽水稀釋后30min輸入。(2)對(duì)照組(Control,C組)8只,注栓后同期輸入等量生理鹽水。(3)假手術(shù)組(Sham operation,S組)8只,接受手術(shù),但未注栓。
1.2肺栓塞動(dòng)物模型的制備
1.2.1麻醉動(dòng)物3%異戊巴比妥鈉30mg/kg兔耳緣靜脈麻醉后,仰臥位水平固定兔于動(dòng)物操作臺(tái)上。行氣管插管,連接DW-2000動(dòng)物人工呼吸機(jī)(上海嘉鵬科技有限公司)輔助通氣。吸入空氣、呼吸頻率30次/min、潮氣量15mL/kg。
1.2.2置入導(dǎo)管游離左頸動(dòng)脈和右頸外靜脈,經(jīng)左頸動(dòng)脈穿刺插入聚乙烯導(dǎo)管留置。經(jīng)右頸外靜脈置入深靜脈穿刺管(美國(guó)ARROW公司)至肺動(dòng)脈,導(dǎo)管另一端通過(guò)YL-4型壓力傳感器與SJ-42型四道生理記錄儀相連,記錄肺動(dòng)脈壓力波。為避免凝血,各管路均間斷使用滅菌生理鹽水封管。
1.2.3自體血栓制備從頸動(dòng)脈抽血0.5mL,注入含凝血酶10U的聚乙烯管(直徑為1mm)中,放置37℃水浴箱水浴20min。將血栓置于消毒平皿上切成長(zhǎng)約3~4mm柱行血栓,用滅菌生理鹽水反復(fù)沖洗后,記數(shù)50個(gè)備用。
1.2.4輸入自體血栓經(jīng)深靜脈導(dǎo)管注入柱形自體血栓(直徑1mm,長(zhǎng)度3~4mm),反復(fù)注入使肺動(dòng)脈收縮壓(PASP)維持于40~50mmHg左右,共30min,其后穩(wěn)定1h。S組輸入10mL生理鹽水。
1.3觀察指標(biāo)
1.3.1肺動(dòng)脈平均壓(PAMP)測(cè)定分別在注栓前、注栓即刻、注栓后2h、溶后1h、2h、4h根據(jù)肺動(dòng)脈壓力波計(jì)算PAMP。
1.3.2放射性核素肺灌注掃描顯像(ECT)分別在注栓后1h及動(dòng)物處死前由頸外靜脈注入99m 锝大分子聚合蛋白(99mTC-MMA),經(jīng)肺掃描觀察肺部顯像。
1.3.3電鏡標(biāo)本制作及觀察每組3例,取新鮮肺組織1mm×1mm×1mm2~3塊,2.5%戊二醛和1%鋨酸常規(guī)固定,Epon812包埋,LKB-V型切片機(jī)切片,H-600型透射電鏡觀察。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理
采用SPSS 17.0軟件處理,所有數(shù)據(jù)均用±s表示,各組間及同組內(nèi)不同階段均數(shù)的比較用方差分析。
2結(jié)果
2.1各實(shí)驗(yàn)組溶栓前后的PAMP變化
實(shí)驗(yàn)顯示注入栓子后C組及UK組的肺動(dòng)脈平均壓(PAMP)與注栓前比較均有明顯升高(P
表1各實(shí)驗(yàn)組溶栓前后的PAMP變化(mmHg, ±s)
組別n注栓前注栓后2h溶栓后1h2h4hC組611.0±2.829.0±3.7*27.1±4.0*25.8±3.6*25.3±3.8*UK組610.5±2.329.1±3.4*22.9±3.3*19.0±3.2*16.7±2.4*S組810.4±1.611.1±1.610.9±1.810.6±1.710.5±1.8注:*與注栓前比較P
2.2放射性核素肺灌注顯像
C組:注栓后可見兩肺野放射性分布不均勻,有放射性缺損和放射性稀疏現(xiàn)象。UK組:注栓后可見兩肺野放射性分布不均勻,左肺中部外側(cè)見放射性缺損,左肺下部、右肺下部見明顯放射性稀疏(圖1),溶栓后可見左肺中部、下部及右肺下部明顯放射性充填(圖2)。S組:右肺面積較左側(cè)稍大,兩肺放射性呈生理性分布,肺外帶邊緣及肺尖部放射性分布稍稀疏,但輪廓完整(圖3)。
2.3各實(shí)驗(yàn)組肺組織超微結(jié)構(gòu)
S組兔肺組織超微結(jié)構(gòu)正常,肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞表面微絨毛豐富,細(xì)胞內(nèi)板層小體較多,毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常(圖4)。C組可見肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞微絨毛減少,細(xì)胞內(nèi)板層小體數(shù)量較多(圖5),血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)較正常未見明顯改變。UK組可見肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞脫落,數(shù)量較C組明顯減少,上皮細(xì)胞內(nèi)板層小體減少,表面平坦,微絨毛極少,線粒體有空泡變性(圖6),內(nèi)皮細(xì)胞可見空泡變性,部分內(nèi)皮細(xì)胞線粒體腫脹,并可見核固縮現(xiàn)象。
3討論
3.1急性PTE的動(dòng)物模型
本實(shí)驗(yàn)在許俊堂等[1]和梁心平等[2]急性PTE模型建立的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),采用肺動(dòng)脈內(nèi)注入凝血酶處理的自體血栓建立兔急性PTE模型。PE動(dòng)物模型的制備方法可分為兩種,即體內(nèi)血栓形成法和體外栓子注入法。體內(nèi)血栓形成由于模擬了PTE發(fā)病時(shí)的血液高凝狀態(tài),所以能準(zhǔn)確反映機(jī)體狀況,但PTE形成后血管的復(fù)通率、模型的持久性等問(wèn)題有待進(jìn)一步研究探討。體外栓子注入法是將栓子注入體內(nèi)形成PE模型。文獻(xiàn)表明,可用來(lái)制作PE模型的栓子很多,包括:血凝塊、微粒子、玻璃體、球狀物、α-凝血酶、明膠海綿等。最客觀、真實(shí)、理想的栓子仍是自體血凝塊。因?yàn)檠涸谠嚬軆?nèi)凝固與靜脈血栓形成過(guò)程相似,即與最易脫落的血栓―紅色凝血血栓類似,且PTE的“母血栓”85%來(lái)自下肢靜脈[3]。然而,由于實(shí)驗(yàn)?zāi)P腿狈ο鄳?yīng)的血栓形成的易患因素,自體血凝塊的極易溶解和碎裂使其應(yīng)用受到一定限制。在體外使用凝血酶處理的血凝塊,因其很快失活,對(duì)體內(nèi)凝血無(wú)影響,形成的血栓接近體內(nèi)自然形成者,是理想的制備PTE模型的栓子。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)PTE溶栓前后病理、病理生理變化的研究主要通過(guò)結(jié)扎或鉗夾肺動(dòng)脈、氣囊堵塞肺動(dòng)脈以及經(jīng)導(dǎo)管用異物封堵肺動(dòng)脈的方法制作肺血管缺血再灌注動(dòng)物模型[4-7],這些模型雖可明確再灌注時(shí)間點(diǎn),但不能很好反映血栓栓塞時(shí)機(jī)體的應(yīng)答狀態(tài)。
圖1S組放射性核素肺灌注顯像:右肺面積較左側(cè)稍大,兩肺放射性呈生理性分布,肺外帶邊緣及肺尖部放射性分布稍稀疏,輪廓完整
圖2UK組放射性核素肺灌注顯像(前位):注栓后可見兩肺野放射性分布不均勻,左肺中部外側(cè)見放射性缺損,左肺下部、右肺下部見明顯放射性稀疏。
圖3UK組放射性核素肺灌注顯像(前位):溶栓后可見左肺中部、下部及右肺下部明顯放射性充填
圖4S組電鏡下見毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)正常(×10K)
圖5C組電鏡下見肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞微絨毛減少,細(xì)胞內(nèi)板層小體數(shù)量較多(×10K)
圖6UK組電鏡下見肺泡上皮細(xì)胞胞漿疏松,板層小體排空,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張,線粒體空泡變性(×17K)
本實(shí)驗(yàn)利用肺動(dòng)脈壓力控制栓子注入,使各模型組動(dòng)物血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)相對(duì)保持一致,保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可比性。實(shí)驗(yàn)顯示,起始栓子注入引起的PAMP升高維持時(shí)間很短,很快降至正常,隨著栓子不斷注入,少量栓子即可引起壓力明顯升高,維持時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)中UK組有2只兔于栓塞后1h及溶栓后2h死亡,C組有2只兔分別于栓塞后2h及溶栓后3h死亡。尸檢發(fā)現(xiàn)有肺水腫,氣管腔內(nèi)見大量分泌物,栓子堵塞一側(cè)或兩側(cè)肺動(dòng)脈。這4只兔未納入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
3.2急性PTE模型制備成功和溶栓治療有效的標(biāo)準(zhǔn)
本實(shí)驗(yàn)在血液動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上,利用放射性核素肺灌注掃描顯像明確PTE溶栓治療前、后栓塞的面積和部位,觀察溶栓療效。核素肺灌注顯像不僅是診斷PTE的重要方法,而且可以準(zhǔn)確觀察急性PTE溶栓治療前后肺血流灌注的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程,其顯像方法簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng),是評(píng)價(jià)療效的理想方法[8]。國(guó)外已有應(yīng)用肺灌注顯像觀察PTE溶栓后早期血流灌注變化的研究,證實(shí)了溶栓后早期,肺血流灌注可以得到迅速改善[9]。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,注栓后即刻可見PAMP明顯升高,UK組在溶栓后1h PAMP有明顯下降,與溶栓前比較下降了20%左右,而C組在栓子注入后的6h中PAMP均無(wú)顯著性變化。放射性核素肺灌注顯像結(jié)果顯示C組及UK組注栓后均可見兩肺野放射性分布不均,有放射性缺損和放射性稀疏現(xiàn)象,UK組在溶栓后可見放射性充填。由此表明,本實(shí)驗(yàn)兔急性PTE模型制備成功,溶栓有效。
3.省略。顯的肺損傷。
本研究發(fā)現(xiàn),UK組可見肺間質(zhì)及肺泡水腫、出血、炎性細(xì)胞浸潤(rùn)、纖維蛋白滲出,肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞損傷明顯,II型上皮細(xì)胞脫落。而C組損傷程度較UK組明顯減輕。由此表明,急性PTE2h后予溶栓治療,可引起肺組織的再灌注損傷。
本實(shí)驗(yàn)采用肺動(dòng)脈內(nèi)注入凝血酶處理的自體血栓建立兔急性PTE模型,在血液動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)上,利用放射性核素肺灌注掃描觀察溶栓療效。模型制備方法簡(jiǎn)便,為肺栓塞溶栓治療的研究提供一種較好的動(dòng)物模型。我們研究發(fā)現(xiàn),急性PTE2h后予溶栓治療,可引起肺組織的再灌注損傷,其具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
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【摘要】 目的研究術(shù)后腹腔粘連大鼠模型的制作及運(yùn)用。方法用銼刀與干紗布、血管鉗、刀片在大鼠蚓突造模,進(jìn)行大鼠腹腔粘連模型制作的優(yōu)選。將32只模型SD雄性大鼠隨機(jī)分為A組(紗布組) 、B組(血管鉗組) 、C組(銼刀組) 、D組(刀片組) ,每組8只,飼養(yǎng)6d,第7天處死,采用Phillips五級(jí)評(píng)分法對(duì)腹腔粘連進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果A,B兩組造模效果均為Phillips五級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ級(jí),C組為Ⅳ級(jí),D組為Ⅲ級(jí),C組與A,B,D組之間兩兩比較均有顯著性差異(P < 0.05)。B組病死率為10% ,D組達(dá)20% ,經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理4組間無(wú)明顯差異( P = 0. 276 4) 。結(jié)論以大鼠的蚓突制作術(shù)后病理性腹腔粘連動(dòng)物模型,銼刀為最佳造模工具,其優(yōu)點(diǎn)是造模均勻,均達(dá)Ⅳ級(jí)。
【關(guān)鍵詞】 腹腔粘連; 大鼠; 模型; 銼刀法
Abstract:ObjectiveTo set up an animal model of intraabdominal adhesion after surgery. MethodsA new rat model of intraabdominal adhesion was made by using pincers, dry gauze, hemostatic clamps and razor blade. Rat appendix was used to produce intestinal adhesions. Thirty two male Sprague-Dawley rats were pided into 4 groups: group A ( gauze group) , group B (hemostatic clamp group) , group C (p incer group) ,group D ( razor blade group) , 8 rats in each group. Animals were fed for 6 days before killed. The extent of adhesion was evaluated by Phillips scale and analyzed statistically.ResultsThe extents of adhesion in group A and B were gradeⅠby Phillips scale, grade IV in group C, grade Ⅲ in group D. The extent of adhesion in group C was different significantly from group A,B, and D (P
Key words:Abdominal cavity's adhesion; Rats; Model; File
筆者在進(jìn)行通腑理氣方防治腹腔粘連作用機(jī)制實(shí)驗(yàn)研究時(shí)發(fā)現(xiàn),術(shù)后病理性腹腔粘連動(dòng)物模型至今尚無(wú)金標(biāo)準(zhǔn)[1],常見的造模方法較多[2] ,可選用的造模工具有刀片、紗布、血管鉗等,造模部位可選擇升結(jié)腸、蚓突、小腸、胃等;動(dòng)物可選用犬、兔、大鼠、小鼠等。本實(shí)驗(yàn)采用SD 雄性大鼠,在大鼠蚓突,用銼刀與常用的干紗布[3] 、血管鉗[4] 、刀片[5]進(jìn)行大鼠腹腔粘連模型制作的優(yōu)選,通過(guò)術(shù)后7 d大鼠造模Phillips[6]五級(jí)評(píng)分及病死率的統(tǒng)計(jì),分析這4種造模的區(qū)別,探討術(shù)后病理性腹腔粘連大鼠模型的制作及運(yùn)用。
1 材料
1.1
動(dòng)物220~270g 4周齡清潔級(jí)SD雄性大鼠。購(gòu)自華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,許可證號(hào):CYX(鄂)2005-02。
1.2 工具什錦銼由江陰市盛達(dá)金剛制品廠生產(chǎn),規(guī)格為3 mm×140 mm /10支;干紗布規(guī)格為40 mm×50 mm,高壓滅菌,恒溫箱37℃干燥;其他工具包括血管鉗、剪刀、持針器、0號(hào)無(wú)菌絲線等。
2 方法
2.1 動(dòng)物分組及造模方法動(dòng)物采用隨機(jī)分組:A組(紗布組) 、B 組(血管鉗組) 、C組(銼刀組) 、D組(刀片組) ,每組10 只。各組動(dòng)物均禁食12 h后,用10%水合氯醛(250 mg/kg)腹腔注射麻醉;動(dòng)物麻醉后仰臥位固定,消毒后,無(wú)菌操作下取前正中切口1.5 cm 進(jìn)腹。各組造模方法:A組回盲部右側(cè)面用紗布反復(fù)摩擦漿膜層至表面出現(xiàn)針尖狀出血點(diǎn),形成約5 cm×4 cm的受損創(chuàng)面后納入腹腔;B組用有齒血管鉗每隔0.5 cm 間距夾傷回盲部漿膜層,持續(xù)時(shí)間3 s,以局部出現(xiàn)針尖狀出血點(diǎn)為度,持續(xù)夾5處后納入腹腔;C組在回盲部右側(cè)面用什錦銼刀反復(fù)摩擦漿膜層至表面出現(xiàn)針尖狀出血點(diǎn),形成約5 cm×4 cm的受損創(chuàng)面后納入腹腔;D組在回盲部右側(cè)面用刀片反復(fù)括擦漿膜層至表面出現(xiàn)針尖狀出血點(diǎn),形成約5 cm×4 cm的受損創(chuàng)面后納入腹腔,各組均逐層關(guān)腹。
2.2 評(píng)分連續(xù)觀察7 d,各組存活大鼠于術(shù)后第8天采用頸椎脫臼法處死動(dòng)物,劍突下“S ”型切口進(jìn)腹,由1名未參與研究者根據(jù)Phillip s五分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1) 、觀察腹膜粘連情況,分別記錄得分。
2.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)采用SPSS 12.0,各組之間比較用Kruskal-Wallis檢驗(yàn),兩組間差別用LSD兩兩比較檢驗(yàn),檢驗(yàn)水準(zhǔn)均設(shè)為α = 0.05。 表1 大鼠Phillips五級(jí)分類法及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
3 結(jié)果
3.1 一般情況 術(shù)后24 h,各組動(dòng)物一般狀態(tài)均差,不活動(dòng),進(jìn)少量水和食物;2 d后各組一般狀態(tài)尚可,活動(dòng)較以前增加,飲水和進(jìn)食已基本接近正常;術(shù)后3 d后各組動(dòng)物一般狀態(tài)、活動(dòng)、飲水和進(jìn)食已基本正常。大鼠切口愈合均良好,無(wú)一例發(fā)生切口疝;大鼠的病死率為7. 5% ( 3 /40, B組1只, D組2只) ,大鼠死亡的可能原因?yàn)槟c瘀血壞死、出血、蚓突穿孔導(dǎo)致腹膜炎、絞窄性腸梗阻。各組大鼠病死率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2 = 3. 864 9, P = 0. 276 4) 。
3.2 大鼠腹腔粘連評(píng)價(jià)結(jié)果各組經(jīng)SASKruskal2Wallis檢驗(yàn)提示4組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2 = 14. 92,P
4 討論
以大鼠的蚓突制作術(shù)后病理性腹腔粘連動(dòng)物模型,4組造模結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)處理提示有顯著差異,其中銼刀組(C組)效果最好,刀片組(D 組)效果其次,紗布組與血管鉗組效果最差,4組造模效果排序?yàn)镃 >D >A =B。
紗布與血管鉗造模效果均為Phillips五級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的Ⅰ級(jí);銼刀造模效果達(dá)Ⅳ級(jí),刀片組造模效果達(dá)Ⅲ級(jí)。紗布與血管鉗不適合用于造模,易造成藥物療效假陽(yáng)性的嚴(yán)重結(jié)果,干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性;刀片組造模效果良好,能達(dá)Ⅲ級(jí)標(biāo)準(zhǔn),但病死率較高,易造成藥物不良反應(yīng)的假象,但基本可用于判斷藥物的療效,但要考慮其死亡損失的樣本數(shù)量,在作實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加樣本例數(shù)。銼刀造模效果最好,造模均勻,平均達(dá)Ⅳ級(jí)標(biāo)準(zhǔn),病死率為0。表2 大鼠術(shù)后腹膜粘連評(píng)分Wilcoxon秩和檢驗(yàn)結(jié)果
銼刀最適合在大鼠的蚓突制作術(shù)后病理性腹腔粘連模型,分析其優(yōu)點(diǎn)有:①均勻程度:什錦銼為一鋼性平面,接觸的蚓突面雖不平整,但可用手指在蚓突背面頂住,故使摩面均勻;而干紗布為一柔性平面,雖可隨著接觸不平的蚓突面而自行調(diào)整,但摩擦力度卻不均勻。血管鉗鉗夾之間存在間隔,而刀片摩擦面之間同樣存在間隔,故這兩種造模方法都存在創(chuàng)傷面不均勻的問(wèn)題。②定性指標(biāo):通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)可以看出,回盲部右側(cè)面用銼刀反復(fù)磨擦漿膜層至表面出現(xiàn)針尖狀出血點(diǎn),形成約5 cm ×4 cm的受損創(chuàng)面,為一非??陀^的定性指標(biāo)。選擇大鼠作為術(shù)后病理性腹腔粘連動(dòng)物模型,以銼刀造模為較好的工具。造模操作以1~3人為好,每人分工明確(切開腹腔1人、造模1人,關(guān)腹1 人或切開腹腔1 人、造模及縫合1人) ,這樣可使標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較固定,排除一些人為干擾因素,為實(shí)驗(yàn)的成功打下良好的基礎(chǔ)。
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北京愛牧技術(shù)開發(fā)有限公司與重慶市動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所協(xié)作, 以重慶市歌樂山動(dòng)物無(wú)害化處理場(chǎng)為試驗(yàn)基地,對(duì)高溫與生物生物降解無(wú)害化處理工藝設(shè)備于2013-2014 年間開展并完成了相關(guān)指標(biāo)檢測(cè)試驗(yàn),報(bào)告如下。
一、試驗(yàn)內(nèi)容
1. 滅菌效果試驗(yàn);2. 設(shè)備最高溫度及工作溫度試驗(yàn)測(cè)定;3. 設(shè)備最佳處理時(shí)間測(cè)定;4. 處理有機(jī)質(zhì)測(cè)定;5. 環(huán)保指標(biāo)測(cè)定;6. 運(yùn)行成本的測(cè)定。
二、試驗(yàn)器材
1. 高溫生物降解器:一體機(jī)(北京愛牧技術(shù)開發(fā)有限公司提供)
2. 高溫生物降解器:分體機(jī)(北京愛牧技術(shù)開發(fā)有限公司提供)
3. 高溫高壓濕化機(jī):內(nèi)江永勝化工機(jī)械公司生產(chǎn)(主機(jī)型號(hào):NCH-2111-01)
4. 降解菌種: 北京愛牧技術(shù)開發(fā)有限公司提供
5. 鋸末:購(gòu)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶
6. 枯草芽孢桿菌:購(gòu)自中國(guó)獸醫(yī)藥品監(jiān)督所
7. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:豬、牛、羊、禽類、實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物若干(重慶市動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所提供)
三、試驗(yàn)方法
(一)滅菌效果試驗(yàn)
1. 芽孢桿菌的準(zhǔn)備。無(wú)菌打開菌種管口,加入無(wú)菌生理鹽水溶解,接種固體培養(yǎng)基(20 g 葡萄糖,15 g 蛋白胨,5 g 氯化鈉,0.5 g 牛肉膏,20 g 瓊脂,加蒸餾水至1 L,加熱溶解,將PH 調(diào)整為6.0 ~ 7.0,高壓滅菌后傾注平板。)37℃培養(yǎng)24 h,將菌苔接種到液體培養(yǎng)基(20 g 葡糖糖,15 g 蛋白胨,5 g 氯化鈉,0.5 g 牛肉膏,加蒸餾水至1 L,加熱溶解,將PH 調(diào)整為6.0 ~ 7.0.)37℃培養(yǎng)20 ~ 24 h,按2% 比例再擴(kuò)大至液體培養(yǎng)基中,28℃培養(yǎng)72 h,涂片芽孢染色檢查,待80% 以上菌體出現(xiàn)芽孢,細(xì)菌計(jì)數(shù),用無(wú)菌生理鹽水將菌液調(diào)整至1.0×109 ~ 1.5×109 cfu/m,備用。
2. 病死豬處理。分3 組,取病死豬25 頭,總重量4.0 t。用注射器給每頭死豬胸腔、腹腔內(nèi)各注射500 ml 芽孢菌液,顱腔內(nèi)注射100 ml 枯草芽孢菌,同時(shí)放入壓力蒸汽滅菌化學(xué)指標(biāo)條。
3. 無(wú)害化處理動(dòng)物。將上述實(shí)驗(yàn)步驟中病死豬分別放入實(shí)驗(yàn)處理罐內(nèi)。
(1)一體機(jī):0.48 t,按處理重量15% 加入鋸末,關(guān)閉罐蓋,啟動(dòng)處理設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行參數(shù)為:將溫度設(shè)定為120℃,轉(zhuǎn)速8 轉(zhuǎn)/min,連續(xù)工作12 h 后降溫,待物料溫度降至70℃以下,無(wú)菌采樣,備用,再加入菌種后續(xù)降解。
(2)分體機(jī):放入1.494 t,關(guān)閉罐蓋,啟動(dòng)處理設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行參數(shù)為:將溫度設(shè)定為160℃,壓力0.3 Pa,連續(xù)工作4 h 后降溫,待物料溫度降至70℃以下,無(wú)菌采樣并取出標(biāo)識(shí)菌,備用,然后,將處理后的動(dòng)物尸體移至一體機(jī)中添加約5% 鋸末(調(diào)整秸稈添加量,確保動(dòng)物尸體與秸稈混合物的C/N 約為25,水份(按 GB/T8576 2010 測(cè)定)占混合物比例約為55%)加入5k 菌,進(jìn)行生物降解,后熟。
(3)濕化機(jī):放入2.07 t,關(guān)閉罐蓋,啟動(dòng)處理設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行參數(shù)為:將溫度設(shè)定為135℃,壓力0.35 Pa,連續(xù)工作5 h 后降溫,待物料溫度降至70℃以下,無(wú)菌采樣,備用,產(chǎn)物進(jìn)一步干濕分離,提取油脂。
4. 樣品采集。
(1)處理前樣品采集:枯草芽孢桿菌液注射死豬前無(wú)菌取2 ml 備用。
(2)處理后樣品采集:病死豬經(jīng)設(shè)備處理后,無(wú)菌取樣20 g,每次取2 份,備用。同時(shí)取出滅菌化學(xué)指標(biāo)條。
5. 實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。
(1) 處理前樣品:直接接種到固體培養(yǎng)基,37℃培養(yǎng)24 ~ 48 h,觀察枯草芽孢桿菌生長(zhǎng)情況。
(2)處理后樣品:向每份樣品中無(wú)菌加入50 ml 滅菌生理鹽水,震蕩混勻,室溫靜置20 min,取上清液0.2 ml置固體培養(yǎng)基,涂布,37℃培養(yǎng)24 ~ 48 h ;每份樣品接種3 塊平板,觀察枯草芽孢桿菌和細(xì)菌總數(shù)生長(zhǎng)情況。
(二)設(shè)備最高溫度及工作溫度試驗(yàn)測(cè)定 將設(shè)備在空載和負(fù)載時(shí)運(yùn)行,進(jìn)行罐內(nèi)溫度測(cè)定。
(三)設(shè)備最處理時(shí)長(zhǎng)和工作處理時(shí)間測(cè)定 將設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),分別記錄不同處理時(shí)間的物料情況。
(四)處理有機(jī)質(zhì)測(cè)定 將處理產(chǎn)物經(jīng)堆肥后熟,堆肥肥效按照NY 525-2011 規(guī)定方法檢測(cè)堆肥外觀、有機(jī)質(zhì)、氮、五氧化二磷、氧化鉀、水分、酸堿度、總砷、總汞、總鉛、總鉻、總鎘;采樣時(shí)間與腐熟度評(píng)價(jià)同步。由重慶市化肥商品質(zhì)量監(jiān)督監(jiān)測(cè)站進(jìn)行檢測(cè)。
(五)環(huán)保指標(biāo)測(cè)定 邀請(qǐng)重慶市合川區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)保指標(biāo)監(jiān)測(cè)。通過(guò)參照國(guó)家(行業(yè))標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)了設(shè)備運(yùn)行時(shí)廢氣中SO2、NO2、H2S、NH3、臭氣濃度等污染物排放情況,廢水中BOD、COD、NH3-N、總磷、總氮、動(dòng)植物油總量、硫化物等污染物排放情況;以廢渣經(jīng)發(fā)酵后對(duì)種子毒性、生長(zhǎng)試驗(yàn)為參考評(píng)價(jià)了廢棄物對(duì)環(huán)境的影響。
(六)運(yùn)行成本的測(cè)算 詳細(xì)核算設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程水、電、氣等能耗評(píng)價(jià)了運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)成本。
四、試驗(yàn)結(jié)果
(一)滅菌效果試驗(yàn) 枯草芽孢桿菌實(shí)驗(yàn):處理前樣品中有大量細(xì)菌生長(zhǎng),處理后全部樣品均無(wú)細(xì)菌生長(zhǎng);細(xì)菌總數(shù)檢測(cè)值< 10 cfu/g ;壓力蒸汽滅菌化學(xué)指示條顯示處理環(huán)境達(dá)到滅菌要求(如表1)。
(二)設(shè)備最高溫度及工作溫度試驗(yàn) 一體機(jī): 本設(shè)備空載時(shí),處理罐內(nèi)最高溫度可達(dá)198℃。滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),罐內(nèi)溫度最高可達(dá)140℃,最佳工作溫度60℃~ 120℃。分體機(jī): 本設(shè)備空載時(shí),處理罐內(nèi)最高溫度可達(dá)220℃。滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),罐內(nèi)溫度最高可達(dá)200℃,最佳工作溫度160℃。
(三)設(shè)備最處理處理時(shí)間測(cè)定 一體機(jī)本設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),最佳處理時(shí)間12 h,最短處理時(shí)間5 h ;分體機(jī)本設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),最佳工作時(shí)間為12 h,最短處理時(shí)間8 h。
(四)處理有機(jī)質(zhì)測(cè)定 隨機(jī)抽檢2 批廢渣(經(jīng)微生物發(fā)酵后的動(dòng)物殘?jiān)c輔料混合物)總重量123 kg。廢渣對(duì)種子的毒性試驗(yàn)顯示:經(jīng)5% 的未發(fā)酵的廢渣萃取液、5% 發(fā)酵后的廢渣萃取液、蒸餾水分別培養(yǎng)72 h 后發(fā)芽情況分別是7/10、10/10、10/10,總根長(zhǎng)分別是2.1 cm、11.5 cm、25.4 cm, 總芽長(zhǎng)分別為9.4 cm、30.2 cm、37.9 cm。對(duì)玉米種子的發(fā)芽和生長(zhǎng)試驗(yàn)顯示:渣/ 土體積比分別為10%、20%、30%,純土,純廢渣的環(huán)境下玉米的發(fā)芽率分別為100%、100%、100%、75%、0 ;15 d時(shí)植株均高分別為12.9 cm、13.6 cm、7.4 cm、7.8 cm。
(五)環(huán)保指標(biāo)測(cè)定
1. 廢氣。
受試驗(yàn)環(huán)境的影響,本試驗(yàn)未按照《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)、《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(16297-1996)布置檢測(cè)位點(diǎn),而選用車間外( 即車間邊緣)為污染源參考點(diǎn)、車間外下風(fēng)向20 m 處為假定廠界參考點(diǎn)采樣,以無(wú)組織排放標(biāo)準(zhǔn)為污控標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)結(jié)果顯示(如表2):
(1)3 套設(shè)備運(yùn)行時(shí)均產(chǎn)生不同程度的空氣污染物,其中以惡臭濃度為主要污染物。
(2)車間外,惡臭氣體濃度以濕化機(jī)最大,車間外濃度高達(dá)730。臭氣濃度由低到高依次為:一體機(jī)<分體機(jī)<濕化機(jī)。車間外下風(fēng)向20 m 處,濕化機(jī)臭氣濃度為95,嚴(yán)重超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的3.75 倍;分體機(jī)臭氣濃度為34,高于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的0.7 倍;一體機(jī)臭氣濃度為20,未超過(guò)20 的排放標(biāo)準(zhǔn)(見表3)。其他空氣污染物無(wú)明顯差異,均低于《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)、《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(16297-1996)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明惡臭氣體為廢氣的主要污染物。
(3)在假定廠界即離處理車間20 m 的環(huán)境下,一體機(jī)能夠達(dá)標(biāo)排放。單機(jī)廢氣排放情況依次為一體機(jī)<分體機(jī)<濕化機(jī)。
2. 廢水。
我國(guó)尚未對(duì)病害動(dòng)物無(wú)害化處理場(chǎng)環(huán)境污染物排放指定專項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn),本試驗(yàn)中采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB2978-1996)之“其它一切排污單位二類排放標(biāo)準(zhǔn)”為參考。結(jié)果顯示:(1)一體機(jī)無(wú)廢水產(chǎn)生。分體機(jī)產(chǎn)生100 kg 蒸汽水(可作為后期降解水源補(bǔ)充,實(shí)際無(wú)廢水排放)。
3. 廢渣。
(1)一體機(jī)和分體機(jī)處理病害動(dòng)物,產(chǎn)生的廢渣約為初始物重量的50%。
(2)廢渣發(fā)酵腐熟后能顯著降低對(duì)種子的毒性并能促進(jìn)植物生長(zhǎng)。與未發(fā)酵的廢渣相比:發(fā)酵后種子發(fā)芽率從70% 提高到100%,達(dá)到種子在蒸餾水中的發(fā)芽率;根長(zhǎng)從2.1 cm 提高到11.5 cm; 芽長(zhǎng)從9.4 cm 提高到30.2 cm,接近了蒸餾水環(huán)境下的芽長(zhǎng),說(shuō)明經(jīng)過(guò)發(fā)酵能有效降低病害動(dòng)物殘?jiān)鼘?duì)種子的毒性。
(3)從GI 值分析看,經(jīng)過(guò)發(fā)酵GI 值從5.7 上升到45.3,仍低于業(yè)界認(rèn)為最低50% 的標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明完全腐熟需要發(fā)酵更長(zhǎng)的時(shí)間或需要改良發(fā)酵條件。
(4)添加不同比例的腐熟物對(duì)玉米種子的生長(zhǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):添加體積比為10%、20% 的腐熟廢渣能有效促進(jìn)玉米的生長(zhǎng),其發(fā)芽率均高于純土培養(yǎng)25% ;15 d時(shí),植株平均長(zhǎng)度為12.9 cm、13.6 cm,分別高于純土65.3% 和74.4% ;而添加量達(dá)到30% 時(shí),均高為7.4 cm,低于純土培養(yǎng)5% ;純廢渣培養(yǎng)的玉米種子未見發(fā)芽,說(shuō)明該廢棄物經(jīng)適當(dāng)比例還耕后能促進(jìn)植物生長(zhǎng),過(guò)高添加該廢渣對(duì)植物會(huì)產(chǎn)生不利影響。
(5)有機(jī)肥效檢測(cè)顯示:降解廢渣總肥效、重金屬均符合《有機(jī)肥》(NY 525-2011)標(biāo)準(zhǔn)。
(6)綜合判定:經(jīng)發(fā)酵腐熟后的廢渣可以作為促進(jìn)植物生長(zhǎng)的添加物使用,具有可持續(xù)循環(huán)使用的價(jià)值。
(三)處理成本及處理能力
以批次計(jì)算,處理成本(如表3)由低到高依次為一體機(jī)(222 元)、分體機(jī)(601 元)、濕化機(jī)(4 624 元);以單位處理量計(jì)(每噸),處理成本由低到高依次為分體機(jī)(402 元)、一體機(jī)(462 元)、濕化機(jī)(2 234 元)。處理能力由高到低依次為:濕化機(jī)(51 393 kg)、分體機(jī)(51 222 kg)、一體機(jī)(28 800 kg)。
五、結(jié)果分析
(一)生物安全 枯草芽孢桿菌為耐熱芽孢菌,通過(guò)回收植入枯草芽孢桿菌標(biāo)識(shí)菌,細(xì)菌總數(shù)測(cè)定及利用壓力蒸汽滅菌化學(xué)指示條等方法測(cè)定高溫生物降解工藝的對(duì)微生物的殺滅效果(兩種設(shè)備)均顯示處理環(huán)境能達(dá)到滅菌要求。說(shuō)明兩種設(shè)備均能有效殺滅微生物。
(二)運(yùn)行成本 一體機(jī),每噸處理成本460 元,分體機(jī)每噸處理成本402 元,濕化機(jī)每噸處理成本2 234 元。
(三)對(duì)環(huán)境的影響
1. 廢水。由于我國(guó)尚無(wú)對(duì)病害動(dòng)物無(wú)害化處理場(chǎng)環(huán)境污染物排放的專門標(biāo)準(zhǔn),本試驗(yàn)中采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB2978-1996)之“其它一切排污單位二類排放標(biāo)準(zhǔn)”為參考。生物降解工藝中一體機(jī)無(wú)廢水產(chǎn)程;分體機(jī)產(chǎn)生300 kg 廢水,經(jīng)生物發(fā)酵補(bǔ)充水源后降解,實(shí)際無(wú)廢水排放。高溫高壓濕化處理設(shè)備每一批次產(chǎn)生廢水3 t,合每噸動(dòng)物尸體產(chǎn)生1.4 t 廢水;其BOD濃度為5.81×103 mg/L 超出標(biāo)準(zhǔn)(60 mg/L)95.8 倍,COD 濃度為1.29×104 mg/L 超出標(biāo)準(zhǔn)(150 mg/L)85倍,NH3-N 濃度為3.76×102 mg/L 超出標(biāo)準(zhǔn)(25 mg/L)14 倍, 總磷濃度為13.4 mg/L 超出標(biāo)準(zhǔn)(1 mg/L)12.4 倍, 動(dòng)植物油總量2.92×102 mg/L 超出標(biāo)準(zhǔn)(20 mg/L)13.6 倍。
2. 廢氣。鑒于本試驗(yàn)場(chǎng)場(chǎng)地較為寬敞,未按照《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB14554-93)、《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(16297-1996)布置檢測(cè)位點(diǎn),而選用車間外( 即車間邊緣)、車間外下風(fēng)20 m 處為參考點(diǎn)采樣。檢測(cè)結(jié)果顯示:三種設(shè)備在運(yùn)行時(shí)均產(chǎn)生惡臭氣體,其中以濕化機(jī)尤其突出,車間外濃度高達(dá)730,排放濃度依次為一體機(jī)<分體機(jī)<高溫高壓濕化機(jī)(均為無(wú)組織排放);車間外20 m 處,除一體機(jī)外,其余兩種設(shè)備臭氣排放濃度均高于規(guī)定廠界標(biāo)準(zhǔn)(20),其余各種受檢測(cè)的大氣污染物均符合規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。
3. 廢渣。生物降解工藝產(chǎn)生的廢渣約為初始物重量的50% ;廢渣發(fā)酵腐熟后能顯著降低對(duì)種子的毒性。與未發(fā)酵的廢渣相比:發(fā)酵后種子發(fā)芽率從70% 提高到100%,達(dá)到種子在蒸餾水中的發(fā)芽率;根長(zhǎng)從2.1 cm 提高到11.5 cm; 芽長(zhǎng)從9.4 cm 提高到30.2 cm,接近了蒸餾水環(huán)境下的芽長(zhǎng),說(shuō)明經(jīng)過(guò)發(fā)酵能有效降低動(dòng)物尸體殘?jiān)鼘?duì)種子的毒性;不過(guò)從 GI 值分析看,即便經(jīng)過(guò)發(fā)酵GI 值從8% 上升到45%,仍低于研究認(rèn)為的50% 的標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明完全腐熟需要發(fā)酵更長(zhǎng)的時(shí)間或需要改良發(fā)酵條件。添加不同比例的腐熟物對(duì)玉米種子的生長(zhǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn):添加體積比為10%、20% 的腐熟廢渣能有效促進(jìn)玉米的生長(zhǎng),其發(fā)芽率均高于純土培養(yǎng)25% ;15 d 時(shí),植株平均長(zhǎng)度為12.9 cm、13.6 cm,分別高于純土65.3% 和74.4% ;而添加量達(dá)到30% 時(shí),均高為7.4 cm,低于純土培養(yǎng)5%;純廢渣培養(yǎng)的玉米種子未見發(fā)芽。說(shuō)明該廢棄物經(jīng)合當(dāng)比例還耕后能促進(jìn)植物生長(zhǎng),過(guò)高添加該廢渣對(duì)植物會(huì)產(chǎn)生不利影響。
六、結(jié)論
1. 供試的三臺(tái)設(shè)備均能對(duì)微生物起到有效的殺滅作用。
2. 受測(cè)試的設(shè)備運(yùn)行成本在不同的工作環(huán)境其運(yùn)行成本存在差異。處理量低于1 t 的,適合一體機(jī),高于1 t 的,宜采用分體機(jī)。
3. 對(duì)環(huán)境的影響。兩款設(shè)備受檢廢氣項(xiàng)目中主要污染指標(biāo)為臭氣濃度。在本試驗(yàn)環(huán)境下,如以車間外下風(fēng)向20 m 為參考廠界,濕化機(jī)嚴(yán)重超過(guò)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),分體機(jī)略高于規(guī)定標(biāo)準(zhǔn),一體機(jī)可達(dá)標(biāo)排放。高溫生物降解工藝無(wú)廢水排放;高溫生物降解工藝產(chǎn)生的廢渣經(jīng)充分降解工藝后有望實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)物無(wú)害化處理的同時(shí)達(dá)到廢棄物對(duì)環(huán)境的達(dá)標(biāo)排放。
七、存在的問(wèn)題及建議
1. 高溫降解后進(jìn)一步生物發(fā)酵工藝需要深入研究。對(duì)動(dòng)物尸體的生物降解菌種應(yīng)當(dāng)深入研究、篩選出具有針對(duì)性的降解菌群組合并找出最佳的發(fā)酵環(huán)境以期獲得對(duì)動(dòng)物尸體的完全降解。
近年來(lái),有關(guān)鎮(zhèn)靜類中藥藥理研究的報(bào)道屢見不鮮,其中尤以安神藥和平肝息風(fēng)藥的研究居多。安神藥和平肝息風(fēng)藥均具有鎮(zhèn)靜作用,給藥后可使動(dòng)物閉目、嗜睡、低頭、伏臥,抑制動(dòng)物的自發(fā)活動(dòng)[1-2],具有對(duì)抗中樞神經(jīng)興奮藥的興奮作用。鎮(zhèn)靜試驗(yàn)是測(cè)定動(dòng)物自主活動(dòng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法,此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為觀察動(dòng)物自主活動(dòng)規(guī)律及研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能狀態(tài)和藥物作用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法大都采用人為觀察動(dòng)物自主活動(dòng)的方式進(jìn)行記錄,這種方法受人為干擾因素和外界環(huán)境(聲音、光線、動(dòng)物所處空間)的影響較大,實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在較大誤差,特別是對(duì)功效相似的不同鎮(zhèn)靜藥的篩選工作有一定影響。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,先進(jìn)的傳感器技術(shù)不斷更新,諸如換能器技術(shù)、光電管技術(shù)、紅外光電探測(cè)技術(shù)、熱釋電效應(yīng)探測(cè)技術(shù)等高性能、高精度的傳感器已經(jīng)融入到現(xiàn)代藥理研究之中,為觀測(cè)鎮(zhèn)靜安神藥對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物自主活動(dòng)的影響提供了更為方便準(zhǔn)確的新方法[2]。
傳感器按國(guó)標(biāo)GB7665-87定義為:感受規(guī)定的被測(cè)量信號(hào),并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出信號(hào)的器件或裝置[3]。該裝置通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。敏感元件是指?jìng)鞲衅髦心苤苯痈惺埽ɑ蝽憫?yīng))被測(cè)量的部分;轉(zhuǎn)換元件是指?jìng)鞲衅髦袑⒚舾性惺埽ɑ蝽憫?yīng))的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。它獲取的信息,可以是各種物理量、化學(xué)量、生物量轉(zhuǎn)換后的信息,也有其它形式,大多數(shù)的傳感器將獲取的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。目前,在小動(dòng)物自主活動(dòng)檢測(cè)中所采用的一些傳感器技術(shù)有以下4類。
1 抖籠換能器法
換能器技術(shù)是傳感器的一個(gè)分支,它主要是感知生物體內(nèi)的各種非電量的信息(生理、生化和病理信息),把它們傳遞出來(lái)并轉(zhuǎn)換為易處理的電信號(hào)的裝置。針對(duì)小動(dòng)物自主活動(dòng)的特殊性,在鐵架臺(tái)上通過(guò)橡皮筋(或小彈簧)吊一抖籠,該籠底部圓心處用一帶線的掛鉤和拉力換能器相連?;\中小動(dòng)物的活動(dòng)通過(guò)換能器由動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能之后輸入生理記錄儀或生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)進(jìn)行放大記錄,便能獲得動(dòng)物的活動(dòng)曲線和單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)波的次數(shù)。近幾年的研究中采用的有抖籠滴水法、抖籠氣鼓法、光電抖籠法和浮動(dòng)法。抖籠法的特點(diǎn)是能夠把小動(dòng)物的細(xì)小活動(dòng)(如修飾、搔抓等)描記下來(lái),儀器簡(jiǎn)單,操作容易。但此類方法不能達(dá)到精確的定量分析,只適用于鎮(zhèn)靜藥的粗略篩選[1-2]。
高雅玲等[4]采用二道生理記錄儀和50g拉力換能器測(cè)定50只小鼠的自主活動(dòng),通過(guò)分析小鼠的活動(dòng)曲線得出養(yǎng)血清腦顆粒(當(dāng)歸、川芎、白芍、熟地、珍珠母、元胡)的大劑量組(8.0g/kg)、中劑量組(4.0g/kg)對(duì)頭部血管舒縮功能障礙、大腦皮層功能失調(diào)或某些體液物質(zhì)暫時(shí)性改變所引起的血管性頭痛有明顯的鎮(zhèn)靜作用,為臨床治療血管性頭痛提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
2 光電技術(shù)檢測(cè)法
在活動(dòng)箱內(nèi)將一束或者幾束光線照射到對(duì)側(cè)的光電感應(yīng)器(如光電管、光導(dǎo)管、光敏管)上,動(dòng)物在箱內(nèi)活動(dòng)時(shí)遮斷光線一次,則電流改變一次,經(jīng)過(guò)放大裝置使電脈沖驅(qū)使繼電器啟動(dòng),通過(guò)計(jì)數(shù)器記錄數(shù)值[2]。
關(guān)鍵詞:任務(wù)驅(qū)動(dòng);高中化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)
引言
化學(xué),是高中理科教學(xué)中一門重要的學(xué)科,它的教學(xué)質(zhì)量的好壞會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果有很大的影響。在學(xué)習(xí)高中化學(xué)的過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)又是十分重要的部分。化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生直觀且深入的學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí),同時(shí)能夠?qū)?dòng)手和動(dòng)腦相結(jié)合,并鍛煉學(xué)生在今后的學(xué)習(xí)和生活中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在當(dāng)今社會(huì),科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步日新月異,而學(xué)校如何保證學(xué)生能夠在今后的學(xué)習(xí)生活中適應(yīng)日新月異的環(huán)境就成為了一個(gè)重要問(wèn)題。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,老師只是按照自己的思路和經(jīng)驗(yàn),將課本上的知識(shí)傳授給學(xué)生,并沒有考慮到學(xué)生之間的差異,以及學(xué)生自己的興趣所在。而在新型的符合時(shí)代需要的教學(xué)模式中,還應(yīng)該保證學(xué)生擁有自己建立知識(shí)體系的能力。這樣,以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為特點(diǎn)的新型教學(xué)模式也就應(yīng)運(yùn)而生。在之前的教學(xué)研究中,任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)也有一定的實(shí)踐,主要被應(yīng)用在英語(yǔ)教學(xué)和計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的教學(xué)中,而在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用則是新的嘗試。
一、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式簡(jiǎn)介
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,一般采用的是老師講和學(xué)生聽的模式。在這種教學(xué)方法下,學(xué)生只能被動(dòng)地進(jìn)行學(xué)習(xí),而沒有主動(dòng)去問(wèn)為什么和怎么做。長(zhǎng)此以往,不僅學(xué)習(xí)的效果會(huì)大大折扣,學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力也得不到鍛煉,學(xué)生也將會(huì)逐漸失去自主學(xué)習(xí)的能力。這不僅會(huì)對(duì)學(xué)生現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)有不利影響,也會(huì)對(duì)學(xué)生將來(lái)的發(fā)展不利。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式由構(gòu)建理論演變發(fā)展而來(lái)的。從具體上看,任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式是指:將學(xué)生所將要學(xué)到的知識(shí)融匯于問(wèn)題當(dāng)中,以問(wèn)題問(wèn)出發(fā)點(diǎn),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行任務(wù)的構(gòu)建,使得學(xué)生圍繞著知識(shí)點(diǎn),進(jìn)行自主的學(xué)習(xí),充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力以及學(xué)生的創(chuàng)新能力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式最初是被應(yīng)用于英語(yǔ)教學(xué)和計(jì)算機(jī)相關(guān)科目中的,并取得了一定的效果。而在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中則屬于新的嘗試。
二、任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)
(一)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的興趣
在傳統(tǒng)的授課方式中,教師按照自己的經(jīng)驗(yàn)和思路講,學(xué)生則被動(dòng)的接受教師所教授的內(nèi)容。在這樣的教學(xué)模式,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情很難維持,同時(shí)也會(huì)壓抑學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神。而在任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)中,學(xué)生將會(huì)轉(zhuǎn)變自身的角色,從被動(dòng)接受知識(shí)轉(zhuǎn)變成為了學(xué)習(xí)過(guò)程的主人公,他們需要通過(guò)自己的努力來(lái)完成學(xué)習(xí)的任務(wù)。教師也不再只是知識(shí)的傳授者,而是成為了學(xué)生的引導(dǎo)者。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)過(guò)程完成中,學(xué)生們能夠通過(guò)完成學(xué)習(xí)任務(wù),深入了解所學(xué)知識(shí),并能夠有很高的自豪感,因而任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式能夠在很大程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。
(二)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的能力
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中,學(xué)生幾乎沒有機(jī)會(huì)在學(xué)習(xí)的過(guò)程中提出自己的疑問(wèn)。而在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式中,學(xué)生只有自己經(jīng)過(guò)深入的思考,才能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,并通過(guò)問(wèn)題的解決來(lái)完成學(xué)習(xí)任務(wù)。例如,學(xué)生在有機(jī)化學(xué)部分的學(xué)習(xí)中,在學(xué)習(xí)醛類知識(shí)時(shí),他們可以通過(guò)課本上的知識(shí)了解到醛類物質(zhì)的各種性質(zhì),那么在我們的日常生活中經(jīng)常會(huì)聽到家庭裝修帶來(lái)的甲醛污染,那么有哪些措施能夠針對(duì)甲醛的性質(zhì)來(lái)解決這一關(guān)乎我們身體健康的重要問(wèn)題呢?學(xué)生們還可以聯(lián)想到在市場(chǎng)上有一些除甲醛的產(chǎn)品,那么哪些是有效的呢?在這些問(wèn)題的驅(qū)動(dòng)下,學(xué)生們可以經(jīng)過(guò)查閱資料進(jìn)行學(xué)習(xí),最終解決這些問(wèn)題。而在此過(guò)程中,學(xué)生不僅對(duì)知識(shí)的掌握更加牢固,還鍛煉了他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
(三)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式能夠激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力
隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,僅僅是書本上的知識(shí)已經(jīng)越來(lái)越難以滿足學(xué)生的發(fā)展需要,學(xué)生在其未來(lái)的發(fā)展當(dāng)中,不僅僅需要從書本上學(xué)到的知識(shí),更為需要的是學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新能力。而任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)能夠在很大程度上幫助學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)新能力。在學(xué)生進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)型學(xué)習(xí)的過(guò)程中,從任務(wù)的選擇和制定到任務(wù)的進(jìn)行過(guò)程再到最終的完成,每一個(gè)環(huán)節(jié)都有著很大的靈活度和自由性,學(xué)生可以根據(jù)自身能力和喜好進(jìn)行發(fā)揮。在任務(wù)進(jìn)行的過(guò)程中,學(xué)生的創(chuàng)新能力也得到了很好的鍛煉。
(四)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式能夠保證因材施教
在教學(xué)過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn),每個(gè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力、想象能力以及動(dòng)手能力都存在著差異。有些學(xué)生只能保證聽懂老師所講的知識(shí),有些學(xué)生只能完成老師硬性布置的任務(wù),但是有一些學(xué)生則不僅能夠做到以上兩點(diǎn),還能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)進(jìn)行拓展,完成更高層次的任務(wù)??紤]到同學(xué)們的差異性,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)就顯得十分必要了。這樣能夠保證每個(gè)同學(xué)都能夠在自己力所能及的范圍內(nèi)進(jìn)行最大程度的發(fā)展,做到因材施教。
(五)任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式能夠培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神
在任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)過(guò)程中,活動(dòng)主體往往不是個(gè)人,而是將同學(xué)們進(jìn)行分組,進(jìn)行小組學(xué)習(xí)。在此過(guò)程中,小組成員之間通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作完成共同的目標(biāo),達(dá)成學(xué)習(xí)任務(wù)。在這一過(guò)程中,小組成員之間會(huì)進(jìn)行不斷的磨合,有可能成員之間意見會(huì)發(fā)生分歧,這就需要同學(xué)們具有團(tuán)隊(duì)精神,學(xué)會(huì)傾聽他人的聲音,學(xué)會(huì)思考與接納。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)的任務(wù)完成后,同學(xué)們都會(huì)擁有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)合作精神以及溝通與交流的能力。
三、在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中構(gòu)建任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式
在高中理科的學(xué)習(xí)中,化學(xué)學(xué)科十分重要。化學(xué)所涉及到的知識(shí)內(nèi)容十分豐富,不僅繁雜抽象,而且較為瑣碎,學(xué)生理解起來(lái)有不小的難度。而在目前的化學(xué)教學(xué)中,大多學(xué)校課堂采用的都是傳統(tǒng)的教學(xué)模式,以老師傳授學(xué)生被動(dòng)接受為主要的授課方式。在目前的高中化學(xué)教學(xué)中,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)占了一定得比重。教師通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn),能夠直觀的傳達(dá)化學(xué)知識(shí),還能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和提高學(xué)生的動(dòng)手能力。但是在一般情況下,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)要么是教師演示,要么按照教材或講義的安排進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不僅起不到應(yīng)有的作用,更會(huì)給學(xué)生留下照本宣科的不良影響,長(zhǎng)此以往會(huì)扼殺同學(xué)們的創(chuàng)新能力。那么任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中就可以起到很好的作用。但是,再好的教學(xué)方法都不能生搬硬套,要根據(jù)本學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,以滿足當(dāng)前的教學(xué)需求。那么如何在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中靈活運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式以達(dá)到最佳教學(xué)效果則是我們接下來(lái)要探討的。
(一)學(xué)習(xí)任務(wù)的提出
目前,高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是幫助學(xué)生理解化學(xué),了解化學(xué),對(duì)化學(xué)產(chǎn)生興趣。化學(xué)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行以學(xué)生需要學(xué)到的知識(shí)為基礎(chǔ),結(jié)合日常生活中常見的情景,積極引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與探究,親自動(dòng)手進(jìn)行試驗(yàn),從而完成學(xué)習(xí)任務(wù),在歡快的學(xué)習(xí)氛圍中學(xué)到知識(shí)。學(xué)習(xí)的任務(wù)在提出時(shí),要緊緊圍繞學(xué)生需要學(xué)到的知識(shí),在學(xué)習(xí)任務(wù)提出之前,先幫助學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo),這是任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式的基礎(chǔ)。教師應(yīng)該從課本知識(shí)出發(fā),幫助學(xué)生在緊扣主題的基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌l(fā)揮,提出相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比具有很多優(yōu)勢(shì),其中一點(diǎn)就是它能夠在很大程度上保證因材施教。而教師在任務(wù)的布置過(guò)程中更應(yīng)該注意到這點(diǎn)。對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好以及動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué),要給他們更高的自由度,鼓勵(lì)他們進(jìn)行創(chuàng)新學(xué)習(xí),完成更高層次的學(xué)習(xí)任務(wù)。而對(duì)于學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的同學(xué),則應(yīng)該注意給他們布置一些難度較小且趣味性更強(qiáng)的學(xué)習(xí)任務(wù),激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)他們進(jìn)行自主學(xué)習(xí),讓他們?cè)诓恢挥X中循序漸進(jìn),逐漸提高學(xué)習(xí)成績(jī),并掌握學(xué)習(xí)的方法。
(二)把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體
在傳統(tǒng)的教學(xué)中,教師一直是學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。而在任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)中,教師要完成觀念的轉(zhuǎn)變,認(rèn)清自己在新型的教學(xué)模式中所處的位置已經(jīng)不再是主導(dǎo),而更多的要起到引導(dǎo)的作用,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,解決學(xué)生遇到的問(wèn)題,而不是簡(jiǎn)單的把任務(wù)布置給學(xué)生。以學(xué)生為主體,讓學(xué)生更多的參與到教學(xué)過(guò)程中,給他們更大的自由度,讓他們?cè)谝运鶎W(xué)知識(shí)為主線的基礎(chǔ)上,充分發(fā)揮,自主學(xué)習(xí),不僅學(xué)習(xí)知識(shí),更要學(xué)習(xí)到學(xué)習(xí)的方法。
(三)學(xué)習(xí)任務(wù)的分析過(guò)程
當(dāng)學(xué)生經(jīng)過(guò)思考和老師的幫助,提出學(xué)習(xí)任務(wù)后,就要由學(xué)生對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析。在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)論往往是固定的,但是驗(yàn)證這一結(jié)論的實(shí)驗(yàn)可以是多種多樣的。例如,在食鹽是否加碘這一實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生既可以將自己的日常生活與化學(xué)學(xué)習(xí)聯(lián)系起來(lái),還可以向家里的長(zhǎng)輩請(qǐng)教生活中是否有相關(guān)的“小妙招”來(lái)驗(yàn)證食鹽是否加碘,上網(wǎng)查閱相關(guān)資料或者根據(jù)自己所學(xué)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。相類似的學(xué)習(xí)任務(wù)不僅增加了學(xué)習(xí)的趣味性,更能夠加深對(duì)知識(shí)的印象。而同學(xué)們之間也可以就不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)想進(jìn)行交流與探討,選出最佳方案。而如果在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,學(xué)生遇到難度較大的問(wèn)題時(shí),可以向老師求助,但是這時(shí)老師不能直接把問(wèn)題的答案告訴學(xué)生,而是要對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)和點(diǎn)播,讓學(xué)生在自己的努力下解決問(wèn)題。
(四)學(xué)習(xí)任務(wù)的執(zhí)行
當(dāng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行深入的思考與分析后,就可以根據(jù)自己的設(shè)想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。出于安全問(wèn)題的考慮,在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,要保證實(shí)驗(yàn)始終在教師的監(jiān)督和指導(dǎo)下進(jìn)行。同時(shí)教師首先要向同學(xué)們講解進(jìn)行試驗(yàn)的有關(guān)注意事項(xiàng),保證實(shí)驗(yàn)安全進(jìn)行。然后教師要對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行講解,讓同學(xué)們盡快熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的用途和特性,盡快開始試驗(yàn)。教師還要檢查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案是否存在問(wèn)題,并進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)。在學(xué)生完成試驗(yàn)后,引導(dǎo)學(xué)生得出相關(guān)結(jié)論,并和預(yù)先準(zhǔn)備好的化學(xué)方程式進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并引導(dǎo)學(xué)生尋找答案,完成學(xué)習(xí)的任務(wù)。
四、總結(jié)
任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式作為一種新型的教學(xué)模式,在課堂上越來(lái)越受到老師們的歡迎。它一方面能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)的興趣,另外能夠提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,更能夠鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神以及溝通與交流的能力。對(duì)于老師來(lái)說(shuō),任務(wù)驅(qū)動(dòng)型教學(xué)模式還能夠在很大程度上做到了“因材施教”,讓基礎(chǔ)好的學(xué)生能夠達(dá)到更高水平,也能夠激發(fā)基礎(chǔ)較差的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)他們學(xué)習(xí)的信心。教師在進(jìn)行任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式時(shí),要轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的思維方式,根據(jù)學(xué)生的知識(shí)掌握情況,合理設(shè)計(jì)教學(xué)方案,保證任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)揮最大的作用。參考文獻(xiàn):
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級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國(guó)優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫(kù)
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