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科研是一以贯之的,不仅仅是研究生或博士生阶段的任务,在本科阶段遇到不错的科研主题,若是能从中找到兴趣点,再加上导师的指导,本科生也能做出不错的成果.这期,本科生翟骁和他的导师孙学军教授将给我们讲述他们是如何完成一次次漂亮的实验,最终发表SCI论文的故事.
故事开始于三年前一个深秋的傍晚.秋意渐浓,寒风习习,在去图书馆的路上,我心里正琢磨着如何开始自己的第二课堂,恰好遇到了刚从图书馆出来的陈晓师兄.我把想法告诉了师兄,他很高兴,马上欢迎我加入他所在的实验室：“实验室虽小,但有个不错的导师,和一堆不错的想法.”我答应下来,就这样开始了科研之路,也与我的SCI论文越来越近.
5000元搞定氢浓度检测仪
师兄口中的实验室全称为潜水医学教研室,是研究潜水医学保障和潜水疾病的实验室,致力于高压氧的动物研究.近年来发现潜水氧气瓶中混合氢气有助于预防潜水员减压病,因此实验室开展了多项氢气动物实验.
小实验室最大的缺点就是缺少先进的仪器,这也给我们的实验进行带来了很大的困难.刚进实验室不久,我就在导师孙学军的带领下着手做一个“乳果糖通过内源性产生氢气治疗结肠炎”的实验.在这个实验中,动物呼吸氢气浓度是我们需要测试的一个重要指标,但实验室里却没有检测呼吸氢气浓度的仪器.就是因为这个指标无法测量,实验室师兄们的很多论文被多本低分值的SCI期刊拒稿.而在我之后发表的SCI论文《Lactuloseamelioratescerebralischemia-reperfusioninjuryinratsbyinducinghydrogenbyactivatingNrf2expression》（《乳果糖通过激活Nrf2的表达诱导产氢治疗大鼠脑缺血再灌注损伤》）的研究中,检测呼吸氢浓度仍然是不可避免的问题.这时候,孙教授鼓励我们：“如果不能再回避问题,不妨直接面对,检测一下动物呼吸氢气浓度的指标吧.”
但是,进口的监测仪器要十几万元,实验室不可能为一个实验特地购买这个仪器,怎么办?在孙教授的带领下,我们开始了一次又一次的头脑风暴.“交警可以用‘酒精测试仪’测驾驶员呼出气体中的酒精浓度,我们是不是也可以用这种方式来测试动物在呼吸时产生的氢气浓度呢?”我突发奇想.孙教授听到这个似乎有些“不靠谱”的提议,反而十分支持我去尝试：“不错的构思,可以动手试试看!”我太兴奋了.于是第二天就购买了气体浓度传感器和一个密封盒,两头用橡皮管连接在一起,设计出了一种“动物呼吸气体浓度检测系统”.“只要把大鼠放在密封盒里,根据公式就能测算出大鼠在呼吸时候产生的氢气浓度了!”我在实验后将这个装置展示给了孙教授,教授也十分满意.而且,整个装置总共花费还不到5000元!
这项装置不仅解决了动物呼吸氢气浓度的检测问题,还获得了一项国家实用新型发明专利.解决了根本性的问题,我的研究也有了突破性的进展,这也为我之后发表的SCI论文提供了关键的实验支持.
神奇的乳果糖
几年前,我的师兄陈晓在聆听孙教授关于氢气的课程后,提出了内源性产生氢气治疗疾病的想法,很快在SCI期刊上发表了一篇假说,并在随后的结肠炎动物模型中实验证明了该假说.进入实验室后,我接过了陈晓师兄的接力棒,在他的基础上,开展乳果糖产氢治疗疾病的研究,也希望自己能够通过这项研究发表属于自己的SCI论文.
乳果糖是人和动物无法直接吸收的,口服可以通过小肠到达大肠,在大肠内被细菌分解而产生氢气.在临床上,乳果糖最常用于便秘的治疗.我在神经内科轮转实习的时候,也曾发现很多脑卒的患者都合并有便秘的症状,在这个时候,医生一般都会给予乳果糖来通便.脑卒中俗称是脑中风,是由于局部脑组织区域血液供应障碍导致脑组织缺血病变,产生临床神经功能损伤的表现.我灵感一现,会不会存在这样的情况,乳果糖在缓解便秘的同时,其实对脑卒中也有好处呢?孙教授听了我的猜想后也表示了肯定.他建议我将这个想法写成假说投稿发表以获得同行认可,然后在假说的基础上进行试验,研究乳果糖产氢对脑缺血模型的作用.
我们选取了大鼠制作脑缺血模型.有了之前的“氢气浓度检测仪”,大鼠的呼吸氢气浓度检测难题迎刃而解,因此,最关键的问题在于证实乳果糖对于大鼠的确存在诱导产氢的作用,并且能够有效治疗脑缺血.我首先对准备实验的大鼠进行分组,包括比较容易想到的假手术组、模型组、乳果糖治疗组.但这时孙教授向我提出了问题：“既然假说中提到乳果糖在结肠被肠道菌群分解产生氢气,那么怎么证明是肠道菌群的作用呢?”我陷入思考.要么排除其他诱导乳果糖产氢的因素的影响,要么对肠道菌群这一诱导因素进行专项阴性对照的实验.于是我提出增加一组抗菌药组,给予大鼠抗菌药来抑制结肠菌群分解乳果糖产生氢气的作用.孙教授十分赞成我的提议.
最后,170只大鼠被分成了6组,其中包括分别采用氢水以及临床上常用的依达拉奉的两组阳性对照组,来对比乳果糖的治疗效果.在孙教授的指导下,我对乳果糖治疗组的大鼠用乳果糖进行灌胃治疗.最后惊奇地发现,乳果糖治疗组的大鼠神经损伤状况得到了很大的改善,甚至比阳性对照组中的更加稳定!而抗菌药组中的大鼠产生氢气的含量明显下降,大鼠损伤好转并不明显.这就证明了,由于乳果糖在结肠内被细菌分解成了氢气,才作用于大鼠,缓解了大鼠的损伤.乳果糖在治疗脑卒中果然有效果!我把这个实验结果报告给了孙教授,孙教授随即又提出了新的疑问：“这么好的效果,是通过什么机制产生的呢?”顺着孙老师的思路,我想到人体体内Nrf2是抗氧化的关键枢纽酶,可能乳果糖可以激活这个蛋白.于是,我又针对大鼠体内的Nrf2指标进行了检测.令人兴奋的是我的猜想再一次得到实验证明,并且这个酶下游的蛋白也得到了激活!
我得出结论：“通过乳果糖的灌胃治疗,可以减少脑水肿面积,改善大鼠行为,降低细胞凋亡水平,缓解炎症反应,同时激活Nrf2蛋白及下游抗氧化因子,进一步发挥治疗作用,而且乳果糖的治疗效果比临床上常用的依达拉奉更加稳定!”并最终形成了我的论文《Lactuloseamelioratescerebralischemia-reperfusioninjuryinratsbyinducinghydrogenbyactivatingNrf2expression》（《乳果糖通过激活Nrf2的表达诱导产氢治疗大鼠脑缺血再灌注损伤》）.带着这份研究成果,我参加了全国第二届大学生创新论坛暨基础医学实验设计大赛,并在氢分子医学全国会议大会发言和脑血管疾病国际会议上做了壁报展示,得到了业内权威的认可.正是有了孙教授循序渐进的引导,我在研究过程中避免了不少弯路,得到了更多科研思维上的锻炼.
486次修改的SCI论文
有了不错的开头,我抱着试试看的态度,将这篇论文向自由基领域的新贵——ARS杂志（《ARSCOMB INATORIA》,加拿大的一本SCI杂志）投稿了,影响因子达8.4分.一般来说,影响因子值越高,说明论文质量越好,越被同行认可.能在高影响因子期刊上发表论文是每个科研人员的梦想,因此我在祈祷中煎熬,满怀希望地每天查看审稿进度.
一个月后,评审“爽快”地给出了拒稿意见,另附满满8页3864字的审稿意见.这些审稿意见仿佛宣泄着审稿人对我们成果的不满.评审一针见血地指出了我们都没想过的棘手问题,提出了我们很难完成的要求,还火眼金睛地挑出了很多细节错误.“为什么没有用Nrf2基因敲除的大鼠来研究?”“为什么观察了损伤急性期结果,而没有长期结果?”“图表和正文不对应”等等.
一连串的问题让我手足无措.看到我有些泄气,孙教授拍拍我的肩膀：“不过是退稿,咱们可以修改,而且有专业的杂志给了你那么多建议,其实对你的研究来说是很有帮助的!”我想想也是,与其垂头丧气,不如好好审查修改,改投其他SCI杂志!在孙教授的帮助下,我将审稿意见翻译成中文,逐一写下对策,将研究设计缺陷在论文中自我剖析,例如对于没有用Nrf2基因敲除大鼠,我解释预实验中基因敲除大鼠死亡率高,而且实验经费不足,所以用Nrf2拮抗剂代替.我们还把稿件打印出来,一字排开,前后左右反复核对.在修稿和补实验的日子里,我和陈晓师兄常常白天临床实习,晚上在实验室补实验,拍照片.
6873个单词,7个结果,20项数据,60篇参考文献,最后投稿时要保证一个标点符号都不能出错.每一次修改,孙教授总是耐心地给出我一些有效的指导意见,他非但不觉得这些修改工作繁琐枯燥,还会调侃说：“我也一并学习了呢!”最终定稿的时候,我的这篇论文被反复修改了486次.当我看到这个数字时,除了惊讶,也油然升起一股骄傲!
功夫不负有心人,两个月后,我将修改后的文章重新投稿5.997分的FRBM杂志,两个月后majorrevision（主要修订）完成,一个月后被接受,评审十分满意.当我看到大大的“accept”时,简直不敢相信这是真的!