2. 水产科学国家级实验教学示范中心 上海海洋大学水产与生命学院 上海 201306
2. National Demonstration Center for Experimental Fisheries Science Education, College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306
黄唇鱼(Bahaba flavolabiata),闽粤人称金钱
由于环境的急剧恶化和过度捕捞,其资源濒临灭绝,1988年黄唇鱼被列为国家二级重点保护野生动物,2006年被世界自然保护联盟(IUCN)红色名录列为极度濒危物种(CR)。因此,开展相关的调查和研究非常困难,一直以来中国对于黄唇鱼生物学的研究报道较少,目前,中国水产科学研究院南海水产研究所在黄唇鱼耳石与年龄生长特性、肌肉和鱼鳔营养成分分析等方面已取得一些研究成果(区又君等, 2010、2011a、2011b、2012a、2012b、2012c、2014)。研究消化系统的组织结构以及黏液细胞的分布是分析鱼类生长发育、消化吸收以及适应环境等相互调节机制的有效手段,目前,国内外尚未见黄唇鱼在该领域的研究报道。本研究通过解剖学、组织学及组织化学技术研究黄唇鱼消化系统的形态特征、组织结构和黏液细胞分布特征,进一步了解和讨论黄唇鱼的摄食和消化吸收机理,可为黄唇鱼的人工养殖提供科学的理论依据。
1 材料与方法 1.1 实验用鱼实验用鱼为广州市南沙海域渔民误捕受伤的黄唇鱼,共3尾(不分雌雄),体重为(295±68) g,全长(330±38) mm。现场经过测量体重、全长、体长后,置于冰上迅速解剖,取出消化道拍照,分离肝脏、食道、胃、幽门盲囊、前中后肠,各组织内容物经PBS冲洗,切成小块(2 cmx2 cm),用4%多聚甲醛固定。
1.2 切片制备和染色方法1.1中的实验材料固定24 h后,用70%~100%梯度酒精脱水,二甲苯透明,60℃熔点石蜡包埋,切片厚度为5 μm,分别采用HE和AB-PAS试剂盒(由南京森贝伽生物科技有限公司提供,操作步骤参照试剂盒说明书)染色,中性树胶封片,制好片后直接在Zeiss型显微镜下观察并拍照。HE染色用于观察消化道组织结构,AB-PAS染色用于检测消化道黏液细胞的分布。根据AB-PAS显色结果将消化道中的黏液细胞分成Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型和Ⅳ型,分别呈红色(含有PAS阳性的中性黏多糖)、蓝色(含有AB阳性的酸性黏多糖)、紫红色(主要含有PAS阳性的中性黏多糖,同时含有少量AB阳性的酸性黏多糖)、蓝紫色(主要含有AB阳性的酸性黏多糖,同时含有少量PAS阳性的中性黏多糖)(谢木娇等, 2015)。
1.3 数据测量和统计参照林先智等(2016)的方法,每个样品组织随机选取3张切片,选取的切片在Carl Zeiss Axio Scope.A1型光学显微镜下观察,用Cool Snap 3.3M数码相机拍照。100倍镜下观察,每张切片随机选取3块视野,对视野内的黏液细胞进行鉴别和计数,计得细胞总数按等级进行划分:–为未检测到;+为1~5个细胞;++为6~10个细胞;+++为11~20个细胞;++++为大于20个细胞。
2 结果 2.1 黄唇鱼消化系统的形态结构黄唇鱼的消化道包含口咽腔、食道、胃、幽门盲囊、肠和直肠6个部分。黄唇鱼的口和咽界限不明显,所以合称为口咽腔,它的口咽腔比较大,腔内含有舌、齿以及鳃耙。口咽腔后接食道,食道短而粗,内有纵行的皱褶,可以扩展,便于吞咽食物。胃呈“卜”形,分为贲门部、盲囊部和幽门部3部分。黄唇鱼有幽门盲囊8条,肠道在体腔内回折,有2个肠曲,按回折的折点将小肠分成前肠、中肠和后肠3个部分,后肠后接直肠,直肠较小肠稍粗,但不明显,其后为肛门。肝脏分为2叶覆盖在食道上侧近胃贲门处,左叶短,右叶稍长,在胃幽门连接前肠的区域有幽门盲囊分布,在肠道转折往下的肠系膜上可见黑色的脾脏。
2.2 黄唇鱼消化系统组织结构黄唇鱼食道分为黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜四层。食道黏膜和黏膜层、黏膜下层向腔面形成突起的皱襞,食道皱襞较高,黏膜表面覆有复层扁平上皮。食道肌肉层比较发达,主要由横纹肌构成,与其他肌层结构不同,它分为内纵肌和外环肌,伸缩性良好,有利于食物的吞咽,肌肉层发达与其肉食性相适应(图 1a)。胃贲门和胃幽门黏膜皱褶宽大,肌肉层发达是其共同特点(图 1b)。胃盲囊部黏膜上皮为单层柱状上皮,固有膜层是由1圈排列规则的腺细胞围成,呈圆形或椭圆形,中间形成1个空腔。固有膜中有胃腺,胃腺开口处为胃小凹,胃腺细胞呈柱状,核呈圆形,经过HE染色可以看见胃腺细胞核呈紫蓝色,胞质淡红色(图 1c)。黄唇鱼幽门盲囊管腔很大,但肌肉层很薄,上皮中黏膜褶数量比较多且有很多分支,互相交组织成网,几乎充满整个内腔,有较高的初级黏膜褶和分支的次级黏膜褶,黏膜上皮由单层柱状上皮细胞组成(图 1d)。前肠、中肠和后肠结构基本相似,肠黏膜上皮褶皱很丰富并且有分支,同幽门盲囊一样有初级黏膜褶和次级黏膜褶,肠道微绒毛发达,但前肠、中肠和后肠的绒毛高低、疏密存在差异。肠道上皮为单层柱状上皮,排列紧密,上皮散布有杯状细胞,细胞质染色较深,说明含有较多的酶类物质(王永翠等, 2012)(图 1e~图 1i)。黄唇鱼肠道黏膜褶的高度、宽度及环肌、纵肌厚度见表 1。
肝脏是鱼类最大的消化腺体,在肝小叶内也可见胰腺的分布(图 1j)。肝小叶之间分布大小不同的血管,肝小叶内圆形的肝细胞排列成肝板结构,肝板之间分布的肝血窦清晰可见(图 1k),另外,肝细胞之间分布比较多的空泡,是储存糖原的结构(图 1l)。
2.3 黄唇鱼消化道黏液细胞分布特征黄唇鱼食道内未发现黏液细胞,胃部、幽门盲囊和肠道均有黏液细胞分布,但不同区域黏液细胞种类和数量不同(表 2)。胃部均为红色的Ⅰ型黏液细胞,分布在胃腺腺腔上皮和黏膜上皮细胞之间(图 2a)。幽门盲囊分布有大量蓝色的黏液细胞,为Ⅱ型黏液细胞,多为圆形,主要分布在单层黏膜上皮细胞之间(图 2b)。前肠、中肠和后肠检测到大量Ⅱ型黏液细胞,并有少量Ⅰ型黏液细胞。Ⅰ型黏液细胞不大,分布在黏膜上皮的基底层。Ⅱ型黏液细胞数量极多,比Ⅰ型黏液细胞大,分布在上皮游离面(图 2c~图 2f)。
鱼类消化道的形态结构随不同种属、不同食性及不同的生活环境等因素各不相同。研究表明,肉食性鱼的肠道一般呈直线型(曾瑞等, 998)。黄唇鱼为近海暖温性稀有底层鱼类,为肉食性鱼类,主要摄食对象为鱼虾类。其口咽腔内具有锋利坚硬的颌齿和臼齿,以便于捕食和磨嚼甲壳类等坚硬的食物;食道较粗短;胃部膨大;具有幽门盲囊;肠道较短,这些都是肉食性鱼类消化道的典型特点,与大黄鱼(Pseudosciaene crocea)(崔龙波等, 2014)、黄鳍鲷(Sparus latus)(王永翠等, 2012)和平鲷(Rhabdosargus sarba)(勾效伟等, 2008)等鱼类的研究结果相似,而与杂食性和草食性鱼类的结构不同。黄唇鱼胃部发达呈“卜”型,发达的胃部有利于容纳更多的食物,增长食物停留时间,有利于消化。胃部的外形存在种属间的差异,可分为I型、U型、V型、Y型和卜型5类,如波纹唇鱼(Cheilinus undulates)胃部呈“I”型(区又君等, 2012);黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)胃部呈“U”型(董婧等, 2014);黄斑篮子鱼(Siganus oramin)胃部呈“V”型(区又君等, 2013);而驼背鲈(Cromileptes altinelis) (区又君等, 2011)、平鲷(Rhabdosargus sarba)(勾效伟等, 2008)和四指马鲅(Eleutheronema tetradactylum)胃部外形呈“卜”型(谢木娇等, 2016),则与黄唇鱼相似。胃形状的不同影响胃容量以及食物的停留时间的长短,反映不同物种进化的差异,与其捕食习惯和栖息环境相联系。黄唇鱼的胃部发达,符合肉食性鱼类消化道的外形特征。黄唇鱼的肠呈直管状,肠壁上皮有许多皱襞,即肠绒毛,表面的纹状缘很发达,这样增大了消化吸收的面积,有利于食物的分解和营养物质的充分吸收。从前肠至后肠微绒毛数量逐渐减少,绒毛的宽度和高度逐渐减小,这与肠管的粗细和吸收性质有关。
3.2 黄唇鱼消化系统组织结构与功能的联系黄唇鱼食道短而粗,其主要功能是容纳和输送摄取食物,并将食物输送到胃。食道黏膜具有很多纵行黏膜褶,当吞食较大食物时可用以扩大食道容量,以便于食物顺利地通过食道。食道肌肉层发达与其肉食性相适应。黄唇鱼胃部膨大发达,是完成蛋白质消化的场所。黄唇鱼的胃部黏膜层很厚,黏膜皱褶数量多且面积广,胃底部分布密集的胃腺,黏膜面积广大,增大了食物与胃的接触面积,胃腺分泌的黏液和胃蛋白酶源,更有利于消化肉食性食物,这与哲罗鱼(Hucho taimen)(关海红等, 2008)和黄尾
黏液细胞能分泌黏液和消化酶,可以起润滑作用,也可以与消化酶一起作用帮助消化。研究发现,其分泌物含有多种有机物质,如粘多糖、水解酶和免疫球蛋白等,在消化吸收和抵御病原体的侵害等方面也起到很大作用(McGuckin et al, 2011)。在消化道不同的部位,黏液细胞的种类及数量分布不同。黄唇鱼胃部分布有大量中性粘多糖的Ⅰ型黏液细胞,这些中性黏液物质可在黏膜表面形成一层黏液膜,不容易被酸液破坏,可以保护胃部黏膜上皮免受盐酸和胃酶的侵蚀。黄唇鱼肠道和幽门盲囊的黏液细胞种类以Ⅱ型黏液细胞为主,并有少量Ⅰ型黏液细胞分布,尚未见含有中性酸性混合黏多糖的Ⅲ型和Ⅳ型黏液细胞,这与四指马鲅(谢木娇等, 2015)、卵形鲳鲹(Trachinotus ovatus)(区又君等, 2012)肠道内黏液细胞数量密集种类丰富(含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型黏液细胞)的特点不同。Ⅱ型黏液细胞分泌的酸性黏液物质有润滑食物利于吞咽的作用,同时还与蛋白酶原的分泌有关,可以和蛋白酶合成复合物,起到稳定酶的作用。研究表明,Ⅰ型和Ⅱ型为幼稚型黏液细胞,Ⅲ型和Ⅳ型为成熟型黏液细胞,黏液细胞的类型变化与发育过程是相一致的,由幼稚型逐渐向成熟型发展(李鑫炜等, 2012)。本研究在黄唇鱼样品的消化道中未发现成熟型黏液细胞,可能是由于样品为幼鱼,其消化道发育尚不完全,但有关黄唇鱼黏液细胞的发育研究有待进一步验证和探讨。从目前观察的结果来看,黄唇鱼消化道中的黏液细胞分布还没有找到确定的规律性,黏液细胞的分布特征与其栖息环境、生活阶段以及生理功能密切相关,尚待进一步研究。
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