第三部分 设计性实验
第一章 设计性实验范例
设计性实验的目的是为了能充分调动学生的学习主动性、积极性和创造性，并且能把所学的基础医学知识应用于实验的选题设计。通过自主和创造性设计一种实验，在一定的实验条件和范围内，完成从实验设计到亲自动手操作全过程。第三章已经介绍了设计性实验的基本步骤，本章列举几个实例，让同学们加深对设计性实验的理解。首先要简要写出立题依据、实验内容、实验路线与指标、实验用品、预期实验结果。进行预试后，按照实验报告的要求写出完整的实验。
范例：证明肾上腺皮质能提高机体对有害刺激的抵抗力
一、立题依据与实验内容(提出课题的目的、理由及内容)
肾上腺皮质是维持生命所必需的。肾上腺皮质能释放糖皮质激素。糖皮质激素参与体内糖、蛋白质和脂肪的代谢调节，并能增强机体对有害刺激的耐受能力。肾上腺皮质萎缩的动物可表现出血清中糖皮质激素急剧减少，肾上腺皮质功能失调的现象，同时抗炎症、抗过敏能力下降及对有害刺激的耐受力下降。本研究探讨摘除大鼠肾上腺皮质后，检测动物的体重、进食情况、活动情况和肌肉紧张度的变化及死亡率等。
二、实验路线与检测指标
（一)实验动物 大白鼠20只。
www.lindalemus.com（二)实验指标 检测体重、进食情况、活动情况和肌肉紧张度的变化及死亡率。
（三)实验路线 实验组：摘除肾上腺。对照组：手术操作与实验组相同，但不摘除肾上腺。
三、实验用品
常用手术器械，小动物手术台，台秤，棉球，注射器，鼠笼，生理盐水，乙醚，1﹪NaCl 溶液，75﹪酒精等。
四、预期实验结果
实验大鼠食欲下降，低血压、肌无力和肾衰竭等，同时也表现出抗炎症、抗过敏能力下降及对有害刺激的耐受力下降。
五、统计学处理
对实验数据进行统计分析，并得出相应结论。
以下是本研究的完整实验。
肾上腺皮质与机体对有害刺激耐受力的影响
【目的要求】
1．学习用摘除法造成功能缺损，以了解研究内分泌腺功能的方法。
2．观察肾上腺皮质激素对机体的水盐代谢及应激能力等方面的作用。
【基本原理】
肾上腺皮质是维持生命所必需的。肾上腺皮质释放盐皮质激素、糖皮质激素和少量性激素。糖皮质激素参与体内糖、蛋白质和脂肪的代谢调节，并能增强机体对有害刺激的耐受能力；盐皮质激素则参与水盐代谢的调节。摘除肾上腺的动物可迅速表现出肾上腺皮质功能失调的现象，例如食欲下降，低血压、肌无力和肾衰竭等，同时也表现出抗炎症、抗过敏能力下降及对有害刺激的耐受力下降。
【动物与器材】
成熟的雄性大白鼠（或小白鼠)20只，常用手术器械，小动物手术台，台秤，酒精棉球，注射器，鼠笼，生理盐水，乙醚，1﹪NaCl溶液，75﹪酒精。
【方法与步骤】
1．动物的分组和手术
（1)动物的分组选择健康而体重相近（150g左右)的雄性大白鼠20只，称重和编号，分为4组，每组5只。各组动物的体重和健康情况应大致相似。第1、2、3 组动物为摘除肾上腺的实验组，第4组为正常对照组。
（2)肾上腺摘除术用乙醚麻醉大白鼠，腹位固定于小动物手术台上。剪去动物背部的被毛，用75﹪酒精消毒手术部位和手术者的双手。手术器械也应用75﹪酒精浸泡10min。在背部正中线作一长约3cm的皮肤切口，用镊子夹住皮肤边缘，将切口牵向左侧。分离两侧肌肉。在左肋骨下缘将腹壁剪一约1cm切口，以小镊子夹盐水棉球轻轻推开腹腔内的脏器和组织，即可在肾的上方找到淡黄色的肾上腺，直径约2mm～4mm，周围被肾脂肪囊所包裹。用小镊子紧紧夹住肾上腺与肾之间的血管和组织，再用眼科剪或小镊子将肾上腺摘除。然后按上法摘除右侧肾上腺。摘除肾上腺后，依次用线缝合肌层和皮肤的切口，用酒精棉球消毒皮肤的缝合口。手术后，各组动物应在同样条件下饲养。对照组手术操作与实验组相同，但不摘除肾上腺。
2．观察项目
（1)肾上腺摘除对动物水盐代谢和存活率的影响手术后，第1组（去肾上腺)和第4组动物只饮清水；第2组（去肾上腺+盐水)动物饮1﹪NaCl溶液；第3组（去肾上腺+可的松)动物除饮清水外，每天灌服可的松两次，每次50μg。连续观察一周，每天记录动物的体重、进食情况、活动情况和肌肉紧张度及死亡率等。实验结果可列表进行比较。
（2)肾上腺摘除对动物应激功能的影响进行这项实验的前两天，对存活的实验组（去肾上腺)动物和对照组动物都停止喂食，全部只饮用清水（即不再给予盐水和可的松)。实验时，在每组中各取2只动物进行观察，比较它们在禁食2天后，在姿势、活动情况和肌肉紧张度等方面与禁食前有何变化？各组间的变化有何差异？将动物移入2℃冷室中，停止给药，保证动物饮水和食物，每日观察一次，记录其死亡情况。以存活率为纵座标，日数为横座标，作图表示。
【注意事项】
1．动物应编号，以免混淆，编号的方法可用黄色的苦味酸稀溶液在背部写上号码；亦可用细铝丝穿过耳廓，悬挂一个有号码的小铝牌。
2．摘除肾上腺动物对有害刺激的抵抗力降低，动物应尽可能分笼单独饲养，以免互相残杀。而且要喂以高热量和高蛋白的饲料。室温最好保持在20℃～25℃之间。
【思考题】
1．根据实验结果，比较分析肾上腺摘除后的效应和各组间效应不同的机理。
2．动物实验中，为什么要进行对照试验？应怎样考虑和设计对照试验？
第二章 设计性实验选题指导
设计性实验可供选择的课题是多方面的，包括生理学课中的各章，可以包括验证基本理论、实验技术的革新以及解决生理学实验中存在的某些问题等。由于各校生理实验室条件不一，科学研究方向有别，难以将各章课题一一列出，以下列举的实验，供参考。
实验1 观察葡萄糖、ATP对骨骼肌收缩性的影响
问题的提出：骨骼肌收缩一段时间后，因能量的消耗而发生疲劳，分别补充葡萄糖、ATP能否改善肌肉的收缩能力？
提示：骨骼肌收缩的直接能源是ATP，ATP的合成需要葡萄糖。实验方法参见基础性实验5“骨骼肌的单收缩与强直收缩”。但刺激电极应直接刺激腓肠肌而不是坐骨神经（为什么要这样设计？)，腓肠肌疲劳后（收缩幅度逐渐下降)，再把腓肠肌分别放回正常任氏液、含葡萄糖的任氏液、含ATP的任氏液中浸泡一段时间，然后再给予同样参数的刺激，看腓肠肌收缩的强度如何？
实验2 葡萄糖溶液对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响
问题的提出：糖尿病神经病变是糖尿病的最常见并发症之一，主要是周围神经系统病变。临床上表现为下肢远端感觉障碍，腱反射及浅感觉减弱或消失。那么不同浓度的葡萄糖溶液对神经传导速度是否有影响还不清楚，为了探讨渗透压对糖尿病神经病变的影响机理，我们可设计并进行这个实验。观察不同浓度的高渗任氏液对蟾蜍坐骨神经干动作电位的影响。
提示：神经动作电位的传导速度测定参见综合性实验2“神经兴奋传导速度的测定”。
实验3 不同部位血液对血细胞计数与血红蛋白含量的影响
问题的提出：血液分布于血管内，血管分为动脉、静脉和毛细血管，这三种血管内的血细胞数量和血红蛋白的含量是否相同？
提示：穿刺取动脉、静脉内的血液以及末梢血。实验方法可参照基础性实验“血细胞计数”。
实验4 溶血反应观察
问题的提出：溶血反应是临床上输血时应尽量避免出现的严重的不良反应，一旦出现，常引起休克和急性肾衰竭。因此，通过溶血复制溶血反应模型，观察最早出现的症状与体征，探索病因机理，为临床提供科学的实验依据，以利选择最佳的抢救方案。
提示：溶血反应常引起休克和急性肾衰竭，可通过生物信号系统监测血压和尿量的变化。
实验5 长期注射地塞米松骤然停药后小白鼠应激能力的改变
问题的提出：机体在受到各种有害刺激时，体内出现一系列神经内分泌反应，引起应激激素（如促肾上腺皮质激素ACTH、糖皮质激素)分泌增加，应激能力增强。长期大剂量注射地塞米松通过负反馈造成“下丘脑一腺垂体一肾上腺皮质”功能下降，引起肾上腺皮质萎缩，糖皮质激素分泌减少。再用应激原刺激机体，观察机体的耐受能力，了解肾上腺皮质在机体应激方面的作用。
提示：待用药一段时间，肾上腺皮质萎缩后，可用应激原（如寒冷等)刺激机体，观察动物对寒冷环境的耐受能力。
实验6 应激性胃溃疡的形成
问题的提出：消化性溃疡是一种常见病，估计发病住院医师率为10﹪～20﹪，（我国部分地区为11.43﹪)。应激又分急性和慢性。急性是指严重创伤，大手术后和肺、肝、肾功能不全，烧伤等，急性应激发病均超过50﹪。而慢性则指精神和心理方面的因素。本实验加深理解应激与疾病的关系。
提示：长期处于应激状态下，如情绪不稳定、焦虑、紧张、易怒、忧郁，又如大损伤（粉碎性骨折、大手术等)，都可能引起应激性胃溃疡。药物中应用糖皮质激素也可引起应激性胃溃疡。
实验7 吸入蚊香烟雾对大鼠学习记忆的影响
问题的提出：蚊香是家庭是常用的驱蚊方式，据报道，蚊香的有效成分菊酯类物质对机体具有一定的毒性，如胃肠中毒，肺组织的炎症反应，脑脊髓组织中的兴奋性氨基酸增加等。但它对学习记忆有何影响还少有报道，故本实验通过给予大鼠吸入蚊香烟雾，观察大鼠记忆能力的改变，研究蚊香的毒副作用。
提示：学习记忆能力的测试方法有长时程增强、跳台实验和水迷宫测试等。
实验8 未知药物的鉴定
下列未知药物的鉴定不用化学方法，只要求用动物实验的方法进行。在进行实验设计时，可选用合理的工具药。
1．在分装盐酸肾上腺素和重酒石酸去甲肾上腺素时，由于粗心大意，忘记了贴标签，一周后需用药品实验，才发现这一失误，为此，请你设计动物实验进行鉴定，确定哪瓶装的是肾上腺素，哪瓶是去甲肾上腺素。
2．有一种交感神经系统的药物，可能是异丙肾上腺素、多巴胺、普萘若尔或酚妥拉明。请设计一种最简单的实验程序鉴定出它是哪一种药物?
3．一种未知药物粉剂，可能是硫酸阿托品，也可能是盐酸肾上腺素。现在只有1只兔可供你做一天实验，但不准开刀或杀死动物，请设计实验，鉴定该粉剂是什么药物?
4．两瓶外观相同的澄明溶液，其中一瓶是氯化钡溶液，另一瓶是氯化乙酰胆碱溶液。请设计实验进行鉴定。
实验9 设计并完成下列列出题目的实验
1．试证明神经干动作电位的产生与Na+的关系。
2．观察兔减压反射调节动脉血压的范围。
3．试证明温度对肌肉收缩的影响。
4．试证明某一未知药物对动脉血压的影响。
5. 观察箭毒对神经-肌肉接点的阻滞作用。
6．观察某一因素对小肠平滑肌的收缩特性有何影响？
7．观察某一因素对蟾蜍肠系膜微循环的影响。
8．观察某一因素对心率、心室肌收缩力有何影响？
9．观察某一因素对胃运动、胃酸分泌有何影响，并分析其作用机制。
10．证明神经末梢是通过释放神经递质对效应器的作用。
实验10 自选题目并自行设计、完成实验
（朱大诚 肖爱娇)
