匡德宣, 王文广, 孙晓梅, 黄晓云, 陆彩霞, 罕园园, 仝品芬, 代解杰(中国医学科学院/北京协和医学院医学生物学研究所树鼩种质资源中心,云南省重大传染病疫苗研发重点实验室, 昆明 650118)
驯养繁殖树鼩主要消化腺的组织学观察
匡德宣, 王文广, 孙晓梅, 黄晓云, 陆彩霞, 罕园园, 仝品芬, 代解杰
(中国医学科学院/北京协和医学院医学生物学研究所树鼩种质资源中心,
云南省重大传染病疫苗研发重点实验室, 昆明 650118)
目的 了解树鼩主要消化腺的组织学结构特征,建立树鼩正常的消化腺组织学图谱。方法 采用常规组织处理、制片、HE 染色及显微镜技术对人工驯养繁殖仔一代树鼩腮腺、颌下腺、舌下腺、胰腺和肝脏进行了组织学观察。结果 (1)腮腺为纯浆液性腺泡,闰管明显,管壁由单层低立方形上皮细胞组成,官腔充满分泌物。(2)颌下腺为混合性腺体,以浆液性腺泡为主, 分泌管较长。(3)舌下腺是以黏液性腺泡为主的混合腺,含有少量闰管。(4)肝脏表面为一薄层致密结缔组织被膜,肝实质为多个分界不明显的肝小叶,肝小叶中央为中央静脉。肝细胞呈多边形,核大而圆,位于细胞中央,多数为单核,少数为双核,细胞质呈红色,胞质内有空泡和小腔隙。汇管区小叶间动脉、小叶间静脉及小叶间胆管结构较为明显。(5)胰腺表面为一层疏松结缔组织被膜,胰腺实质由外分泌部和内分泌部组成。外分泌部包含腺泡和导管,腺泡由浆液性腺细胞组成,导管由闰管、小叶内导管、小叶间导管、叶间导管和胰管组成。内分泌部又称为胰岛,是一些大小不等的细胞团和细胞索,不规则地散布于外分泌部的腺泡之间,胞质染色较外分泌部浅。结论 树鼩消化腺在组织形态学上接近于灵长类动物,可以为研究树鼩消化腺的功能和病变,以及建立人类相关疾病的动物模型提供组织学依据。
树鼩; 驯养繁殖; 腮腺; 颌下腺; 舌下腺; 肝脏; 胰腺; 组织学
消化腺包括大消化腺,即3对大唾液腺(腮腺、颌下腺、舌下腺)、胰腺和肝脏,以及分布于消化管壁内的许多小消化腺(如口腔内的小唾液腺、食管腺、胃腺和肠腺等)。大消化腺是实质性器官,包括由腺细胞组成的分泌部和导管,分泌物经导管排入消化管,对食物进行化学消化作用,所有的消化腺最后都是利用自身所含有的消化酶来分解食物中的各种成分[1]。树鼩(tree shrew,Tupaia belangeri), 又称北方树鼩(northern tree shrew),是在进化过程中处于食虫目与灵长目之间,接近灵长类的小型哺乳动物, 由于其具有体型小、脑体质量比高、易驯化饲养、繁殖周期短、寿命较长等特点,且在生化代谢、生理机能、大体解剖和基因组等方面接近于人类,是潜在可能替代非人灵长类的实验动物, 已被广泛应用于糖尿病、神经系统疾病、病毒性肝炎及眼部疾病等方面的研究[2,3]。过去有学者曾对树鼩消化系统形态解剖及组织学做过研究[4,5], 但多侧重于描述系统整体的形态解剖学结构,对于消化腺组织学形态的描述不够深入和细化。近来,徐文漭等[6]将猕猴、比格犬、树鼩等6种实验动物主要消化腺的比较组织学进行深入研究,但使用实验树鼩的年龄较小,仅4月龄~1岁。为了满足树鼩正常组织形态的标准化及应用形态学的需要,本文从不同角度深入观察研究了1岁~6岁人工驯养繁殖树鼩的腮腺、颌下腺、舌下腺、肝脏和胰腺的组织形态结构特征,报告如下。
1.1 实验动物
24只人工驯养经筛选成年仔一代树鼩(中缅树鼩滇西亚种,Tupaia belangeris chinensis Anderson,1879),由中国医学科学院医学生物学研究所提供[SCXK(滇)K2013-0001,SYXK(滇)K2013-0001]。体质量120~140 g,1~6岁,每个年龄段4只,雌雄各半,动物健康状况良好。
1.2 方法
采用体积分数3%戊巴比妥钠腹腔注射树鼩,给药剂量为30 mg/kg体质量,麻醉后股动脉放血处死。取成年仔一代树鼩的腮腺、颌下腺、舌下腺、肝脏和胰腺,经体积分数10%中性甲醛溶液固定、常规组织处理、石蜡包埋、连续切片、HE染色及封片,光学显微镜观察,采集组织学数码图像,并对图像进行描述及标注。
2.1 唾液腺
树鼩腮腺、颌下腺及舌下腺3对大唾液腺的腺体外面都包有一层结缔组织构成的被膜,腺体实质均为复管泡状腺, 大唾液腺组织学结构在本文所选树鼩各年龄段和性别间无明显差异。
2.1.1 腮腺 腮腺小叶间隔清楚,为纯浆液性腺。腺泡由浆液细胞组成,细胞呈锥体形,核圆形,位于细胞近基底部,细胞顶部呈红色,细胞基部呈蓝色。闰管明显,直接与腺泡相连,管壁由扁平或单层低立方形上皮细胞组成。分泌管(纵纹管)明显,管腔较大,管腔内可见分泌物,管壁由单层柱状上皮细胞组成,核圆形,位于细胞中央,胞质嗜酸性,呈深红色,细胞基部可见垂直的纵纹结构(图1A)。
2.1.2 颌下腺 颌下腺是以浆液性腺泡为主的混合腺,也可见少量黏液性腺泡和混合性腺泡,混合性腺泡由浆液细胞和黏液细胞组成,可见浆液性半月,即在一个黏液性腺泡的一边附着几个浆液性细胞,黏液分泌细胞靠近腺泡腔,浆液性腺细胞位于腺底部外周,呈半月状,闰管短,纹状管较长。黏液腺细胞呈锥形或立方形,核扁平,位于细胞基底部,胞质着色呈浅蓝色,细胞顶部充满大小不等的黏原颗粒,HE染色时呈空泡状,胞质清亮(图1B)。
2.1.3 舌下腺 舌下腺是以黏液性腺泡为主的混合腺,并有浆液性腺泡和混合性腺泡存在,无闰管,纹状管较短。黏液性腺泡由黏液细胞组成,细胞体积较浆液细胞大,核扁平,位于细胞基底部,细胞分泌物较粘稠,属于糖蛋白类物质,酶成分较少(图1C)。
2.2 肝脏
树鼩肝脏组织学结构在年龄和性别方面无明显差异。肝脏表面有一薄层致密的结缔组织构成的被膜。肝门处的结缔组织被膜随门静脉、肝动脉和肝管的分支伸入肝内,将肝实质分隔为许多形态相似但分界不甚明显的肝小叶, 小叶中央为中央静脉,肝小叶相邻的边缘区域汇合处为门管区(图2A)。
2.2.1 肝小叶 肝小叶呈多面棱柱体,其长轴中央为中央静脉,肝细胞以中央静脉为中心排列形成肝板,肝板多呈辐射状或弯曲状,互相连接成网状。肝板的断面形成肝索,肝索之间为血窦,血窦与中央静脉相通。肝细胞呈多边形,核大而圆,位于细胞中央,多数为单核,少数为双核,细胞质嗜酸性着色,胞质内有空泡和小腔隙。肝血窦位于肝索之间,血窦经肝板上的孔互相连接,形成网状管道,粗细不均,形状不规则,窦壁由内皮细胞构成,细胞扁平,细胞核凸向窦腔,胞质中细胞器较少,胞质壁上有许多大小不一的小孔,外无基膜。窦腔内有各种淋巴细胞和库普弗细胞(枯否氏细胞),数量少,呈星形,胞体较大,核呈椭圆形(图2B)。
2.2.2 肝门管区 从肝门处进出的门静脉、肝动脉和肝管,在肝内反复分支并伴行于小叶间的结缔组织内,在数个肝小叶相邻的边缘区域汇合,形成门管区。门管区内可见小叶间静脉、小叶间动脉和小叶间胆管,以及淋巴管和神经纤维。小叶间静脉管腔较大而不规则,管壁较薄,由扁平的内皮细胞构成。小叶间动脉管腔较小,管壁较厚。小叶间胆管管腔较小而圆,管壁由立方上皮或柱状上皮构成(图2C)。
2.3 胰腺
树鼩胰腺组织学结构在年龄和性别方面无明显差异。腺体外有一层薄的疏松结缔组织被膜,胰腺组织被伸入其内的被膜分隔成许多小叶,小叶间结缔组织较少,界限不明显,腺实质由外分泌部和内分泌部两部分组成。外分泌部为浆液性的复管泡状腺,由腺泡和导管组成,分泌胰液;内分泌部为散在于外分泌腺小叶内的分泌细胞团,称为胰岛,胰尾部较多,其与外分泌腺泡之间有少量网状纤维分隔(图3A)。
2.3.1 外分泌部 腺泡由浆液性腺细胞组成,腺细胞呈锥形,核呈圆形,核仁明显,位于细胞基部,细胞顶部呈红色,细胞基底部呈蓝色。导管包括闰管、小叶内导管、小叶间导管和胰管。闰管较细长,由单层扁平上皮构成,闰管上皮细胞延伸入腺泡腔内形成泡心细胞; 小叶内导管由单层立方上皮构成; 小叶间导管由单纯矮柱状上皮构成,叶间导管和胰管由高柱状上皮,上皮外有结缔组织和平滑肌,导管上皮中有杯状细胞和内分泌细胞。(图3B)。
2.3.2 胰岛 胰岛细胞数量不等,大小形态不定,多呈圆形或椭圆形,胞质着色呈淡红色,细胞核大而圆,染色浅,位于细胞中央,细胞间又丰富的毛细血管(图3C)。
A: 腮腺:闰管(InD), 纹状管(SD), 小叶间导管(ILD), 浆液腺泡(SA); B: 颌下腺: 纹状管(SA),浆液半月(SDe), 混合腺泡(MiA), 浆液腺泡(SA), 黏液腺泡(MA), 小叶间导管(ILD); C: 舌下腺: 浆液半月(SDe),混合腺泡(MiA),浆液腺泡(SA), 黏液腺泡(MA), 纹状管(SD), 小叶间导管(ILD); 均为HE染色图 1 树鼩腮腺、颌下腺、舌下腺组织结构A: parotid glandl: intercalated ducts (InD), striated duct (SD), interlobular duct (ILD), serous acinus (SA), HE staining; B: submandibular gland: striated duct (SD), serous demilune (SDe), mixed acinus (MiA), serous acinus (SA), mucous acinus (MA), interlobular duct (ILD); C: sublingual gland: serous demilune (SDe), mixed acinus (MiA), serous acinus (SA), mucous acinus (MA), striated duct (SD),interlobular duct (ILD); HE staining.Figure 1 Histological structure of the parotid gland, submandibular gland and sublingual gland in tree shrew
A: 肝小叶(HL), 肝门管区(PA), 中央静脉(CV); B: 库普弗细胞(KC), 内皮细胞(EnC), 中央静脉(CV), 肝细胞(HC), 肝索(HeC),淋巴细胞(LyC), 肝血窦(HS); C: 肝门管区(PA), 小叶间静脉(ILV), 小叶间动脉(ILA), 小叶间胆管(IBD); 均为HE染色图 2 树鼩肝脏组织结构A: hepatic lobule (HL), portal area (PA), central vein (CV); B: Kupffer cells (KC), endothelial cell (EnC), central vein (CV), hepatic cell (HC), hepatic cord (HeC), lymphocytes (LyC), hepatic sinusoid (HS); C: portal area (PA), interlobular vein (ILV), interlobular artery (ILA), interlobular bile duct (IBD); HE staining.Figure 2 Histological structure of the liver in tree shrew
A: 外分泌部(ExP), 胰岛(PI), 浆液腺泡(SA); B: 外分泌部(ExP), 小叶间导管(ILD), 酶原颗粒(ZG),闰管(InD), 泡心细胞(CeC); C: 胰岛(PI), 结缔组织(CT), 毛细血管(Ca); 均为HE染色图 3 树鼩胰腺组织结构Note: A: exocrine portion (ExP), pancreatic islet (PI), serous acinus (SA); B: exocrine portion (ExP), interlobular duct (ILD), zymogen granule (ZG), intercalated duct (InD), centroacinar cell (CeC); C: pancreatic islet (PI), connective tissue (CT), capillary (Ca); HE stainingFigure 3 Histological structure of the pancreatic in tree shrew
3.1 关于唾液腺的组织结构
通过组织学观察可见树鼩腮腺、颌下腺及舌下腺3对大唾液腺的腺体外面都包有一层结缔组织构成的被膜,腺体实质均为复管泡状腺。其中腮腺为纯浆液性腺; 颌下腺是以浆液性腺泡为主的混合腺; 舌下腺是以黏液性腺泡为主的混合腺。腮腺、颌下腺和舌下腺是位于口腔周围的独立的器官,但其导管开口于口腔粘膜,分泌唾液它们各自借助导管把唾液排入口腔,参与食物的化学消化作用。另外,唾液腺间质内有淋巴细胞和浆细胞,浆细胞分泌的IgA与腺细胞产生的蛋白质分泌片结合,形成分泌性IgA,随唾液排入口腔,具有免疫作用。许多学者研究表明,蛙类[7]、鸟类[8]、啮齿类[9]、陆生哺乳类[10-13]、灵长类和人[14]的腮腺组织学表现差异不明显, 均为浆液性腺体; 颌下腺组织学差异较大, 人、小型猪、猕猴的颌下腺均为混合性腺体, 兔、大鼠和小鼠的颌下腺为浆粘液性腺体; 而舌下腺均是以黏液性腺泡为主的混合腺。本研究中树鼩大唾液腺的组织结构与文献报道相符合[6],与猕猴和人类最接近,且无明显的年龄和性别差异。
3.2 关于肝脏的组织结构
肝脏是人和脊椎动物最大的内脏器官和最大的消化腺,具有解毒、代谢、分泌胆汁、免疫防御等功能,而肝小叶是肝脏的结构和功能单位,对肝脏的功能有直接的影响作用[1]。普通树鼩以昆虫、野果和种子等为食,喜食含脂量高的食物,对脂肪的消化能力高于蛋白质,肝的结构与其食性和消化是相互适应的,说明肝脏对树鼩的消化是极为重要的[15]。从组织切片可以看出, 树鼩肝小叶间分界不太明显,肝小叶中央为中央静脉,门管区可见清晰,每个门管区内一般可见1~3条小叶间胆管,仅以中央静脉和门管区位置辨认肝小叶间分界,肝细胞以中央静脉为中心呈辐射状排列。肝细胞是肝脏的唯一实质细胞,其是一种高度分化并具有多种功能的细胞,胞膜上有丰富的受体,如低密度脂蛋白受体、表皮生长因子受体、生长激素受体等,胞质内有丰富的细胞器和酶,如葡萄糖醛酸酶、过氧化氢酶等,主要参与外源物质的摄取与运输、合成与代谢、生物转化等功能[1]。据文献报道[16,17],树鼩成了研究肝炎病毒感染模型及肝移植模型的良好动物,而其肝脏组织学结构的变化直接影响研究结果。树鼩肝脏组织学结构与文献研究报道相符合[6],且无明显的年龄和性别差异,和其它实验动物肝脏组织学结构有一定差异[18],这种组织形态结构的差异对于相关人类疾病的动物实验研究具有一定的比较组织学意义。
3.3 关于胰腺的组织结构
胰腺是第二大消化腺体,是消化作用最强的器官。胰腺内分泌部胰岛分布于外分泌部腺泡之间,但二者区别明显。外分泌腺由腺泡和腺管组成,腺泡分泌胰液,腺管是胰液排出的通道。胰液中含有碳酸氢钠、胰淀粉酶、脂肪水解酶和蛋白水解酶等。胰液通过胰腺管排入十二指肠,有消化蛋白质、脂肪和糖的作用。胰岛主要分布在胰腺尾部,取材时应加以注意,胰岛细胞类型与一般哺乳类相似,但各类细胞不易区分,其细胞类型及其功能需进一步研究。树鼩胰腺组织学结构与文献报道相符合[6],且无明显的年龄和性别差异, 与禽类、兔、啮齿类等多种动物基本相似[19,20],近年来,树鼩被用于糖尿病动物模型研究,胰腺的组织学结构成为糖尿病的研究重点[21]。
总之,树鼩作为新兴的实验动物,由于特殊的分类地位及存在自发性疾病,已被广泛应用于多个研究领域。本文对其腮腺、颌下腺、舌下腺、肝脏和胰腺的组织学形态结构特征进行了深入细化观察研究,树鼩消化腺的组织学特征与文献报道相符合[6],与多种哺乳类动物相似,但与灵长类动物更为接近,可为制定树鼩组织病理学质量控制相关标准提供参考资料,为后续研究树鼩消化腺的功能及调节机制奠定基础。
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Histological Observation on Major Digestive Glands in Captive Breeding Tree Shrews
KUANG De-xuan, WANG Wen-guang, SUN Xiao-mei, HUANG Xiao-yun,LU Cai-xia, HAN Yuan-yuan,TONG Pin-feng, DAI Jie-jie
(The Center of Tree Shrew Germplasm Resources, Institute of Medical Biology, Chinese Academy of Medical Sciences and Peking Union Medical College, Yunnan Key Laboratory of Vaccine Research & Development on Severe Infectious Diseases, Kunming 650118, China)
Objective To understand the histological characteristics of the major digestive glands in captive breeding tree shrews (Tupaia belangeri), and to establish the normal histological atlas. Methods Histology observation on parotid, submandibular gland, sublingual gland, pancreas and liver of captive breeding tree shrews were conducted by conventional tissue processing, HE staining and microscopy. Results (1) The parotid gland was pure serous acini, with obvious intercalated ducts, the wall was composed of a single layer of low cuboidal epithelial cells, the lunmen was filled with secretions. (2) The submandibular gland was mixed gland, mainly consisting of serous acinai with longer secretory tube. (3) The sublingual gland was mixed gland, mainly consisting of mucinous acini, and a small amount of intercalated duct. (4) The surface of the liver was a thin layer capsule of dense connective tissue envelop. The liver parenchyma was several hepatic lobule with unconspicuous boundary. The central vein was located in the center of hepatic lobule. Liver cells were polygonal, and the large and round nucleus was located in the center of the cell, the majority was mononuclear, the minority was binuclear. The cytoplasm was red, containing vacuoles and small lacuna. The interlobular artery, vein and bile duct were clearly visible in the portal area. (5) The surface of pancreas was a layer of loose connective tissue envelope. The pancreatic parenchyma consisted of exocrine portion and endocrine portion. The exocrine portion contained acini and ducts. The acini was composed of serous cells, and the ducts consisted of intercalated, intralobular,interlobular and pancreatic ducts, which was some cell clusters and cell cords irregularly scattered among exocrine acini with variable size. The cytoplasm of the endocrine cells was stained lighter than that of the exocrine cells. Conclusion Digestive gland of captive breeding is similar to that of the primate animal in the morphology. Current research would provide histological evidence for the functional study of digestive gland and pathological changes in tupaia ,as well as setting up the animal model of human diseases.
Tree shrews (Tupaia belangeri); Captive breeding; Parotid gland; Submandibular gland;Sublingual gland; Liver; Pancreas; Histology
Q95-33
A
1674-5817(2016)01-0013-06
10.3969/j.issn.1674-5817.2016.01.003
2015-02-03
国家科技支撑计划项目(2014BAI01B01); 云南省科技创新计划平台项目(2013DA002); 国家国际科技合作专项项目(2014DFR31040)
匡德宣(1974-), 男, 副研究员, 硕士, 从事实验动物疾病模型工作。E-mail: kdx@imbcams.com.cn
代解杰(1961-), 男, 研究员, 博士生导师。E-mail: djj@imbcams.com.cn