四种龟消化道黏膜表面形态观察

王立霞 徐 笑 王 蕊 宋昊卓 李伟能 刘 洋 刘玉堂*

(1.东北林业大学，哈尔滨，150040；2.哈尔滨市剑桥第三中学校，哈尔滨，150040)

中华花龟(Mauremyssinensis)又名台湾草龟、珍珠龟、六线草龟等，隶属于地龟科(Geoemydidae)的拟水龟属，生长速度较快，对环境适应能力强，是一种植食性淡水龟[1-2]；乌龟(Mauremysreevesii)俗称中华草龟，别名金线龟、泥龟、长寿龟、墨龟、臭青龟等，属龟科拟水龟属。我国几乎全国各地都有乌龟分布，具有较高的观赏价值、食用价值和药用价值[3]，是一种杂食性动物；巴西红耳龟(Trachemysscriptaelegans)又名红耳龟、秀丽锦龟、七彩龟，隶属于龟鳖目(Tesudines)泽龟科(Emydidae)的滑龟属，巴西龟适应能力强、病害少，耐饥饿的杂食性龟类，人工养殖时以食肉类为主[4]；北美拟鳄龟(Chelydraserpentina)又名鳄鱼龟、小鳄龟、肉龟等，原产于北美洲及中美洲，属于拟鳄龟科(Chelydridae)拟鳄龟属，鳄龟生长快，性成熟周期短，属杂食性，以肉食为主，人工饲养条件下可投喂猪肉、牛肉、家禽内脏、苹果、菜叶及人工配合饲料等[5]。

近年来对爬行动物的消化道形态学研究已有资料报道[6-8]，但对消化道内表面黏膜实体形态结构的观察比较研究未见报道，消化系统是摄取营养的主要器官，因此对消化系统组织学的研究将有助于研究其食性与结构之间的关系，为其科学饲养提供参考[1]。一般认为爬行动物在系统进化上处于一个比较特殊的地位，它是鸟类和哺乳动物进化的分支点，是比较组织学的重要研究动物[7]。近几年对鸟类的小肠黏膜表面形态结构与功能研究获得了一些有意义的发现[9-13]，本文旨在通过对4种龟类消化道表面形态的观察比较，研究其与食性的关系以及对消化效率的影响，对爬行动物形态学的研究内容进行补充，以期为将来进一步研究消化系统表面形态结构比较组织学及其食性演化关系的研究提供基础材料。

1 材料与方法

1.1 材料

实验材料自哈尔滨花鸟鱼市场购买：年龄选择半年左右的巴西红耳龟，乌龟，中华花龟以及北美拟鳄龟各3只，平均体重分别为46.05 g、42.73 g、34.92 g、38.25 g，雌雄不限。

1.2 方法

实验前将其进行饥饿处理2 d。采用断头法将龟快速处死，锯开龟背腹甲之间的甲桥，揭开腹甲，暴露内脏，自食管部分取出龟的整个消化道截取至大肠的最后端。量取消化道总长度以及食管、胃(贲门部、胃体部、幽门部)、十二指肠、空回肠和大肠的长度。截取各部分表面光滑的一段(1.5 cm左右)纵向剖开，用0.25%的胰蛋白酶溶液进行冲洗，去除表面的黏液以及代谢物，用2.5%的戊二醛溶液进行固定，通过蔡司ZEISS LSM 700实体显微镜进行观察与照相，将切片进行脱水处理，依次用浓度为50%、70%、80%、90%、95%、100%的乙醇进行脱水，进行喷镀处理后在JSM-7500F扫描电子显微镜下观察与照相。十二指肠为紧接胃幽门的由左向右移行的细管，呈“U”形弯曲，在其弯曲处有淡黄色、细长的胰腺。十二指肠后有弯曲盘旋的小肠，即为空回肠。小肠末端急剧膨大部分即为大肠。

测量消化道全长和背甲长，计算消化道全长同背甲长之比。

2 结果

2.1 成体消化道各部分的长度

小肠是消化吸收的主要器官，鳄龟的消化道全长平均为(26.92±0.21)cm，小肠长平均为(19.62±0.12)cm；巴西龟的消化道全长平均为(17.61±0.36)cm，小肠长平均为(10.92±0.09)cm；花龟的消化道全长平均为(22.21±0.14)cm，小肠长平均为(13.61±0.11)cm；草龟的消化道全长平均为(15.32±0.23)cm，小肠长平均为(8.72±0.04)cm。

我们以消化道全长和背甲长的平均值的比值以及小肠和主要消化道长平均值的比值作为4种龟的相对长度标准进行比较(表1)。

表1 4种龟的背甲、小肠长、消化道长和主要消化道长以及比值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态

食管位于口腔咽后部，脊柱腹面，呈宽扁袋状。在实体显微镜下观察，可见在食管内表面形成5—7条平行于食管长轴的纵行皱襞(图1-1、1-5)。通过扫描电镜观察发现，黏膜表面遍布着许多长而密集的纤毛丛(图1-3、1-6)，一些表面具有短微绒毛的非纤毛细胞(图1-2、1-4)(可能是杯状细胞)单个或多个分布在纤毛细胞中。

在实体显微镜下观察可见胃黏膜表面形成许多纵行皱襞(图2-1、2-2、2-3、2-5)，大概有5—7条。相比贲门部和胃体部，幽门部皱襞趋于平缓，数量不多。贲门部黏膜表面皱襞较细，数量远多于胃体部，从贲门部向十二指肠黏膜皱襞呈放射状分布，扫描电镜下可以看到黏膜表面有排列致密的柱状上皮细胞顶部的圆形的突起(图2-4)。

根据实体显微镜及低倍扫描电镜可见，小肠黏膜表面形成数条沿小肠纵行走向的弯曲皱襞。十二指肠部分的黏膜表面多呈“W”字形板状结构，4种龟有一定差别。鳄龟为连续的“W”字形板状结构(图3-4、3-6)，弯曲程度十分明显，角度接近90°；而其他3种龟十二指肠黏膜皱襞弯曲呈较为平缓的波浪状排列，角度不明显。

在实体显微镜及低倍扫描电镜下可见，巴西龟和乌龟的空回肠肠道黏膜皱襞呈现为弯曲程度平缓的平行排列(图4-1、4-3)，而拟鳄龟和花龟小肠肠道黏膜皱襞则弯曲角度较大，呈现不规则的W形(图4-2、4-4)。

扫描电镜高倍放大之后小肠黏膜柱状细胞表面均有许多密集的微绒毛突起，可明显分辨出细胞轮廓(图5-1、5-2)，肠道黏膜表面还分散着些许杯状细胞，其细胞黏液顶面突起表面可见稀疏的微绒毛(图5-4)。

大肠为消化道最后的部分，大肠很短，壁薄，在实体显微镜及扫描电镜下可见管壁表面有不规则皱襞，拟鳄龟大肠黏膜表面的皱襞十分明显。

3 讨论

3.1 龟的消化道长度和食性相适应的特点

动物消化道全长和体长的比值与食性密切相关[9，14-15]，植食性动物具有较长的消化道，通过延长食物在消化道内的滞留时间从而提高消化率[14-15]。本研究所测拟鳄龟消化道长度与背甲长度之比为3.14，花龟消化道长度与背甲长度之比为3.73，巴西龟消化道长度与背甲长度之比为3.53，乌龟消化道长度与背甲长度之比为3.42。该结果可以初步表明，偏肉食性的拟鳄龟消化管较短，偏植食性的花龟消化管较长，而偏杂食性的巴西龟和乌龟消化管长度适中，这是龟类消化道与食性相适应的结构特点，因试验动物的数量问题，故该结果仅供参考，需要进一步的研究加以证明。

3.2 4种龟消化道各部分黏膜表面形态比较分析

以上4种龟食管都有向管腔内部凸起的纵行皱襞，而且黏膜表面由纤毛上皮细胞构成，这与以往其他种类龟的报道却不同[3，16]，傅丽容等[1]对中华花龟的组织学研究也未观察到纤毛细胞，我们认为他们的观察仅用光镜及石蜡切片的方法所以不能看到纤毛结构。在一些爬行类及两栖类的研究报道中，例如赤链华游蛇[17](Sinonatrixannularis)食道黏膜上皮为纤毛细胞、泽陆蛙[18](Fejervaryamultistriata)食道为复层柱状纤毛上皮，而鱼类(例如驼背鲈(Cromileptesaltivelis))食道黏膜由复层扁平上皮细胞组成[19]。因此我们认为，龟类食道黏膜上皮的组织结构和与其分类地位相近的爬行动物及无尾两栖类相似，但与比其低等的鱼类不同。纤毛上皮在哺乳动物的气管和输卵管可见，4种龟食管所见纤毛其功能到底与两栖类还是与哺乳动物的纤毛相似还无从定论，但根据以往报道，我们推测该纤毛结构可能与呼吸功能有关[20]，还需要进一步研究证明。

胃呈U型，囊状，以上4种龟胃的外部形状大体相似，胃体部都为平滑的纵行皱襞，黏膜有许多凹陷的胃小凹，表面还有排列整齐的上皮细胞，胃黏膜表面的这种结构对于食物的初步搅拌具有一定的作用。

小肠是消化系统中最长的部分，分为十二指肠和空回肠，是食物消化和吸收的最主要的部位，其结构也体现出与这种功能的联系，但是各部分分界不明显。阮燕如等[21]认为小肠分为十二指肠、空肠和回肠；傅丽容等[1]、董超等[8]认为龟类的小肠分为十二指肠和回肠。近些年，对爬行动物消化道的研究报道逐渐增多，但是对爬行动物胃肠道的划分至今没有一个统一的标准，本文把十二指肠后面的小肠部分统称为空回肠。

以往的研究认为龟小肠具有类似哺乳动物的绒毛结构[1，3，16]，而我们的观察并没有发现龟有指状绒毛，我们认为以往研究结果应该是由于技术方法的问题而造成的误判，这些研究多是将肠管横切，因此将“W”板状皱襞包括次级皱襞的横切面误认为小肠绒毛。小肠黏膜上皮细胞表面微绒毛密集而发达，与哺乳动物的吸收细胞相似。大肠的主要功能是储存和排泄食物残渣，因此其黏膜形成不同结构的皱襞，且皱襞很浅没有绒毛结构[17]。而拟鳄龟大肠表面皱襞十分明显。

小肠是脊椎动物消化吸收的主要部位，在哺乳动物是以小肠绒毛及微绒毛作为增加吸收面积的主要结构体系，而在鸟类，肉食性鸟类小肠黏膜具有与哺乳动物类似的指状绒毛有利于扩大吸收效率，而杂食性鸟类却是以“W”板状绒毛结构体系为主，不仅有利于吸收更有利于通过板状结构对食物进行揉搓研磨加速提高消化吸收速度，这是杂食性鸟类适应飞翔的一种策略[9-12]。作为爬行动物由于其相对较低的新陈代谢效率，因此其膜表面不需要扩大吸收面积的小肠绒毛。在实体显微镜及扫描电镜下观察可见4种龟小肠黏膜表面形成纵向排列皱襞，呈不同程度的波浪弯曲或“W”字形板状结构，其黏膜表面看不到与食性相关联的明显差别，偏植食性黏膜皱襞相对更接近规整的“W”板状，而生长速度较快的拟鳄龟黏膜皱襞结构更复杂其“W”字形板状结构更明显，其十二指肠部分呈现近90°角的“W”字形板状结构。在以往报道中，鱼类例如刺鲃(Spinibarbuscaldwelli)幼鱼[22]、驼背鲈幼鱼[19]小肠存在纵行皱襞及二级皱襞，但皱襞纵向长直而无弯曲，这种结构在广东乌龟(Chmemyskwangtungensis)[3]肠道中也存在。在一些鸟类胚胎发育过程中，例如鹌鹑(Coturnixcoturnix)、红嘴鸥(Larusridibundus)、黑翅长脚鹬[13](Himantopushimantopus)、绿头鸭(Anasplatyrhynchos)、番鸭(Cairnamoschata)、家燕(Hirundorustica)、鸡(Gallusgallusdomesticus)[11-12]等鸟类胚胎期小肠黏膜表面形态发育过程也先后经历了纵向直的嵴状皱襞，与鱼类相似，弯曲的嵴状皱襞以及到“W”板状结构变化，与这4种龟类相似。鸟类胚胎小肠黏膜形态发育过程中出现了前述的结构变化，这可能是对系统发育的一种形态重演，因此对于龟的小肠黏膜形态学研究发现可以为进一步研究鸟类形态发育及食性演化提供重要的基础资料。