黑尾近紅鲌消化系統的形態與組織學結構研究

董立學，蔣 明，陸 星，吉哲慧，魏輝杰，李 清，3，孫艷紅，3，陳 見，3，李 佩，3，李明光，王貴英，3

(1.中國水產科學研究院長江水產研究所，武漢 430223；2.武漢市農業科學院水產研究所，武漢 430207；3.武漢先鋒水產科技有限公司，武漢 430207)

黑尾近紅鲌(Ancherythroculternigrocauda)隸屬鯉形目(Cypriniformes)鯉科(Cyprinidae)鲌亞科(Culterinae)近紅鲌屬(Acherythroculter)，又名黑尾鲌、黑尾刁和高尖等，是我國長江上游特有的淡水魚類，在四川、湖北、河南、江蘇和浙江等地均有分布，具有一定的經濟價值[1]。黑尾近紅鲌性情溫和，適溫范圍廣，耐低氧能力強，肉質細嫩，營養豐富[2]。近年來，對于黑尾近紅鲌的研究主要集中在營養需求、消化酶活性和人工繁殖等方面[3-5]，有關黑尾近紅鲌消化系統形態學的研究尚未見報道。

消化系統是機體消化和吸收食物的主要場所，為機體提供所需的物質和能量[6]。魚類消化系統形態和結構反映了魚類攝食、消化和吸收的特性，其特征與魚的種類和食性密切相關[7]。目前，鯉科魚類如鯉(Cyprinuscarpio)、鰱(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、草魚(Ctenopharyngodonidellus)[8]、鯽(Carassiusauratus)[9]、團頭魴(Parabramispekinensis)[10]和翹嘴鲌(Erythroculterilishaeformis)[11]等已見關于消化系統特征與食性或消化道形態組織與結構和功能的研究報道。進一步研究魚類消化道形態學特征，是了解和探討其消化吸收生理機制的重要途徑，可為魚類營養學及養殖研究提供理論依據[12]。本研究通過解剖學和組織學等方法，對黑尾近紅鲌消化道全長及其各消化器官的形態、結構等進行分析，旨在了解黑尾近紅鲌消化系統形態學特征，為其營養與消化生理學研究以及比較魚類雜交育種中消化系統遺傳特性提供理論依據。

1 材料方法

1.1 實驗材料

實驗用黑尾近紅鲌來源于武漢先鋒水產科技有限公司。選取規格均一、體表健康的黑尾近紅鲌31尾，平均體質量(115.71±24.12) g，平均體長(19.60±1.37) cm。樣品采集前停食24 h。

1.2 外部形態學及消化系統解剖學研究

采用80 mg/L MS 222將魚麻醉，觀察黑尾近紅鲌外部形態，測量統計全長、體長、體高、頭長、眼寬、吻長、口裂高、口裂寬、尾柄長和尾柄寬。然后自肛門沿腹中線縱剪至下頜，向左側背方橫剪至脊椎附近，再向前縱剪至鰓蓋后部；取下左側體壁并剪去左側鰓蓋骨，打開魚體腔和口咽腔，對其消化系統中各組織進行拍照并測量食道和消化道長度。

1.3 消化系統組織學研究

分別取唇、口腔壁、咽、食道、前腸、中腸、后腸、膽囊、肝臟和肛門組織，于4%多聚甲醛固定，石蠟包埋，分別進行縱向和橫向切片，其厚度為6 μm，蘇木精-伊紅染色(HE)染色，顯微鏡(Olympus BX51)下觀察并拍照。

測定食道、前腸、中腸和后腸黏膜褶數量、黏膜褶高度、黏膜褶寬度、肌層厚度等參數。食道和腸道各段均隨機選取7張切片，每張切片隨機選取5個視野，計數每一視野中(200 × 200)μm2范圍內黏液細胞的總數，計算黏液細胞的密度。

1.4 消化系統掃描電鏡觀察

取前、中、后腸部分，用質量分數3%戊二醛固定后，再用質量分數1%鋨酸固定，之后酒精脫水，真空冷凍干燥、鍍金后，掃描電鏡(HITACHI Regulus 8100)下觀察并拍照。

1.5 數據處理

實驗數據采用Excel、SPSS 等統計軟件進行分析處理，用平均值±標準差(X±SD)形式表示。將所有數據分組后，進行單因素方差分析(ANOVA)，當組間差異顯著(P<0.05)時，采用Tukey檢驗比較不同處理間的平均值。

2 結果與分析

2.1 黑尾近紅鲌外部形態學特征

黑尾近紅鲌外部形態學特征相關參數見表1。

表1 黑尾近紅鲌外部形態學性狀(平均值±標準差，n=31)Tab.1 External morphological measurement of A.nigrocauda(Mean±SD，n=31)

2.2 黑尾近紅鲌消化道形態學特征

魚類消化系統包括消化道及附于消化管附近的消化腺。黑尾近紅鲌的消化道起于口咽腔，經食道、腸，止于肛門，無胃，消化腺包括肝臟和胰臟等(圖1)。

圖1 黑尾近紅鲌消化系統解剖觀察圖Fig.1 Anatomical observation of the digestive system of A.nigrocauda1：全魚解剖圖；2：消化道整體形態圖；L：肝臟；G：腸道；T：精巢；F：脂肪；B：鰾；A：肛門；E：食道；FG：前腸；MG：中腸；HG：后腸

口：亞上位，口裂較小，傾斜角大，下頜長于上頜，上頜骨末端未伸達眼前緣。

口咽腔：黑尾近紅鲌口腔和咽腔之間沒有明顯的分界，出現鰓的部位為咽，其前方為口腔。口咽腔較大，內無明顯的舌。口腔和前咽部為纖維膜，后咽壁延伸到體腔，包有一層很薄的漿膜。鰓耙中長，排列較密，有4對鰓弓，第一鰓弓外側鰓耙17～24。下咽骨中長，較窄，略呈鉤狀，前臂長，無顯著角突。咽齒近錐形，末端尖而微彎，下咽齒發達，其他部位無齒等輔助攝食器官。

食道：黑尾近紅鲌食道短而粗，管壁厚，前端連接口咽腔，末端與前腸相連。背壁肌肉層與體壁相連，內壁具有黏膜褶。

腸道：黑尾近紅鲌腸道較短，盤旋附于腹腔脂肪上。依據其外觀形態可分為前腸、中腸和后腸，前腸粘膜褶最厚，頂部呈圓形；中腸粘膜褶較薄，基部寬；后腸粘膜褶較少，呈縱行狀，末端以肛門與外界相通。

肝臟：黑尾近紅鲌肝臟位于腹腔前段，呈暗紅色，依靠腹膜覆蓋住食道和部分前腸，并將膽囊包埋其中；膽囊深褐色，呈水滴狀；胰腺組織在肝臟中成彌散性分布，外觀上無明顯獨立的胰臟結構。

黑尾近紅鲌消化系統形態學特征相關參數見表2。黑尾近紅鲌肝臟指數、內臟指數、比消化道重、比腸重和比腸長(腸道系數)分別為0.51%、10.67%、1.76%、1.77%、和0.93。

表2 黑尾近紅鲌消化系統形態學性狀(平均值±標準差，n=31)Tab.2 Measurement of morphological traits in the digestive indexes of A.nigrocauda (Mean±SD，n=31)

黑尾近紅鲌食道和前腸、中腸、后腸形態指數比較見表3。食道褶皺數量與前腸、中腸、后腸均差異顯著，褶皺高度食道和后腸顯著低于前腸和中腸；食道褶皺寬度顯著高于前腸、中腸、后腸；從食道、 前腸、中腸到后腸肌層厚度和管腔直徑依次呈現降低趨勢；食道和腸道黏液細胞密度差異不顯著。

表3 黑尾近紅鲌食道和前腸、中腸、后腸形態指數比較(平均值±標準差，n=31)Tab.3 Morphological features of the esophagus and anterior，middle and posterior intestines of A.nigrocauda (Mean±SD，n=31)

2.3 黑尾近紅鲌消化系統組織學特征

黑尾近紅鲌消化系統HE染色切片見圖2。腸道電鏡掃描切片見圖3，500 μm下，皺褶高且寬，呈交叉折疊排列；20 μm下，分泌孔稀疏，排列不規則，近圓形；10 μm下，微絨毛密集，分泌孔較大，呈洞穴狀；2 μm下，微絨毛短而密，排列整齊。

圖2 黑尾近紅鲌消化道HE染色切片圖Fig.2 A.nigrocauda gastrointestinal HE slice1：唇；2：口腔壁；3：咽；4：食道；5～7：前腸；8～9：中腸；10～12：后腸；13：膽囊；14：肝臟；15：肛門；GCG：粘液細胞I；GC：粘液細胞Ⅱ；GCV：粘液細胞Ⅲ；TB：味蕾；CMS：環形肌；LMS：縱行肌；S：漿膜；SM：黏膜下層；CV：中央靜脈；HS：肝血竇；PC：胰臟細胞；SCE：單層柱狀上皮細胞；SSE：復層鱗狀上皮細胞。

圖3 黑尾近紅鲌前腸、中腸、后腸掃描電鏡圖Fig.3 A.nigrocauda foregut，midgut，and hindgut scanning electron microscopy1，4，7，10：前腸；2，5，8，11：中腸；3，6，9，12：后腸；MF：黏膜褶；SP：分泌孔；P：蛋白顆粒；MV：微絨毛

唇：由復層扁平上皮構成，表層細胞為扁平狀，深層基底細胞多為矮柱狀或立方形，細胞均排列整齊緊密。

口咽腔：口咽腔壁主要由黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層組成。黏膜層由復層扁平上皮構成；黏膜下層由疏松結締組織構成；肌層由橫紋肌構成；漿膜層稍厚，分布大量粘液細胞。

食道：由黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層構成。食道黏膜上皮為復層鱗狀上皮，腔內黏膜層向內突出形成褶皺，形態似腸絨毛。黏膜下層為結締組織，與固有層之間沒有明顯的界限；肌層由內層環肌和外層環肌構成，環肌發達，系橫紋肌纖維；最外層為漿膜層，由薄層結締組織及其外方覆蓋的間皮組成。

腸道：其壁由外向內同樣分別是黏膜層、黏膜下層、肌層和漿膜層。腸道黏膜層上皮為單層柱狀上皮，上皮細胞游離面具有微絨毛，細胞間夾有許多杯狀細胞，體積大而明顯，可見杯狀細胞的分泌孔及分泌物(圖2)。掃描電鏡觀察顯示，腸內面突起的皺褶發達，表面由密集排列的微絨毛構成的紋狀緣覆蓋，其上分布有大量分泌孔，附近可見分泌的蛋白顆粒。前腸和后腸分泌孔小而密集，微絨毛短而粗；中腸分泌孔大而多，微絨毛長而密，排列整齊(圖3)。

食道和腸道黏膜上皮細胞間均分布有大量的黏液細胞，在黏膜褶皺的頂部、中部、基部均有分布。食道和腸道共發現3種不同的黏液細胞，Ⅰ型細胞為圓型，染色較淺呈空泡狀；Ⅱ型的為杯狀，染色較淺亦呈空泡狀；Ⅲ型細胞為囊狀分泌顆粒，染色下顆粒著色較深。

肝臟：外層覆著由單層扁平上皮細胞和結締組織組成的漿膜。肝細胞體積較小，排列密集，細胞核位于細胞中央；肝小葉分界不明顯，尚可觀察到一些彌散的胰腺細胞。

膽囊：膽囊壁薄，由黏膜層、肌層和漿膜層構成。

肛門：肛門近似呈橢圓形。同樣由四層結締組成，腸道末端至肛門處肌肉層略有增厚。

3 討論

黑尾近紅鲌為中上層魚類，自然條件下棲息于江河中，主要以小型魚類、水生昆蟲及浮游動物為食，屬肉食性兼具雜食性魚類[13]。黑尾近紅鲌的消化系統具有與其食性相適應的特點：口亞上位，口裂較小，傾斜角大；下咽骨呈鉤狀，咽齒近錐形，這些形態特點便于其抓捕和吞咽食物，防止逃逸。魚類的鰓耙數目也與其食性密切相關，多以計數第一鰓弓外鰓耙數。一般而言，肉食性魚類的鰓耙粗短且稀少，濾食性魚類的鰓耙則致密且發達[14]。鄒文超等[15]研究發現草魚鰓耙數為49，鯉魚鰓耙數為22；王亞龍等[16]比較了5種鲌類攝食器官的形態，鰓耙數范圍為19～27。黑尾近紅鲌鰓耙數為17～24，鰓耙中長且排列較密，較硬而發達的鰓耙可作為輔助攝食器官。

口咽腔是魚類消化系統的開端，是機體與外界相連的腔道。黑尾近紅鲌唇、口咽部可見味蕾結構，口咽黏膜和食道黏膜均為復層扁平上皮，分布有大量黏液細胞，這與哲羅魚(Huchotaimen)[17]和石斑魚(Centropristisstriata)[18]口咽腔結構相似，味蕾結構有助于魚類感覺食物和觸發吞咽反射，可以對攝入進腸道消化的食物進行鑒別和選擇[19]；黏液細胞能夠分泌黏液潤濕食物和使黏膜上皮免受機械損傷[20]，黏液中含有多種活性物質，如黏多糖、糖蛋白、免疫球蛋白及各種水解性酶類等，在保護機體、防止病原入侵、維持微生物穩態中發揮重要的作用[21]。同時，復層扁平上皮具有很強的再生修復能力，對摩擦和損傷的耐受能力強[22]，大量黏液細胞可分泌黏液潤滑管腔利于食物運送[23]，還具有一定的吸收和轉運大分子、輔酶因子，抵御外來致病因子等作用[24]。食道的主要功能是傳輸食物，魚類在吞咽食物時可通過舒展食道縱褶來調整管徑的大小，使食物更加順利通過食道[25，26]，黑尾近紅鲌食道管壁厚，肌層發達且多為橫紋肌纖維，內壁有很多縱行黏膜褶，其結構特點與大多數硬骨魚類相同，如銀鯧(Pampusargenteus)[27]、大馬哈魚(Oncorhynchusketa)[28]和斑石鯛(Oplegnathuspunctatus)[26]等。

腸道是魚類機體營養物質消化和吸收的主要器官，其消化作用在無胃魚上更加突出[8]。腸道褶皺數量、高度、寬度與腸道的容納性及對營養物質的吸收直接相關[29]，其上皮層中含各型黏液細胞，分泌的黏多糖可結合多種消化酶類，促進腸道對營養物質的消化吸收[30]。肌層厚度反映了腸道的收縮蠕動能力，收縮蠕動可促進食物消化和降低食糜流通，增強營養物質的吸收[31]。本研究中，黑尾近紅鲌腸道盤曲簡單，共有2個回折，以折點為界可將腸道分為前、中、后三段，前腸管腔直徑和肌層厚度最大，褶皺數量最多，中腸次之，后腸管腔直徑和肌層厚度最小，褶皺數量最少，這表明前腸可能是黑尾近紅鲌消化吸收食物的主要場所，類似結果在黃顙魚(Pelteobagrusfulvidraco)[32]和雜交鲌[33](Erythroculterilishaeformis♀×A.nigrocauda♂)等消化道的研究中也有發現。掃描電鏡下，腸內面皺褶明顯，皺褶表面微絨毛密集，可見較多杯狀細胞的分泌孔，微絨毛沿分泌孔伸出，與其消化酶的分泌與營養物質的吸收有密切聯系[34]。魚類消化道系數與其食性密切相關，腸道系數作為重要的消化道形態學指標之一，能間接反映魚類的消化能力。一般來說，肉食性魚類腸道較短，而雜食性及草食性魚類腸道相對較長[35]。黑尾近紅鲌腸道系數為0.93，明顯小于草魚(腸道系數2.30)和鯽(腸道系數2.39)[36]，與雜食性的長麥穗魚(Pseudorasboraelongata)(腸道系數0.82)[37]及肉食性的黃顙魚(腸道系數0.85)[8]、翹嘴鲌(腸道系數1.119)[11]、鲇(Silurusasotus)(腸道系數0.69)[38]相近，符合其肉食性兼具雜食性魚類的特征。

4 結論

綜上所述，黑尾近紅鲌前腸管腔直徑和肌層厚度大，褶皺數量多，是營養物質吸收的主要場所，腸道整體較短，腸道系數為0.93，消化道形態學和組織學結構說明黑尾近紅鲌的食性為肉食性兼具雜食性。