子午沙鼠與SD大鼠腎臟形態(tài)學特征的比較

袁江玲，徐曉輝，史深，張燕，徐藝玫

(新疆維吾爾自治區(qū)疾病預防控制中心，烏魯木齊 830011)

子午沙鼠(Merionesmeridianus)屬嚙齒目(Rodentia)，倉鼠科(Cricetid-ae)，沙鼠亞科(Gerbillinae)，沙鼠屬(Meriones)動物，抗病力強，繁殖快[1-2]。該鼠具有體積小、性情溫和、繁殖力強、性成熟早、易馴眠和易飼養(yǎng)、有膽囊等特點，符合實驗動物的優(yōu)選條件。子午沙鼠作為待開發(fā)的新的實驗動物資源，已受到國內外研究者的關注，在腦神經外科及寄生蟲學等[3-5]許多領域具有廣泛的應用前景。野生子午沙鼠靠食用耐旱的灌叢植物的莖葉或者尚未掉落的種子補充體內水分，腎臟的結構與尿濃縮能力相適應，因此其腎臟也具有一定的特征性[6]。本研究運用光學顯微鏡技術研究了野生子午沙鼠腎臟的形態(tài)和組織學特點并與SD大鼠進行比較，旨在揭示其腎組織結構的特殊性，為子午沙鼠在生物學方面的研究提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物

選取成年野生子午沙鼠和SPF級SD大鼠各20只，雌雄各半，用于解剖學及組織形態(tài)學數(shù)據分析及比較，12周齡的SD大鼠和體重72 g以上的子午沙鼠為成年鼠[7]。野生子午沙鼠于2015年5月捕獲自新疆輪臺地區(qū)，體重在60～110 g之間，屬子午沙鼠塔里木亞種，在室溫22～26℃、自然光照的普通實驗室環(huán)境下適應性飼養(yǎng)。SD大鼠購自新疆實驗動物研究中心，實驗動物生產許可證號:【SCXK(新)2011-0001】，實驗動物使用許可證號:【SYXK(新)2011-0002】。

1.1.2 試劑與儀器

HE染色液(自配)、Masson染色試劑盒及PAS染色試劑盒(Baso，中國)、電子天平(BS323S, Sartorius,德國)、立體解剖鏡(XTC-I，Olympus，日本)、石蠟旋轉式切片機(HM325，Thermo，德國)、生物組織自動脫水機(TS-12H，亞鵬，中國)、生物組織冷凍包埋機(BM-VI，亞鵬，中國)、顯微成像系統(tǒng)(5000B，Leica，德國)、數(shù)字切片掃描儀(Pannoramic SCAN，3DHISTECH，匈牙利)。

1.2 方法

動物經CO2過量處死，稱重后進行大體解剖觀察，然后摘取兩側腎臟，去除腎周脂肪和結締組織，以吸水紙吸去表面液體后稱重，然后將腎臟置于4%甲醛溶液中固定。48 h后取出組織以流水去除甲醛，沿冠狀切面將腎臟切開觀察解剖學差異；保留最中間約0.2 cm厚度的腎臟組織，經梯度酒精脫水、二甲苯透明、石蠟包埋、制作石蠟切片，蠟塊組織修切至接近最大面積處時連續(xù)切片3張，分別進行HE染色、Masson染色和PAS染色。HE染色切片用數(shù)字切片掃描儀進行切片掃描，用其自帶看圖軟件Pannoramic Viewer測量切片中腎臟皮質厚度(cortical thickness，CT)、外髓質厚度(outer medullar thickness，OMT)、皮質面積(cortical area，CA)、外髓質面積(outer medullar area，OMA)、內髓質面積(inner medullar area，IMA)、腎臟切面面積(renal area，RA)、計數(shù)整個切面內的腎小球個數(shù)。PAS染色切片在20倍物鏡下隨機選擇腎臟皮質(cortical)和近髓質(near medulla)處10個視野計數(shù)近曲小管(proximal convoluted tubules, PCT)與遠曲小管(distal convoluted tubules, DCT)的數(shù)量。Masson染色切片觀察動物腎臟內纖維組織的分布情況。

1.3 統(tǒng)計學分析

圖1 SD大鼠與子午沙鼠腎臟冠狀剖面圖Figure 1 Coronal profile of kidneys of SD rats and M.meridianus

2 結果

2.1 腎臟解剖學差異種間比較

如圖1所見，成年SD大鼠與子午沙鼠腎臟冠狀剖面圖，可以看到子午沙鼠具有較長的、突出于腎盂的腎乳頭。

2.2 腎臟組織形態(tài)學觀察

腎臟組織切片鏡檢結果，如圖2所示，HE染色切片中SD大鼠與子午沙鼠腎臟皮質部無明顯差異，而子午沙鼠的髓質部散在分布多量的形似纖維組織的成份，經Masson染色可確認為纖維組織；PAS染色可清楚的顯示近曲小管的刷狀緣，便于計數(shù)腎臟組織切片中近曲小管及遠曲小管的切面數(shù)量，用于進行統(tǒng)計學分析。

2.3 腎臟組織形態(tài)學參數(shù)種間比較

子午沙鼠與SD大鼠腎臟的外髓質厚度與皮質厚度之比(OMT/CT)、外髓質面積與皮質面積之比(OMA/CA)、外髓質面積與腎臟面積之比(OMA/RA)無顯著的種間差異；子午沙鼠與SD大鼠腎臟皮質部近曲與遠曲小管數(shù)之比(CPT/CDT)有顯著的種間差異(P<0.05)；內髓質面積與皮質面積之比(IMA/CA)、內髓質面積與腎臟面積之比(IMA/RA)、髓質面積與皮質面積之比(MA/CA)、腎指數(shù)(Kidney index)、腎單位密度(Nephron density)以及近髓部近曲與遠曲小管數(shù)之比(NMPT/NMDT)在兩種實驗動物間均有極顯著的種間差異(P<0.01)(見表1)。

注：a：SD大鼠腎臟皮質(HE染色，×50)；b：子午沙鼠腎臟皮質(HE染色，×50)；c：SD大鼠腎臟髓質(HE染色，×50)；d：子午沙鼠腎臟髓質(HE染色，×50)；e：子午沙鼠腎臟髓質(Masson染色，×100)；f：子午沙鼠腎臟(PAS染色，×400)。圖2 SD大鼠與子午沙鼠腎臟組織學圖像Note. a, SD rat kidney cortex (H&E staining,×50). b, Meriones meridianus kidney cortex (HE staining,×50). c: SD rat kidney medulla (HE staining,×50). d, Meriones meridianus kidney medulla (HE staining,×50). e: Meriones meridianus kidney medulla (Masson staining,×100). f: Meriones meridianus kidney (PAS staining,×400).Figure 2 Histological images of kidneys in the SD rats and Meriones meridianus

表1 腎臟組織形態(tài)學參數(shù)比較Table 1 Comparison of the renal tissue morphological

注：和SD大鼠比較，*P< 0.05，**P< 0.01。

Note. Compared with the SD rat，*P< 0.05，**P< 0.01.

3 討論

研究表明，哺乳動物腎臟內髓質參與尿液濃縮過程，是尿素循環(huán)累積的場所，更大面積的內髓質表示更強的尿素累積能力，通過測定內髓質面積與腎臟面積、髓質面積與皮質面積的比值，可以評估腎臟對水環(huán)境的適應能力[13-15]。生活于干旱地區(qū)的小型哺乳動物，其腎臟形態(tài)學的各種指標均較高[16]。本研究中子午沙鼠與SD大鼠相比，內髓質面積與皮質和腎臟切面面積之比均存在極顯著性差異，而外髓質與皮質的厚度和面積比，以及外髓質面積與腎臟切面面積之比則無明顯的種間差異。

動物的節(jié)水能力表現(xiàn)了其對棲息地環(huán)境中水分條件的適應性，生活于干旱地區(qū)動物應具備更長的近曲小管，而生活于水源充足地區(qū)動物的近曲小管較短[17]。子午沙鼠與SD大鼠相比，單位面積內近曲小管數(shù)與遠曲小管數(shù)之比有極顯著的種間差異，組織切片中子午沙鼠的近曲小管截面數(shù)更多說明它有比SD大鼠更長的近曲小管，近曲小管具有重吸收水分的功能，因此，子午沙鼠的尿濃縮能力與其更長的近曲小管有較大相關性。此外，子午沙鼠的腎單位密度較SD大鼠高，相對多的腎小球數(shù)量使尿液濾過率也相對增加，濃縮尿液的功能也相應增強[18]。

子午沙鼠因其獨特的解剖學、生理學和行為學特征在營養(yǎng)代謝病、腦血管疾病、寄生蟲病，自發(fā)性腫瘤等諸多研究中應用廣泛[19]。經過多次解剖子午沙鼠，研究人員還發(fā)現(xiàn)子午沙鼠的輸尿管相較于SD大鼠的要粗一些；子午沙鼠的腦大致為菱形，而SD大鼠的則為橢圓形。此外，子午沙鼠的聽覺十分靈敏，通過解剖發(fā)現(xiàn)它的聽泡非常發(fā)達，體積是SD大鼠的幾倍，因此研究小組認為子午沙鼠在實驗動物研究領域會有更大的空間。有研究表明[20]，不同地區(qū)的子午沙鼠有較高的遺傳多樣性，研究小組對新疆子午沙鼠的葉氏亞種(吐魯番地區(qū))和塔里木亞種(輪臺地區(qū))進行了室內繁殖實驗，據研究人員初步觀察發(fā)現(xiàn)兩地的子午沙鼠在形體及外觀上均有較大差異，葉氏亞種的平均體重僅為塔里木亞種的3/5左右。因此，子午沙鼠的實驗化研究具有一定的科學意義。