稀有鮈鯽被皮、呼吸與心血管系統(tǒng)組織學(xué)觀察*

趙 穎 趙德明 王劍偉 周向梅 李愛華 楊利峰

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，北京 100193)(2.中國科學(xué)院水生生物研究所，武漢 430072)

稀有鮈鯽(Gobiocyprisrarus)，俗稱墨線魚、金白娘[1]，隸屬鯉形目，體長38～85 cm，主要分布于我國四川省雙流縣、漢源縣、都江堰市等地。自1990年起，中國科學(xué)院水生生物研究所將其作為新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行了系統(tǒng)的研究[2]，并對其進(jìn)行了規(guī)范化飼養(yǎng)管理。至今，以稀有鮈鯽為實(shí)驗(yàn)生物的研究涉及生態(tài)毒理學(xué)、農(nóng)藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、水生生物寄生蟲學(xué)等諸多領(lǐng)域，對該種生物的深度研究則多是對某一系統(tǒng)或組織器官進(jìn)行的遺傳學(xué)、胚胎學(xué)或組織學(xué)的研究，但對成體稀有鮈鯽的系統(tǒng)性組織學(xué)的研究尚未見報(bào)道。為此，用中國科學(xué)院水生生物研究所提供的正常生活環(huán)境下的稀有鮈鯽進(jìn)行了整體固定，并制作石蠟切片，經(jīng)HE染色后，采用光學(xué)顯微鏡對其各個(gè)系統(tǒng)的臟器和組織逐一進(jìn)行詳細(xì)的組織形態(tài)學(xué)觀察和描述。

1 材料和方法

1.1 試劑

固定液：Bouin’s液。脫鈣液：30%鹽酸溶液1 L(700 mL 10%福爾馬林，300 mL濃鹽酸)，氯化鈉140 g，冰醋酸20 mL。脫水劑：50%，75%，85%，95%酒精。透明劑：松油醇。包埋蠟：石蠟。脫蠟劑：二甲苯。染色劑：蘇木素染液，伊紅染液。其他：鹽酸酒精，蒸餾水，自來水等。

1.2 耗材

組織包埋盒，載玻片，蓋玻片等。

1.3 儀器

切片機(jī)，水浴展片機(jī)，恒溫箱等。

1.4 切片制作方法

將稀有鮈鯽在Bouin’s液中固定24～48 h，再用自來水輕柔沖洗去表面浮色；于脫鈣液中脫鈣8～16 h后撈出，置于緩慢流動(dòng)的自來水下輕柔沖洗過夜，以去除樣品表面多余的脫鈣液[3]；對稀有鮈鯽各部位和組織臟器進(jìn)行修塊并編號；將修塊完成的樣品分別在50%酒精(2 h)，75%酒精(2 h或過夜)，85%酒精(2 h)，95%酒精(1 h)梯度酒精中脫水[4]；繼而在松油醇[4-5]中透明至組織呈半透明狀后同包埋盒一起浸蠟包埋，完成包埋的樣品于冰面上冷卻凝固；以厚度為3 μm進(jìn)行切片[3]；水浴展片后用載玻片撈出，烘片干燥；再按照常規(guī)HE染色[6]進(jìn)行石蠟切片染色；中性樹膠封片，晾干后于鏡下觀察并采集照片。

2 結(jié)果

2.1 被皮系統(tǒng)組織學(xué)觀察

稀有鮈鯽的皮膚由外側(cè)表皮和內(nèi)部真皮構(gòu)成[7](見圖1)。與哺乳動(dòng)物完全不同的是，稀有鮈鯽的表皮由層數(shù)不等的非角質(zhì)化的立方上皮細(xì)胞構(gòu)成，鏡下可見最外側(cè)的是一些梭形的上皮細(xì)胞，具有分裂能力，從而可對損傷進(jìn)行修復(fù)。表皮中除了最外側(cè)的梭形細(xì)胞，更多的是黏液細(xì)胞(見圖2)。黏液細(xì)胞形態(tài)各異大小不一，胞核多位于細(xì)胞中央呈圓形至卵圓形，胞質(zhì)內(nèi)多有不等量的粉紅均染的黏液樣物質(zhì)，黏液細(xì)胞可以分泌原始黏液，含有包括糖蛋白、酶類、免疫球蛋白[8]等多種物質(zhì)，覆于魚體表面有潤滑、保護(hù)等作用。真皮層主要由結(jié)締組織[9-10]構(gòu)成，位于表皮層與肌肉之間，有多量的成纖維細(xì)胞。鏡下可見呈均染紅色的鱗片穿插于皮膚中。鱗片與皮膚相接之處有圓形的角質(zhì)生成細(xì)胞(見圖3A、B)，其胞質(zhì)中富含角質(zhì)顆粒。隨著魚的生長，鱗片數(shù)量并不會增多，但其體積會增大，從而形成“年輪狀”外觀(見圖3C)。在鱗片游離端側(cè)緣可見數(shù)量不等的色素細(xì)胞分布，主要是黑色素細(xì)胞、紅色素細(xì)胞以及黃色素細(xì)胞等(見圖3D)。

2.2 呼吸系統(tǒng)組織學(xué)觀察

鰓弓由各鰓骨與咽骨及咽齒組成，同其他鯉科魚類一樣，稀有鮈鯽第5對鰓弓退化為咽齒，且具兩行咽齒[1]。屬于硬骨魚的稀有鮈鯽的鰓開口于咽喉，外被鰓蓋，稱內(nèi)鰓裂[11]。稀有鮈鯽具有鰓蓋和鰓板結(jié)構(gòu)，其薄板樣的鰓瓣在鰓腔中舒展分布，又稱鰓耙[11]。每個(gè)鰓弓都有軟骨作為支架，在鰓弓上附著全鰓，全鰓的兩組鰓絲以反向平行的方式向鰓腔分布。鰓瓣的游離部遠(yuǎn)端都分布有輸入輸出的血管，血管中充血明顯。上皮細(xì)胞包圍著鰓弓部，且該部富含黏液分泌細(xì)胞。軟骨組織亦是鰓絲的支架，支持著組成呼吸膜的二級鰓瓣，二級鰓瓣相互平行排列，并與原始鰓瓣呈垂直角度連接[7]，形成一個(gè)個(gè)的鰓小葉[11]。血管化的鰓絲壁圍成的管腔中可見大量的紅細(xì)胞。每個(gè)原始鰓瓣都被復(fù)層細(xì)胞所覆蓋，鰓瓣上還有一些其他類型的細(xì)胞，如扁平上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、黏液細(xì)胞及未分化的細(xì)胞等。氯細(xì)胞位于原始鰓瓣與二級鰓瓣連接處附近的鰓絲上皮內(nèi)[12](見圖4、圖5、圖6局部放大)，核大而圓，胞質(zhì)豐富?；啄ど系囊粚踊螂p層的立方上皮為柱細(xì)胞所支持，覆于二級鰓瓣上。

2.3 心血管系統(tǒng)組織學(xué)觀察

稀有鮈鯽的心血管系統(tǒng)主要由心臟和血管及其中的血液構(gòu)成。心肌有節(jié)律的收縮與舒張使得血液在血管中有序流動(dòng)。稀有鮈鯽的紅細(xì)胞為有核紅細(xì)胞。

2.3.1心臟：從切片上看，同一般的硬骨魚[1]一樣，稀有鮈鯽的心臟(見圖7、8)位于腹前側(cè)，緊鄰鰓腔，由四個(gè)連續(xù)的腔室構(gòu)成，依次分別為靜脈竇、心房、心室和有高度彈性的動(dòng)脈[3]。心臟由心外膜、心肌和心內(nèi)膜三層構(gòu)成。外層的心外膜由單層扁平的上皮細(xì)胞構(gòu)成，與位于單薄的結(jié)締組織上的間皮參與構(gòu)成心包腔[9-10]。肌層在不同部位的厚薄不均，在靜脈竇處較薄，心房的肌層較厚，而心室的肌層最厚。心房的心肌呈松散的海綿狀，而靜脈竇則呈一個(gè)薄壁囊狀結(jié)構(gòu)，主要是由結(jié)締組織構(gòu)成。心肌是一種平滑肌[9-10]，心肌細(xì)胞胞質(zhì)呈嗜酸性紅染，胞核狹長深染。血液從心房中流出經(jīng)房室瓣進(jìn)入心室，心室和心房中均可見大量的有核紅細(xì)胞蓄積。心室腔由貼于心肌纖維上的內(nèi)皮細(xì)胞圍成，其胞核形似逗號。

圖1 皮膚注:1.表皮； 2. 真皮Fig.1 SkinNote:1.Epidermies; 2. Dermis

圖2 皮膚注:1.鱗片； 2. 骨性鱗片； 3. 黏液細(xì)胞； 4. 疏松結(jié)締組織Fig.2 SkinNote:1. Scale; 2. Bony scale; 3. Mucous cell; 4. Soft connective tissue

圖3 鱗片注：A：角質(zhì)生成細(xì)胞(H&E染色)； B：角質(zhì)生成細(xì)胞； C：鱗片增大后形成的“年輪狀”外觀； D：鱗片中分布有色素細(xì)胞Fig.3 ScaleNote：A：Keratinocyte in scale(H&E staining)； B： Keratinocyte in scale； C： Annual ring-like scale； D：Chromocyte in scale

圖4 鰓注:1.鰓弓； 2. 鰓絲Fig.4 GillsNote:1.Gill arch; 2. Gill filaments

圖5 鰓瓣注:1.鰓弓； 2. 鰓瓣； 3. 血管Fig.5 LamellaeNote:1.Gill arches; 2. Lamellae; 3. Blood vessel

圖6 二級鰓瓣注:1.鰓絲； 2. 軟骨支架； 3. 氯細(xì)胞； 4.血管Fig.6 Secondary lamellaeNote:1. Gills; 2. Cartilainous tissue; 3. Chloride cell; 4. Blood vessel

2.3.2血管：血管內(nèi)膜由扁平的內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成，數(shù)層平滑肌細(xì)胞組成的不同厚度的肌層圍在外側(cè)，并被膠原纖維組成的外膜等包被。

圖7 心臟注:1.具有高度彈性的動(dòng)脈；2. 心室；3. 心房Fig. 7 HeartNote:1.Highly elastic bulbus arteriosus; 2.Ventricle; 3.Atrium

圖8 心臟注:1.心室；2.心房；3.靜脈竇Fig.8 HeartNote:1.Ventricle; 2. Atrium; 3. Sinus venosus

3 結(jié)論

從解剖學(xué)和組織學(xué)角度來看，稀有鮈鯽的皮膚由表皮和真皮構(gòu)成。在其表皮外側(cè)覆有鱗片，鱗片是皮膚的衍生物[12]，鏡下可見鱗片中存在骨質(zhì)結(jié)構(gòu)，屬于骨鱗[13]，HE染色呈均質(zhì)的紅色。據(jù)一些研究表明，一部分具有毛細(xì)血管化皮膚的魚類其皮膚亦具有呼吸功能[14]，但稀有鮈鯽的體表被覆鱗片，這種情況下稀有鮈鯽的氣體交換功能主要集中在鰓部，氣囊也參與其中。從解剖結(jié)構(gòu)來看，稀有鮈鯽的魚鰓左右對稱，結(jié)構(gòu)精密。鏡下可見壁層高度血管化的鰓絲[11]呈梳齒狀覆于軟骨支架上形成二級鰓瓣，二級鰓瓣又以并列的人字形排列組成原始鰓瓣，這種結(jié)構(gòu)使得鰓絲以極大的表面積與鰓腔中的水流進(jìn)行接觸，流經(jīng)鰓絲的入鰓血在此進(jìn)行CO2與O2的交換，形成多氧的出鰓血[11，15]。與常見的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相比，稀有鮈鯽的心肌厚度明顯要薄，且成不規(guī)則的形狀排列，在心室中可見交錯(cuò)呈梯狀篩形的心肌層，而非典型的橫向或縱向整齊排列。