云南光唇鱼泌尿系统形态学与组织学观察

史晋绒, 史 霞, 王永明

(内江师范学院 生命科学学院, 四川 内江 641100)

鱼类是脊椎动物亚门中较原始的类群,也是种群数量最大的类群.鱼类泌尿系统结构易受环境影响,常因其物种多样性、低等性及调节水盐平衡的重要性表现出较大的种间差异[1].因此,对不同鱼类泌尿系统形态及组织结构的研究将有助于深入了解泌尿系统种间结构差异,为后续比较解剖学、生理学、发育生物学等的研究奠定基础.

云南光唇鱼(Acrossocheilusyunnanensis),隶属鲤科(Cyprinidae)光唇鱼属(Acrossocheilus),为长江上游珍稀特有鱼类国家自然保护区内的土著鱼类,广泛分布于金沙江、岷江、赤水河等流域[2-4].同时,其营养丰富,味道鲜美,深受消费者青睐,极具经济价值[5].目前,有关云南光唇鱼的研究主要集中在基础生物学、人工繁殖、苗种培育及成鱼养殖等方面[6-10],对其泌尿系统形态学及组织学观察的研究未见报道.本试验采用解剖学和石蜡切片技术,观察云南光唇鱼泌尿系统的形态及组织结构特征,旨在积累其基础生物学资料,为其后续养殖生产提供理论参考.

1 材料与方法

1.1 实验材料

2022年3月,自贵州习水盛野养殖农民专业合作社采集5尾健康的云南光唇鱼用于实验,体质量(90.68±11.79) g,体长(18.30±1.08) cm.

1.2 实验方法

取禁食24 h的试验鱼于MS-222麻醉剂中麻醉,断鳃放血,活体解剖暴露泌尿系统并拍照,取肾脏、输尿管、膀胱,分别置于Bouin氏液中固定,乙醇梯度脱水,二甲苯透明,石蜡包埋,徕卡RM 2235型轮转式切片机切片,厚度5 μm,苏木精-伊红染色法(Hematoxylin-eosin staining,HE staining)染色,中性树胶封片,Motic BA 400光学显微镜观察拍照.

1.3 数据处理与分析

用Motic Images Advanced 3.2显微图像分析软件测定肾小体大小、肾小管管径及管腔径大小、输尿管和膀胱黏膜层、黏膜下层、肌肉层和外膜的厚度,测量数量为20个.其中,黏膜层褶皱高度为顶部至凹陷的垂直距离;黏膜下层厚度为黏膜层至肌肉层的垂直距离.运用SPSS 27.0软件用试验数据并进行统计分析,数值采用平均数±标准差(Mean±SD)表示.

2 结果

2.1 形态学观察

云南光唇鱼的泌尿系统由肾脏、输尿管及膀胱构成.肾脏包括头肾和中肾,位于体腔背壁,紧贴着脊柱的两侧,活体呈红褐色薄片状.头肾位于围心腔前背方、脊椎骨基部前端,分为左右两个,为三角状块状实体组织,与中肾分离(图1(a)).中肾起于脊椎骨基部,外被结缔组织膜,几乎纵贯整个体腔.其腹面光滑,背面因肾组织陷入脊椎骨凹陷内表面而凹凸不平.成体中肾中段稍肥大向两端逐渐变窄,末端较为尖细(图1(a)).左右输尿管呈细长的线状,起于中肾中段并分别沿两侧边缘下行,随后逐渐靠拢,在距尿殖孔约1 cm处合并膨大形成膀胱最后,由尿殖孔通向体外(图1(b)).

(a)头肾、中肾和输尿管

2.2 组织学观察

云南光唇鱼泌尿系统的组织结构如图2所示.

BC. bowman’s capsule 肾小囊; Ct. connective tissue 结缔组织; CT. collecting tubule集合管; D. distal tubule 远端小管; G. glomerulus 肾小球; M. muscle layer肌层; MM. melano-macrophage黑色素巨噬细胞; N. neck segment 颈段; PI. the first proximal segment 第一近端小管; PII. the second proximal segment 第二近端小管; TE. transitional epithelium 变移上皮; TS. tunicasubmucosa黏膜下层; U. ureter 输尿管.(a) 头肾,示黑色素巨噬细胞;(b) 肾小体,示肾小球和肾小囊;(c) 示肾小体聚集现象;(d) 颈段;(e) 示第一近端小管和第二近端小管;(f) 远端小管;(g) 集合管,示外围的结缔组织;(h) 输尿管,示变移上皮;(i) 膀胱,示变移上皮、黏膜下层和肌肉层.(标尺: 50 μm)图2 云南光唇鱼泌尿系统的组织结构

2.2.1 头肾

云南光唇鱼头肾为淋巴样组织,组织中有黑色素巨噬细胞中心分布,未见肾单位及功能分区(图2(a)).

2.2.2 中肾

云南光唇鱼中肾包含肾单位和淋巴样组织.其中肾单位由肾小体和肾小管组成.肾小体常单个存在(图2(b)),也有2—4个聚集的现象(图2(c)),直径(51.09±5.85) μm.统计其在中肾各段的数目发现,后段最少(8.23±1.63) 个/mm2;前段次之(9.45±2.51)个/mm2;中段最多(9.98±3.46)个/mm2.组织切片发现,肾小体由外层的肾小囊和内层的肾小球组成(图2(b)和(c)).肾小囊外层为壁层,内层为脏层.壁层为单层扁平上皮,细胞核近似圆形;脏层紧贴毛细血管,不易区分.肾小球为毛细血管形成的球状结构.

肾小管位于肾小体后,据其上皮细胞形态与分布部位不同,由前向后依次为颈段、第一近端小管、第二近端小管、远端小管及集合管.

颈段管径(31.47±3.53) μm,上皮为单层立方上皮,细胞间边界较明显,细胞核圆形,直径(3.57±0.44) μm.管腔径(7.75±1.35) μm,无刷状缘(图2(d)).

第一近端小管管径(32.01±3.58) μm,上皮细胞排列紧密,呈单层柱状,细胞核多为椭圆形,直径(4.30±0.45) μm.管腔径(10.30±2.44) μm,具较明显的刷状缘(图2(e)).

第二近端小管紧接第一近端小管,管径(37.29±3.50) μm,上皮细胞为单层柱状,染色后颜色偏紫,细胞核直径(4.81±0.44) μm,细胞核大多为圆形或椭圆形,位于上皮细胞中央.管腔径(12.37±2.16) μm,较第一近端小管大,具刷状缘(图2(e)).

远端小管与颈段位置较接近,管径(32.74±5.54) μm,由单层立方上皮组成,呈淡紫色,细胞核近似圆形,直径(4.72±0.50) μm.管腔径(12.38±4.01) μm,游离面无刷状缘(图2(f)).

集合管由多个肾小管集中而成,管径(71.36±15.99) μm,外被一层结缔组织膜.上皮细胞是一层高柱状细胞,细胞核为圆形或椭圆形,细胞核直径(5.35±0.67)μm,细胞间边界不明显.管腔径(47.13±16.14) μm,游离面不具刷状缘(图2(g)).

2.2.3 输尿管和膀胱

集合管末端聚合后出肾形成.其管壁由向外依次为黏膜层、黏膜下层、肌肉层及外膜.黏膜层位于集合管最内层,为变移上皮,高(30.47±3.52) μm;黏膜下层稀疏或缺无,为结缔组织;肌层较厚;外膜甚薄(图2(h)).

膀胱管壁组成与输尿管相似,为输尿管膀胱.其中,黏膜层厚(23.50±5.00) μm,其上覆盖有变移上皮,含2—5层细胞.黏膜下层为疏松结缔组织,厚(51.65±12.14) μm;肌肉层较厚,其中环肌(36.68±4.79) μm,纵肌(52.02±9.92) μm,均为平滑肌(图2(i)).

3 讨论

3.1 头肾有无及肾外形分类

头肾为硬骨鱼类重要的淋巴器官,是胚胎期前肾丧失排泄功能后退化成的残余组织,通常位于围心腔前背方,具有造血与免疫作用.云南光唇鱼头肾为红褐色块状淋巴样组织,组织中存在黑色素巨噬细胞中心,无肾单位和功能分区,与红唇薄鳅(Leptobotiarubrilaris)[11]与贝氏高原鳅(Triplophysableekeri)[12]类似.

Ogawa[13]依据头肾的发达程度与中肾的形态将硬骨鱼类肾脏外形分为5类,分别为:

Ⅰ型:左右两肾完全愈合,头肾略肥大,头肾与肾边界不清楚;Ⅱ型:左右两肾从中后部愈合,中央肥大,向两侧扩张,头肾与肾边界清楚;Ⅲ型:左右两肾从肾后部愈合,前部为两条细长的索状分支,头肾与肾边界很清楚;Ⅳ型:左右两肾完全相连,呈细带状,在外观上头肾不易区分;Ⅴ型:左右两肾完全分离,头肾难以辨别.云南光唇鱼左右两肾在中后部愈合,中央肥大,头肾与中肾分界明显,推测其肾外形接近Ⅱ型.

3.2 肾小体的类型及分布特点

在脊椎动物中,肾脏通常会朝着结构紧凑、集中分布且与生殖系统分离的趋向发展,其区域分隔是较高等脊椎动物肾脏所具有的特点[14].鱼类属于低等脊椎动物,其肾脏通常没有显著的分区,但不同种类的鱼类肾脏略有不同.如食蚊鱼(Gambusiaaffinis)[15]、斑鳜(Sinipercascherzeri)[16]、长吻鮠(Leiocassislongirostris)[17]肾脏中多个肾小体聚集现象;而鲤(Cyprinuscarpio)[18]和南方鲇(Silurusmeridionalis)[19]肾小体则分散分布.云南光唇鱼肾脏内有2-4个或呈散状分布的肾小体,该特征与食蚊鱼[15]、斑鳜[16]、长吻鮠[17]中观察到的结果类似,但与同属鲤形目的鲤[18]有所不同,其原因有待进一步研究.

鱼类肾小体在中肾中的分布情况常因种类不同而表现各异,如长吻鮠肾小体主要分布于前段,其次中段,后段最少[17];鲤[18]和黄鳝(Monopterusalbus)[20]的肾小体要中肾中段最多.本研究中,云南光唇鱼肾小体在中段最多,与鲤[16]和黄鳝[20]的研究结果一致.同时,从肾小体大小来看,云南光唇鱼肾小体直径(51.09±5.85) μm,属于典型淡水真骨鱼类中肾类型[21].

3.3 云南光唇鱼肾小管结构与功能的关系

多数淡水真骨鱼类肾小管由颈段、第一近端小管、第二近端小管、间段和远端小管组成,远端小管集合在一起形成集合管,最终在末端聚集离开肾脏,形成输尿管[22].已有研究表明,鱼类的肾小管因种类的不同而呈现部分缺失或增加的现象[17].本研究中,云南光唇鱼未观察到间段,具颈段,且颈段上皮细胞游离面具纤毛,与红唇薄鳅[11]的研究结果一致.纤毛摆动使有机物和无机物从肾小囊进入肾小管内腔,促进原尿的排出.云南光唇鱼第二近端小管的管径和管腔径均较第一近端小管大,且在第一近端小管和第二近端小管的内腔中均有比较发达的刷状缘.研究表明,第一近端小管可通过胞饮作用对蛋白质、氨基酸、糖类等大分子物质进行重吸收,且同时具有Na+和Cl-的重吸收以及酚红的分泌功能[23];第二近端小管可参与Na+重吸收和H+的分泌[24].此外,远端小管主要参与Na+的主动重吸收,对维持鱼类渗透压及水盐平衡具有非常重要的作用[25].集合管管径较大,使得尿液在其内流速降低,从而增加了Na+在肾小管中的停留时间,提高其重吸收效率[26].

4 结论

云南光唇鱼泌尿系统由肾脏、输尿管及膀胱组成.肾脏分为头肾和中肾,其中头肾2个,为块状淋巴样实体组织.中肾由肾小体和肾小管组成.肾小体有聚集现象且在中段分布最多,肾小体直径(51.09±5.85)μm,属于典型淡水真骨鱼类的中肾单位.肾小管可分为颈段、第一近端小管、第二近端小管、远端小管及集合管.第一、第二近端小管上皮为单层柱状上皮,上皮细胞游离面具有刷状缘.远端小管与集合管上皮细胞游离面无刷状缘.输尿管上皮为变移上皮,黏膜下层甚薄或缺失,肌层较厚.膀胱为输尿管膀胱,黏膜上皮为变移上皮,上皮中有分泌细胞分布.