机能学综合设计性实验的实践与评价——限制性补液对家兔失血性休克肺缺血再灌注的影响

袁文丹，李笑岩，孙旭红，都鹏超，柴 勇

（滨州医学院基础医学院，山东 烟台 264003）

机能学实验是促使医学生理论联系实践的重要课程，以往主要是验证课堂所学理论知识。传统机能学实验教学主要是教师讲解实验目的、原理、方法及步骤，学生按照讲义一步步完成实验。这种教学模式下，学生缺乏学习主动性，不能很好地利用所学理论知识解释实验结果，不利于医学思维的形成以及综合素质和综合分析能力培养[1]。

学生自主设计性实验是对传统实验教学模式的创新，本次实验是在原有病理生理学家兔休克实验的基础上设计的，观察限制性补液对家兔失血性休克肺缺血再灌注（I/R）的影响。本设计性实验综合了病理生理学缺氧、休克、酸碱平衡及缺血再灌注等基本病理过程的知识点，培养了学生综合运用知识的能力，加强了对理论知识的理解与记忆，提高了学生发现问题、分析问题、解决问题能力。

1 实验设计思路

1.1 学生自主设计实验

将学生分为若干个小组，要求其上网查阅文献，结合课本理论知识，自行设计实验方案。学生对获取的知识进行概括、分析、综合，经小组讨论、教师指导后确定实验方案。内容包括实验所需的动物和器材，实验目的、原理、步骤和方法，预期结果及结果的统计学分析等。

本次实验方案：观察限制性补液对家兔失血性休克肺I/R的影响。该实验的创新点之一：探讨治疗失血性休克对肺I/R损伤的影响，可能导致全身炎症反应（SIRS）及多系统器官功能障碍（MODS）的机制。创新点之二：科学合理设计观察指标：观察家兔生命体征的变化，针对肺I/R损伤观察肺脂质过氧化损伤后丙二醛（MDA）水平及血浆中MDA含量，针对酸碱失衡观察碱剩余（BE）水平。本实验为休克肺I/R损伤机制研究及预后判断提供了实验依据。

1.1.1 实验目的和原理 肺循环可以反映全身血液循环系统的任何变化，肺相当于血液循环的过滤器，肺组织含有较多炎性细胞，如巨噬细胞。炎症损伤后，炎性细胞激活及炎症因子大量释放，是导致失血性休克后肺I/R损伤的主要原因[2]。因此，减少肺I/R损伤是减轻全身炎症反应（SIRS）、阻止休克转化为MODS的关键。本实验通过建立失血性家兔休克动物模型，观察不同液体复苏状态下，肺I/R损伤程度，检测肺组织MDA含量、血浆中MDA含量、BE水平的变化，探讨肺I/R损伤发生的原因及机制，巩固课堂所学理论知识，使各个知识点融会贯通，为临床实践提供理论和实验依据。

1.1.2 实验方法和步骤 家兔24只，分为4组，每组6只，随机分为假休克组、限制补液组、常规补液组、休克未治疗组。假休克组动物手术只做颈动脉及颈静脉插管但不放血；其他3组行颈动、静脉插管，连接血压记录仪，从颈动脉处放血，使血压降至40～50 mmHg，根据家兔血压变化决定继续放出或回输少量血液以使血压维持在40～50 mmHg，观察30 min。上述休克模型制作成功后，分别经颈静脉输入林格氏液，限制补液组、常规补液组血压维持在60～70 mmHg和90～120 mmHg；休克未治疗组不输入任何液体。上述处理维持60 min后，除假休克组外，限制补液组、常规补液组、休克未治疗组均用乳酸林格液与抗凝的全血按2∶1的体积比进行充分复苏并使血压维持在休克前水平，观察60 min。4组均于治疗120 min后取静脉血1 ml，测定血浆MDA、BE。处死动物，无菌操作下开胸取肺，组织匀浆，测定肺组织MDA含量；其他肺组织用10%甲醛固定，常规取材制片，HE染色，光镜下观察病理变化。

1.2 学生独立完成实验

本实验方案由师生一起讨论确定，实验由小组成员合作完成。本实验既培养了学生严谨求实的学风，又培养了其动手能力和创新能力。

1.2.1 统计学方法 数据用（±s）表示，结果用PEMS 3.1软件进行单因素方差分析，组间比较采用SNK2q检验法。

1.2.2 实验结果（部分结果）失血性休克时缺血再灌注损伤导致肺损伤加重，液体复苏后家兔血浆中及肺组织匀浆中MDA水平升高，血BE负值增大，说明肺组织发生脂质过氧化损伤及酸中毒损伤，与常规补液组比较，限制补液组上述情况更明显（P＜0.05），见表 1。

表1 各组血浆MDA含量、肺MDA及BE值比较（±s）

表1 各组血浆MDA含量、肺MDA及BE值比较（±s）

注：与假休克组、休克未治疗组比较，*P＜0.05；与常规补液组比较，#P＜0.05

血压（mmHg）假休克组限制补液组常规补液组休克未治疗组组别 血浆 MDA（nmol/L）4.12±0.41 9.62±0.45*#16.28±0.38*22.54±0.85 90～120 60～70 90～120 45～55肺 MDA（nmol/mg）0.94±0.09 1.86±0.12*#3.85±0.45*6.23±0.47 BE（mmol/L）-0.35±1.47-1.32±1.21*#-3.57±2.82*-5.67±2.52

光镜下见，假休克组肺结构正常；休克未治疗组肺组织结构严重破坏，肺泡水肿明显，可见大量炎性细胞浸润；常规补液组及限制补液组均可见局部肺泡水肿及炎性细胞浸润，与常规补液组比较，限制补液组肺损伤变化较小（P＜0.05）。

1.3 实验讨论

通过实验学生初步形成了科研工作的基本思路，了解了科研设计的基本原则。失血性休克是创伤及外科手术中较常见的合并症，肺脏是失血性休克后损伤的重要靶器官，肺组织含有较多炎性细胞，炎性细胞激活及炎症因子大量释放，是导致失血性休克后肺I/R损伤的主要原因。近年来，对肺I/R损伤发生及防治措施的研究越来越受到重视，但其发生机制目前尚不完全清楚。在本实验中，肺承受失血性休克低灌注、缺氧性酸中毒及输液后肺I/R三重损伤，导致肺泡毛细血管壁通透性增加，自由基损伤。不仅如此，肺炎性细胞的炎症反应在休克复苏后仍持续存在，也是发生MODS的重要原因，而休克复苏的治疗不当在一定程度上会加重I/R损伤。已有大量证据表明，氧自由基损伤是早期缺血再灌注损伤的重要机制[3]。因此，休克发生后，减少肺I/R导致的氧自由基损伤，保护肺组织是避免SIRS、阻止休克患者转化为MODS的关键。从本实验中观察到，限制性液体复苏治疗可减轻肺I/R损伤程度，探讨了不同治疗措施与继发肺SIRS、MODS的关系，为失血性休克治疗及预后判断提供理论和实验依据。

2 效果评价与体会

（1）通过开设创新性综合设计性实验，促使各知识点融会贯通，使学生对机能学实验课产生浓厚兴趣，对缺氧、休克、酸碱平衡紊乱及缺血再灌注对机体的影响有了更深入的了解。通过本实验培养了学生上网查阅相关文献的能力，学生由被动学习转变为主动学习[4]，提高了发现问题、分析问题及解决问题能力。

（2）对教师知识更新及实验教学能力提出更高要求。教师需要不断学习新知识，了解新进展，帮助学生完善实验方案，引导学生正确进行实验操作，顺利完成实验报告。

（3）通过开设综合设计性实验，提高学生学习积极性，使学生了解科学研究的严谨与艰苦，不仅培养了临床思维、磨炼了意志，而且为学生终身学习奠定了基础。