劍尾魚腎臟組織的超微結構觀察

林國輝，邱 玫，方展強*

(1.華南師范大學分析測試中心，廣東廣州 510631；2.華南師范大學生命科學學院，廣東廣州 510631)

劍尾魚(Xiphophorushelleri)英文名Swordtail，隸屬于花鳉科(Poeciliidae),胎鳉屬.原產地墨西哥危地馬拉，是一種熱帶性觀賞魚.體型小，繁殖周期短，易飼養(yǎng)，可在實驗室條件下進行純化培養(yǎng),由于對某些農藥、重金屬敏感，近年被開發(fā)作為水環(huán)境污染“活檢測器”的理想實驗魚.有關劍尾魚的生活習性已有較詳細的報道，近年也報道了劍尾魚鰓和肝臟的組織形態(tài)學和超微結構[1-2]，但對其它器官組織及內部結構的研究則尚缺乏資料.腎臟是魚類體內排泄的重要器官，研究其正常形態(tài)結構對魚類的養(yǎng)殖、病害防治及環(huán)境污染檢測等具有重要的指導意義.本研究對劍尾魚腎臟的組織學及超微結構進行了觀察，目的在于了解魚類腎臟的結構與功能的關系，為其生物學特性研究提供有益的佐證.

1 材料和方法

1.1 實驗材料

于2009年6月取自珠江水產研究所，人工繁殖的劍尾魚共24尾,雌雄各半，體長8～10 cm，體質量16～18 g，為8月齡同批孵化的個體.

1.2 組織切片制作

將實驗魚斷鰓放血，剖腹取出腎臟，按不同部位切取組織小塊,用Bouin氏液固定24 h后用體積分數70%乙醇沖洗,各級乙醇脫水,石蠟包埋,切片厚度6～8 μm,經蘇木精-伊紅染色,中性膠封藏后置光學顯微鏡觀察并拍照.

1.3 透射電鏡制樣

取腎臟組織小塊經體積分數為2.5%戊二醛固定,0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH 7.4)沖洗,置體積分數1%鋨酸后固定,再用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH 7.4)沖洗,然后用各級乙醇逐級脫水,包埋、定位、超薄切片,置FEI-Tecnai12型電鏡下觀察并拍照.

2 結果與分析

2.1 腎臟的組織學結構

劍尾魚腎臟呈淺粉紅色，位于體腔背壁，前部略呈兩葉，后部愈合為一體，并以輸尿管通入膀胱.橫切面觀察可見腎外被覆1層結締組織膜，其內主要由腎小體、腎小管、集合管、中腎管和淋巴樣組織構成，其間還分布大小不一的血管和少量結締組織(圖版1).

腎小體(renal corpuscle)由腎小囊(renal capsule)和腎小球(glomerulus)構成，直徑約為60 μm左右.腎小囊是由2層扁平狀上皮細胞構成的薄囊狀結構，由腎小囊包圍的腎小球為由入球小動脈的毛細血管纏繞所形成.腎小囊延伸后移的管即為腎小管(uriniferous tubule).

根據結構特點，腎小管可分為頸段(neck tubule)、近曲小管(proximal convoluted tubule)和遠曲小管(distal convoluted tubule).頸段為腎小管的起始處，管腔小，15～20 μm，向后延伸即形成近曲小管，其管腔增大，20～30 μm.近曲小管由立方狀或柱狀的上皮細胞構成，細胞頂部有極細的粒質，染色較輕；細胞質稀薄，近于透明；核位于胞體中部，圓形或稍長(圖版2).在鏡下觀察，無論是橫切面還是縱切面，在腎小體附近或較遠處，均可觀察到該小管的結構.遠曲小管也由單層上皮細胞構成，管腔30～40 μm(圖版3).

集合管(collecting tubule)是由遠曲小管集合后形成的管道，它與中腎管組成了腎的排尿管.集合管與腎小管的結構有不同之處，其上皮細胞多數為長柱狀，原生質粒狀，其基膜外有粘膜肌層(圖版4).在管的較粗處，粘膜肌層較厚.集合管的末部接近中腎管處，頗粗，其上皮組織已變成復層，與中腎管近似，其外面有一層較厚的粘膜肌層.上述各管在腎臟前、中、后段較均勻分布，由橫、縱切面觀察，往往彼此相混，但因細胞構造不同，并不難分辨.

2.2 腎臟的超微結構

電鏡下觀察(見圖版5、6)，腎小囊由臟層和壁層雙層上皮細胞構成，臟層由足細胞組成，臟層的基膜之內為血管球的內皮細胞；壁層細胞極為扁平,與臟層之間有明顯的間隙.頸段細胞胞核基位，異染色質分布在核周緣；胞質中僅基部分布許多線粒體、電子致密小泡和滑面內質網.

近曲小管細胞呈柱狀，核橢圓形，中位.胞質內分布許多縱行排列的呈桿狀的線粒體、滑面內質網、電子致密小泡和數個溶酶體顆粒.超微結構顯示，第一近曲小管細胞之間在基部有較寬的間隙，但在近管腔處細胞間存在緊密連接結構.在管腔中可見大量纖毛橫斷面，是細胞內緣表面由許多長微絨毛組成的刷狀緣.

遠曲小管前段的細胞核基位，胞質內分布眾多長型線粒體，其嵴發(fā)達而清晰(圖版7)；后段遠曲小管細胞胞質內分布大量大型的線粒體，也分布一些電子透明小泡和電子致密顆粒，以及許多相互吻合成網狀的小管,但無刷狀緣結構，這類細胞被稱為氯細胞(chloride cells)(圖版8).

集合管也無刷狀緣，其管壁細胞胞質內有大型線粒體，它們被發(fā)自細胞基部的質膜迷路所包圍，胞質內還含有一些電子致密顆粒.集合管外被1層纖維性結締組織，其管腔大(圖版9).

劍尾魚腎臟的淋巴樣組織(lymphoid tissue)發(fā)達，數量極多，散布在腎小體、腎小管、集合管和毛細血管之間.在電鏡下可以觀察到4種類型的細胞.

①淋巴細胞(lymphocytes)，胞質少，內含線粒體及一些電子致密顆粒，核大而染色深，具1～2個深染的核仁(圖版9).

②單核細胞(monocytes)，胞質和核染色較淺，核仁不明顯，胞質內分布線粒體、內質網及數個溶酶體(圖版9、10).

③黑色素巨噬細胞(melano-macrophage)，常可見多個細胞聚集分布.細胞較大，多呈圓形，胞質內分布有線粒體、核糖核蛋白體、高爾基體、溶酶體等多種細胞器，還分布眾多大小、形狀不等的致密顆粒，在一些胞體內還含有形態(tài)各異的吞噬體(phago-some).電鏡下可觀察到形態(tài)結構不同的黑色素巨噬細胞(圖版10)，一些黑色素巨噬細胞胞質內除含有原來的細胞器外，還分布著許多致密顆粒.另一些黑色素巨噬細胞胞質中致密顆粒數量明顯減少，一些細胞胞質內則含有黑色素顆粒的吞噬體(圖版11、12).

④紅細胞(erythrocyte)，具細胞核，分布在由內皮細胞胞質構成的毛細血管腔中(圖版9、10).

3 討論

根據硬骨魚類腎臟的外部形態(tài)特點，OGAWA[3]將其歸納分為I、II、III、IV和V種腎類型.劍尾魚腎臟屬于II型，即具“僅腎中后部愈合且中后部發(fā)達，向兩側擴展”的特點.劍尾魚腎臟的結構與所有其它硬骨魚類的相似，均具腎小體、腎小管、連接小管、集合管等結構和許多淋巴樣組織.從組織切面來看，劍尾魚與華鯪(Sinilabeorendahli)腎的結構相似，腎小體數量較少，其分布彌散，表明硬骨魚類長期適應水生生活環(huán)境，新陳代謝水平遠比不上鳥類和哺乳類等高等脊椎動物[4].有學者[5]認為硬骨魚類的腎單位并不存在頸段和間段.鐘明超等[6]比較白甲魚(Varicorhinussinus)、大鰭鳠(Mystusmacropterus)和斑鱖(Sinipercascherzeri)腎，研究發(fā)現，大鰭鳠有一極短的頸段，但未見間段；而在白甲魚和斑鱖腎單位中既無頸段也沒有間段.在劍尾魚腎單位中觀察到頸段，但未發(fā)現間段，表明不同種類在結構上仍存在一些差異，這可能與其生活環(huán)境相適應有關.一般將近曲小管分為第一近曲小管和第二近曲小管，前者是腎小管中最長且非常彎曲的一段，而第二近曲小管緊接其后，其管腔比前者小，游離面刷狀緣也沒有前者明顯.劍尾魚腎小管較發(fā)達，數目較多.與其它屬于鯉科魚的淡水魚類一樣，長期生活在淡水中，后段遠曲小管細胞類似氯細胞[7]，擔負重吸收離子的功能，因而保留遠曲小管結構.而絕大多數海產的鱸形目魚類其腎單位無遠曲小管，屬典型的海洋魚類腎臟[8].與高等脊椎動物比較，硬骨魚類腎的分化程度低，但除了具腎單位及其外排管道司排除代謝廢物、維持滲透壓平衡外，淋巴樣組織也散布在腎中，具有產生免疫細胞等功能.此外，內分泌腺如斯坦尼氏小體和甲狀腺濾泡也被發(fā)現分布在腎淋巴樣組織之間.由此可見，硬骨魚類的腎臟屬于一個具有多種生理功能的復合器官[6].

淋巴樣組織中的黑色素巨噬細胞又被稱成噬苦味酸細胞，分布于魚類腎臟外，也分布在脾臟和消化腺中[9].國內外一些學者對黑色素巨噬細胞的來源、結構以及分布已作過報道[6，10].黑色素巨噬細胞在光鏡下呈現圓形或卵圓形結構,容易與其周圍的淋巴組織細胞相區(qū)分,而在電鏡下,它們一般是以成群巨噬細胞的形式出現[11]，與本研究所觀察的結果相一致.目前對魚類黑色素巨噬細胞的來源、結構、功能、分布、發(fā)育過程及細胞類型的認識尚未取得一致的看法.早期對斜齒鳊(Rutilusrutilus)和鮈(Gobiogobio)腎臟的研究認為黑色素巨噬細胞是由處于不同發(fā)育階段的同一類型巨噬細胞發(fā)育而來[12].一些學者則認為，當外周血中的單核細胞進入造血組織后可轉變成巨噬細胞,并能進一步轉化成黑色素巨噬細胞[13].也有認為由網狀細胞發(fā)育而來的吞噬性網狀細胞可轉變成黑色素巨噬細胞[14].張耀光等[15]對長吻鮠腎黑色素巨噬細胞發(fā)育過程的超微結構觀察證明其早、中、晚期的黑色素巨噬細胞是來自同一類的巨噬細胞發(fā)育而成，也就是由幼稚活躍到逐步衰老消亡的發(fā)育過程.也有研究認為,魚類黑色素巨噬細胞中心(melano-macrophase centres)的細胞來源于脾臟的橢圓體,同時它們可能是原始的生發(fā)中心[16].但近年梅景良等[10]對健康黑鯛頭腎、體腎、脾臟及肝臟造血組織基質中的黑色素巨噬細胞進行了超微結構研究,結果發(fā)現,黑鯛的黑色素巨噬細胞可分成非典型和典型兩類黑色素巨噬細胞.非典型黑色素巨噬細胞的胞質中不含典型的黑色素體,典型黑色素巨噬細胞的胞質中則含典型的極度濃染的黑色素體.該研究還發(fā)現不同類型黑色素巨噬細胞具有不同超微結構的前體細胞(phylogenetic pre-cursor).有關劍尾魚腎臟組織中黑色素巨噬細胞的來源與結構變化將另文進行更為深入地探討.

另外，已報道在一些硬骨魚類如白甲魚的腎臟中既有斯坦尼氏小體也有甲狀腺濾泡的分布，但另一些種類，如大鰭鳠和斑鱖腎中僅發(fā)現斯坦尼氏小體，未見甲狀腺濾泡[6].研究表明，硬骨魚類進化過程中，腎臟中淋巴樣組織以及甲狀腺濾泡的發(fā)達程度反映其進化水平，高等的種類淋巴樣組織較發(fā)達，并沒有甲狀腺濾泡.在劍尾魚腎中尚未發(fā)現斯坦尼氏小體和甲狀腺濾泡的分布，這可能與本實驗的取樣有關，將有待作進一步觀察.

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