四種龜消化道黏膜表面形態觀察

王立霞 徐 笑 王 蕊 宋昊卓 李偉能 劉 洋 劉玉堂*

(1.東北林業大學，哈爾濱，150040；2.哈爾濱市劍橋第三中學校，哈爾濱，150040)

中華花龜(Mauremyssinensis)又名臺灣草龜、珍珠龜、六線草龜等，隸屬于地龜科(Geoemydidae)的擬水龜屬，生長速度較快，對環境適應能力強，是一種植食性淡水龜[1-2]；烏龜(Mauremysreevesii)俗稱中華草龜，別名金線龜、泥龜、長壽龜、墨龜、臭青龜等，屬龜科擬水龜屬。我國幾乎全國各地都有烏龜分布，具有較高的觀賞價值、食用價值和藥用價值[3]，是一種雜食性動物；巴西紅耳龜(Trachemysscriptaelegans)又名紅耳龜、秀麗錦龜、七彩龜，隸屬于龜鱉目(Tesudines)澤龜科(Emydidae)的滑龜屬，巴西龜適應能力強、病害少，耐饑餓的雜食性龜類，人工養殖時以食肉類為主[4]；北美擬鱷龜(Chelydraserpentina)又名鱷魚龜、小鱷龜、肉龜等，原產于北美洲及中美洲，屬于擬鱷龜科(Chelydridae)擬鱷龜屬，鱷龜生長快，性成熟周期短，屬雜食性，以肉食為主，人工飼養條件下可投喂豬肉、牛肉、家禽內臟、蘋果、菜葉及人工配合飼料等[5]。

近年來對爬行動物的消化道形態學研究已有資料報道[6-8]，但對消化道內表面黏膜實體形態結構的觀察比較研究未見報道，消化系統是攝取營養的主要器官，因此對消化系統組織學的研究將有助于研究其食性與結構之間的關系，為其科學飼養提供參考[1]。一般認為爬行動物在系統進化上處于一個比較特殊的地位，它是鳥類和哺乳動物進化的分支點，是比較組織學的重要研究動物[7]。近幾年對鳥類的小腸黏膜表面形態結構與功能研究獲得了一些有意義的發現[9-13]，本文旨在通過對4種龜類消化道表面形態的觀察比較，研究其與食性的關系以及對消化效率的影響，對爬行動物形態學的研究內容進行補充，以期為將來進一步研究消化系統表面形態結構比較組織學及其食性演化關系的研究提供基礎材料。

1 材料與方法

1.1 材料

實驗材料自哈爾濱花鳥魚市場購買：年齡選擇半年左右的巴西紅耳龜，烏龜，中華花龜以及北美擬鱷龜各3只，平均體重分別為46.05 g、42.73 g、34.92 g、38.25 g，雌雄不限。

1.2 方法

實驗前將其進行饑餓處理2 d。采用斷頭法將龜快速處死，鋸開龜背腹甲之間的甲橋，揭開腹甲，暴露內臟，自食管部分取出龜的整個消化道截取至大腸的最后端。量取消化道總長度以及食管、胃(賁門部、胃體部、幽門部)、十二指腸、空回腸和大腸的長度。截取各部分表面光滑的一段(1.5 cm左右)縱向剖開，用0.25%的胰蛋白酶溶液進行沖洗，去除表面的黏液以及代謝物，用2.5%的戊二醛溶液進行固定，通過蔡司ZEISS LSM 700實體顯微鏡進行觀察與照相，將切片進行脫水處理，依次用濃度為50%、70%、80%、90%、95%、100%的乙醇進行脫水，進行噴鍍處理后在JSM-7500F掃描電子顯微鏡下觀察與照相。十二指腸為緊接胃幽門的由左向右移行的細管，呈“U”形彎曲，在其彎曲處有淡黃色、細長的胰腺。十二指腸后有彎曲盤旋的小腸，即為空回腸。小腸末端急劇膨大部分即為大腸。

測量消化道全長和背甲長，計算消化道全長同背甲長之比。

2 結果

2.1 成體消化道各部分的長度

小腸是消化吸收的主要器官，鱷龜的消化道全長平均為(26.92±0.21)cm，小腸長平均為(19.62±0.12)cm；巴西龜的消化道全長平均為(17.61±0.36)cm，小腸長平均為(10.92±0.09)cm；花龜的消化道全長平均為(22.21±0.14)cm，小腸長平均為(13.61±0.11)cm；草龜的消化道全長平均為(15.32±0.23)cm，小腸長平均為(8.72±0.04)cm。

我們以消化道全長和背甲長的平均值的比值以及小腸和主要消化道長平均值的比值作為4種龜的相對長度標準進行比較(表1)。

表1 4種龜的背甲、小腸長、消化道長和主要消化道長以及比值Tab.1 The length and ratio of dorsal，small intestine，digestive tract and main digestive tract of four species of turtles

2.2 消化道各部分的黏膜表面形態

食管位于口腔咽后部，脊柱腹面，呈寬扁袋狀。在實體顯微鏡下觀察，可見在食管內表面形成5—7條平行于食管長軸的縱行皺襞(圖1-1、1-5)。通過掃描電鏡觀察發現，黏膜表面遍布著許多長而密集的纖毛叢(圖1-3、1-6)，一些表面具有短微絨毛的非纖毛細胞(圖1-2、1-4)(可能是杯狀細胞)單個或多個分布在纖毛細胞中。

在實體顯微鏡下觀察可見胃黏膜表面形成許多縱行皺襞(圖2-1、2-2、2-3、2-5)，大概有5—7條。相比賁門部和胃體部，幽門部皺襞趨于平緩，數量不多。賁門部黏膜表面皺襞較細，數量遠多于胃體部，從賁門部向十二指腸黏膜皺襞呈放射狀分布，掃描電鏡下可以看到黏膜表面有排列致密的柱狀上皮細胞頂部的圓形的突起(圖2-4)。

根據實體顯微鏡及低倍掃描電鏡可見，小腸黏膜表面形成數條沿小腸縱行走向的彎曲皺襞。十二指腸部分的黏膜表面多呈“W”字形板狀結構，4種龜有一定差別。鱷龜為連續的“W”字形板狀結構(圖3-4、3-6)，彎曲程度十分明顯，角度接近90°；而其他3種龜十二指腸黏膜皺襞彎曲呈較為平緩的波浪狀排列，角度不明顯。

在實體顯微鏡及低倍掃描電鏡下可見，巴西龜和烏龜的空回腸腸道黏膜皺襞呈現為彎曲程度平緩的平行排列(圖4-1、4-3)，而擬鱷龜和花龜小腸腸道黏膜皺襞則彎曲角度較大，呈現不規則的W形(圖4-2、4-4)。

掃描電鏡高倍放大之后小腸黏膜柱狀細胞表面均有許多密集的微絨毛突起，可明顯分辨出細胞輪廓(圖5-1、5-2)，腸道黏膜表面還分散著些許杯狀細胞，其細胞黏液頂面突起表面可見稀疏的微絨毛(圖5-4)。

大腸為消化道最后的部分，大腸很短，壁薄，在實體顯微鏡及掃描電鏡下可見管壁表面有不規則皺襞，擬鱷龜大腸黏膜表面的皺襞十分明顯。

3 討論

3.1 龜的消化道長度和食性相適應的特點

動物消化道全長和體長的比值與食性密切相關[9，14-15]，植食性動物具有較長的消化道，通過延長食物在消化道內的滯留時間從而提高消化率[14-15]。本研究所測擬鱷龜消化道長度與背甲長度之比為3.14，花龜消化道長度與背甲長度之比為3.73，巴西龜消化道長度與背甲長度之比為3.53，烏龜消化道長度與背甲長度之比為3.42。該結果可以初步表明，偏肉食性的擬鱷龜消化管較短，偏植食性的花龜消化管較長，而偏雜食性的巴西龜和烏龜消化管長度適中，這是龜類消化道與食性相適應的結構特點，因試驗動物的數量問題，故該結果僅供參考，需要進一步的研究加以證明。

3.2 4種龜消化道各部分黏膜表面形態比較分析

以上4種龜食管都有向管腔內部凸起的縱行皺襞，而且黏膜表面由纖毛上皮細胞構成，這與以往其他種類龜的報道卻不同[3，16]，傅麗容等[1]對中華花龜的組織學研究也未觀察到纖毛細胞，我們認為他們的觀察僅用光鏡及石蠟切片的方法所以不能看到纖毛結構。在一些爬行類及兩棲類的研究報道中，例如赤鏈華游蛇[17](Sinonatrixannularis)食道黏膜上皮為纖毛細胞、澤陸蛙[18](Fejervaryamultistriata)食道為復層柱狀纖毛上皮，而魚類(例如駝背鱸(Cromileptesaltivelis))食道黏膜由復層扁平上皮細胞組成[19]。因此我們認為，龜類食道黏膜上皮的組織結構和與其分類地位相近的爬行動物及無尾兩棲類相似，但與比其低等的魚類不同。纖毛上皮在哺乳動物的氣管和輸卵管可見，4種龜食管所見纖毛其功能到底與兩棲類還是與哺乳動物的纖毛相似還無從定論，但根據以往報道，我們推測該纖毛結構可能與呼吸功能有關[20]，還需要進一步研究證明。

胃呈U型，囊狀，以上4種龜胃的外部形狀大體相似，胃體部都為平滑的縱行皺襞，黏膜有許多凹陷的胃小凹，表面還有排列整齊的上皮細胞，胃黏膜表面的這種結構對于食物的初步攪拌具有一定的作用。

小腸是消化系統中最長的部分，分為十二指腸和空回腸，是食物消化和吸收的最主要的部位，其結構也體現出與這種功能的聯系，但是各部分分界不明顯。阮燕如等[21]認為小腸分為十二指腸、空腸和回腸；傅麗容等[1]、董超等[8]認為龜類的小腸分為十二指腸和回腸。近些年，對爬行動物消化道的研究報道逐漸增多，但是對爬行動物胃腸道的劃分至今沒有一個統一的標準，本文把十二指腸后面的小腸部分統稱為空回腸。

以往的研究認為龜小腸具有類似哺乳動物的絨毛結構[1，3，16]，而我們的觀察并沒有發現龜有指狀絨毛，我們認為以往研究結果應該是由于技術方法的問題而造成的誤判，這些研究多是將腸管橫切，因此將“W”板狀皺襞包括次級皺襞的橫切面誤認為小腸絨毛。小腸黏膜上皮細胞表面微絨毛密集而發達，與哺乳動物的吸收細胞相似。大腸的主要功能是儲存和排泄食物殘渣，因此其黏膜形成不同結構的皺襞，且皺襞很淺沒有絨毛結構[17]。而擬鱷龜大腸表面皺襞十分明顯。

小腸是脊椎動物消化吸收的主要部位，在哺乳動物是以小腸絨毛及微絨毛作為增加吸收面積的主要結構體系，而在鳥類，肉食性鳥類小腸黏膜具有與哺乳動物類似的指狀絨毛有利于擴大吸收效率，而雜食性鳥類卻是以“W”板狀絨毛結構體系為主，不僅有利于吸收更有利于通過板狀結構對食物進行揉搓研磨加速提高消化吸收速度，這是雜食性鳥類適應飛翔的一種策略[9-12]。作為爬行動物由于其相對較低的新陳代謝效率，因此其膜表面不需要擴大吸收面積的小腸絨毛。在實體顯微鏡及掃描電鏡下觀察可見4種龜小腸黏膜表面形成縱向排列皺襞，呈不同程度的波浪彎曲或“W”字形板狀結構，其黏膜表面看不到與食性相關聯的明顯差別，偏植食性黏膜皺襞相對更接近規整的“W”板狀，而生長速度較快的擬鱷龜黏膜皺襞結構更復雜其“W”字形板狀結構更明顯，其十二指腸部分呈現近90°角的“W”字形板狀結構。在以往報道中，魚類例如刺鲃(Spinibarbuscaldwelli)幼魚[22]、駝背鱸幼魚[19]小腸存在縱行皺襞及二級皺襞，但皺襞縱向長直而無彎曲，這種結構在廣東烏龜(Chmemyskwangtungensis)[3]腸道中也存在。在一些鳥類胚胎發育過程中，例如鵪鶉(Coturnixcoturnix)、紅嘴鷗(Larusridibundus)、黑翅長腳鷸[13](Himantopushimantopus)、綠頭鴨(Anasplatyrhynchos)、番鴨(Cairnamoschata)、家燕(Hirundorustica)、雞(Gallusgallusdomesticus)[11-12]等鳥類胚胎期小腸黏膜表面形態發育過程也先后經歷了縱向直的嵴狀皺襞，與魚類相似，彎曲的嵴狀皺襞以及到“W”板狀結構變化，與這4種龜類相似。鳥類胚胎小腸黏膜形態發育過程中出現了前述的結構變化，這可能是對系統發育的一種形態重演，因此對于龜的小腸黏膜形態學研究發現可以為進一步研究鳥類形態發育及食性演化提供重要的基礎資料。