子午沙鼠与SD大鼠肾脏形态学特征的比较

袁江玲，徐晓辉，史深，张燕，徐艺玫

(新疆维吾尔自治区疾病预防控制中心，乌鲁木齐 830011)

子午沙鼠(Merionesmeridianus)属啮齿目(Rodentia)，仓鼠科(Cricetid-ae)，沙鼠亚科(Gerbillinae)，沙鼠属(Meriones)动物，抗病力强，繁殖快[1-2]。该鼠具有体积小、性情温和、繁殖力强、性成熟早、易驯眠和易饲养、有胆囊等特点，符合实验动物的优选条件。子午沙鼠作为待开发的新的实验动物资源，已受到国内外研究者的关注，在脑神经外科及寄生虫学等[3-5]许多领域具有广泛的应用前景。野生子午沙鼠靠食用耐旱的灌丛植物的茎叶或者尚未掉落的种子补充体内水分，肾脏的结构与尿浓缩能力相适应，因此其肾脏也具有一定的特征性[6]。本研究运用光学显微镜技术研究了野生子午沙鼠肾脏的形态和组织学特点并与SD大鼠进行比较，旨在揭示其肾组织结构的特殊性，为子午沙鼠在生物学方面的研究提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物

选取成年野生子午沙鼠和SPF级SD大鼠各20只，雌雄各半，用于解剖学及组织形态学数据分析及比较，12周龄的SD大鼠和体重72 g以上的子午沙鼠为成年鼠[7]。野生子午沙鼠于2015年5月捕获自新疆轮台地区，体重在60～110 g之间，属子午沙鼠塔里木亚种，在室温22～26℃、自然光照的普通实验室环境下适应性饲养。SD大鼠购自新疆实验动物研究中心，实验动物生产许可证号:【SCXK(新)2011-0001】，实验动物使用许可证号:【SYXK(新)2011-0002】。

1.1.2 试剂与仪器

HE染色液(自配)、Masson染色试剂盒及PAS染色试剂盒(Baso，中国)、电子天平(BS323S, Sartorius,德国)、立体解剖镜(XTC-I，Olympus，日本)、石蜡旋转式切片机(HM325，Thermo，德国)、生物组织自动脱水机(TS-12H，亚鹏，中国)、生物组织冷冻包埋机(BM-VI，亚鹏，中国)、显微成像系统(5000B，Leica，德国)、数字切片扫描仪(Pannoramic SCAN，3DHISTECH，匈牙利)。

1.2 方法

动物经CO2过量处死，称重后进行大体解剖观察，然后摘取两侧肾脏，去除肾周脂肪和结缔组织，以吸水纸吸去表面液体后称重，然后将肾脏置于4%甲醛溶液中固定。48 h后取出组织以流水去除甲醛，沿冠状切面将肾脏切开观察解剖学差异；保留最中间约0.2 cm厚度的肾脏组织，经梯度酒精脱水、二甲苯透明、石蜡包埋、制作石蜡切片，蜡块组织修切至接近最大面积处时连续切片3张，分别进行HE染色、Masson染色和PAS染色。HE染色切片用数字切片扫描仪进行切片扫描，用其自带看图软件Pannoramic Viewer测量切片中肾脏皮质厚度(cortical thickness，CT)、外髓质厚度(outer medullar thickness，OMT)、皮质面积(cortical area，CA)、外髓质面积(outer medullar area，OMA)、内髓质面积(inner medullar area，IMA)、肾脏切面面积(renal area，RA)、计数整个切面内的肾小球个数。PAS染色切片在20倍物镜下随机选择肾脏皮质(cortical)和近髓质(near medulla)处10个视野计数近曲小管(proximal convoluted tubules, PCT)与远曲小管(distal convoluted tubules, DCT)的数量。Masson染色切片观察动物肾脏内纤维组织的分布情况。

1.3 统计学分析

图1 SD大鼠与子午沙鼠肾脏冠状剖面图Figure 1 Coronal profile of kidneys of SD rats and M.meridianus

2 结果

2.1 肾脏解剖学差异种间比较

如图1所见，成年SD大鼠与子午沙鼠肾脏冠状剖面图，可以看到子午沙鼠具有较长的、突出于肾盂的肾乳头。

2.2 肾脏组织形态学观察

肾脏组织切片镜检结果，如图2所示，HE染色切片中SD大鼠与子午沙鼠肾脏皮质部无明显差异，而子午沙鼠的髓质部散在分布多量的形似纤维组织的成份，经Masson染色可确认为纤维组织；PAS染色可清楚的显示近曲小管的刷状缘，便于计数肾脏组织切片中近曲小管及远曲小管的切面数量，用于进行统计学分析。

2.3 肾脏组织形态学参数种间比较

子午沙鼠与SD大鼠肾脏的外髓质厚度与皮质厚度之比(OMT/CT)、外髓质面积与皮质面积之比(OMA/CA)、外髓质面积与肾脏面积之比(OMA/RA)无显著的种间差异；子午沙鼠与SD大鼠肾脏皮质部近曲与远曲小管数之比(CPT/CDT)有显著的种间差异(P<0.05)；内髓质面积与皮质面积之比(IMA/CA)、内髓质面积与肾脏面积之比(IMA/RA)、髓质面积与皮质面积之比(MA/CA)、肾指数(Kidney index)、肾单位密度(Nephron density)以及近髓部近曲与远曲小管数之比(NMPT/NMDT)在两种实验动物间均有极显著的种间差异(P<0.01)(见表1)。

注：a：SD大鼠肾脏皮质(HE染色，×50)；b：子午沙鼠肾脏皮质(HE染色，×50)；c：SD大鼠肾脏髓质(HE染色，×50)；d：子午沙鼠肾脏髓质(HE染色，×50)；e：子午沙鼠肾脏髓质(Masson染色，×100)；f：子午沙鼠肾脏(PAS染色，×400)。图2 SD大鼠与子午沙鼠肾脏组织学图像Note. a, SD rat kidney cortex (H&E staining,×50). b, Meriones meridianus kidney cortex (HE staining,×50). c: SD rat kidney medulla (HE staining,×50). d, Meriones meridianus kidney medulla (HE staining,×50). e: Meriones meridianus kidney medulla (Masson staining,×100). f: Meriones meridianus kidney (PAS staining,×400).Figure 2 Histological images of kidneys in the SD rats and Meriones meridianus

表1 肾脏组织形态学参数比较Table 1 Comparison of the renal tissue morphological

注：和SD大鼠比较，*P< 0.05，**P< 0.01。

Note. Compared with the SD rat，*P< 0.05，**P< 0.01.

3 讨论

研究表明，哺乳动物肾脏内髓质参与尿液浓缩过程，是尿素循环累积的场所，更大面积的内髓质表示更强的尿素累积能力，通过测定内髓质面积与肾脏面积、髓质面积与皮质面积的比值，可以评估肾脏对水环境的适应能力[13-15]。生活于干旱地区的小型哺乳动物，其肾脏形态学的各种指标均较高[16]。本研究中子午沙鼠与SD大鼠相比，内髓质面积与皮质和肾脏切面面积之比均存在极显著性差异，而外髓质与皮质的厚度和面积比，以及外髓质面积与肾脏切面面积之比则无明显的种间差异。

动物的节水能力表现了其对栖息地环境中水分条件的适应性，生活于干旱地区动物应具备更长的近曲小管，而生活于水源充足地区动物的近曲小管较短[17]。子午沙鼠与SD大鼠相比，单位面积内近曲小管数与远曲小管数之比有极显著的种间差异，组织切片中子午沙鼠的近曲小管截面数更多说明它有比SD大鼠更长的近曲小管，近曲小管具有重吸收水分的功能，因此，子午沙鼠的尿浓缩能力与其更长的近曲小管有较大相关性。此外，子午沙鼠的肾单位密度较SD大鼠高，相对多的肾小球数量使尿液滤过率也相对增加，浓缩尿液的功能也相应增强[18]。

子午沙鼠因其独特的解剖学、生理学和行为学特征在营养代谢病、脑血管疾病、寄生虫病，自发性肿瘤等诸多研究中应用广泛[19]。经过多次解剖子午沙鼠，研究人员还发现子午沙鼠的输尿管相较于SD大鼠的要粗一些；子午沙鼠的脑大致为菱形，而SD大鼠的则为椭圆形。此外，子午沙鼠的听觉十分灵敏，通过解剖发现它的听泡非常发达，体积是SD大鼠的几倍，因此研究小组认为子午沙鼠在实验动物研究领域会有更大的空间。有研究表明[20]，不同地区的子午沙鼠有较高的遗传多样性，研究小组对新疆子午沙鼠的叶氏亚种(吐鲁番地区)和塔里木亚种(轮台地区)进行了室内繁殖实验，据研究人员初步观察发现两地的子午沙鼠在形体及外观上均有较大差异，叶氏亚种的平均体重仅为塔里木亚种的3/5左右。因此，子午沙鼠的实验化研究具有一定的科学意义。