实验基础医学概述

一、实验基础医学的概念及性质

实验基础医学（experimental preclinical medicine）是运用实验仪器、设备和工具等手段，在人为控制条件下研究机体的结构组成、功能代谢、疾病发生、发展过程以及药物和机体相互作用规律的科学，是一门与多个学科密切联系的综合性医学基础实验科学。

其研究对象为人体的发生、发育、结构和组成；机体的功能与代谢；疾病发生的病因与病变，药物的作用机制等。

其目的是通过实验的方法认识和掌握人体的发育，器官组织的形态结构与功能，疾病发生的原因和病理改变，人类衰老和死亡以及治疗药物的作用及其机制等有关知识。

其主要任务是对研究对象施加一定因素后进行试验与观察，记录其反应与变化；研究正常和疾病过程中的机体功能、代谢和形态结构改变的特征以及阐明疾病的原因、发生发展的过程，从而为认识和掌握机体疾病发生、发展的规律，为诊断和防治疾病，提供必要的理论基础和实验研究依据。

二、实验基础医学的发展和趋势

由于人类早期对自然现象认识能力的限制，最初医学只能是玄学的。公元前几个世纪中国医学即开始了经验医学。我国出现的“神农尝百草”的故事，其研究的方法是根据以往的临床实践或亲身试验。在16、17世纪，随着科学文化的发展，医学亦在传统的经验医学基础上开展了生物领域的实验，使医学进入了一个实验医学的新历史时期。在16世纪末，现代解剖学的奠基人比利时医生安德烈·维萨列斯（Andreeas Vesalius）根据其多年对人体解剖学的研究观察，1543年出版了《人体构造论》这一篇巨著；英国医生威廉·哈维（William Harvey）采用动物进行实验研究，于1628年发表了《心脏运动论》，证明循环系统是一个密闭的系统。意大利病理解剖学家乔瓦尼·巴蒂什·莫尔加尼（（Morgagni，Giovanne Battista）于1761年发表《论疾病的位置和原因》一书，他用大量的实例有说服力地证明症状与体内病变的关系。19世纪中叶，病理生理学创始人法国的克劳代·伯纳德（Claude Bernard）首先倡导在动物身上复制人类疾病的模型，用实验的方法来研究疾病发生的原因和条件以及疾病过程中机能、代谢的动态变化。德国病理学家鲁道夫·菲尔绍（Rudolf Virchow）1858年《细胞病理学》出版，创建细胞病理学，将疾病研究深入到细胞层次。德国诺道夫·布克海姆（Rudolf Buchheim）建立了第一个药理实验室，写出了第一本药理学教科书，使药理学成为一门独立的学科。奥斯瓦德·史密德柏格（Oswald Schmiedeberg）继续发展了实验药理学，开始研究药物的作用部位，被称为器官药理学。法国的路易·巴斯德（Louis Pasteur）和德国的罗伯特·柯霍（Robert Koch）发现细菌以及发明疫苗开创了实验微生物学。德国的雅各布·施莱登（Jacob Schleiden）和索多·施旺（Theodor Schwann）创立了细胞学说。弗兰西斯·克里克（Francis Crick）和詹姆士·华生（James Watson）于1953年建立了DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学的产生。这些学者的实验研究都为实验基础医学研究作出了决定性的贡献。

实验为理论的创立提供依据，理论又为实验提供了指导。两者相辅相成，相互促进，推动了基础医学的发展。随着更多新的医学实验技术与方法在基础医学各学科间的交叉应用和渗透，医学学科也在不断地分化和融合发展，以实验为手段进行基础医学领域研究正逐步形成一门具有相对独立性又与多个学科相互交叉的学科。

三、实验基础医学的研究方法

科学技术的发展为基础医学的研究提供了全新的研究策略和手段。显微镜、组织化学、同位素技术、细胞分离和培养技术的发明与应用将机体的研究从整体、器官水平推向细胞水平；现代分子生物学技术的发展又把人们的研究水平引入到基因领域。经典的机能实验，常用切除某个器官的方法来研究有关器官的功能，现在已可用“分子外科手术”从动物基因组中敲除某个基因的方法，研究机体发育、机能代谢、行为的遗传改变及某些疾病的发病机制。对于任何一种重要的形态结构与机能代谢活动的理解，都是不同水平研究的综合结果。对机体结构、机能、代谢的研究可以从整体水平、器官水平、细胞水平、亚细胞水平和分子水平等不同层次着手进行。

医学实验所用的动物实验方法，大体上可以分为慢性实验和急性实验。

1. 慢性实验　是在接近自然生活条件下，对动物施加短期或长期性损伤性因素，对疾病过程中机体的行为、功能和代谢等变化进行较长期的观察（数周、数月或数年）。慢性实验便于观察研究对象（某一器官或组织）的活动以及它在整体活动中的地位，其研究结果可靠性较高，适用于疾病整个过程或慢性疾病病理过程的实验研究，但慢性实验观察时间长，实验设备和技术要求高，人力物力投入较大，短时间内得不出实验结果，不利于分析研究对象本身的特性以及与其他器官之间的相互关系。

2. 急性实验　短时期内制备动物疾病模型，观察造模动物的行为、功能和代谢等变化；另外，不需要严格无菌，操作比较简单方便。这种方法适用于某些病程较短的疾病复制或用于观察疾病过程中某一阶段的改变。但急性实验也存在一些不足：如观察时间短，实验的结果常不够全面；手术创伤或麻醉等因素对实验结果有一定影响。所以，急性实验结果常需要慢性实验与临床研究加以校正。在教学中用于学生作为验证性实验时，多采用急性实验。急性实验又可分为在体（in vivo）与离体（in vitro）两种。急性在体实验比慢性实验易于控制条件，有利于观察器官间的具体关系，便于分析某一器官活动的过程与特点，但与正常生活情况下的机体活动仍有差别。离体实验方法是从动物体内取出某一器官（如心脏）或某种组织（如肌肉、神经），置于适宜的人工环境中，使之在数小时或更长的时间内仍能保持功能活动。这种方法有利于排除其他因素的影响，观察某一器官、组织的基本特性，但不一定能完全代表它在正常体内的情况。

四、实验基础医学的教学目的

传统的医学基础实验课教学，多采用以学科为中心的教学模式。这种模式对系统掌握课程知识，培养学生的操作技能有着重要的作用。但是传统的实验课多作为理论课教学的附属，以验证理论为主，其内容多陈旧零散，缺乏对学生创造力的启发，学科之间的界限过于明显，限制了学科知识的交叉融合。近些年来，国内外的一些院校从人才培养目标出发，打破了学科课程间的壁垒，尝试将实验课从原来的课程中独立出来，删减重复实验，减少验证性实验，以器官、系统或问题（疾病）为中心组织教学，使功能课程之间的实验得到有机结合，甚至使形态与功能课程、基础与临床课程之间的内容得到交叉融合，增加了学生的动手能力和动脑机会，培养了学生的操作能力、自学能力、科研思维能力和创新能力。实验基础医学课程的开设就是要加强知识间的系统性，使知识的传授、能力的培养和素质的提高诸方面有机结合，从而培养和造就出适应新世纪医学科学发展所需要的具有创新意识的医学人才。实验基础医学课程强调“学生为主体，教师为主导”的教与学关系，提倡在教师的指导下，以学生自行设计、自主实验为核心的实验教学方法。力求体现培养学生的主动获取知识的能力、实践能力、创新能力和综合分析解决问题的能力。