施氏鱘皮膚的組織學觀察

呂偉華，馬波，尹家勝，楊建，高雪，徐偉，張穎

（1.中國水產科學研究院黑龍江水產研究所黑龍江省冷水性魚類種質資源及增養殖重點開放實驗室，黑龍江 哈爾濱 150070；2.浙江萬里學院海洋生物種業研究院，浙江 寧波 315100）

皮膚不僅是維持魚類體內穩態的物理屏障，還是機體與外界水環境的一道重要免疫屏障，參與完成免疫防御、體液調節、運動感知以及繁殖活動諸多生理活動[1,2]。與其他脊椎動物相似，魚類皮膚主要由不同類型的表皮層和真皮層構成。表皮層主要由起源于外胚層的復扁平上皮細胞、黏液細胞、棒狀細胞和基底細胞組成，形成機體最外層的保護屏障；真皮層位于表皮層之下，主要為起源于中胚層間充質的內胚層，具有較強的增殖、再生和分化能力，為機體提供定向分化類型的細胞，如黏液細胞、色素細胞等[3,4]。與脊椎動物不同，魚類皮膚表面覆蓋大量由黏液細胞分泌的黏液，含有的大量免疫因子等多種活性物質，構成了魚體與外界直接接觸的第一道門戶，在魚類整個生命過程中對機體的免疫防御起到至關重要的作用。一直以來，大多研究集中在黏液的組分和免疫機制等[5-8]，而對魚類皮膚組織學的報道較少，且主要集中在金魚Carassius auratus、鯉Cyprinus carpio、歐洲鰻鱺Anguill anguilla、大西洋鮭Salmon salar 等[9-15]。研究表明，種類及生境不同與魚類皮膚組織結構差異有關。

施氏鱘Acipenser schrenckii（又稱七粒浮子）是起源于億萬年前的白堊紀時期較古老的魚類種群，具有水中“活化石”之稱[16]。施氏鱘主要分布于黑龍江、烏蘇里江和松花江等水域，是我國黑龍江流域重要的名貴經濟魚類，其卵制備的鱘魚子醬經濟價值極高，被譽為“黑色黃金”。20 世紀以來，酷撈濫捕、水利工程及水質污染等導致施氏鱘的自然資源量急劇下降，已不能形成捕撈產量，主要分布于黑龍江中下游江段及河口[17-19]。為改善施氏鱘自然資源日益減少的現狀，20 世紀50 年代，我國開展了施氏鱘全人工繁育的研究和養殖，經過幾十年的不懈努力，實現了施氏鱘繁育與養殖產業化，解決了施氏鱘人工養殖中的生物學技術問題，對施氏鱘野生資源的增殖保護及養殖業健康有序發展提供了技術支撐[20]。

目前，對于施氏鱘的研究主要集中在形態、攝食、產卵洄游、增殖放流、繁殖、營養、病害、免疫及與性狀相關的分子標記開發等方面[21-26]，為施氏鱘的養護提供了充足的理論基礎，但關于其皮膚組織學結構及其在免疫防御中的作用迄今還未見報道。因此，本研究采用常規石蠟切片和HE 染色方法，通過觀察1 齡施氏鱘皮膚各組分的結構，以期為施氏鱘皮膚的生理學、病理學、養殖學等其他領域的科學研究提供形態學理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1 齡實驗魚5 尾，2019 年采自中國水產科學研究院鱘魚繁育技術工程中心（北京房山），體表健康無傷，體質量50～100 g，全長28～36 cm。

1.2 方法

取施氏鱘頭部、上頜、背部和腹部皮膚樣品，切成5 mm×5 mm 的組織塊，于Bouins 液中固定24 h；水洗后，依次進行50%、70%、80%、90%、95%和100%乙醇梯度脫水、二甲苯透明和石蠟包埋后進行組織切片,厚度5μm；經蘇木精-伊紅染色后，中性樹膠封片；待觀察。

于Leica AM6000 顯微鏡下觀察皮膚組織切片，采用LAS V4.6 軟件拍照；隨機取施氏鱘各部位皮膚組織切片各30 個視野樣本，測量表皮層和真皮層厚度，記錄整理數據。

黏液細胞計數：在顯微鏡10×40 視野下，隨機觀察不同部位各30 個視野中平切切片的黏液細胞數，計算出每個視野面積下的平均黏液細胞個數和單位面積下的黏液細胞數（ind./mm2）。

1.3 數據處理

數據以平均值±標準差表示，采用SPSS 23 統計軟件利用單因素方差分析（One-way analysis of variance,ANOVA）進行分析，用Ducan’s 法進行多重比較，P＜0.05 為顯著性判別標準。

2 結果和分析

2.1 施氏鱘皮膚組織學觀察

施氏鱘各部位皮膚組織結構相似，主要由表皮層和真皮層組成。表皮層主要由上皮細胞、黏液細胞和棒狀細胞組成，黏液細胞為球形，數量因體位而異，頭部皮膚黏液細胞的數量較其他部位較少；棒狀細胞為單層細胞，整齊規則緊密地排列在基底層上。頭部和背部的皮膚中含有黑色素細胞層，形成和分泌大量的黑色素，使這兩個部位的皮膚呈黑色；下頜和腹部皮膚缺少黑色素細胞層，其顏色為白色，這與施氏鱘體色的分布一致。真皮層由疏松層和致密層組成，致密層中含有豐富的血管（圖版Ⅰ）。

2.2 施氏鱘皮膚厚度測量

施氏鱘皮膚表皮層厚約25～70 μm，較真皮層薄，真皮層厚約120～230 μm。下頜表皮層和真皮層最厚，頭部最薄。下頜部表皮層的厚度與其他三個部位明顯不同（P＜0.05），其他三個部位間沒有顯著性差異（P＞0.05）；下頜部位真皮層與其他三個部位具有明顯的差異性（P＜0.05），而頭部和腹部間沒有顯著性差異（P＞0.05）。

2.3 黏液細胞數量統計

根據HE 染色和統計結果顯示，施氏鱘體表皮膚黏液細胞多為球形。施氏鱘腹部皮膚的黏液細胞數目最多，為670 ind./mm2，其次為背部和下頜，分別為570 ind./mm2和469 ind./mm2，頭背部的黏液細胞數目最少為436 個（表1）。

圖版Ⅰ 施氏鱘不同部位皮膚組織顯微結構Plate Ⅰ Histological microscopic structure of the skin in Amur sturgeon

3 討論

皮膚作為機體最大的免疫器官對病原體的應答和免疫防御中發揮重要的作用。研究證實，動物的生境和進化地位等方面的原因，不同類群的動物皮膚的形態和組織結構存在著異同，皮膚的生理結構差異可能是不同生境動物對生存環境適應性的表現。

本研究中，施氏鱘不同部位的皮膚與其他魚類的皮膚組織結構基本相似，均由表皮層、真皮疏松層和真皮致密層組成，但其皮膚的表皮細胞層數較少，且真皮層中含有豐富的血管，這種結構有利于皮膚與外界進行氣體交換。施氏鱘不同部位皮膚的組成成分在結構和厚度上存在明顯差異，充分體現了組織特點和行使功能密切相關的特性。施氏鱘頭部皮膚厚度最薄，主要原因是頭部皮膚下面有較硬的頭骨保護腦組織。施氏鱘作為典型的底棲魚類，雖然其頜部和腹部長期接觸水底，但皮膚厚度差異較大，這與蔣鑫等[27]對松江鱸Trachidermus fasciatus 的研究結果不完全一致，可能是施氏鱘作為大型底棲魚類，較其他中小型底棲魚類的活動能力弱，腹部皮膚與水底的摩擦力相對較少有關。研究表明，包括施氏鱘在內的鱘科魚類吻部腹面兩側存在大量的壺腹器官，而本次取樣位置為頜正下方，因此沒有觀察到該結構[28,29]。

黏液細胞位于皮膚的表皮層，外形多樣，如球狀、杯狀、棒狀及長頸瓶狀等。不同種類魚的黏液細胞形狀不同，施氏鱘皮膚中僅觀察到球形的黏液細胞，其他魚類皮膚中往往多種形狀的黏液細胞并存，如斑鱧Channa maculatus 的皮膚有三種不同形態的黏液細胞，歐洲鰻鱺和鯉以Ⅳ型細胞為主[15,30,31]。魚黏液細胞能向體表分泌大量黏液，其含有多種活性物質，如粘多糖、糖蛋白、免疫球蛋白和各種水解性酶類，為保護魚體、抵御外界病原微生物入侵的第一道屏障，對魚體進行保護防御，使其具有一定的免疫功能。施氏鱘頭部皮膚的黏液細胞數量最少，每單位面積436 個，腹部皮膚最多可達670 個，而松江鱸腹部最多為209 個，黃顙魚Pelteobagrus Fulvidraco、葛氏鱸塘鱧Perccottus glenii、泥鰍Misgurnus anguillicaudatus 各部位皮膚的黏液細胞數量均不足100 個[27,32]，由此看來，黏液細胞的種類和數量與魚的種類及分布部位都有一定的關系。施氏鱘表皮層的基底細胞層之上為長柱狀的棒狀細胞層，細胞排列緊密規則，棒狀細胞既能促進黏液形成，又能分泌一種警戒物質，行使防范和警戒作用[11]。眾所周知，鱘具有抗病能力強的特性，鱘疾病主要發生在稚魚開口期和幼魚轉食期，細菌性疾病為主[33,34]。鱘鰉魚受病害影響的報道比較少，可能原因為施氏鱘皮膚表皮層含有大量的黏液細胞和棒狀細胞，能夠分泌大量的黏液至體表，形成魚機體保護第一道屏障，對其整個生理過程起著至關重要的作用。