稀有鲫鳃的组织结构及水体镉暴露对其影响

詹素平,刘小红,王志坚

(西南大学生命科学学院,淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室,水产科学重庆市市级重点实验室,重庆　400715)



詹素平,刘小红,王志坚

(西南大学生命科学学院,淡水鱼类资源与生殖发育教育部重点实验室,水产科学重庆市市级重点实验室,重庆400715)

摘要：运用石蜡切片技术和扫描电镜技术对稀有鲫(Gobiocypris rarus)鳃结构进行观察,并采用浓度为2 mg/L的CdCl2水溶液对稀有鲫进行急性毒理实验。结果显示：稀有鲫具4对鳃,由鳃耙、鳃弓、鳃丝及鳃小片组成。鳃的各个部位表面均有上皮细胞覆盖；鳃耙和鳃弓具味蕾,鳃弓上还具不同类型的黏液细胞；相邻鳃小片的上皮细胞间也分布有黏液细胞,在鳃小片基部有氯细胞着生。鳃丝表面有不规则凹陷和微嵴,具沟、坑、孔等结构；鳃小片两面均呈凹凸状。在2 mg/L的CdCl2水溶液暴露下,鳃受到损伤,发生鳃小片充血呈球状,鳃上皮水肿、脱落,黏液细胞增多等现象；并随时间延长受损程度加重。

关键词：镉；稀有鲫(Gobiocypris rarus)；鳃组织

鱼类的鳃除了呼吸作用之外,还在渗透调节、维持酸碱平衡和含氮废物排泄方面具有重要作用[1]。鳃也是水体毒物首要的攻击目标,一旦受损,直接影响鱼类气体交换、渗透调节等功能[2]。水产动物有毒金属污染的主要来源可分为外源性和内源性(生物富集),外源性污染包括水质、底泥、空气、药物、饲料等[3]。镉(Cd)元素普遍存在于大气、水体和土壤中[4],作为一种生物蓄积性强、毒性持久、具有“三致”作用的剧毒元素,过量的摄入镉对生物体危害极其严重[4]；不同形式的镉毒性不同,硝酸镉和氯化镉易溶于水,故对动植物和人体的毒性较高[5]。

1材料和方法

1.1试剂

CdCl2·2.5H2O (分析纯，购自重庆市科龙化工试剂厂)为实验水体镉离子源试剂,先配制成浓度为20 mg/L的母液储藏备用,然后根据实验需要稀释成不同浓度；戊二醛(分析纯),购自生工生物工程有限责任公司。

1.2实验鱼及染毒方式

1.3试验方法

在试验12、24、48、72、96 h时分别随机选取2尾鱼用于扫描电镜观察、2尾用于组织学观察。扫描电镜样品先用蒸馏水冲洗表面,然后在解剖盘冰块上快速取出鱼鳃放入2.5%戊二醛中固定；组织学样品放入Bouin′s液固定24 h,各级酒精脱水,二甲苯透明,石蜡包埋、切片(厚度3～5 μm),H.E、Mallory′s三色法、汞-溴酚蓝染色,显微镜(Nikon DXM1200，日本)观察、拍照，SPSS17.0数据分析。

2结果

2.1鳃的结构

2.1.1解剖结构

2.1.2组织结构

2.1.2.1鳃弓和鳃耙

2.1.2.2鳃丝和鳃小片

鳃丝横切，可见入鳃丝动脉和出鳃丝动脉，二者分别为贯穿于鳃弓的入鳃动脉和出鳃动脉的分支(图版Ⅰ-3)。鳃丝纵切，可见鳃丝中有结缔组织包裹的软骨组织,软骨组织位于鳃丝内侧,软骨细胞在其中呈长椭圆状，鳃小片内密布毛细血管(图版Ⅰ-4)。鳃丝两侧有鳃小片着生,在鳃丝基部至中前部区域鳃小片彼此大致平行且长度近似相等,靠近鳃丝尖端的鳃小片逐渐减短,至融合。鳃丝、鳃小片表面均覆盖着扁平上皮细胞。鳃丝上皮为复层上皮细胞,包括扁平细胞、黏液细胞、泌氯细胞等(图版Ⅰ-5)；泌氯细胞嗜酸性,H.E染色呈浅红色,Mallory′s三色法着色较浅,其细胞体积显著膨大,核较扁平细胞的核大,核仁不明显,细胞呈卵圆形,多分布在鳃小片的基部；黏液细胞中性偏酸性,AB-PAS染色呈紫红色(图版Ⅰ-6),Mallory′s三色法染色呈蓝色(图版Ⅰ-7),细胞圆形或椭圆形,细胞核不明显或位于细胞边缘；分布在鳃丝上相邻鳃小片之间,和鳃弓上的黏液细胞类型不同。鳃小片具有两层扁平上皮细胞,柱细胞将两层上皮细胞隔开,其中还分布着血细胞(图版Ⅰ-7),Mallory′s三色法染色呈橘红色。

2.1.3鳃丝及鳃小片扫描结构

通过扫描电镜观察,鳃丝表面有较多不规则凹陷和不明显的微嵴,有沟、孔、坑等结构,使之表面粗糙(图版Ⅰ-8)；鳃小片呈三角形,表面不同于鳃丝,与鳃丝长轴近垂直排列,其边缘具褶皱,表面凹凸不平且有不同程度地向内凹陷(图版Ⅰ-9),鳃小片两面结构类似。

2.2急性镉暴露试验鳃组织化学结构变化

对照组鳃小片结构完整、排列整齐(图版Ⅰ-5)。镉暴露12 h,观察到有的鳃小片充血,形成球状(图版Ⅰ-10)；24 h后,观察到相邻鳃小片不同程度融合,部分上皮细胞水肿,偶有脱落(图版Ⅰ-11)；48 h后上皮细胞亦有水肿,有的鳃小片严重变形(图版Ⅰ-12),染毒48 h和72 h后可见某些鳃小片之间黏液细胞肥大、增生(图版Ⅰ-13、14、15)；72 h后,鳃小片游离端上皮细胞水肿部位增多和鳃小片基部上皮细胞(鳃丝上皮细胞)脱落(图版Ⅰ-16)；96 h后,鳃丝部分几乎没有黏液细胞,鳃丝上皮细胞脱落严重(图版Ⅰ-17、18),鳃丝厚度变化及黏液细胞变化见表1。由此可见,随着作用时间的增加,鳃组织损伤加重。

表1　Cd对稀有　鲫鳃结构参数变化的影响

注：*P≤0.05，表示与对照组的显著性差异。

3讨论

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(责任编辑：邓薇)

图版Ⅰ　稀有　鲫鳃显微及扫描结构

图版说明:

图版Ⅰ-1:示鳃弓黏液细胞(MC),AB-PAS染色

图版Ⅰ-2:示鳃耙味蕾(TB),黏液细胞(MC),汞-溴酚蓝染色

图版Ⅰ-3:鳃丝横切,示入鳃丝动脉(Aa)、出鳃丝动脉(Ea)及鳃丝软骨(GFC),H.E染色

图版Ⅰ-4:示鳃丝(GF/SF)、鳃小片(SL)及鳃丝中部厚度(双箭头)、鳃丝软骨，H.E染色.

图版Ⅰ-5:鳃丝及鳃小片结构,示血细胞(BC)、泌氯细胞(CLC)、柱细胞(PC)、扁平细胞(PVC)，H.E染色.

图版Ⅰ-6:示鳃丝黏液细胞,AB-PAS染色.

图版Ⅰ-7:示鳃小片血细胞、鳃丝血管窦及黏液细胞、基膜(M),Mallory′s三色法染色.

图版Ⅰ-8、9:鳃丝及鳃小片扫描结构,示鳃丝上坑、沟(箭头)、孔(箭)等结构及鳃小片表面凹凸不平

图版Ⅰ-10:染毒12 h鳃丝结构,示鳃小片充血呈球状(箭头)、鳃小片上皮细胞水肿(星号),H.E染色

图版Ⅰ-11:染毒24 h鳃丝结构,示鳃小片不同程度的融合(箭),H.E染色

图版Ⅰ-12、13、14:染毒48 h鳃丝结构,依次示鳃丝卷曲混乱排列及黏液细胞肥大、增生(箭头),H.E染色,Mallory′s三色法,AB-PAS染色

图版Ⅰ-15、16:染毒72 h鳃丝结构,示黏液细胞肥大增生(箭头)，鳃小片上皮细胞水肿(星号)，Mallory′s三色法、AB-PAS染色

图版Ⅰ-17、18:染毒96 h鳃丝结构,示鳃丝上皮脱落后鳃丝中部厚度(双箭头),鳃小片上皮细胞水肿(星号),H.E染色

收稿日期：2015-07-17；

修订日期：2016-03-18

第一作者简介：詹素平(1991-)，女，硕士研究生，专业方向为资源动物学。E-mail:zhansuing@163.com 通讯作者：王志坚。E-mail:wangzj1969@126.com

中图分类号：S931.3

文献标识码：A

文章编号：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

资助项目：公益性行业(农业)科研专项(201203086)；重庆市科委重点实验室专项经费