大麻哈幼鱼与成鱼体肾的组织结构及功能特性

李培伦， 鲁万桥， 刘 伟， 唐富江， 王继隆

(中国水产科学研究院 黑龙江水产研究所/黑龙江省冷水性鱼类种质资源及增养殖重点开放实验室， 黑龙江 哈尔滨 150070)

0 引言

【研究意义】鱼类肾脏的最前部为头肾，而中部和后部合称为体肾，其中头肾是鱼体内部重要的免疫器官和造血器官，而体肾是鱼类的泌尿器官，具有排泄功能[1]。鱼类肾脏是结构复杂和功能多样的复合器官，不仅能够维持鱼体的水盐平衡，对其进行渗透压调节，还具有免疫、造血及排泄功能[2-3]。因此，研究鱼类体肾的结构特征并揭示其与功能之间的关系，对鱼类组织学、生理学及水生动物保护学具有重要意义。【前人研究进展】目前，已有通过组织学或组织化学方法研究安南龟(Annamensissannamensis)[4]、丁鱥(Tincatinca)[5]、杂交鲟(Amursturgeon)[6]和黄河鲤(Cyprinuscarpiohaematopterus)[7]等水产动物体肾组织及功能的报道，但不同物种间体肾的形态和组织微结构存在较大差异，其发育特点可一定程度上反应鱼类物种的进化水平。大麻哈鱼(Oncorhynchusketa)属鲑形目(Salmoniformes)鲑科(Salmonidae)大麻哈鱼属(Oncorhynchus)，主要分布于北纬35°～73°、东经120°～123°的海洋及其出海口的淡水河流中，为典型的溯河生殖洄游型冷水性鱼类[8]。目前，有关大麻哈鱼的研究报道主要集中在生长特性[9-10]、盐度胁迫[11-12]、生活史特征[13]和增殖放流效果评估[14-15]等方面。【研究切入点】目前，未见关于大麻哈幼鱼和成鱼体肾组织结构及功能特性的研究报道。为此，选择大麻哈幼鱼和2龄成鱼，探究其体肾的组织结构及功能特性。【拟解决的关键问题】探明大麻哈幼鱼与2龄成鱼体肾的组织结构及功能特性，以期为大麻哈鱼资源的保护与利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 大麻哈鱼 大麻哈幼鱼和2龄成鱼，来源于中国水产科学研究院黑龙江水产研究所养殖车间，分别选取幼鱼和成鱼各5尾进行解剖取样，其中幼鱼叉长平均5.03 cm、体质量平均1.42 g；成鱼叉长平均21.69 cm，体质量平均168.41 g。

1.1.2 试剂与仪器 MS-222麻醉剂，南京百慕达生物科技有限公司；二甲苯，青岛腾岳海邦化工科技有限公司；SLEE切片机，德国SLEE公司；Carl Zeiss光学显微镜，德国蔡司(中国)有限公司。

1.2 方法

取样前用麻醉剂麻醉鱼体，将幼鱼解剖取出内脏，并剪去头部、尾部及背部肌肉后于波恩试液中固定24 h，成鱼则取出体肾组织直接固定于波恩试液中24 h后分别置入75%酒精中保存。固定的体肾组织经75%～100%的梯度酒精脱水后，采用二甲苯透明、石蜡包埋、切片机切片(厚6 μm)后经二甲苯脱蜡后进行HE染色、梯度酒精脱水，二甲苯透明后中性树胶封片保存。最后采用Carl Zeiss光学显微镜和SZSS2000显微成像系统对组织进行观察和拍照测量。

2 结果与分析

大麻哈鱼的肾脏位于体腔背侧，紧贴脊柱两侧，扁平长条状，前端膨大，可分为头肾和体肾2个部分，且头肾与体肾是一个连续的整体，无明显区分界限。组织学观察显示，大麻哈幼鱼体肾由肾单位、拟淋巴组织和血窦组成(图1-1)，而成鱼体肾则由肾单位、拟淋巴组织和血管组成(图1-5)。肾单位包括肾小体和肾小管，拟淋巴组织主要由淋巴细胞、粒细胞、血细胞和黑色素巨噬细胞等组成。肾小体是肾单位的起始部位，又是肾脏执行泌尿功能的基本单位，包括肾小球(毛细血管球)和肾小囊，其中肾小球是肾动脉的小分支从肾小体的血管极一端进入肾小囊后盘绕形成的球状结构，而肾小囊位于肾小体外围，由单层柱状上皮组织构成。大麻哈鱼肾小体数量较少且随机分布在肾组织中，多为单个存在，偶见2个相邻聚集，其中幼鱼的肾小体直径约29.34 μm，成鱼肾小体直径约48.46 μm，与幼鱼相比，成鱼肾小体尿极一侧肾小球与肾小囊之间的空隙更大(图1-2，6)。

注：1～4，大麻哈幼鱼体肾横切；5～8，大麻哈成鱼体肾横切；BK，体肾；RC，肾小体；NS，颈段；PI，第一近曲小管；PII，第二近曲小管；DS，远端小管；CS，集合管；MM，黑色素巨噬细胞；U，尿道；MSC，黏液细胞；BS，血窦；BC，血细胞。

大麻哈鱼的肾小管由单层上皮细胞构成，为一条曲状的管道，可将其分为颈段、第一近曲小管、第二近曲小管、远端小管和集合管，且每个管段之间无明显的分界线。颈段连接肾小体的尿极一侧，该段较短且管腔较小，细胞多呈立方状或短柱状，细胞核圆形且染成深蓝色，细胞之间界限模糊，管腔内刷状缘明显(图1-2，6)。大麻哈幼鱼颈段的管径和腔径分别约16.89 μm和2.48 μm，而成鱼颈段的管径和腔径分别约36.11 μm和6.58 μm。大麻哈幼鱼第一近曲小管和第二近曲小管的细胞多呈棱柱状，细胞核椭圆状且多位于细胞的中部，细胞之间界限不清晰，胞质粉红色，管腔内刷状缘亦染成粉红色导致腔径界限模糊(图1-3)；第一近曲小管的管径较第二近曲小管大，分别约26.76 μm和18.55 μm。大麻哈成鱼第一近曲小管和第二近曲小管的细胞多呈高柱状，细胞之间界限较清晰，细胞核长椭圆形且染成蓝紫色，刷状缘明显染成红色(图1-6)；第一近曲小管的管径和腔径分别约40.85 μm和6.34 μm，第二近曲小管的管径和腔径分别约32.58 μm和5.96 μm。大麻哈幼鱼和成鱼远端小管内的细胞多呈柱状，细胞核长椭圆形且染成深蓝色，细胞间界限模糊，管腔内无明显刷状缘(图1-4，6)，其中幼鱼远端小管的管径和腔径分别约18.86 μm和2.61 μm，成鱼远端小管的管径和腔径分别约35.77 μm和4.23 μm。大麻哈鱼集合管上皮细胞为长柱状，细胞之间边界明显，幼鱼和成鱼的细胞核分别呈长椭圆形和圆形，细胞核多位于管腔内侧或中部，无刷状缘(图1-4，7)；幼鱼集合管的管径和腔径分别约为31.38 μm和11.12 μm，成鱼集合管的管径和腔径分别约为43.93 μm和18.16 μm。大麻哈幼鱼体肾组织中观察到输尿管结构，其管径和腔径分别约为180.20 μm和75.61 μm，输尿管内的黏膜层和环肌层明显可见，其中黏膜层由单层长柱状上皮细胞构成，厚度约16.05 μm，长柱状上皮细胞之间夹杂少量黏液细胞(图1-8)。

组织学观察发现，大麻哈幼鱼体肾组织中黑色素巨噬细胞数量较少，主要分布在拟淋巴组织和血窦中(图1-3)，而成鱼体肾组织中黑色素巨噬细胞数量较多，广泛分布于拟淋巴组织中，此外，在肾小管单层上皮组织中亦有出现(图1-7)。

3 讨论

鱼类的肾脏通常分为5种(A～E)类型[3]：A型，左右肾脏完全融合，头肾和体肾区分不明显；B型，肾脏的头部和中部左右分开，后部融合；C型，肾脏的头部分开，中部和后部融合；D型，肾脏的后部融合，头部和中部无明显区分；E型，肾脏头部左右分开，中部和后部融合，且头部和中部区分不明显。大麻哈鱼肾脏的头肾和体肾相连接，二者之间无明显区分界限，属A型肾脏，与牙鲆(Paralichthysolivaceus)[16]和条斑星鲽(Veraspermoseri)[17]等鱼类相似。大麻哈鱼体肾实质中肾小体的分布亦呈明显规律性，多为单个存在，偶见2个相邻聚集，与西藏墨头鱼[2]和贝氏高原鳅(Trilophysableekeri)[18]等鱼类相似。代金彩等[6,19-20]按体肾实质中肾小体直径的大小，将硬骨鱼类分为4种类型，其中淡水硬骨鱼类为第一大类，其肾小球较大，直径≥60 μm；海水硬骨鱼类为第二大类，又可细分为3个小类型：Ⅰ型，肾小体数量较多，直径为30～60 μm；Ⅱ型，肾小体数量较少，直径为20～40 μm；Ⅲ型，具有肾小体，但其不发达或缺失。研究结果表明，大麻哈鱼体肾实质中肾小体的数量较少，幼鱼和成鱼的肾小体直径分别约29.34 μm和48.46 μm，故推断大麻哈幼鱼属于海水硬骨鱼类Ⅰ型，而成鱼则介于Ⅰ型和Ⅱ型之间。

淡水硬骨鱼类的肾小管一般可分为颈段、第一近曲小管、第二近曲小管、间段、远端小管和集合管，但颈段和间段划分存在争议。如西藏墨头鱼[2]、白甲鱼(Varicorhinussinus)[21]、班鳜(Sinipercascherzeri)[21]和瓦氏雅罗鱼(Leuciscuswaleckii)[22]等的肾小管均无颈段和间段，而杂交鲟[6]、黄河鲤[7]和青鱼(Mylopharyngodonpiceus)[23]等肾小管均有颈段和间段。林浩然[3]指出，除海水无肾小球鱼类外，各种鱼类均有颈段，间段管腔内具有微绒毛。研究结果表明，大麻哈鱼肾小管有颈段，但未见具有微绒毛的间段结构，与南方鲇(Silurusmeridionalis)[20]体肾中发现颈段而无间段的研究结果相同。大麻哈鱼第一近曲小管和第二近曲小管内刷状缘丰富，可通过胞饮作用吸收颗粒物质，以提高重吸收功能，尤其对大分子物质的重吸收作用增强，与黄河鲤[7]和白甲鱼[21]等的近曲小管结构功能类似。与大多数鱼类相似，大麻哈鱼远端小管内无明显的刷状缘，其主要功能是参与Na+的主动重吸收，此外，对单价离子的保存和尿液的稀释具有重要作用[3]。远端小管汇合后，形成管径较大的集合管，减缓尿液流速，增加Na+在肾小管的停留时间，以提高其重吸收的效率[24]。

大麻哈鱼体肾的肾实质中，除具有肾单位外，还具有拟淋巴组织，包含血窦、淋巴细胞、粒细胞及黑色素巨噬细胞，而拟淋巴组织的多少及肾脏是否出现区域化分隔，可反映鱼类的进化水平[7]。大麻哈鱼体肾内拟淋巴组织所占比重与肾单位相近，且无明显的区域划分，说明其在硬骨鱼类的进化中处于低等地位[21]。此外，大麻哈幼鱼和成鱼体肾中还存在一些黑色素巨噬细胞，尤其成鱼体肾中的黑色素巨噬细胞数量较多，且能聚集成黑色素巨噬细胞中心。PRESS等[25-26]研究表明，黑色素巨噬细胞内含有棕黄色颗粒和少量淋巴细胞，不仅能够参与免疫应答反应，还具有贮存血黄素和吞噬可溶性颗粒物质的功能。因此，推断大麻哈鱼体肾不仅具有排泄功能，亦能发挥少量免疫功能。

4 结论

大麻哈鱼的肾脏属A型肾脏，体肾的肾实质中，除有肾单位外，还有拟淋巴组织，包含血窦、淋巴细胞、粒细胞及黑色素巨噬细胞，其中肾小管有颈段，但未见具有微绒毛的间段结构；成鱼体肾的黑色素巨噬细胞数量较多，不仅具有排泄功能，亦能发挥少量免疫功能。