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1、前 言实验中医学是用现代实验方法和手段研究中医药理论的一门科学,是现代中医学的重要组成部分。中医学实验为揭示中医药理论的科学内涵及中医药防治疾病的机制提供了快捷、科学的工具,是振兴中医、发展中医,实现中医药现代化的必要手段。中医实验基础主要介绍中医实验的基本知识,如选题、课题设计、研究准备、实验实施、实验数据的分析评价,中医动物实验的基本方法,包括中医实验动物的选择、基本操作技术及常用中医证候动物模型的制造原理。 编者2006年7月第一章 中医实验基础第一节 中医实验研究的基本方法中医实验研究的基本方法有观察法和实验法,二者相辅相成,是中医学研究领域不可缺少的科学认识活动。一、观 察 法观察法
2、是对自然现象在自然条件下进行考察并从中获取事实资料的方法。医学实验研究的观察法是在不对人体施加任何因素、不改变人体内外环境的情况下,对人体的生理病理现象进行观察,并且获取资料的过程。 观察是科学认识经验层次中第一性的认识过程,是感觉器官活动和感性认识的直接表现,它所获得的是关于自然现象的原始信息。科学观察有别于一般观察,它具有两个明显的特点:一是具有明确的目的性,它总是同解决一定的科学问题相联系;一是具有严密的组织性和计划性,严格按照科研计划进行。 一、医学研究中观察法的任务 医学观察的任务在于系统、全面、客观地考察人体的生命活动和疾病过程,客观地描述、记录人体生命活动和疾病过程中的某些现象特
3、征,积累感性经验,搜集事实资料。医学观察不是医学研究的最终目的,它主要解决人体生命活动和疾病过程中的现象问题或现象的外部联系问题,是进一步研究发生这些现象的事物本质及其内在联系的基础和前提。观察要有全面性,要有广度和深度,要保持时间上的连续性,要注意各种现象之间的关系。 二、临床观察 观察法是医学研究的最古老、最基本的方法。临床观察是医学研究中最常用的方法。 临床观察的对象是病人,观察手段多种多样,包括望、闻、问、切四诊及各种仪器设备和实验技术的使用等。古代经验医学时期,人们只能通过直观感觉来认识疾病。随着科学技术的发展,人们越来越多地借助工具提高观察的能力,使得观察的深度和广度不断扩大,观察
4、的水平和效果不断提高,以电子技术为先导的大量新技术、精密仪器被引进到医学研究中来,使观察研究的结果更加精确、更加深化。二、实 验 法实验法也是科学认识过程中经验层次的一种认识活动,是人们对自然现象在实验条件下进行考察并从中获取科学资料的重要手段。实验法可人为地改变或控制机体的生理病理过程并加以研究。实验法与观察法相辅相成,成为医学研究领域不可缺少的科学认识活动。实验是在人为控制条件下,对某种假说或新方法进行验证的过程。就医学而言,主要有临床实验和动物实验。实验研究有三个基本要素:研究的主体 指研究工作的组织者和实施者。实验手段 包括实验方法和使用的实验技术等。研究的客体 指研究的对象,医学研究
5、中常常是病人和实验动物。实验研究的效果(研究结果的可靠性、真实性、精确度等),取决于以上三个因素的成熟度。从主观方面来说,研究主体的理论水平和逻辑思维能力,其知识水平、组织能力,其感觉器官对信息的接受能力及其对实验技术掌握的熟练程度等,都直接影响着实验研究的效果。从客观方面讲,实验方法是否合理,实验技术是否先进,选用的研究客体是否恰当等,也是实验研究效果的重要影响因素。第二节 选 题选题是确定具体研究方向的过程。科学研究分为基础研究、应用研究、开发研究。基础研究 其目的是增加科技知识和发现新的探索领域,而不考虑任何指定的实际目的,其研究成果往往成为普遍规律。在中医药研究领域,中医基础理论、中医
6、诊断、中药、方剂、伤寒、温病、金匮等学科的理论性研究等,都属于基础研究。应用研究 目的在于增加科学、技术知识的创造性系统活动,并考虑到其特定的实际目标,既具有针对一定实际应用的目的去发展基础研究的成果,又为达到某些特定的和预先确定的实际目标提供新的方法和途径。中医药应用研究主要指临床研究,如中医内科、外科、骨伤科、妇科、儿科、针灸科等疾病的诊治方法的研究等。开发研究 利用基础研究、应用研究和实验知识,为推广新材料、新产品、新设计、新流程和新方法等而进行的研究。其目的是为了推广应用。如新药的开发研究。中医药研究大多属于应用研究,因此,中医药研究的选题一般要在这样的领域寻找切入点。陈可冀在展望21
7、世纪中医实验研究时指出,应用现代科学,包括现代医学知识和方法,继承、整理、研究中医学,完全有可能在更高层次上发扬中医药学术的优势,提出新观点;在防治若干疑难病方面,有可能取得评价更为客观的、行之有效的新方法;在开发新药、研制利于临床应用的新制剂方面,有可能在中药复方、中药有效部位、中药活性成分等不同领域取得新的进展,造福人类。以上这段话提示,在中医理论、治疗方法、新药开发等方面,有着广阔的选题前景。中医药研究的选题,应选择中医药优势领域作为主攻方向,瞄准西医的不足,并结合中、西医之长进行选题。选题有他选和自选两种方式。他选是指研究方向已经被指定或由他人所建议,但落实到具体的研究技术路线,往往还
8、要经过选题这一过程。自选则完全由自己确定具体的研究方向。一、医学研究课题的来源科研课题的选择,是决定科研工作成败的关键之一。有人认为在科研工作中,提出问题(选题)比解决问题(做题)更难。在实际工作中,不少医学工作者想搞科研,但苦于无题可做,也有人选题不慎重,论文写了不少但质量不高。其原因是多方面的,其中重要的原因之一是对选题本身的规律缺乏深入的认识。就医学来说,在医学实践中暴露出来的矛盾,就是研究课题。科研的过程,实际上就是提出问题,解决问题的过程。缺乏实践和思考,是“无题可选”的根本原因。1、国家课题(纵向课题) 由上级主管部门根据医药卫生事业的发展需要而下达的各级科研课题,包括指令性课题与
9、指导性课题。如“九五”攻关课题,国家自然科学基金课题,国家中医药管理局课题,国家教委、各省、市、自治区科委、卫生厅(局)课题等。这类课题已规定了选题的主要方向,为个人选题提供了丰富的来源。国家课题一般在科研能力、科研手段、科研方法和科研条件等方面要求比较严格,并鼓励多学科、多单位合作。此类课题可由主观部门指定某个单位、某位各人负责完成,也可以采用招标的方式,通过竞争而取得。2、协作课题(横向课题) 由于近代科学技术的迅猛发展,学科之间相互渗透、相互交叉,出现了许多跨学科的研究课题。如中医学与现代医学以及中医学与哲学、物理学、生物学等学科之间都有许多跨学科、跨专业的研究课题。协作课题有两方面含义
10、:一是此类课题常常分为若干子课题,由课题的承担单位与有能力承担某些子课题的单位或课题组合作完成;二是指由公司、工厂或个人委托进行的课题。3、个人选题 医学研究工作者根据自己的专业特点、研究方向等,结合工作中遇到的问题和实际需要进行选题。这类课题的来源极为丰富,如别人向我们提出的一些咨询或请教,若不能给予回答,而且在查遍有关资料后仍找不到答案或解释,常常就是一个较好的研究项目。此类问题大多都是经过他人思维后的产物,是来源于他人实践的课题,但常可进一步激发我们的认识活动和扩展我们的探索思路。在实际工作中,我们自己也难免会遇到这样或那样的问题,或难以解释的现象,而有些问题确是目前尚未解决的,我们只要
11、多问几个“为什么”,研究课题也就产生了。二、选题的基本程序选题不是一挥而就的事,需要严格的科学思维程序和理论与实验上的准备。1、准备阶段 或称为思考阶段,即提出问题的阶段。科研工作是从发现问题开始的。问题出现后,有科研意识的人,头脑中总会有一个念头,一个想法,这就是初始意念。初始意念虽然是粗浅的、局限的,但它是极为可贵的,是科研人员思想上的火花,正是这一火花,可能点燃起智慧的火把,引导人们去追求和探索。牛顿见苹果落地而导致万有引力的发现,瓦特见蒸气顶起壶盖而导致蒸汽机的发明,弗来明从培养皿的青霉菌导致抗生素的发现,等等,这些划时代的发现,都是从原始意念开始的。在实践中要善于观察问题、发现问题,
12、善于捕捉这些“火花”和“闪念”。然而,初始意念或提出问题并不是凭空由头脑中产生出来,而是在既有的理论知识与实践经验的基础上,通过深入的分析、广泛的联想、认真的思考、反复的酝酿而逐渐形成的。 提出问题形成意念,要从我们所观察事物的细微变化出发,比较其不同之处,在不同之中寻找问题,捕捉意念。所谓不同,可有下列几种情况:本人的观察和经验与前人的观察和经验不同,这就需要掌握既往的文献资料,进行对比分析。前人观察的结果和经验互相矛盾,需要进一步研究。2、查阅文献,形成假说 提出了问题还称不上是科研题目,还需要通过查阅文献,把问题系统化、深刻化、完善化,形成完整的理论认识,建立假说。建立假说是科学研究中的
13、重要步骤和基本程序之一。科学上许多重要发现和重大理论的形成,都是在首先建立假说的基础上实现的。假说是人们在已经获得的经验材料和已知事实的基础上,以已有的科学理论作为推理的出发点,对未知的事物现象、自然规律等所做的不完备的推测性解释。科学假说有两个显著特点:第一,以已有的科学研究资料为基础,以事实为依据,因此具有科学性;第二,假说是根据已知科学事实,正确运用逻辑思维进行推测而得到的结果,所以它又具有假定性。这是假说的两个基本特点,离开这两个特点,就不是科学假说了。3、立题 在假说形成,实验手段经确定之后,就可以确定科研题目。一个科研题目必须体现受试对象(调查、观察对象)、施加因素(处理手段)和实
14、验效应(指标)之间的关系。三、选题应注意的几个问题在医学实践中只要注意观察,不是无题可选,而是课题太多。如何选题,要注意以下三个要素:1、选题的指导思想 选题是科研工作的第一步,选得恰当,便为成功奠定了基础。初搞科研的人,应本着先易后难,由小到大,循序渐进的原则选题。2、选题的适当方法 课题应该多选几个,以备在文献检索过程中筛选。一般来说,课题的范围越小越好,目标越具体越好,这样易完成,易出成果,切忌题目过大或过于笼统。对于重大的医学课题,应有计划、有步骤地进行连续性的研究,对较高级的研究课题,最好是在积累了一定的工作经验之后再进行申报。同时,在选题时还应考虑完成该课题的条件,即自己的知识、技
15、术、仪器设备、人才结构以及时间、精力、研究对象的质与量的保证等等。如若差距较大,就不要在此课题上花费太多的功夫。在考虑人员和技术力量时应尽可能降低对其他单位的依赖程度,依赖越多,受到的牵连也越大。实际工作中常因协作者之间相互扯皮而影响整个课题的进度,甚至导致课题失败。3、选题的原则 在科研实践中,经常会看到一些设计合理、方法先进的课题呈报后未获批准而使研究者前功尽弃的事例。其原因除了极少数人为因素外,选题是否合理是一个重要方面。选题的恰当与否取决于能否看准方向、看准需要、看准行情诸方面的因素。(1) 选准方向 一切研究题目都必须符合国家对科学技术发展和科学研究工作的需求,这是科研选题的前提。在
16、我国,科学技术的首要任务是振兴国民经济,科学研究的工作指导方针是加强应用科学的研究,重视基础科学的研究。应用研究和开发研究性的课题本来就是为生产服务的,基础研究的许多课题(尤其是应用基础研究)也可以间接地为生产服务。医学研究也不例外,如卫生部在历年的招标指南中都强调:“医药卫生科研以应用研究为主,加强医学研究,重视开发研究,着重解决提高人口健康素质和防病治病中的关键性科学技术问题(尤其是常见病、多发病、疑难病、危害人们生命较严重的疾病和危重急症等),为降低发病率与死亡率,延长寿命提供科学技术措施”。对中医来讲,就要发挥自身的优势,重点解决现代医学目前尚难解决的问题,如某些慢性病、老年病、病毒性
17、疾病、免疫性疾病、结缔组织病、肿瘤等等。但是,各种招标课题又各有偏重,如国家和各省市的自然科学基金课题,主要资助自然科学领域的基础或应用基础研究的课题,不资助单纯应用性研究课题,而省、部、厅(局)级课题则偏重于应用开发研究。(2) 符合社会需求 这是各学科科研选题都要遵循的一条原则,主要目的是强调研究成果的实用性。在医学研究领域内,许多所谓的基础医学研究,如脏象学说、阴阳五行学说、病因病机理论、生理学、病理学等学科的研究课题,在防病治病中也同样有实际应用价值,实际上许多都属于应用基础研究,因为医学本身就是一门应用科学。然而,尽管如此,亦有轻重缓急之分,对于那些需要付出巨资和耗费大量科研力量,其
18、效益又不十分显著的研究课题,除专门研究机构或有条件的科研院所外,一般最好不列为首选课题。更多的选题应着眼于危害人民健康较大的,目前防治方法不理想的常见病和多发病,这就是社会的需要。当然,对于一些高精尖的研究课题也应鼓励,因为此类课题常是体现学术地位和科技含量的标志(此类课题主要申报国家自然科学基金资助课题)。(3) 先进、可行 许多科研人员常用“行情”比喻某一研究课题的当前状况、动向、趋势及其价值等,选题时要看清行情,也就是说,选题时对于这些必须首先有个全面的了解和充分估计,必须清楚各级科研招标的行情。掌握行情不仅需要信息,也需要专业知识和运用信息的能力。掌握行情的重要方法是进行情报调研,通过
19、各种信息渠道收集自己所需要的全部资料。总之,选题应符合科学性、先进性、实用性和可行性的原则。4、选题的扩大(1) 随时注意新题目的线索 在研究工作中,总会发现一些新的、原来设计没有想到的,或既往观察没有见到的现象,甚而仅仅是细微末节上的差异。如果能敏锐地观察和捕捉这些看来是偶然出现的现象和差异,可能就是客观事物运动发展无限性的必然反映,经重复观察无误,再与既往的观察经验进行对比分析,就能肯定问题的必然所在,找到新研究课题的线索。把这些新线索进行分析,又会形成新的科学假设,这样就有了新的题目,科研工作就会步步深入连续不断地进行下去。(2) 在查阅文献中注意学科领域的空白点 在科研选题中莫过于填补
20、空白更容易获得成果。在空白学科范围内从事某项科研工作是平地而起,选什么题目都是新的,都是前人没有做过的工作,容易创新。要发现空白,就要全面了解某学科领域发展的历史和现状,有人说“文献缝里”找题目,从狭义的观点来看,不失为一种选题方法。(3) 改变选题的组合因素,制定新的题目 医学科研题目中包括受试对象、处理因素、实验效应三要素。所以,可以有意识地、有目的地改变这三个因素中任何一个因素,并在理论认识上有所创新,就可以成立一个新题目。如“补肾中药抗衰老的实验研究”课题,此题中受试对象可以是人,但也可以是动物,处理因素是补肾中药,但也可以是补脾中药、活血补气中药等,实验效应(即观察指标)是抗衰老,也
21、可以别的什么作用,等等。在中医药研究中,此法应用很广泛。第三节 课题设计选题明确之后就可进行课题设计。选题阶段所提出的假说,需要适当的实验予以验证。但选择什么样的实验对象,运用什么实验方法和技术,确定什么样的考察指标等,则需要在课题设计中予以明确。所谓课题设计,就是科学研究的具体内容和方法的设想与计划安排。课题设计要符合有用性、独创性(先进性)、可重复性、经济性的原则。课题设计要以专业理论为指导,以统计学的要求为原则,根据专业理论安排实验内容,包括疾病动物模型、寻找事物因果关系的实验、检测指标和技术方法等。实验设计是课题设计的重要内容,是影响科研效果的关键环节。一、实验设计的基本原则实验设计关
22、系到课题研究的成败,其目的是对实验中的处理因素进行合理、科学的安排,以便使课题研究在最经济、最高效的条件下得到最可靠、最稳定的结果。根据统计学要求,实验设计中应注意遵循对照、随机、重复的原则。1、对照原则在医学研究中,设立对照的原则十分重要。在动物实验中设立对照比较容易,但在临床研究中对照的设立很困难,这涉及到病人的心理、文化习惯、临床疗效等。尽管如此,为保证实验结果的可靠性和稳定性,必须设立对照。因为,只有设立对照,才能鉴别处理因素和非处理因素的差异。(1)空白对照空白对照亦称正常对照,指不加任何处理因素的实验动物或人群构成的研究对象。空白对照除了处理因素与其他研究对象不同,其余实验条件完全
23、相同。(2)实验对照给实验对象施加某种处理因素,使其具有我们要观察和研究的目标特征,如为研究某种药物对某种病证的治疗作用,我们选择一种动物,对其施加一定因素,使之成为具有与临床病证类似表现的动物模型,这种模型不给予治疗处理,则称为实验对照。在动物实验研究之中,实验对照又常称为模型对照。(3)标准对照指标准的数值或研究对照。如正常人谷丙转氨酶的数值可作为衡量中药防治肝炎疗效的标准;选择种类、性别与老年动物相同的青年动物作为评价中药延缓衰老的标准对照。(4)自身对照实验在同一受试对象上进行,如观察治疗前后的变化。(5)相互对照相互对照是实验研究与临床研究最常用的方法,即按随机原则,把病人或实验动物
24、分成若干组,对各组施加不同的处理因素,实验结束后对各组进行相互对比以观察其实验效应。如阳性对照、阴性对照、不同剂量对照等。2、随机原则在实验过程中会受到各种因素的干扰。这些因素有明显的,也有不明显的;有主观的,也有客观的;有可以觉察的,也有难以觉察的;有容易控制的,也有不易控制的,凡此种种,都可能在不同程度上给实验结果带来误差。因此,在实验设计中应考虑到可能造成误差的所有因素,并采用适当方法最大限度地控制或消除这些干扰因素,按照随机原则进行实验分组是重要方法之一。随机不是随便,在统计学领域中,对实验抽样的随机性有严格要求。抽取好的样本是否真正能够代表总体,对样本进行分组时各组的条件是否真正均衡
25、,这是所有实验设计者要首先认真考虑的两个问题。在这两个步骤中要想消除由于主观因素造成的偏差,必须采取随机的原则。3、重复原则所谓重复,一是指实验过程中的重复数,也就是实验对象要有足够的数量;一是指实验结果的再现性,即按同样的实验条件还能重复出来。实验过程中的重复数也称样本数,样本数越大,误差越小。但在医学研究中,过大的样本量考察起来难以完成,需耗费大量人力、物力和时间。因此,关键的问题是要使样本的数量恰到好处,既不多,也不少。要做到这一点,就要对样本数作适当的预测和确定。样本数的确定通常要考虑以下几个问题:可以严格控制实验条件的研究,由于可能产生的误差相对小,所以样本数可以小一些;影响因素较为
26、复杂的研究对象(如病人)则应大一些。根据参考效应指标的性质、数据资料的类型以及统计方法等来决定样本数的大小,例如在效应观察方面,如果选用的都是计量指标,样本数可以小些,若计数指标则应多一些。结合研究对象的同质性与均匀性来考虑样本数的大小。尽管任何一个总体都是同质的集合,但其同质的程度并不完全一样,例如冠心病、胃溃疡等同质性较高,观察的病例数可相对少些;而高血压、慢性肾炎的病型就很不均匀,因而观察的病例数要多些。若研究的指标较为稳定,变异性很小,数据的轻微变化即有明显的意义(如体温等),在则仅需较少的样本便可得出显著性差异;若研究对象间的自发性波动颇大(如血细胞),抽样误差也会增大,为了判断是真
27、正的差别,还是由于抽样所造成的,则样本数就应大一些。确定样本数的方法大致有两种:一是经验法,一是查表法。经验法是指根据前人无数次科研实验经验所积累的一些常数作为大致上的标准。例如在临床研究方面,一般认为采用计量指标的资料有34例即可,采用计数指标的资料需50例至100例以上。亦有人提出如下参考标准,采用计量指标的每组病人不得小于10例,采用计数指标时每组病人不得小于20例。我国新药审批办法中规定,新药的临床试验一般不应小于300例。在动物实验方面需按研究的内容和动物种类而定。小白鼠或大白鼠,一般计量资料每组1030只,计数资料每组不少于30只;兔、豚鼠,计量资料每组不少于6只,计数资料每组不少
28、于20只;大动物如狗、猫、猪、羊、猴等,计量资料每组不少于5只,计数资料每组不少于10只。应当指出,样本数的大小目前尚无统一标准,不同疾病、不同药物有时差别很大。查表法是利用专门制定的检索表,十分便利。二、常用的实验设计方法实验设计方法很多,归纳起来可分为单因素设计和多因素设计,其中又可分为动物实验设计和临床实验设计。1、单因素设计在研究设计中要探索的因素只有一个,称为单因素设计。组间比较设计和自身对照设计常用于单因素研究。2、多因素设计(1)析因设计在一个设计方案中包括几个处理因素,每个因素又可包括几个水平,用以考察发生作用的原因。析因设计由于一个研究方向同时解决了几个未知问题,因而具有效率
29、高、节省人力物力的优点,但在结果分析与计算上较为困难。(2)正交设计正交设计也是一种多因素设计方法,其要点是把选定的因素与水平代人一张正交表,按照正交表的规定安排实验。三、研究对象的选择确定研究对象是实验设计的重要内容。研究对象是实验研究的三个要素之一,选择恰当的研究对象,是科研工作顺利进行的基本条件。中医药研究中临床病例或实验动物的选择可见后述。四、选择检测指标指标的选定,要围绕实验目的,依据可用的实验条件进行。选择的指标应符合合理性、特异性、重现性、灵敏性、技术上的可行性等要求。在临床研究中,所选指标的检测须对人体无害。五、选择实验方法和手段根据检测指标,参考相关文献,利用已经具备和可以利
30、用的实验条件来选择实验方法和实验手段。其原则是既经济又可行,尽量做到先进性和有效性相结合。六、临床实验设计临床实验设计与动物实验设计一样,都要遵循实验设计的各种原则、方法和要求。但是,由于临床研究的对象是病人,因此临床实验设计较动物实验设计更困难、更复杂。在中医临床研究中,还需要加上四诊和辨证等因素,比西医临床研究中病例的选择要复杂一些。1、病例选择临床实验选择病例应尽量做到均一、随机。由于病人的个体差异较大,因此要做到均一很不容易。为尽量满足这一要求,往往参照国家制定的诊断标准,从疾病类型、病型分期、病情轻重等各方面,按诊断标准选择符合要求的病例。中医临床研究中除选择诊断明确的同一病种外,有
31、时也会选择辨证相同、病种不同的患者为研究对象。2、临床实验设计中对照的设立临床实验设计中对照的设立不应牺牲病人的利益,即不能延误病情。为此,往往采用其它的治法或药物作为对照处理因素。中医临床实验研究多以西医的治法或药物作为对照。另外,有些病种,如高血压、老年性痴呆病、肿瘤等,可以用自身作对照。一是因为这些疾病有明确的量化指标,二是因为这些疾病一般病程较长,而肿瘤病人死亡率高,并缺乏可靠的疗法和药物。3、治疗方法的确定治疗方法根据研究目的而定,还要考虑病人的意愿和实际情况,尽量选择既有利于病人的治疗,又能满足研究要求的方案。中医临床研究中治疗方法的确定较难,因为随着病情变化,其证候往往发生改变,
32、而治法与遣药也须相应有所变化。4、临床实验的偏差性及其减小措施临床治疗中影响疗效的因素很多,其中病人的情绪是很重要的因素之一。为避免病人的情绪变化造成的实验偏差,临床实验研究中要求使用双盲法和安慰剂。所谓双盲法是指在临床研究结束前,医生和病人对病人的分组情况都不知晓,实验结束后,医生按照统计分配表,分别对治疗组和对照组进行统计。这样基本上可以避免因医生和病人两方面引起的偏差,其结果往往可以区别治疗和对照之间的差异。5、临床评价中医临床研究的疗效评价是一大难点,原因在于辨病与辨证治疗有很大差异。辨病治疗可以借鉴西医的诊断标准进行疗效评价。在辨证治疗中,目前中医还没有成熟、公认的临床评价标准。因此
33、,建立适合中医临床疗效的评价标准是中医研究的重要内容之一。第四节 中医实验研究中的动物实验方法动物实验是生物医学研究的基本手段之一。现代医学各领域中许多重要的进步都是以动物实验研究为基础的,许多医学新知识的获得、医疗新方法的应用都得益于动物实验。当我们探索人类疾病的发病机制,寻求治疗途径时,往往要借助动物实验;评价药物疗效和安全性时,也要借助动物实验。动物实验为医学发展做出了巨大贡献。中医要发展,离不了科学研究,动物实验不可避免地被引入到中医现代研究中。一、实验动物的选择所谓实验动物,是指为实验研究而培育的具有明确微生物和遗传背景的动物。选择实验动物,首先要符合研究目的和要求,其次要考虑是否易
34、得、易管理、易饲养等。1、一般规则(1)月龄、体重 幼龄动物较成年动物敏感,在实验研究中应根据实验目的选择适龄动物。一般实验多采用成年动物,若要观察动物的生长发育,则应选用幼龄动物,老年医学研究则常用老年动物。用于同一实验的动物月龄要求一致,体重大致相近,一般差异不应超过10%。提供实验动物的部门应有该动物出生日期的记录和严格的实验动物管理规范以及相应的资格认定证书。(2)性别许多实验证明,不同性别的实验动物对同一药物的感受性有差异。因此,如无特殊要求,动物应雌雄各半。(3)生理状态与健康状况 实验动物的不同生理状态,如怀孕、哺乳时,对外界刺激的反应性常有改变,在一般研究中应剔除。健康动物对各
35、种刺激的耐受性比不健康动物要大,实验结果稳定。因此必须选择健康动物。饥饿、饲养温度的波动以及疾病等,往往影响实验结果的稳定性,甚至导致实验失败。(4)实验季节和昼夜节律 在不同实验季节,不同的昼夜时段,动物机体的反应有一定改变,如体温、基础代谢率、激素的分泌等在昼夜的不同时段均有变化,在实验中应予注意。 (5)实验的重复与肯定 由于不同种动物有不同的功能代谢特点,所以在肯定一个实验结果时,应采用两种以上实验动物进行比较观察,尤其是动物实验结果要外推到人的实验更应慎重。两种动物,一种是啮齿类,一种是非啮齿类。 2、尽量选用与人的生物学特点、解剖生理特征等相似的实验动物 由于实验动物和人类的生物学
36、特性有着许多相同和不同之处,因此选择实验动物时,应充分了解其生物学特性,选用在结构、功能、代谢等方面与人类相近的动物。一般来说,动物所处的进化阶段越高,其机体结构、功能、代谢等也越接近人类,但其价格也越贵,管理越难,饲养条件越高。 3、选用标准化的实验动物标准化实验动物指遗传背景明确,饲养环境与动物体内外微生物得到控制,符合一定标准的实验动物。根据实验动物体内外所有微生物的不同,将实验动物分为四级:(1)普通动物(一级动物)普通动物是微生物控制要求最低的一种。该级动物不带有动物烈性传染病和人兽共患病病原微生物,饲养于开放系统环境中,对实验的反应性差,实验结果不可靠,仅可供教学示范或作为预备实验
37、用。(2)清洁动物(二级动物) 动物体内外除普通动物不应携带的病原微生物外,还不携带对动物危害大和对科研干扰大的病原微生物。清洁动物饲养于半屏障环境或屏障环境中,饲料、饮水、垫料、笼具等均须消毒,舍内必须能够控制温度、湿度、光照强度和光照时间,工作人员需穿戴灭菌工作服、鞋帽、口罩等。(3)SPF动物(Specific Pathogen free Animals,SPF)(三级动物) 除不带有一级、二级动物应排除的病原微生物外,还应排除有潜在感染或条件性致病以及对科研干扰大的病原微生物。这是目前国际公认的标准实验动物,适于各种科研实验。 SPF动物饲养于屏障环境,饲料、饮水、垫料、笼具必须灭菌,
38、操作人员必须严格执行操作规程。(4)无菌动物和悉生动物(四级动物) 无菌动物 采用当前手段不能检出一切其它生命体。 悉生动物(已知菌动物) 将已知菌丛接种于无菌动物体内而得到的实验动物。无菌动物和悉生动物饲养条件更为更为严格。适于某些特殊的研究试验,如病原研究、微生物之间的关系研究、宿主与微生物之间关系的研究、营养与代谢、抗肿瘤研究等。4、根据实验的特殊需要选择合适的实验动物不同种系的实验动物对同一因素的反应虽然是相似的,但往往会出现特殊的反应。实验研究中常要选用那些对实验因素最敏感的动物为实验对象。如鸽子、狗、猫和猴呕吐反应敏感,适于作与呕吐相关的实验;兔、豚鼠等草食动物呕吐反应不敏感,小鼠
39、、大鼠无呕吐反应,故不能做此类实验;家兔体温变化十分灵敏,适于做发热、解热和检查热源的实验研究,而大鼠体温调节不稳,则不宜选用。5、选择适宜的动物种属或品系不同种动物,甚至同种不同品系的动物对同一实验处理反应有很大差别,在选择实验动物时必须注意。 二、常用实验动物的特性与用途 1、小鼠 小鼠的品系很多,目前国际上育成的近交系和突变系小鼠就有数千个。小鼠群居好斗,对温、湿度敏感,一般温度应在1822,相对湿度以5060%为宜。小鼠寿命13年,45天体重可达18g以上,即可用于实验。 (1)昆明种小鼠 白色。1926年美国Rockefeller研究所用瑞士白化小鼠育成瑞士小鼠,1946年从印度Ha
40、lffkine研究所引入昆明,因此得名昆明种。1952年引入北京生物制品所,以后推广到全国各地。 昆明种小鼠适应能力和抗病能力强,繁殖和育成率高。广泛用于药理、毒理、病毒、微生物学的研究以及生物制品、药品的鉴定。 (2)ICR小鼠 白色。我国1973年从日本国立肿瘤研究所引进。其显著特点是繁殖能力强。 (3)NIH小鼠 白色。由美国国立卫生研究院(NIH)培育而成。繁殖力强,产仔成活率高,雄性好斗。广泛用于药理、毒理研究和生物制品的鉴定。 (4)C3H/He小鼠 白色(一说野生色)。乳腺癌发病率高达97%,14月龄小鼠自发肝癌发病率达85%。可用于乳腺癌及肝癌方面的研究。 (5)Nude小鼠(
41、裸鼠) 无毛,裸体,无胸腺,先天性T淋巴细胞功能缺陷。 裸小鼠的发现为肿瘤学等方面的动物实验研究提供了一种难得的模型材料。目前,该小鼠已成为医学研究领域中不可缺少的模型动物之一。 2、大鼠 大鼠喜啃咬,白天休息,夜间活动,夜间采食量多。对光照、噪音敏感。寿命23年,45天体重可达180g以上,即可用于实验。 (1)SD大鼠 1925年美国Sprague Dawley农场育成。白色,头部狭长,尾长近于身长。产仔多,生长发育快,抗病力强,性情温顺。在医学研究中应用广泛。 (2)Wistar大鼠 1920年美国费城Wistar研究所育成。白色,头部较宽,耳朵狭长,尾长小于身长。早熟多产,性情温顺。因
42、有大量遗传变异,应用逐渐减少。 (3)SHR(自发性高血压)大鼠 白色。是研究原发性高血压的发病机制、防治措施和筛选治疗药物的模型动物。 3、豚鼠(天竺鼠、海猪、荷兰猪) 豚鼠的祖先原产于南美州,经人工驯养已培育出英国种、阿比西亚种、秘鲁种和安哥拉种。用于实验的主要是英国种。 豚鼠生长迅速,2月龄体重可达300400g,5月龄达到成熟期,体重可达700g以上。寿命48年。性情温顺,胆小怕惊,对人无攻击性。喜群居,对周围环境变化敏感,嗅、听觉发达,喜干燥、清洁的生活环境。 饲养温度应控制在2025,噪音低于60分贝,湿度保持在5060%。 豚鼠自身不能合成维生素C,对抗菌素特别敏感。对类固醇有抵
43、抗力,可做组织相容性免疫应答遗传控制模型;老龄豚鼠血清有溶血性补体,可做抗原诱导速发型呼吸过敏反应模型;皮肤对毒物刺激作用敏感,常用于局部皮肤毒物作用的测试。 4、家兔 家兔夜间活动量大,喜独居。胆小怕惊, 怕热,怕潮,喜干燥、清洁的环境。 (1)新西兰白兔 美国加利福尼亚州培育的品种,因与栖息在新西兰岛上的野生兔毛色相近而得名。其毛色纯白,体格健壮,繁殖力强,性情温顺,易管理。 (2)大耳白兔(日本大耳白兔) 日本用中国白兔选育而成。毛色纯白,红眼睛。繁殖力强,但抗病力差。耳长大,血管清晰,便于取血和注射,为实验所常用。 (3)中国兔 我国育成,分布全国各地。 毛色纯白为多,也有灰色、黑色、
44、咖啡色等。抗病力强,适应性好。 5、犬 品种多而杂。目前已培育出专门用于实验的品种毕格(Beagle)犬。原产于英国,我国1983年引入并繁殖成功。该犬体型小,短毛,温顺,亲近人,易适应环境,抗病力强,是国际公认的理想的实验用犬。三、中医实验动物模型复制的依据1、根据辨证论治理论复制动物模型 辨证论治是中医学的基本特点之一,在中医药研究中,对证加以深入系统地研究是促进中医药学术发展的关键。复制证的动物模型,用于临床和基础理论研究,对于揭示中医药理论的科学内涵具有重要意义。复制中医证的模型要注意与西医所用的疾病模型相区别。西医疾病模型多是在特定的机械、物理、化学或生物致病因素作用下形成的类似某些
45、西医病的病理过程,造模时重视动物组织、器官或全身的病理损害,造模标准是类似人类疾病过程中的形态结构、功能状态和代谢方面的变化。而中医的证是症状和体征的综合体现,西医不同的病可能属于中医相同的证,西医相同的病在不同发展阶段也可能属于中医不同的证。我们必须以中医辨证论治理论为基础,以复制中医证的模型为目标。无论造成何种病理模型,其表现和体征与中医证的临床表现应大体一致。2、根据脏腑理论复制动物模型中医脏腑学说是关于人体各脏腑、组织、器官的生理功能、病理变化及其相互关系的学说,是中医学理论体系的重要组成部分。中医脏腑不单纯是一个解剖学概念,更重要的是生理病理方面的概念,所以中医脏腑学说中的脏腑与西医
46、学中的器官其生理病理的含义不完全一致。一个中医脏腑的功能可能包括多个西医器官的功能,一个器官的功能可能分散在几个中医脏腑功能中。因为中医脏腑含义和西医相应器官的差别,所以中医研究不能直接利用西医实验中的动物模型,而应复制符合中医脏腑概念的动物模型。3、根据病因病机理论复制动物模型中医学的病因病机理论是一个独特的理论体系。中医学认为,导致疾病的原因是多种多样的,但归纳起来不外三因,即外因(六淫邪气)、内因(五脏情志所伤)、不内外因(饮食劳倦、跌扑金刃及虫兽所伤等)。三因学说将致病因素和发病机制结合起来,为辨证论治提供了依据。中医学对病机的阐述特别重视正邪斗争、阴阳失调、脏腑气机升降失常等,认为各
47、种病因导致的疾病其病机是复杂多样的,不同疾病有有其特殊的病理变化,但不同病因引起某些疾病又会存在共同病机规律。研究中医病机的一般规律,可以更深刻了解疾病的本质,指导辨证与治疗。在中医药学的临床与实验研究中,应以中医病因病机理论为准则,根据不同病因所致病证的病机特点和临床表现,采用不同的方法复制动物模型。4、根据整体观念复制动物模型整体观念是中医学的显著特点之一。中医学的整体观念认为人体是以脏腑、经络为内在联系的有机整体,且与自然界密切地联系在一起。整体观念贯穿于中医学认识疾病、诊断防治疾病的整个过程中。因此在中医药实验研究中,应以中医学整体观念为指导,全面考虑造模因素,选择适当的现代科学指标,根据动物的症状与表现,对动物模型进行综合评价,以便为中医药研究提供科学合理的动物模型。四、实验动物的给药方法1、自然服法2、灌胃法3、注射法(1)皮下注射法(2)腹腔注射法(3)静脉注射法五、实验动物的处死和样品采集1、实验动物的处死方法小鼠多用引颈处死法,大鼠多用断头、剪断颈动脉、腹主动脉或下腔静脉取血致死法。2、血样的采集(1)断头取血法(2)眼眶取血法(3)腹主动脉或下腔静脉取血法(4)血清的采集 采血后不抗凝,放入干净试管,除需