雜交鱘泌尿系統的組織學初步觀察

代金彩 蔣 俊 李艷慧 聶竹蘭

（塔里木大學動物科學學院，新疆 阿拉爾843300）

施氏鱘(Amur sturgeon)和西伯利亞鱘(Acipenser baerii)屬鱘形目Acipenseriformes、鱘科Acipenseridae、鱘屬Acipenser［1］。鱘魚養(yǎng)殖產業(yè)的快速發(fā)展使種業(yè)問題日益突顯，如鱘魚養(yǎng)殖生長減緩、疾病頻發(fā)等問題［2］，因此良種選育工作迫在眉睫。中國目前主要養(yǎng)殖的鱘魚種類是施氏鱘和西伯利亞鱘，施氏鱘僅分布于黑龍江水系，是黑龍江的特有種和重要經濟魚類［3］。其個體大，生長速度較快，但抗病力較差，不耐運輸［4］。西伯利亞鱘主要分布于我國額爾齊斯河水系［3］和中亞東歐［5］，其抗病力強，耐運輸，但生長速度較慢［4］。結合以上兩種鱘魚的特點，我國于2007 年前后成功培育出西伯利亞鱘(♀)×施氏鱘(♂)雜交F1（下簡稱“雜交鱘”），該雜交種在生長速度、存活率、抗病性等方面，較雙親有明顯的優(yōu)勢［6］，自培育成功迅速在全國范圍內推廣養(yǎng)殖，目前雜交鱘已成為廣受人們歡迎的鱘魚養(yǎng)殖品種，也成為科學研究者研究的對象，如對雜交鱘生長性能、生化指標和營養(yǎng)成分的研究［7-8］以及對雜交鱘魚病的研究［9-10］等。

魚類泌尿系統的研究是科學研究工作者研究的熱點。對紅唇薄鰍（Leptobotia rubrilabris）［11］、貝氏高原鰍（Triplophysa bleekeri）［12］、食蚊魚（Gambusia affinis）［13］、條紋鱸魚（Roccus saxatilis）和白鱸魚（Roccus americanus）［14］、大西洋鯛（Sparus aurata）和丁鱥（Tinca tinca）［15］等、巴西刺鮨（Acanthistius brasilianus）［16］等泌尿系統組織學方面的研究已有相關報道。研究結果表明：魚類腎臟的功能不僅具有泌尿作用，還具有造血功能和免疫調節(jié)的功能。目前還未見雜交鱘泌尿系統相關的研究報道。

為了解該魚滲透壓調節(jié)機理及其對環(huán)境的適應性，本文采用常規(guī)組織切片技術，對雜交鱘泌尿系統的組織學進行了初步觀察，旨在豐富鱘科魚類基礎生物學，為鱘后期的選育工作提供基礎理論。

1 材料與方法

1.1 材料

2018 年6 月，所用試驗魚來自新疆伊河鱘業(yè)科技股份有限公司，共5 尾，以施氏鱘為母本和西伯利亞鱘為父本雜交產生的西雜后代，全部為成魚個體，雌雄皆有，體質健康無損傷無病害，體重分別為1.58 kg、161 kg、1.63 kg、1.68 kg、1.73 kg，體長分別為51. 72 cm、52. 15 cm、52. 34 cm、52. 97 cm、53. 24 cm，于實驗室暫養(yǎng)6天。

1.2 方法

石蠟組織切片能夠清晰顯示組織細胞的形態(tài)結構，提供基礎組織的形態(tài)學資料［17］。本文采用梯度酒精脫水、石蠟包埋、連續(xù)切片（切片厚47 μm）、H.E.染色、中性樹膠封片、徠卡顯微鏡明美拍照系統測量分析腎小體、腎小管等的管徑、管腔徑大小。對于集合管是否屬于腎小管，存在爭議，有的學者認為集合管屬于腎小管［18］，而有的學者則認為應該在腎小管之外另外劃分［19］，本次試驗采用后者的劃分方法。

2 結果

2.1 解剖學觀察

雜交鱘的腎臟位于魚體體腔背壁，去掉雜交鱘體內的多余臟器，可觀察到魚體腹腔平坦且光滑。其腎臟左右合并，呈紅褐色，形狀扁平，其前部為頭腎，中腎位于魚體腔中前端，由前向后逐漸縮小，腎臟的末端較為尖細。左側和右側的腎臟與輸尿管相連，輸尿管呈一條細長的線型。左側和右側的輸尿管沿脊柱排列，至腎臟將近末端位置合并到一起，再往后一段距離，逐漸擴張形成輸尿管膀胱。膀胱的呈長囊狀，經過泌尿孔與體外相通（圖1）。

2.2 組織學觀察

腎臟是雜交鱘成魚的主要泌尿器官。低倍鏡觀察下，雜交鱘的中腎整體染色比較深，主要包括腎主質和腎間質，兩者的區(qū)分不明顯（圖2）。腎主質包括腎小體、腎小管和集合管，腎小體有偶爾聚集的現象（圖3）；腎小管分成：頸段、第一近端段、第二近端段、遠端段。腎間質是填充于泌尿小管和腎內血管之間的結締組織。

2.2.1 中腎組織學

中腎由腎小體、腎小管和集合管組成（表1）。

（1）腎小體

腎小體又稱馬氏體，分內外兩層結構，內層稱為腎小球，外層稱為腎小囊（圖4）。腎小球實質為一團毛細血管網，呈血管球狀，其中可見經過染色的細胞核，呈圓形。血管壁上皮細胞的邊界不明顯。腎小囊又稱鮑曼氏囊，在外層，包裹著腎小球，包括臟層和壁層。壁層是一層比較稀疏的上皮細胞，為單層扁平狀，長橢圓型或梭型的細胞核，細胞邊界不清；臟層與毛細血管連接在一起，不易識別。腎小體的平均直徑為105.44μm，多數呈卵圓形。在組織切片中，常見2～4個腎小體聚集在一起，也有單個分布的現象（圖5），偶見8 個以上聚集在一起的現象（圖6），腎小體在腎臟前、中、后段的數量分布差異不大。

（2）腎小管

將腎小體和集合管連接在一起的泌尿管道稱為腎小管(圖7)。在所觀察的雜交鱘腎臟組織切片中，雜交鱘的腎小管數目比較多，其腎小管發(fā)達。根據腎小管的形態(tài)和分布位置不同，可將腎小管分成：頸段、第一近端段、第二近端段、遠端段。

頸段（圖8），多分布在腎小體附近，該段短，管腔徑較小，管腔徑直徑均值為30.62μm，管徑直徑均值為55.75 μm。上皮細胞呈單層立方狀和錐形，游離端具有纖毛，細胞直徑均值為5.87 μm，橢圓形的細胞核，細胞相互之間的邊界不明顯。

第一近端段（圖9），管腔徑直徑均值為54. 12μm，管徑直徑均值為90.76μm。上皮細胞為單層柱狀，細胞緊湊地排列在一起，細胞直徑均值為7. 12μm，并且相互之間的邊界不易區(qū)分。橢圓形的細胞核，細胞核在細胞中央，細胞核周圍有嗜酸性粒細胞，細胞質被伊紅染色較深且不均勻。內腔具有明顯的紅色絲狀物—刷狀緣，刷狀緣平均高為5. 71μm。

第二近端段（圖10），腎小管中最長的一段，是第一近端小管向后逐步過渡中形成的。第二近端段管徑與第一近端段相比，管徑較大，管徑大小差距范圍大。管腔徑直徑均值為112.96μm，管徑直徑均值為154.72μm。上皮細胞多為單層柱狀，少數細胞為單層立方狀，細胞的顏色偏紅，細胞直徑均值為6. 58μm，細胞的排列方式與第一近端段相比更為緊湊，細胞相互之間的邊界相對于第一近端段而言比較清楚，細胞核多為橢圓形或圓形，位置多分布在上皮細胞的中央區(qū)域。第二近端段內腔具有刷狀緣，但比第一近端段染色淺，刷狀緣平均高為8.35μm。

遠端段（圖11），遠端段與頸段的位置較為接近，管腔徑直徑均值為33. 88 μm，管徑直徑均值為56.33 μm。上皮細胞為砥柱狀，細胞直徑均值為6. 14μm，細胞的顏色偏藍較淡，細胞核為圓形或橢圓形，細胞相互之間的邊界比頸段的更容易區(qū)分。管腔的游離端沒有刷狀緣存在，腔內絨毛較少。

（3）集合管

腎小管中的遠端段集合在一起之后形成集合管（圖12）。管腔徑直徑均值為85.38μm，管徑直徑均值為111.62μm。上皮細胞為單層立方狀，細胞直徑均值為7.41 μm，細胞核為圓形或橢圓形，細胞核多偏向管腔內側，細胞相互之間的邊界明顯。游離端不具有刷狀緣。

表1 腎小管和集合管組織

2.2.2 輸尿管和膀胱組織學

雜交鱘的輸尿管由集合管匯集后形成（圖13）。輸尿管的壁比較薄，可分為4 層（圖14，15）：黏膜層、黏膜下層、肌肉層、漿膜層。黏膜層為變移上皮，有較多的皺褶，呈縱向分布，細胞3～4 層，圓形或橢圓形的細胞核，變移上皮層平均高度為17.80μm，在變移上皮空白結構中分布有分泌細胞，空白結構的平均高度為20. 19 μm。黏膜下層較薄，為結締組織。肌肉層為環(huán)狀的平滑肌，無縱肌。漿層又稱外膜，外膜極薄，包括內部的疏松結締組織和覆蓋在外面的一層間皮組織兩部分。

雜交鱘的膀胱為輸尿管型膀胱（圖16）。膀胱壁與輸尿管后段組織結構無明顯差異。黏膜層為變移上皮，平均厚度為30.37μm。有2～5 層上皮細胞與變移分泌細胞覆蓋在黏膜層表面。黏膜下層由疏松結締組織形成，平均厚度為26.48 μm。肌肉層為內縱外環(huán)的平滑肌，肌層中存在較多縱褶。外膜與輸尿管結構相似，外膜極薄，不易觀察（圖17，18）。

3 討論

3.1 雜交鱘的腎小體

在孟慶聞的《魚類的比較解剖》一書中記載，淡水真骨魚類按腎小體大小可將其分為四種類型，第一大類型魚類為淡水真骨魚類，其腎小球呈中大型，腎小球直徑大于60 μm；第二大類為海水真骨魚類，其腎單位又可分為3 種小類：Ⅰ型，腎小球的數量較多，腎小球的平均直徑為30-60μm；Ⅱ型，腎小球的數量較少，腎小球的平均直徑為20-40μm；Ⅲ型，有腎小球，但是其血管球不夠發(fā)達或有腎小球缺失現象［20］。雜交鱘的腎小球平均直徑為105.45μm，應當屬于第一大類型，但是根據鱘魚類分類學研究表明［21］，雜交鱘為軟骨硬鱗類。雜交鱘的腎小體的平均直徑為105.45μm，有研究表明其他淡水真骨魚類如華鯪腎小體的平均大小為61.44μm［18］、紅唇薄鰍腎小體平均直徑為64.00μm［11］、短體副鰍（Paracobitis potanini）腎小體平均直徑為74. 00 μm［22］。相比較，雜交鱘腎小體的平均直徑更大。

在雜交鱘組織切片中，常見2～3 個腎小體聚集在一起，也有單個分布的現象，偶見8 個以上聚集在一起。而車靜［13］在食蚊魚（Gambusia affinis）研究中，也觀察到多個（8 個）腎小體聚集在一起的現象，食蚊魚為較高等的硬骨魚類，在腎臟的原始區(qū)域之間存在分隔的現象。因此，車靜認為腎臟的區(qū)域之間分隔的現象為較高等動物的特點，腎小體聚集現象可以作為腎功能分區(qū)形成的開端。在史晉絨［11］、溫龍嵐［12］等的研究中發(fā)現，大多數鰍科魚類的腎小體呈獨自分布，偶爾也會有幾個腎小體聚集在一塊的時候，但是腎功能分區(qū)的雛形并沒有形成。如果說雜交鱘出現了功能分區(qū)的雛形，則代表著車靜［13］的推測是不成立的。雜交鱘屬于較低等的硬骨魚類，進化等級低，且其腎小體有多個（8 個以上）聚集在一起的現象，對于功能分區(qū)的形成以及對雜交鱘的功能分區(qū)的雛形的判定，需要進一步研究比較相同科屬魚類腎小體的差異，才能更好地確認。此外，魚類因為種類不同，腎小體在腎中的分布會表現出一定的差異性。一些魚類的腎小體在腎臟的中段數量居多，前段數量較少，腎后段最少，如鯉（Cyprinus carpio）［23］，黃鱔（Monopterus albus）［24］；還有一魚類的腎小體在腎中的分布沒有明顯差異，例如貝氏高原鰍（Triplophysa bleekeri）［12］；雜交鱘的腎小體在腎中的分布與貝氏高原鰍相似，在腎組織中的位置分布較隨機，故腎組織無皮質和髓質的區(qū)分，且其數量在腎前段和后段無明顯差異。

3.2 雜交鱘的腎小管、集合管

魚類之間的腎小管分類有所區(qū)別，其中大多數基本分為以下幾段：頸段、第一近端段、第二近端段、間段和遠端段，腎小管中的遠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離開腎臟形成輸尿管［25］。根據多名學者的研究發(fā)現，魚類的腎小管可能因為種類不同會出現部分缺失或者部分增加的現象［26］，然而，有些魚類的腎小管既不存在頸段也不存在間段。

雜交鱘腎小管中各組成小管分為：頸段、第一近端段、第二近端段和遠端段。在觀察雜交鱘的組織切片中沒有發(fā)現間段存在，其腎小管中具有頸段，頸段腔內有纖毛，這與紅唇薄鰍（Leptobotia rubrilabris）［11］研究結果相同。纖毛通過搖擺作用將有機、無機物質由腎小囊移動到腎小管的內腔當中，這有利于促進原尿的排出。雜交鱘近端段與鰍科屬魚紅唇薄鰍［11］和短體副鰍［22］的近端段相似，其第二近端段管徑、管腔徑略大于第一近端段（表2）。第一近端段、第二近端段都具有發(fā)達的刷狀緣，這與白甲魚（Onychostoma sima）［27］的第二近端段刷狀緣較第一近端段的發(fā)達程度相同，與南方鲇［12］不相同。近端段可通過胞飲作用吸收顆粒，提高重吸收作用，對大分子物質的重吸收作用增強。林浩然《魚類生理學》一書中認為第二近端段還可能參與滲透壓的Na+重吸收和H+的分泌，遠端段無刷狀緣，只有少量的纖毛。遠端段主要功能是參與Na+的重吸收，在維持淡水魚的滲透壓和水鹽平衡方面起著重要作用［11］。遠端段匯合后，形成集合管，集合管管徑大，使尿液的流速減慢，增加了Na+留在腎小管的時間，提高Na+重吸收效率［14］。

表2 第一近端段和第二近端段

3.3 雜交鱘的輸尿管、膀胱

魚類膀胱有兩種類型，一種為內鼻孔亞綱的少數魚類，屬于泄殖腔膀胱，而大部分屬于輸尿管膀胱［13］。雜交鱘為輻鰭亞綱，其膀胱為輸尿管膀胱，由輸尿管后端擴大而成，根據觀察可知其膀胱的組成與輸尿管后段的組成相似，在光學顯微鏡下不易區(qū)分。雜交鱘膀胱的形狀呈長囊狀，在雜交鱘膀胱中有很多與其膀胱形態(tài)相適應的縱褶，縱褶可伸縮，增加了膀胱腔的表面積，可以積累更多的尿液。在輸尿管壁和膀胱的變移上皮中可見許多呈白色空泡狀的結構，有些空泡內具有細胞核，有些空泡內有模糊的如同松仁般的結構體，其組成有所差異，空泡里面的物體從有到無。史晉絨［11］和岳興建［12］認為這種空泡狀結構為分泌細胞，對于其具體的結構與功能并沒有更多的討論。而曾嶒在研究黃鱔[17]的膀胱中稱之為松仁體，是一類分泌細胞，含有分泌物質可進入膀胱腔中發(fā)揮作用。

附圖

圖1-18 雜交鱘泌尿系統的組織結構

1. 泌尿器官，頭腎、中腎、輸尿管、膀胱、泌尿孔，手繪圖；2. 腎臟；3. 腎小體；4. 腎小體，示腎小球、腎小囊；5. 腎小體；6. 腎小體；7.腎小管，示頸段、第一近端段、第二近端段、集合管；8.頸段；9.第一近端段，示刷狀緣；10.示第一近端段、第二近端段；11. 遠端段；12. 集合管；13. 輸尿管；14. . 輸尿管，示變移上皮、黏膜下層、肌肉層、分泌細胞、尿液結晶；15. 輸尿管，示變移上皮、黏膜下層、肌肉層、分泌細胞；16.膀胱，示膀胱腔；17.膀胱，示變移上皮、黏膜下層、肌肉層、膀胱腔；18.膀胱，示變移上皮、黏膜下層、肌肉層、分泌細胞、縱褶。
注：PP 頭腎(pronephros)、MP 中腎(mesonephros)、U 輸尿管(ureteral)、UB 膀胱(urinary bladder)、UP 泌尿孔(uropore)、RC 腎小體(renal corpuscle)、BB 刷狀緣(brush border)、BC 腎小囊(bowman corpuscle)、CT 集合管(collecting segment)、D 遠端段(distal segment)、G 腎小球(glomerular)、LP 縱褶(longitudinal plicae)、M 肌肉層(mucosa)、N 頸段(neck Segment)、PI 第一近端段(the primary proximal segment)、PII 第二近端段(the second proximal segment)、SC 分泌細胞(secretory cell)、TE 變移上皮(transitional epithelium)、TS黏膜下層(tunicae submucosa)、U輸尿管(ureteral)、UL膀胱腔(urinary bladder lumen)、Uc尿液結晶(urine crystallization)