杂交鲟泌尿系统的组织学初步观察

代金彩 蒋 俊 李艳慧 聂竹兰

（塔里木大学动物科学学院，新疆 阿拉尔843300）

施氏鲟(Amur sturgeon)和西伯利亚鲟(Acipenser baerii)属鲟形目Acipenseriformes、鲟科Acipenseridae、鲟属Acipenser［1］。鲟鱼养殖产业的快速发展使种业问题日益突显，如鲟鱼养殖生长减缓、疾病频发等问题［2］，因此良种选育工作迫在眉睫。中国目前主要养殖的鲟鱼种类是施氏鲟和西伯利亚鲟，施氏鲟仅分布于黑龙江水系，是黑龙江的特有种和重要经济鱼类［3］。其个体大，生长速度较快，但抗病力较差，不耐运输［4］。西伯利亚鲟主要分布于我国额尔齐斯河水系［3］和中亚东欧［5］，其抗病力强，耐运输，但生长速度较慢［4］。结合以上两种鲟鱼的特点，我国于2007 年前后成功培育出西伯利亚鲟(♀)×施氏鲟(♂)杂交F1（下简称“杂交鲟”），该杂交种在生长速度、存活率、抗病性等方面，较双亲有明显的优势［6］，自培育成功迅速在全国范围内推广养殖，目前杂交鲟已成为广受人们欢迎的鲟鱼养殖品种，也成为科学研究者研究的对象，如对杂交鲟生长性能、生化指标和营养成分的研究［7-8］以及对杂交鲟鱼病的研究［9-10］等。

鱼类泌尿系统的研究是科学研究工作者研究的热点。对红唇薄鳅（Leptobotia rubrilabris）［11］、贝氏高原鳅（Triplophysa bleekeri）［12］、食蚊鱼（Gambusia affinis）［13］、条纹鲈鱼（Roccus saxatilis）和白鲈鱼（Roccus americanus）［14］、大西洋鲷（Sparus aurata）和丁鱥（Tinca tinca）［15］等、巴西刺鮨（Acanthistius brasilianus）［16］等泌尿系统组织学方面的研究已有相关报道。研究结果表明：鱼类肾脏的功能不仅具有泌尿作用，还具有造血功能和免疫调节的功能。目前还未见杂交鲟泌尿系统相关的研究报道。

为了解该鱼渗透压调节机理及其对环境的适应性，本文采用常规组织切片技术，对杂交鲟泌尿系统的组织学进行了初步观察，旨在丰富鲟科鱼类基础生物学，为鲟后期的选育工作提供基础理论。

1 材料与方法

1.1 材料

2018 年6 月，所用试验鱼来自新疆伊河鲟业科技股份有限公司，共5 尾，以施氏鲟为母本和西伯利亚鲟为父本杂交产生的西杂后代，全部为成鱼个体，雌雄皆有，体质健康无损伤无病害，体重分别为1.58 kg、161 kg、1.63 kg、1.68 kg、1.73 kg，体长分别为51. 72 cm、52. 15 cm、52. 34 cm、52. 97 cm、53. 24 cm，于实验室暂养6天。

1.2 方法

石蜡组织切片能够清晰显示组织细胞的形态结构，提供基础组织的形态学资料［17］。本文采用梯度酒精脱水、石蜡包埋、连续切片（切片厚47 µm）、H.E.染色、中性树胶封片、徕卡显微镜明美拍照系统测量分析肾小体、肾小管等的管径、管腔径大小。对于集合管是否属于肾小管，存在争议，有的学者认为集合管属于肾小管［18］，而有的学者则认为应该在肾小管之外另外划分［19］，本次试验采用后者的划分方法。

2 结果

2.1 解剖学观察

杂交鲟的肾脏位于鱼体体腔背壁，去掉杂交鲟体内的多余脏器，可观察到鱼体腹腔平坦且光滑。其肾脏左右合并，呈红褐色，形状扁平，其前部为头肾，中肾位于鱼体腔中前端，由前向后逐渐缩小，肾脏的末端较为尖细。左侧和右侧的肾脏与输尿管相连，输尿管呈一条细长的线型。左侧和右侧的输尿管沿脊柱排列，至肾脏将近末端位置合并到一起，再往后一段距离，逐渐扩张形成输尿管膀胱。膀胱的呈长囊状，经过泌尿孔与体外相通（图1）。

2.2 组织学观察

肾脏是杂交鲟成鱼的主要泌尿器官。低倍镜观察下，杂交鲟的中肾整体染色比较深，主要包括肾主质和肾间质，两者的区分不明显（图2）。肾主质包括肾小体、肾小管和集合管，肾小体有偶尔聚集的现象（图3）；肾小管分成：颈段、第一近端段、第二近端段、远端段。肾间质是填充于泌尿小管和肾内血管之间的结缔组织。

2.2.1 中肾组织学

中肾由肾小体、肾小管和集合管组成（表1）。

（1）肾小体

肾小体又称马氏体，分内外两层结构，内层称为肾小球，外层称为肾小囊（图4）。肾小球实质为一团毛细血管网，呈血管球状，其中可见经过染色的细胞核，呈圆形。血管壁上皮细胞的边界不明显。肾小囊又称鲍曼氏囊，在外层，包裹着肾小球，包括脏层和壁层。壁层是一层比较稀疏的上皮细胞，为单层扁平状，长椭圆型或梭型的细胞核，细胞边界不清；脏层与毛细血管连接在一起，不易识别。肾小体的平均直径为105.44µm，多数呈卵圆形。在组织切片中，常见2～4个肾小体聚集在一起，也有单个分布的现象（图5），偶见8 个以上聚集在一起的现象（图6），肾小体在肾脏前、中、后段的数量分布差异不大。

（2）肾小管

将肾小体和集合管连接在一起的泌尿管道称为肾小管(图7)。在所观察的杂交鲟肾脏组织切片中，杂交鲟的肾小管数目比较多，其肾小管发达。根据肾小管的形态和分布位置不同，可将肾小管分成：颈段、第一近端段、第二近端段、远端段。

颈段（图8），多分布在肾小体附近，该段短，管腔径较小，管腔径直径均值为30.62µm，管径直径均值为55.75 µm。上皮细胞呈单层立方状和锥形，游离端具有纤毛，细胞直径均值为5.87 µm，椭圆形的细胞核，细胞相互之间的边界不明显。

第一近端段（图9），管腔径直径均值为54. 12µm，管径直径均值为90.76µm。上皮细胞为单层柱状，细胞紧凑地排列在一起，细胞直径均值为7. 12µm，并且相互之间的边界不易区分。椭圆形的细胞核，细胞核在细胞中央，细胞核周围有嗜酸性粒细胞，细胞质被伊红染色较深且不均匀。内腔具有明显的红色丝状物—刷状缘，刷状缘平均高为5. 71µm。

第二近端段（图10），肾小管中最长的一段，是第一近端小管向后逐步过渡中形成的。第二近端段管径与第一近端段相比，管径较大，管径大小差距范围大。管腔径直径均值为112.96µm，管径直径均值为154.72µm。上皮细胞多为单层柱状，少数细胞为单层立方状，细胞的颜色偏红，细胞直径均值为6. 58µm，细胞的排列方式与第一近端段相比更为紧凑，细胞相互之间的边界相对于第一近端段而言比较清楚，细胞核多为椭圆形或圆形，位置多分布在上皮细胞的中央区域。第二近端段内腔具有刷状缘，但比第一近端段染色浅，刷状缘平均高为8.35µm。

远端段（图11），远端段与颈段的位置较为接近，管腔径直径均值为33. 88 µm，管径直径均值为56.33 µm。上皮细胞为砥柱状，细胞直径均值为6. 14µm，细胞的颜色偏蓝较淡，细胞核为圆形或椭圆形，细胞相互之间的边界比颈段的更容易区分。管腔的游离端没有刷状缘存在，腔内绒毛较少。

（3）集合管

肾小管中的远端段集合在一起之后形成集合管（图12）。管腔径直径均值为85.38µm，管径直径均值为111.62µm。上皮细胞为单层立方状，细胞直径均值为7.41 µm，细胞核为圆形或椭圆形，细胞核多偏向管腔内侧，细胞相互之间的边界明显。游离端不具有刷状缘。

表1 肾小管和集合管组织

2.2.2 输尿管和膀胱组织学

杂交鲟的输尿管由集合管汇集后形成（图13）。输尿管的壁比较薄，可分为4 层（图14，15）：黏膜层、黏膜下层、肌肉层、浆膜层。黏膜层为变移上皮，有较多的皱褶，呈纵向分布，细胞3～4 层，圆形或椭圆形的细胞核，变移上皮层平均高度为17.80µm，在变移上皮空白结构中分布有分泌细胞，空白结构的平均高度为20. 19 µm。黏膜下层较薄，为结缔组织。肌肉层为环状的平滑肌，无纵肌。浆层又称外膜，外膜极薄，包括内部的疏松结缔组织和覆盖在外面的一层间皮组织两部分。

杂交鲟的膀胱为输尿管型膀胱（图16）。膀胱壁与输尿管后段组织结构无明显差异。黏膜层为变移上皮，平均厚度为30.37µm。有2～5 层上皮细胞与变移分泌细胞覆盖在黏膜层表面。黏膜下层由疏松结缔组织形成，平均厚度为26.48 µm。肌肉层为内纵外环的平滑肌，肌层中存在较多纵褶。外膜与输尿管结构相似，外膜极薄，不易观察（图17，18）。

3 讨论

3.1 杂交鲟的肾小体

在孟庆闻的《鱼类的比较解剖》一书中记载，淡水真骨鱼类按肾小体大小可将其分为四种类型，第一大类型鱼类为淡水真骨鱼类，其肾小球呈中大型，肾小球直径大于60 µm；第二大类为海水真骨鱼类，其肾单位又可分为3 种小类：Ⅰ型，肾小球的数量较多，肾小球的平均直径为30-60µm；Ⅱ型，肾小球的数量较少，肾小球的平均直径为20-40µm；Ⅲ型，有肾小球，但是其血管球不够发达或有肾小球缺失现象［20］。杂交鲟的肾小球平均直径为105.45µm，应当属于第一大类型，但是根据鲟鱼类分类学研究表明［21］，杂交鲟为软骨硬鳞类。杂交鲟的肾小体的平均直径为105.45µm，有研究表明其他淡水真骨鱼类如华鲮肾小体的平均大小为61.44µm［18］、红唇薄鳅肾小体平均直径为64.00µm［11］、短体副鳅（Paracobitis potanini）肾小体平均直径为74. 00 µm［22］。相比较，杂交鲟肾小体的平均直径更大。

在杂交鲟组织切片中，常见2～3 个肾小体聚集在一起，也有单个分布的现象，偶见8 个以上聚集在一起。而车静［13］在食蚊鱼（Gambusia affinis）研究中，也观察到多个（8 个）肾小体聚集在一起的现象，食蚊鱼为较高等的硬骨鱼类，在肾脏的原始区域之间存在分隔的现象。因此，车静认为肾脏的区域之间分隔的现象为较高等动物的特点，肾小体聚集现象可以作为肾功能分区形成的开端。在史晋绒［11］、温龙岚［12］等的研究中发现，大多数鳅科鱼类的肾小体呈独自分布，偶尔也会有几个肾小体聚集在一块的时候，但是肾功能分区的雏形并没有形成。如果说杂交鲟出现了功能分区的雏形，则代表着车静［13］的推测是不成立的。杂交鲟属于较低等的硬骨鱼类，进化等级低，且其肾小体有多个（8 个以上）聚集在一起的现象，对于功能分区的形成以及对杂交鲟的功能分区的雏形的判定，需要进一步研究比较相同科属鱼类肾小体的差异，才能更好地确认。此外，鱼类因为种类不同，肾小体在肾中的分布会表现出一定的差异性。一些鱼类的肾小体在肾脏的中段数量居多，前段数量较少，肾后段最少，如鲤（Cyprinus carpio）［23］，黄鳝（Monopterus albus）［24］；还有一鱼类的肾小体在肾中的分布没有明显差异，例如贝氏高原鳅（Triplophysa bleekeri）［12］；杂交鲟的肾小体在肾中的分布与贝氏高原鳅相似，在肾组织中的位置分布较随机，故肾组织无皮质和髓质的区分，且其数量在肾前段和后段无明显差异。

3.2 杂交鲟的肾小管、集合管

鱼类之间的肾小管分类有所区别，其中大多数基本分为以下几段：颈段、第一近端段、第二近端段、间段和远端段，肾小管中的远端段集合在一起之后形成了集合管。由集合管在末端聚集在一起后离开肾脏形成输尿管［25］。根据多名学者的研究发现，鱼类的肾小管可能因为种类不同会出现部分缺失或者部分增加的现象［26］，然而，有些鱼类的肾小管既不存在颈段也不存在间段。

杂交鲟肾小管中各组成小管分为：颈段、第一近端段、第二近端段和远端段。在观察杂交鲟的组织切片中没有发现间段存在，其肾小管中具有颈段，颈段腔内有纤毛，这与红唇薄鳅（Leptobotia rubrilabris）［11］研究结果相同。纤毛通过摇摆作用将有机、无机物质由肾小囊移动到肾小管的内腔当中，这有利于促进原尿的排出。杂交鲟近端段与鳅科属鱼红唇薄鳅［11］和短体副鳅［22］的近端段相似，其第二近端段管径、管腔径略大于第一近端段（表2）。第一近端段、第二近端段都具有发达的刷状缘，这与白甲鱼（Onychostoma sima）［27］的第二近端段刷状缘较第一近端段的发达程度相同，与南方鲇［12］不相同。近端段可通过胞饮作用吸收颗粒，提高重吸收作用，对大分子物质的重吸收作用增强。林浩然《鱼类生理学》一书中认为第二近端段还可能参与渗透压的Na+重吸收和H+的分泌，远端段无刷状缘，只有少量的纤毛。远端段主要功能是参与Na+的重吸收，在维持淡水鱼的渗透压和水盐平衡方面起着重要作用［11］。远端段汇合后，形成集合管，集合管管径大，使尿液的流速减慢，增加了Na+留在肾小管的时间，提高Na+重吸收效率［14］。

表2 第一近端段和第二近端段

3.3 杂交鲟的输尿管、膀胱

鱼类膀胱有两种类型，一种为内鼻孔亚纲的少数鱼类，属于泄殖腔膀胱，而大部分属于输尿管膀胱［13］。杂交鲟为辐鳍亚纲，其膀胱为输尿管膀胱，由输尿管后端扩大而成，根据观察可知其膀胱的组成与输尿管后段的组成相似，在光学显微镜下不易区分。杂交鲟膀胱的形状呈长囊状，在杂交鲟膀胱中有很多与其膀胱形态相适应的纵褶，纵褶可伸缩，增加了膀胱腔的表面积，可以积累更多的尿液。在输尿管壁和膀胱的变移上皮中可见许多呈白色空泡状的结构，有些空泡内具有细胞核，有些空泡内有模糊的如同松仁般的结构体，其组成有所差异，空泡里面的物体从有到无。史晋绒［11］和岳兴建［12］认为这种空泡状结构为分泌细胞，对于其具体的结构与功能并没有更多的讨论。而曾嶒在研究黄鳝[17]的膀胱中称之为松仁体，是一类分泌细胞，含有分泌物质可进入膀胱腔中发挥作用。

附图

图1-18 杂交鲟泌尿系统的组织结构

1. 泌尿器官，头肾、中肾、输尿管、膀胱、泌尿孔，手绘图；2. 肾脏；3. 肾小体；4. 肾小体，示肾小球、肾小囊；5. 肾小体；6. 肾小体；7.肾小管，示颈段、第一近端段、第二近端段、集合管；8.颈段；9.第一近端段，示刷状缘；10.示第一近端段、第二近端段；11. 远端段；12. 集合管；13. 输尿管；14. . 输尿管，示变移上皮、黏膜下层、肌肉层、分泌细胞、尿液结晶；15. 输尿管，示变移上皮、黏膜下层、肌肉层、分泌细胞；16.膀胱，示膀胱腔；17.膀胱，示变移上皮、黏膜下层、肌肉层、膀胱腔；18.膀胱，示变移上皮、黏膜下层、肌肉层、分泌细胞、纵褶。
注：PP 头肾(pronephros)、MP 中肾(mesonephros)、U 输尿管(ureteral)、UB 膀胱(urinary bladder)、UP 泌尿孔(uropore)、RC 肾小体(renal corpuscle)、BB 刷状缘(brush border)、BC 肾小囊(bowman corpuscle)、CT 集合管(collecting segment)、D 远端段(distal segment)、G 肾小球(glomerular)、LP 纵褶(longitudinal plicae)、M 肌肉层(mucosa)、N 颈段(neck Segment)、PI 第一近端段(the primary proximal segment)、PII 第二近端段(the second proximal segment)、SC 分泌细胞(secretory cell)、TE 变移上皮(transitional epithelium)、TS黏膜下层(tunicae submucosa)、U输尿管(ureteral)、UL膀胱腔(urinary bladder lumen)、Uc尿液结晶(urine crystallization)