稀有鯽鰓的組織結(jié)構(gòu)及水體鎘暴露對其影響

詹素平,劉小紅,王志堅

(西南大學生命科學學院,淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室,水產(chǎn)科學重慶市市級重點實驗室,重慶　400715)

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詹素平,劉小紅,王志堅

(西南大學生命科學學院,淡水魚類資源與生殖發(fā)育教育部重點實驗室,水產(chǎn)科學重慶市市級重點實驗室,重慶400715)

摘要：運用石蠟切片技術(shù)和掃描電鏡技術(shù)對稀有鯽(Gobiocypris rarus)鰓結(jié)構(gòu)進行觀察,并采用濃度為2 mg/L的CdCl2水溶液對稀有鯽進行急性毒理實驗。結(jié)果顯示：稀有鯽具4對鰓,由鰓耙、鰓弓、鰓絲及鰓小片組成。鰓的各個部位表面均有上皮細胞覆蓋；鰓耙和鰓弓具味蕾,鰓弓上還具不同類型的黏液細胞；相鄰鰓小片的上皮細胞間也分布有黏液細胞,在鰓小片基部有氯細胞著生。鰓絲表面有不規(guī)則凹陷和微嵴,具溝、坑、孔等結(jié)構(gòu)；鰓小片兩面均呈凹凸狀。在2 mg/L的CdCl2水溶液暴露下,鰓受到損傷,發(fā)生鰓小片充血呈球狀,鰓上皮水腫、脫落,黏液細胞增多等現(xiàn)象；并隨時間延長受損程度加重。

關(guān)鍵詞：鎘；稀有鯽(Gobiocypris rarus)；鰓組織

魚類的鰓除了呼吸作用之外,還在滲透調(diào)節(jié)、維持酸堿平衡和含氮廢物排泄方面具有重要作用[1]。鰓也是水體毒物首要的攻擊目標,一旦受損,直接影響魚類氣體交換、滲透調(diào)節(jié)等功能[2]。水產(chǎn)動物有毒金屬污染的主要來源可分為外源性和內(nèi)源性(生物富集),外源性污染包括水質(zhì)、底泥、空氣、藥物、飼料等[3]。鎘(Cd)元素普遍存在于大氣、水體和土壤中[4],作為一種生物蓄積性強、毒性持久、具有“三致”作用的劇毒元素,過量的攝入鎘對生物體危害極其嚴重[4]；不同形式的鎘毒性不同,硝酸鎘和氯化鎘易溶于水,故對動植物和人體的毒性較高[5]。

1材料和方法

1.1試劑

CdCl2·2.5H2O (分析純，購自重慶市科龍化工試劑廠)為實驗水體鎘離子源試劑,先配制成濃度為20 mg/L的母液儲藏備用,然后根據(jù)實驗需要稀釋成不同濃度；戊二醛(分析純),購自生工生物工程有限責任公司。

1.2實驗魚及染毒方式

1.3試驗方法

在試驗12、24、48、72、96 h時分別隨機選取2尾魚用于掃描電鏡觀察、2尾用于組織學觀察。掃描電鏡樣品先用蒸餾水沖洗表面,然后在解剖盤冰塊上快速取出魚鰓放入2.5%戊二醛中固定；組織學樣品放入Bouin′s液固定24 h,各級酒精脫水,二甲苯透明,石蠟包埋、切片(厚度3～5 μm),H.E、Mallory′s三色法、汞-溴酚藍染色,顯微鏡(Nikon DXM1200，日本)觀察、拍照，SPSS17.0數(shù)據(jù)分析。

2結(jié)果

2.1鰓的結(jié)構(gòu)

2.1.1解剖結(jié)構(gòu)

2.1.2組織結(jié)構(gòu)

2.1.2.1鰓弓和鰓耙

2.1.2.2鰓絲和鰓小片

鰓絲橫切，可見入鰓絲動脈和出鰓絲動脈，二者分別為貫穿于鰓弓的入鰓動脈和出鰓動脈的分支(圖版Ⅰ-3)。鰓絲縱切，可見鰓絲中有結(jié)締組織包裹的軟骨組織,軟骨組織位于鰓絲內(nèi)側(cè),軟骨細胞在其中呈長橢圓狀，鰓小片內(nèi)密布毛細血管(圖版Ⅰ-4)。鰓絲兩側(cè)有鰓小片著生,在鰓絲基部至中前部區(qū)域鰓小片彼此大致平行且長度近似相等,靠近鰓絲尖端的鰓小片逐漸減短,至融合。鰓絲、鰓小片表面均覆蓋著扁平上皮細胞。鰓絲上皮為復(fù)層上皮細胞,包括扁平細胞、黏液細胞、泌氯細胞等(圖版Ⅰ-5)；泌氯細胞嗜酸性,H.E染色呈淺紅色,Mallory′s三色法著色較淺,其細胞體積顯著膨大,核較扁平細胞的核大,核仁不明顯,細胞呈卵圓形,多分布在鰓小片的基部；黏液細胞中性偏酸性,AB-PAS染色呈紫紅色(圖版Ⅰ-6),Mallory′s三色法染色呈藍色(圖版Ⅰ-7),細胞圓形或橢圓形,細胞核不明顯或位于細胞邊緣；分布在鰓絲上相鄰鰓小片之間,和鰓弓上的黏液細胞類型不同。鰓小片具有兩層扁平上皮細胞,柱細胞將兩層上皮細胞隔開,其中還分布著血細胞(圖版Ⅰ-7),Mallory′s三色法染色呈橘紅色。

2.1.3鰓絲及鰓小片掃描結(jié)構(gòu)

通過掃描電鏡觀察,鰓絲表面有較多不規(guī)則凹陷和不明顯的微嵴,有溝、孔、坑等結(jié)構(gòu),使之表面粗糙(圖版Ⅰ-8)；鰓小片呈三角形,表面不同于鰓絲,與鰓絲長軸近垂直排列,其邊緣具褶皺,表面凹凸不平且有不同程度地向內(nèi)凹陷(圖版Ⅰ-9),鰓小片兩面結(jié)構(gòu)類似。

2.2急性鎘暴露試驗鰓組織化學結(jié)構(gòu)變化

對照組鰓小片結(jié)構(gòu)完整、排列整齊(圖版Ⅰ-5)。鎘暴露12 h,觀察到有的鰓小片充血,形成球狀(圖版Ⅰ-10)；24 h后,觀察到相鄰鰓小片不同程度融合,部分上皮細胞水腫,偶有脫落(圖版Ⅰ-11)；48 h后上皮細胞亦有水腫,有的鰓小片嚴重變形(圖版Ⅰ-12),染毒48 h和72 h后可見某些鰓小片之間黏液細胞肥大、增生(圖版Ⅰ-13、14、15)；72 h后,鰓小片游離端上皮細胞水腫部位增多和鰓小片基部上皮細胞(鰓絲上皮細胞)脫落(圖版Ⅰ-16)；96 h后,鰓絲部分幾乎沒有黏液細胞,鰓絲上皮細胞脫落嚴重(圖版Ⅰ-17、18),鰓絲厚度變化及黏液細胞變化見表1。由此可見,隨著作用時間的增加,鰓組織損傷加重。

表1　Cd對稀有　鯽鰓結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的影響

注：*P≤0.05，表示與對照組的顯著性差異。

3討論

參考文獻：

[1]Evans D H，Piermarini P M，Choe K P．The multifunctional fish gill：dominant site of gas exchange，osmoregulation，acid-base regulation，and excretion of nitrogenous waste[J]．Physiol Rev，2005，85(1)：97-177．

[2]周海云，洪華嫦，王喜梅，等．五氯酚對魚鰓絲組織結(jié)構(gòu)及電解質(zhì)元素的影響[J]．應(yīng)用與環(huán)境生物學報，2004，10(1)：84-87．

[3]鄭宗林，黃朝芳，廖三賽．重金屬對魚類的危害及污染防治[J]．中國飼料，2003，(15)：23-24．

[4]杜麗娜，余若禎，王海燕，等．重金屬鎘污染及其毒性研究進展[J]．環(huán)境與健康雜志，2013，30(2)：167-174．

[5]謝黎虹，許梓榮．重金屬鎘對動物及人類的毒性研究進展[J]．浙江農(nóng)業(yè)學報，2003，15(6)：376-381．

[8]關(guān)海紅，藺玉華．鯉魚鰓組織結(jié)構(gòu)及鰓對重金屬離子的耐受性[J]．水產(chǎn)學雜志，2004，17(1)：68-72．

[9]關(guān)海紅，潘偉志，藺玉華，等．4種重金屬對松浦鯉生長及組織的影響[J]．華中農(nóng)業(yè)大學學報，2005，24(1)：68-73．

[10]徐永江，柳學周，于志剛，等．幾種重金屬離子對半滑舌鰨組織損傷的研究[J]．海洋水產(chǎn)研究，2005，26(6)：11-16．

[11]明璽，吳玲玲，陳玲，等．林丹短期暴露下的斑馬魚(Brachydaniorerio)組織學變化[J]．生態(tài)毒理學報，2006，1(3)：243-248．

[12]溫茹淑，鄭清梅，徐鴻飛，等．Hg2+對草魚魚種腎、鰓Na+/K+-ATPase及其組織結(jié)構(gòu)的影響[J]．江西農(nóng)業(yè)大學學報，2012，34(5)：1014-1020．

[13]謝從新．魚類學[M]．北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2010：97-98．

[16]方展強，邱玫，王春鳳．劍尾魚鰓結(jié)構(gòu)的光鏡、掃描和透射電鏡觀察[J]．電子顯微學報，2004，23(5)：553-559．

[17]Srivastava N，Kumari U，Rai A K，et al．Histochemical analysis of glycoproteins in the gill epithelium of an Indian major carp，Cirrhinusmrigala[J]．Acta Histochem，2012，114(6)：626-635．

[18]區(qū)又君，陳四海，李加兒，等．珠江口池養(yǎng)梭魚鰓的光鏡、掃描和透射電鏡觀察[J]．四川動物，2013，32(4)：550-554．

[19]鄭曙明，吳青．白甲魚鰓的掃描電鏡觀察[J]．西南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版)，2005，27(3)：413-415．

[20]郭淑華，王良臣．鯉鰓表面結(jié)構(gòu)掃描電鏡研究[J]．水生生物學報，1998，12(1)：54-58．

[21]曹善東，孫京田．泥鰍鰓表面形態(tài)結(jié)構(gòu)掃描電鏡研究[J]．海洋湖沼通報，1995，(1)：74-79．

[22]韓楨鍔，宋學君，岳丙宜，等．草魚鰓掃描電鏡研究[J]．南開大學學報(自然科學版)，1992，(2)：12-17．

[23]李加兒，區(qū)又君，劉匆．紅笛鯛和卵形鯧鲹鰓的掃描電鏡觀察與功能探討[J]．海洋水產(chǎn)研究，2007，28(6)：45-50．

[24]Lewis S V，Potter I C．A scanning electron study microscope of the gills of the lamprey，Lampetrafluviatilis(L.)[J]．Micron (1969)，1976，7(3)：205-211．

[25]任爽，晏正碧，馬秀慧，等．貝氏高原鰍鰓結(jié)構(gòu)的觀察[J]．貴州農(nóng)業(yè)科學，2011，39(6)：128-130．

[26]鄭曙明，吳青．華鯪鰓表面形態(tài)結(jié)構(gòu)掃描電鏡觀察[J]．四川動物，2011，30(2)：212-213，219．

[27]吳玲玲，陳玲，張亞雷，等．對斑馬魚鰓和肝組織結(jié)構(gòu)的影響[J]．生態(tài)學雜志，2007，26(5)：688-692．

[28]藺玉華，關(guān)海虹．甲基汞對鯉魚鰓組織及氯細胞的影響[J]．水產(chǎn)學雜志，2003，16(1)：53-56．

[29]關(guān)海紅，藺玉華，劉偉．汞在松浦鯉體內(nèi)的轉(zhuǎn)化及對鰓組織的損傷[J]．大連水產(chǎn)學院學報，2004，19(1)：59-61．

[30]雷忻，杜團，廉振民，等．重金屬鉻對金魚的毒性效應(yīng)及鰓的組織學影響[J]．水生態(tài)學雜志，2009，2(5)：71-74．

[31]徐永江，柳學周，孫中之，等．銅對半滑舌鰨鰓組織結(jié)構(gòu)和Na+-K+-ATPase活性影響的研究[J]．海洋水產(chǎn)研究，2006，27(2)：99-106．

[32]商群，林宜平，黃蒲生，等．重金屬鹽類對淡水真骨魚鰓毒作用的實驗觀察[J]．海峽預(yù)防醫(yī)學雜志，1996，2(4)：47-48．

[33]Al-Ghanbousi R，Ba-Omar T，Victor R．Effect of deltamethrin on the gills ofAphaniusdispar：A microscopic study[J]．Tissue Cell，2012，44(1)：7-14．

[34]Wendelaar Bonga S E，Lock R A C．Toxicants and osmoregulation in fish[J]．Neth J Zool，1992，42(2-3)：478-493．

(責任編輯：鄧薇)

圖版Ⅰ　稀有　鯽鰓顯微及掃描結(jié)構(gòu)

圖版說明:

圖版Ⅰ-1:示鰓弓黏液細胞(MC),AB-PAS染色

圖版Ⅰ-2:示鰓耙味蕾(TB),黏液細胞(MC),汞-溴酚藍染色

圖版Ⅰ-3:鰓絲橫切,示入鰓絲動脈(Aa)、出鰓絲動脈(Ea)及鰓絲軟骨(GFC),H.E染色

圖版Ⅰ-4:示鰓絲(GF/SF)、鰓小片(SL)及鰓絲中部厚度(雙箭頭)、鰓絲軟骨，H.E染色.

圖版Ⅰ-5:鰓絲及鰓小片結(jié)構(gòu),示血細胞(BC)、泌氯細胞(CLC)、柱細胞(PC)、扁平細胞(PVC)，H.E染色.

圖版Ⅰ-6:示鰓絲黏液細胞,AB-PAS染色.

圖版Ⅰ-7:示鰓小片血細胞、鰓絲血管竇及黏液細胞、基膜(M),Mallory′s三色法染色.

圖版Ⅰ-8、9:鰓絲及鰓小片掃描結(jié)構(gòu),示鰓絲上坑、溝(箭頭)、孔(箭)等結(jié)構(gòu)及鰓小片表面凹凸不平

圖版Ⅰ-10:染毒12 h鰓絲結(jié)構(gòu),示鰓小片充血呈球狀(箭頭)、鰓小片上皮細胞水腫(星號),H.E染色

圖版Ⅰ-11:染毒24 h鰓絲結(jié)構(gòu),示鰓小片不同程度的融合(箭),H.E染色

圖版Ⅰ-12、13、14:染毒48 h鰓絲結(jié)構(gòu),依次示鰓絲卷曲混亂排列及黏液細胞肥大、增生(箭頭),H.E染色,Mallory′s三色法,AB-PAS染色

圖版Ⅰ-15、16:染毒72 h鰓絲結(jié)構(gòu),示黏液細胞肥大增生(箭頭)，鰓小片上皮細胞水腫(星號)，Mallory′s三色法、AB-PAS染色

圖版Ⅰ-17、18:染毒96 h鰓絲結(jié)構(gòu),示鰓絲上皮脫落后鰓絲中部厚度(雙箭頭),鰓小片上皮細胞水腫(星號),H.E染色

收稿日期：2015-07-17；

修訂日期：2016-03-18

第一作者簡介：詹素平(1991-)，女，碩士研究生，專業(yè)方向為資源動物學。E-mail:zhansuing@163.com 通訊作者：王志堅。E-mail:wangzj1969@126.com

中圖分類號：S931.3

文獻標識碼：A

文章編號：1000-6907-(2016)04-0025-06

Structure of the gill of rare minnow (Gobiocypris rarus) and effects of waterborne cadmium on it

ZHAN Su-ping,LIU Xiao-hong,WANG Zhi-jian

(KeyLaboratoryofFreshwaterFishReproductionandDevelopment,MinistryofEducation,TheKeyLaboratoryofAquaticScienceofChongqing,SchoolofLifeScience,SouthwestUniversity,Chongqing400715,China)

Abstract：The histological and surface structures of the gill of rare minnow were observed by technology of paraffin section and electron microscopy scanning.Acute toxicity test of waterborne cadmium chloride (2 mg/L) on the gill of rare minnows was conducted.The results showed that there were 4 pairs of holobranch in rare minnow,and each was composed of gill rakers,gill arch,gill filaments and secondary lamellae arranged on both sides of gill filaments.The surface of the gills was covered by the epithelial cell;taste buds could be observed in both gill rakers and arch.The gill arch had different types of mucous cells,which was also distributed among the adjacent epithelial cells of secondary lamellae.Chloride cells were mainly found in base of secondary lamellae.From SEM,some unregulated structures,including indentations,micropits and crevices were observed on gill filaments,and gill lamellae was organized as machicolated form on both sides.After waterborne cadmium (2 mg/L) exposure,damage including congestion of secondary lamellae that presented spherality,edema and drop of epithelial cells,increased mucus cells was observed;and the damage aggravated with the extension of exposure time.

Key words：cadmium;Gobiocypris rarus;gill

資助項目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203086)；重慶市科委重點實驗室專項經(jīng)費