药理学实验教学体系的思考

彭 芙

（四川大学药学院，四川 成都 610041）

药理学是研究药物与机体间相互作用规律及其药物作用机制的一门科学，是以实验为基础的医学与药学、基础医学与临床医学之间的桥梁学科。药理学的方法是实验性的，即在严格控制的条件下观察药物对机体的作用规律，分析其作用原理。实验教学是药理学教学的重要组成部分，通过实验教学，能帮助学生理解、掌握教材上的理论知识，培养学生实事求是的科学态度和团队协作精神，提高学生观察、比较、分析、解决问题的能力。药理学实验，已经成为一门培养学生药理学基本实验技能和实验创新能力的必修课程[1，2，3]。但从教育教学改革的视角构建药理学实验教学体系未见报道，故本文拟从基础性实验、专业性实验和创新性实验三个层面，构建药理学实验教学体系，培养学生药理学基本实验技能和创新素养。

一、基础性实验

药理学实验，是在整体动物、离体器官或细胞分子水平进行的科学实验，其目的是研究和阐明药物的作用及作用机制。药理学实验中基础性实验阶段，首先必须培养学生科学实验的基本素养、实验知识和实验技能。

1.基本素养

素养是一种心智习惯，是特定行为方式的倾向，是偏好、态度、意图的集合，以及以特定方式体现思维偏好倾向的相关能力[4]。药理学实验的基本素养，包括实验设计原则、实验记录要求、实验数据处理、实验报告撰写，以及客观观察、独立思考、综合分析等方面的素养。实验设计，就是要遵循重复、随机、对照三大科学原则；实验记录，就是要客观记录实验日期、环境条件、实验名称、实验目的、实验材料、实验方法、实验结果，以及实验过程中出现的问题和解决办法；实验数据，就是要应用数理统计学方法，定性定量分析实验数据的统计学意义和生物学意义；实验报告，不仅要求具有实验题目、实验目的、实验方法、实验结果、讨论结论的内容，而且要求进行综合分析，具有科学性、逻辑性。

2.实验知识

药理学实验，是研究药物对整体动物、离体器官或细胞分子的作用及作用机制。药理学实验的对象是药物，药理学实验的工具是动物，以及动物的器官组织、细胞分子等。药理实验的过程还包括给药途径、给药剂量、观察指标、实验结果，以及实验结果的数据统计、分析评价等。

药物，包括化学药物、生物制品、中药三大类。药物要求明确实验药物的名称、来源、批号、含量（或规格）、配置方法与保存条件等，化学药物要有明确的化学结构，生物制品要有明确的物质，中药要有药物的基源、主要药效物质的含量。

动物是指符合国家有关规定的实验动物，要明确实验动物的品种品系、性别、年龄、体重、动物数，所用实验动物的来源、遗传背景要清楚，实验动物的质量要符合国家要求，获得实验动物质量合格证书。尤其要具有实验动物学的基本知识，它是药理学实验基础的基础。

实验动物是指遗传背景清楚、微生物控制严格、生物学特征明确、经过训化培育，且用于科学实验、药品与生物制品生产检定，及其它科学研究的动物。实验动物按遗传学控制分为近交系、封闭群、突变系和系统杂交动物，按微生物控制分为普通动物、无特殊病原体动物、悉生动物和无菌动物。在药理学实验中，最常用的实验动物有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、猫、猪、青蛙、猕猴、仓鼠等。学生要熟悉实验动物的概念、分类，常用实验动物的生物学特征，掌握在药理学实验中实验动物选择的原则，即选择与人结构、机能、代谢及疾病特点相似的实验动物，选择解剖特点、生理特点符合实验目的要求的实验动物，选择人兽共患疾病或人类疾病模型实验动物，选择遗传稳定、背景明确、标准化的实验动物，选择与实验要求一致的动物规格（年龄、体重、性别、生理状态），选择重复性好、经济易得、便于饲养管理的实验动物。

给药途径、给药剂量和实验观察指标，要符合实验的目的要求，具有先进性。实验结果的数据统计要按照数理统计学的要求进行，结果分析与评价要具有科学性。

3.实验技能

药理学实验技能，包括动物实验、离体器官或组织实验、细胞分子实验，最基本的实验技能是动物实验。动物实验技能主要包括抓取、固定动物的方法，编号、标记和去毛的方法，动物给药的途径与方法，动物麻醉的方法，动物血液采集的方法，动物实验外科操作的方法，动物安乐死的方法等[5,6]。

抓取和固定是所有动物实验都要涉及到的基本技能。不同种属的动物有不同抓取和固定的方法，不同实验者在操作习惯上也存在着差异。但不管采用哪种抓取与固定方法，都应在了解动物的生活习性、生理解剖结构，体重、体型，并根据实验对固定和显露部位的要求，确定动物抓取与固定的方法，都要保证实验人员的安全、防止动物意外损伤。

编号、标记和去毛的方法很多，常用编号标记的方法有颜料染色法、油漆法、剪趾法、标签号牌法、剪毛法、烙印法、针刺法、打耳（背甲）孔法、去鳞法等，除去被毛的方法有剪毛、拔毛、剃毛和脱毛等方法。但要根据不同的动物、不同的实验需要、不同的实验方法选择合适的编号、标记和去毛方法。良好的标记方法应满足标号清晰、耐久，简便、适用、无毒和易辨认等要求，良好的去毛方法应满足实验需要、无明显损伤等要求。

动物给药的途径与方法多种多样， 主要分为胃肠给药、注射给药、吸入给药、经皮给药法及其他途径给药等。给药途径的确定，主要是根据药物的性质、实验的要求和药物的剂型而定。胃肠给药包括灌胃给药、强制口服给药、自动口服给药和直肠给药,注射法包括皮内注射、皮下注射、静脉注射、肌肉注射、腹腔注射、脑内注射、腰椎内注射、关节腔注射等,吸入给药法分为瓶式给药、柜式给药、特制流动式柜给药、气管注入法等,经皮给药法包括：浸皮法、浸尾法、浸眼法等,其他途径有滴眼给药、滴鼻给药、直肠给药、阴道给药等。

动物麻醉的方法，分全身麻醉的方法和局部麻醉的方法。动物麻醉方法的选择，主要根据动物的品种品系和实验的类型、时间的长短及实验的要求、麻醉方法和麻醉药品的优缺点、操作技术能力及设备条件，加以确定。 全身麻醉的方法，主要有吸入麻醉、注射给药麻醉；局部麻醉的方法，主要有局部浸润麻醉、表面麻醉、区域阻滞麻醉、神经干(丛)阻滞麻醉。麻醉后，动物应注意保温，必须保持动物气道的通畅和组织的营养，以免出现坏死。

实验动物的采血方法，可分为尾部采血、耳部采血、眼部采血、心脏采血、断头采血、心脏采血、颈静(动)脉采血、前后肢皮下动静脉采血、背中足静脉采血、腹主动脉采血、股动(静)脉采血、翼下静脉采血等。采血时光线要充足、室温要适宜，采血用具和采血部位要进行消毒；若需抗凝血，应在注射器或试管内预先加入抗凝剂；所需采血量，应控制在动物的最大安全采血量范围内。

动物实验外科操作最基本的原则是无菌，技术操作原则是稳、准、轻、快。动物实验外科操作的方法，包括术前准备、手术过程、术后处理。术前准备包括动物的准备，手术室、器械与敷料的准备，手术人员的准备；术中有暴露、组织切开、分离与止血，缝合、打结、拆线与换药，气管、尿道及血管内插管等；术后动物应单笼放置，以免被其他动物所伤，要经常地、定期地观察记录动物的呼吸、脉搏、体温的变化，手术创口要用纱布或绷带固定，防止细菌感染。手术包括神经分离术，血管分离术，器官切除术等。器官切除术又包括甲状腺切除术、甲状旁腺切除术、脾切除术、胃切除术、肝脏切除术、垂体切除术、胸腺切除术、肾脏切除术、肾上腺切除术、睾丸切除术、卵巢切除术等。

动物安乐死的方法，有颈椎脱臼法、空气栓塞法、放血法、断头法、药物法等。选择哪种安乐死方法，要根据动物的品种(系)、实验目的、对脏器和组织细胞各阶段生理生化反应有无影响来确定，遵循的基本原则是处死时间要短，要尽量减少实验动物死亡过程中的挣扎和人为损伤，避免处死方法不当，造成脏器及细胞形态改变。

二、专业性实验

药理学专业性实验的目标，是通过药理学实验基础理论知识和实验专门操作方法，帮助学生掌握药理学的基本概念与知识，掌握机体各个系统用药实验的基本设计原理与要求，掌握药理学实验的基本方法与技能，培养和提高学生独立思考、独立工作、科学思维、实验设计与统计的能力。药理学专业性实验包括药物动力学实验、药效学实验和药物安全性评价实验。

药物动力学实验，是以动力学原理为指导，使用相应的体内体外模型，采用先进的测试方法获取数据，以适当的数学模型刻画药物在体内的动态变化规律，以获得药物的动力学参数，阐明药物的吸收（A）、分布（D）、代谢（M）和排泄（E）的过程和特点。药动学实验，可分为体液浓度研究法和ADME 过程分阶段研究法。体液浓度研究法，是通过直接或间接手段获得药物在动物或人的体液（如血液、尿液、唾液）中的“浓度－时间”数据，然后选用房室分析或非房室分析的模型，计算出药物动力学参数；而血药浓度测定法和尿药法，是最常使用的体液浓度研究方法。ADME 过程分阶段研究法，是指以明确药物在体内吸收、分布、代谢和排泄的某一单独阶段特点为研究目的，采用体外、在体或体内实验的方法，分阶段地研究药物的体内过程。

药效学实验的内容丰富、方法众多、设计面广，是药理学专业实验的主题。药效学实验包括传出神经系统、中枢神经系统、循环系统、泌尿系统、呼吸系统、消化系统、内分泌系统的药理实验，以及化学治疗药物药理实验等等。而同一系统的药理实验中又有许多具体的药理实验，如中枢神经系统药理实验，又包括镇静作用实验、催眠作用实验、镇痛作用实验、解热实验、抗惊厥与抗癫痫实验、抗抑郁实验、抗老年痴呆症实验、抗帕金森病实验、影响学习记忆实验等。

药物安全性评价实验，包括单次给药毒性试验、重复给药毒性试验、遗传毒性试验、生殖毒性试验、致癌性试验、依赖性试验，局部毒性实验、安全药理试验等。

三、创新性实验

药理学创新性实验的目的，是调动学生的主动性、积极性和创造性，激发学生的创新思维和创新意识，全面提升学生的创新实验能力。在学生完成基础性实验及专业性实验训练后，采用PBL 教学模式[7]——“以学生为中心，以问题为基础”，通过“大学生创新创业计划训练”等契机，以科研实践为突破口，充分利用实验室的技术平台和资源，鼓励学生选择感兴趣的内容。学生围绕实验项目独立查阅文献，自主完成选题，设计讨论实验方案，进行实验，数据统计分析。

如，国家级大学生创新性实验项目 “长春七的药代动力学研究 ”负责人与参加人员均为大三学生，接受过一定的基本操作训练，具有一定的实践能力[8]。学生大胆创新，在专业性实验的基础上进行挖掘。从实验方案设计，准备工作，提取分离，中药材的鉴别、检查、含量测定，中药药代动力学实验、实验数据的统计分析到结果讨论，学生相互配合完成。作为指导教师，对实验的进度、出现的问题要及时过问，提供指导性的建议，要求学生提供开题、中期和终期报告，注重过程化管理。创新实验不同于传统实验课，但并不意味着可以缺乏管理与约束，相反有效地监管更能达到预期效果。实验完成后，鼓励学生以论文形式提供成果，从而注重科研思维的训练和积累，激发和挖掘学生的创新思维潜能。

如，省级大学生创新性实验项目“益气健脾方药对人胃癌细胞生物学功能影响”由三年级学生负责牵头，参与人员中大三与大二学生比例大约为2 ∶1[9]。细胞培养、Transwell 实验、Real-time PCR 等是正常课程中没有接触过的实验技术。高年级学生受过一定的科研训练，在项目执行过程中，能更快掌握实验操作，带动低年级学生进行实验技能培养。在科研过程中因出现错误导致实验失败的情况时有发生，比如Transwell 实验出现过细胞污染、中小室底膜上无细胞等实验错误。学生积极思考，在查阅文献的基础上结合现有条件进行摸索和改进。最终，通过做好消毒灭菌、摸索细胞接种密度以及调整Matrigel基质胶厚度等方法，有效解决了上述实验问题。“发现问题、分析问题、解决问题”，新实验的学习与反思，促进学生的科研思维，培养学生的创新思维和科研探究能力，以消化不断涌现的新技术、新方法。

四、结语

随着课程改革的不断深入，实验教学在逐步发展实验教学新模式。目前，各大高校借助现代教学媒体（视觉媒体、视听媒体等），师生进行交互反馈，提高教学效果，突破教学难点。药理学实验是药理学理论指导下的科学实践，有利于培养学生科学思维、分析判断和解决实际问题的能力。进一步提高药理学实验教学质量，为培养新时代强军目标的高素质药学人才，从基础性实验、专业性实验和创新性实验三个层面，构建药理学实验教学体系，保证实验教学内容与时俱进，是符合当前社会经济发展要求的重要教学改革。