紅尾護頭鲿組織學研究

方珍珍 馬鴻莉 孫學亮 陳成勛 白東清 石洪玥

(天津農學院水產學院；天津市水產生態及養殖重點實驗室，天津300384)

紅尾護頭鲿(學名：Phractocephalushemioliopterus)又名紅尾鯰魚、狗崽鯨、狗仔鯨、紅尾貓、亞馬遜河鯰魚，是輻鰭魚綱鯰形目油鯰科的一種，為重要的觀賞魚種。紅尾護頭鲿為鲇型目油鲇科護頭鲿屬，是一種淡水魚類。分布于亞馬遜河流域，體型較大，產量豐富，為原產地習見的食用魚類，同時外觀美麗，也作為游釣魚及觀賞魚。

紅尾護頭鲿有十分寬廣的口部以及頭部，背鰭上總共有7個鰭刺，口部有3對觸須，而上腭骨則不延伸至背鰭。紅尾護頭鲿主要體色為深灰色，并有許多微小不明顯的深黑色的斑點，體中間有一條明顯的白色側線，延伸到雪白的腹部，其紅色的尾部是紅尾護頭鲿最明顯的特征。本試驗所用魚為白化品種，整體呈現金黃色，所以被稱為黃金貓，也稱招財貓。紅尾護頭鲿體型十分巨大，一般在水族館的紅尾護頭鲿就可達到90cm，在野外，甚至可見到長達120cm左右的大型個體。而目前體型最大的紅尾護頭鲿可長至134cm，重達44.2公斤。

目前國內對紅尾護頭鲿的研究多涉及生物學特性、養殖技術、營養與飼料[1-3]等方面。國外對紅尾護頭鲿的研究涉及大型鯰魚在阿普雷河和阿勞卡河之間的飲食隔離[4]、脂肪翅片骨架的起源[5]、紅尾護頭鲿(鯰魚)和竹夾魚(馬魚)對各部分重金屬濃度的比較研究[6]、適應鯰魚后腸的空氣呼吸的組織學和超微結構研究[7]等。國內外還沒有對紅尾護頭鲿進行系列的石蠟切片組織學研究，本研究對紅尾護頭鲿采用常規的石蠟組織切片，為紅尾護頭鲿組織學研究提供理論基礎。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗用魚是從天津眾民水產科技有限公司采購的紅尾護頭鲿，在農學院水產學院綜合實驗室暫養，水溫控制在28℃，待其適應環境后，測量體長。本試驗紅尾護頭鲿個體平均體長為13.5±1.5 cm。

1.2 方法

先后挑取6尾體質健壯、無傷無病的臨產紅尾護頭鲿停食24h后用Bouin’s液固定，11h后放入70%乙醇中備用。將保存在70%乙醇溶液中備用的魚取出，再用70%的乙醇溶液沖洗4～5次，洗去殘色。叔丁醇逐級脫水，常規石蠟包埋切片，厚度5～6 μm，H·E染色，中性樹膠封片。采用Motic BA600-4數字切片掃描與應用系統高精度掃描切片并保存。之后用Motic數字切片助理Lite 1.0觀察組織，采集圖片。

2 結果與分析

2.1 試驗魚觀察

黃金貓為紅尾護頭鲿的白化品種，通體金黃色，口部有3對觸須，其中1對較長，常向前方伸展(圖Ⅰ)。

圖Ⅰ 黃金貓——紅尾護頭鲿白化品種

2.2 組織切片觀察

2.2.1 皮膚

魚類皮膚由表皮和真皮構成，沒有皮下結締組織和脂肪層，皮膚具有保護體內組織、防止外界微生物的侵害、排出廢物以及感受水溫和觸覺等刺激的作用。本試驗主要對紅尾護頭鲿須進行顯微觀察。

魚類的須由表皮、真皮、軟骨、血管和神經組成(圖Ⅱ-1，4×)，紅尾護頭鲿的須與已知組織結構的魚須[8]無明顯差異，但紅尾護頭鲿的須中存在類骨質，有的類骨質已經發生鈣化形成骨基質，切片時無法切出(圖Ⅱ-2，7×，左箭頭：類骨質)，將纖維軟骨在40×鏡下觀察可發現軟骨細胞以及類骨質部分(圖Ⅱ-3，40×，左箭頭：軟骨細胞，右箭頭：膠原纖維，下箭頭：類骨質)。整個須由基部向尖端逐漸變細，須的表皮在背側面較厚，有大量的杯狀細胞分布(圖版Ⅱ-4，30×，上箭頭-棒狀細胞，右箭頭：杯狀細胞，LC：疏松層，DC:致密層，TB:皮穴器官)，而須的腹側面表皮略簿，杯狀細胞少，表皮內為真皮，包含血管、神經和軟骨[8,9]。軟骨為彈性軟骨，彈性軟骨細胞為圓形或橢圓形(圖Ⅱ-5)。血管與神經分布在真皮內(圖Ⅱ-6，20×，左箭頭：血管，右箭頭：神經)。

2.2.2 呼吸系統

呼吸系統是執行機體和外界進行氣體交換的器官的總稱，主要與外界進行氣體交換，吸進氧氣，呼出二氧化碳，進行新陳代謝，魚類的主要呼吸器官為鰓。

作為主要的呼吸器官，鰓主要由兩部分組成，一部分為鰓弓，由鰓弓骨骼支持，呈圓弧形，鰓弓骨骼下方有兩根血管，一根為出鰓動脈，一根為入鰓動脈(圖Ⅱ-7，3×，BA：鰓弓，上箭頭：入鰓動脈，下箭頭：出鰓動脈)；另一部分為鰓絲，一端固著在鰓弓上，一端游離[10]。每一根鰓絲由鰓絲軟骨支持(圖Ⅱ-8，10×，HC：鰓絲軟骨)，鰓絲的兩側靠近邊緣處各有一根血管，靠內側的是入鰓動脈，靠外側的是出鰓動脈，入鰓動脈和出鰓動脈在每一鰓小片的基部水平伸入鰓小片內，在鰓小片內形成毛細血管網，或稱竇狀隙(圖Ⅲ-1，40×，GC：黏液細胞，上箭頭：呼吸上皮，下箭頭：竇狀隙，右箭頭：支持細胞)。

圖Ⅱ

2.2.3 神經系統

神經系統是機體內調節生理功能活動的主要系統，包括中樞神經系統和周圍神經系統兩大部分，其中腦屬于中樞神經系統。

魚腦是魚類神經管前端膨大分化形成的部分，近長方形位于腦顱中，前端略寬，中部膨大，后部略窄，分為端腦、間腦、中腦、小腦和延腦5部分。魚類缺乏大腦皮層，腦的機能活動主要表現在小腦、中腦、間腦和腦干各部分的聯系方面[11,12]。魚腦組織自身結構脆弱，成片較少(圖Ⅲ-2，0.9×，1：端腦，2：中腦，3：小腦，4：間腦，5：延腦)，腦部最前端為端腦，由嗅腦及大腦組成。由于組織脆弱嗅腦丟失，只能觀察大腦部分，大腦部分由大腦皮和紋狀體組成；端腦后方為間腦，并不發達；間腦背部為中腦，是腦部最發達的部分，中央的腔為中腦導水管(圖Ⅲ-3，4×，箭頭：中腦導水管)；小腦由后腦和中腦相接處的后腦背部細胞增殖而成，分為小腦分子層和小腦顆粒層(圖Ⅲ-4，10×，下箭頭：小腦分子層，上箭頭：小腦顆粒層)；后腦基的最后部分分化成延腦，延腦后部的神經索分化為脊髓。

圖Ⅲ

2.2.4 循環系統

循環系統是指生物體進行血液循環的動力和管道組成的系統，包括心血管系統和淋巴系統。循環系統包括心臟、血管、淋巴器官和淋巴管等，本試驗主要選取了紅尾護頭鲿的心臟和脾臟進行顯微觀察。

心臟推動血液流動，向器官、組織提供充足的血流量，它可以滿足機體對氧和各種營養物質的需求，并帶走代謝的終產物，如二氧化碳、無機鹽、尿素和尿酸等，幫助細胞維持正常的代謝功能。心臟是血液循環中心，通過擠壓收縮起到血液循環的作用。魚類的心臟是由一心房一心室構成的，還包括靜脈竇、動脈球(板鰓類為動脈錐)(圖Ⅲ-5，1×，Ap：心耳，V：心室，AB：動脈球)。心臟壁由心內膜、心肌層和心外膜構成，其中心肌層最厚，具有很強的收縮機能。紅尾護頭鲿的心房和心室的心肌發達，心室的心肌層最厚。心肌層呈螺旋狀排列，因此切片得到的心肌細胞各個方向都有(圖Ⅲ-6，40×，左箭頭：細胞核，上箭頭：閏盤)。動脈球是由心室延伸出的腹大動脈基部的膨大，含有大量彈性纖維而具有彈性，是心臟的輔助器官[10](圖Ⅲ-7，40×)，心耳中含有大量血細胞，心耳與心室的耳室瓣膜結構明顯(圖Ⅲ-8，10×，右箭頭：耳室瓣)。

脾臟是機體最大的免疫器官，其外有被膜，內含大量的淋巴細胞和巨噬細胞[10,14]，并且占全身淋巴組織總量的25%(圖Ⅲ-9，10×，左箭頭：被膜，右箭頭：中央動脈)。紅尾護頭鲿脾臟被膜較薄，脾臟內沒有明顯小梁主，且沒有明顯脾小結與淋巴鞘。脾臟實質分白髓、紅髓兩個主要部分[13](圖Ⅲ-10，40×，左箭頭：白髓，右箭頭：紅髓，下箭頭：橢圓體)。紅髓與白髓的界限不明顯，白髓是由較多的淋巴細胞組成，少數淋巴細胞聚集成淋巴細胞聚集區；而紅髓是由較多的紅細胞構成，并且含有大量橢圓體(圖Ⅳ-1，40×，左箭頭：淋巴細胞，右箭頭：血細胞，下箭頭：中央動脈)。

2.2.5 泌尿系統

泌尿系統是指機體將組織代謝形成的最終產物排泄到外界的系統，包括腎臟、輸尿管、膀胱和尿道。本試驗主要選取了紅尾護頭鲿腎臟進行顯微觀察。

魚類腎臟為紅褐色，其特征為長條狀、前端膨大、稍后分叉，并且緊貼于背部脊椎處。頭腎位于胸腔內咽退縮肌上方兩側，是腎臟分叉部前端的膨大部分，圍繞心腹隔膜前面的食道背面，分為兩部分，呈膨大扁平狀；中腎位于心腹隔膜后。

頭腎是魚類胚胎期的泌尿器官，少數情況下仍有泌尿機能，在一些硬骨魚的成體中仍殘存于圍心腹腔膈膜的前方[13]。紅尾護頭鲿頭腎結構簡單，未見明顯小梁，含有大量腎小體(圖Ⅳ-2，40×，RCo：腎小體)，其中含有大量淋巴細胞(圖Ⅳ-3，40×，下箭頭：淋巴細胞，左箭頭：嗜中性白血球)，具有免疫功能。

圖Ⅳ

中腎是魚類成體的執行排泄機能器官，緊接在頭腎后發育而成的管狀體，緊貼于體腔背壁，兩個腎有相連的地方[15]。中腎由兩部分組成，一部分是與泌尿有關的腎實質，包括腎單位、集合小管和集合管；另一部分是富含造血細胞的腎間質(圖Ⅳ-4，20×，PI：腎間質，UT：腎小管，RCo：腎小體，PCT：近曲小管，DCT：遠曲小管)。腎單位由腎小體、腎小管和集合小管構成(圖Ⅳ-5、6，40×，RC：腎小囊，G：腎小球，VP：血管極，UP：尿極)。

2.2.6 消化系統

消化管和消化腺組成魚類的消化系統。胃和腸既是消化管的主要部分，也是消化吸收作用進行的主要部分。肝臟在魚類的消化和吸收、物質代謝、解毒和防御等生命活動過程中具有重要作用，是主要的消化腺。本試驗主要選取了紅尾護頭鲿肝胰臟、胃和腸來進行顯微觀察。

硬骨魚的胰腺多為彌漫型的[16]，分散腸的彎曲處，常有一部分或全部埋在肝組織中，與肝混合，稱肝胰臟。紅尾護頭鲿的胰腺埋藏在肝內構成肝胰臟(圖Ⅳ-7，4×，左箭頭:中央靜脈，右箭頭:胰腺)。魚類肝臟為實質性器官，伸入肝實質內的結締組織少，所以一般不像高等脊椎動物那樣被結締組織分成完整的肝小葉。肝臟分泌的膽汁由肝管通入膽囊貯存，膽囊的膽管開口于小腸，胰臟細胞分泌胰液經胰管送入膽總管與膽汁一起進入小腸。紅尾護頭鲿肝胰臟中無明顯肝小葉，中央靜脈分布不整齊，匯管區較少(圖Ⅳ-8，15×，SV:小葉間靜脈，左箭頭:動脈，上箭頭:腺泡，下箭頭:膽管)。

胃是消化管最膨大的部分，魚類因種類不同胃的形狀不同，有些呈直管狀，有些彎曲或呈圓錐狀[10](圖Ⅳ-9，0.4×)，有些魚類沒有胃。紅尾護頭鲿的胃呈管狀，其組織結構可以分成四層，分別為黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜[13](圖Ⅳ-10，2×，Mu:黏膜，Su:黏膜下層，MC:肌層，Se:漿膜，TP:固有膜)。胃壁有較多的黏膜皺褶，褶較寬大，黏膜層又分為四個部分，分別為黏膜上皮、胃小凹、固有膜和黏膜肌層，其中固有膜很發達，布滿了密集的單管狀胃腺；單層柱狀細胞為黏膜上皮的主要組成細胞；黏膜肌層主要為環形肌，呈波浪狀(圖Ⅳ-11，10×，上箭頭：胃小凹，TP:固有膜，GG:胃腺；圖Ⅴ-1，15×，右箭頭:胃小凹，左箭頭:黏膜肌，TP:固有膜，Su:黏膜下層，ZC:胃酶細胞)；胃的黏膜下層由疏松結締組織組成，內含血管、神經和纖維(圖Ⅴ-2，10×，右箭頭：血管，左箭頭：黏膜肌)；胃壁肌層屬平滑肌，肌肉較厚且發達，內層環形肌比外層縱行肌厚，肌間結締組織內含由大量血管、神經叢(圖Ⅴ-3，40×，箭頭：神經)；胃的最外層為漿膜層。

圖Ⅴ

胃后的消化管即為腸道，本試驗用魚沒有明顯的大腸小腸之分，可分為前中后三段(圖Ⅴ-4，2×，前腸；圖Ⅴ-5，2.5×，中腸；圖Ⅴ-6，3.2×，后腸)。紅尾護頭鲿腸道組織可分為四層，即黏膜層、黏膜下層、肌肉層和漿膜層(圖Ⅴ-7，40×，Mu:黏膜，Su:黏膜下層，MC:肌層，Se:漿膜；圖Ⅵ-1，10×，Su:黏膜下層，MC:肌層，Se:漿膜)，黏膜層外有血管和彌散的胰腺(圖Ⅵ-2，30×，右箭頭:血管，左箭頭:胰腺)，肌層有神經(圖Ⅵ-3，40×，箭頭:神經)。紅尾護頭鲿前腸、中腸和后腸肌層厚度差別不大。

圖Ⅵ

3 討論

3.1 紅尾護頭鲿皮膚和呼吸系統特點

本實驗對于紅尾護頭鲿皮膚的研究主要選取了須的皮膚為研究對象，紅尾護頭鲿的須與其他魚類的須無明顯差異，皮膚由表皮和真皮構成，表皮有大量杯狀細胞和棒狀細胞，表皮下為真皮，具有神經、血管和軟骨[8]，纖維軟骨中有部分存在類骨質；紅尾護頭鲿的鰓與其他淡水硬骨魚類的鰓也無明顯差異[13]。

3.2 紅尾護頭鲿神經系統和循環系統特點

紅尾護頭鲿的腦可清晰觀察到五部結構，但是由于組織脆弱以及操作不當等問題，所得切片并不完整，細胞也存在消融現象，不能更細致地觀察到細胞結構。本試驗主要將紅尾護頭鲿的心臟和脾臟作為主要的循環系統器官進行觀察，觀察發現紅尾護頭鲿的心臟心肌發達，具有較強收縮性[10,14]，為大體型的紅尾護頭鲿提供了供血基礎；紅尾護頭鲿的脾臟被膜極薄，僅部分切片可見，分析可能在制作切片過程中剝離，脾臟內紅髓和白髓無明顯界限[13]，橢圓體實質為厚壁毛細血管，紅尾護頭鲿脾臟內可見大量橢圓體以及淋巴細胞，與條石鯛和花尾胡椒鯛類似[13,14]。

3.3 紅尾護頭鲿泌尿系統和消化系統特點

本實驗選取了紅尾護頭鲿的泌尿系統器官為腎臟，紅尾護頭鲿的腎臟包括頭腎和中腎兩部分。經試驗顯微觀察可知，頭腎被膜不明顯，此膜極易剝離，可能在制作切片時脫落[10]；頭腎內沒有明顯的小梁，沒有明顯腎單位，僅含有大量腎小體，無明顯尿極和血管極，說明其不具備排泄功能[15]。但頭腎中含有大量淋巴細胞和血竇，說明紅尾護頭鲿的頭腎具有造血功能和免疫功能，應屬于造血器官和淋巴器官[10,13]。切片觀察中可發現紅尾護頭鲿的中腎中含有大量腎單位，腎小管發達，不同生境、不同種類魚的腎小球或者腎小體的大小存在差異。食蚊魚(Gambusiaaffinis)腎小體的平均直徑為82.16 μm、南方鲇(Silurusmeridionalis)腎小體平均直徑為66.5 μm、長吻鮠(Leiocassislongirostris)腎小球的平均直徑為60～78 μm、淡水梭魚(Lizahaematocheila)腎小體直徑約為50～58 μm、淡水鱸(Lateolabraxjaponicus)的腎小體直徑最大為47～58 μm、海水鱸腎小球直徑最大為50～60 μm[21]。本試驗測得紅尾護頭鲿的腎小體平均直徑為62～76 μm，與南方鲇和長吻鮠等淡水魚類腎小體直徑相似，比海水魚類腎小體直徑大。腎小體直徑的這種差異與魚類生存的水域環境有關，紅尾護頭鲿屬于淡水魚，需要保鹽排水，因此需要依靠中腎發達的泌尿作用來維持體內滲透壓，使得紅尾護頭鲿腎小體體積較大。紅尾護頭鲿的胃四層結構明顯，胃腺發達且肌層較厚，具有很強的收縮性，這樣的胃為其食量大、食性雜的生理特征提供了便利的條件[17-19]，使其可在短時間內儲存大量食物。胃后的組織為腸，紅尾護頭鲿的腸沒有腸腺，其中前腸最大，中腸次之，后腸最小，但三者差異并不顯著。由于具備胃的結構，紅尾護頭鲿的前腸不需要儲備大量食物[20]，因此紅尾護頭鲿前腸的肌層結構相對中腸后腸來說并沒有特別明顯的區別，前腸與后腸黏膜層較中腸發達，說明紅尾護頭鲿消化吸收的主要場所為前腸與后腸。