黑尾近红鲌消化系统的形态与组织学结构研究

董立学，蒋 明，陆 星，吉哲慧，魏辉杰，李 清，3，孙艳红，3，陈 见，3，李 佩，3，李明光，王贵英，3

(1.中国水产科学研究院长江水产研究所，武汉 430223；2.武汉市农业科学院水产研究所，武汉 430207；3.武汉先锋水产科技有限公司，武汉 430207)

黑尾近红鲌(Ancherythroculternigrocauda)隶属鲤形目(Cypriniformes)鲤科(Cyprinidae)鲌亚科(Culterinae)近红鲌属(Acherythroculter)，又名黑尾鲌、黑尾刁和高尖等，是我国长江上游特有的淡水鱼类，在四川、湖北、河南、江苏和浙江等地均有分布，具有一定的经济价值[1]。黑尾近红鲌性情温和，适温范围广，耐低氧能力强，肉质细嫩，营养丰富[2]。近年来，对于黑尾近红鲌的研究主要集中在营养需求、消化酶活性和人工繁殖等方面[3-5]，有关黑尾近红鲌消化系统形态学的研究尚未见报道。

消化系统是机体消化和吸收食物的主要场所，为机体提供所需的物质和能量[6]。鱼类消化系统形态和结构反映了鱼类摄食、消化和吸收的特性，其特征与鱼的种类和食性密切相关[7]。目前，鲤科鱼类如鲤(Cyprinuscarpio)、鲢(Hypophthalmichthysmolitrix)、鳙(Aristichthysnobilis)、草鱼(Ctenopharyngodonidellus)[8]、鲫(Carassiusauratus)[9]、团头鲂(Parabramispekinensis)[10]和翘嘴鲌(Erythroculterilishaeformis)[11]等已见关于消化系统特征与食性或消化道形态组织与结构和功能的研究报道。进一步研究鱼类消化道形态学特征，是了解和探讨其消化吸收生理机制的重要途径，可为鱼类营养学及养殖研究提供理论依据[12]。本研究通过解剖学和组织学等方法，对黑尾近红鲌消化道全长及其各消化器官的形态、结构等进行分析，旨在了解黑尾近红鲌消化系统形态学特征，为其营养与消化生理学研究以及比较鱼类杂交育种中消化系统遗传特性提供理论依据。

1 材料方法

1.1 实验材料

实验用黑尾近红鲌来源于武汉先锋水产科技有限公司。选取规格均一、体表健康的黑尾近红鲌31尾，平均体质量(115.71±24.12) g，平均体长(19.60±1.37) cm。样品采集前停食24 h。

1.2 外部形态学及消化系统解剖学研究

采用80 mg/L MS 222将鱼麻醉，观察黑尾近红鲌外部形态，测量统计全长、体长、体高、头长、眼宽、吻长、口裂高、口裂宽、尾柄长和尾柄宽。然后自肛门沿腹中线纵剪至下颌，向左侧背方横剪至脊椎附近，再向前纵剪至鳃盖后部；取下左侧体壁并剪去左侧鳃盖骨，打开鱼体腔和口咽腔，对其消化系统中各组织进行拍照并测量食道和消化道长度。

1.3 消化系统组织学研究

分别取唇、口腔壁、咽、食道、前肠、中肠、后肠、胆囊、肝脏和肛门组织，于4%多聚甲醛固定，石蜡包埋，分别进行纵向和横向切片，其厚度为6 μm，苏木精-伊红染色(HE)染色，显微镜(Olympus BX51)下观察并拍照。

测定食道、前肠、中肠和后肠黏膜褶数量、黏膜褶高度、黏膜褶宽度、肌层厚度等参数。食道和肠道各段均随机选取7张切片，每张切片随机选取5个视野，计数每一视野中(200 × 200)μm2范围内黏液细胞的总数，计算黏液细胞的密度。

1.4 消化系统扫描电镜观察

取前、中、后肠部分，用质量分数3%戊二醛固定后，再用质量分数1%锇酸固定，之后酒精脱水，真空冷冻干燥、镀金后，扫描电镜(HITACHI Regulus 8100)下观察并拍照。

1.5 数据处理

实验数据采用Excel、SPSS 等统计软件进行分析处理，用平均值±标准差(X±SD)形式表示。将所有数据分组后，进行单因素方差分析(ANOVA)，当组间差异显著(P<0.05)时，采用Tukey检验比较不同处理间的平均值。

2 结果与分析

2.1 黑尾近红鲌外部形态学特征

黑尾近红鲌外部形态学特征相关参数见表1。

表1 黑尾近红鲌外部形态学性状(平均值±标准差，n=31)Tab.1 External morphological measurement of A.nigrocauda(Mean±SD，n=31)

2.2 黑尾近红鲌消化道形态学特征

鱼类消化系统包括消化道及附于消化管附近的消化腺。黑尾近红鲌的消化道起于口咽腔，经食道、肠，止于肛门，无胃，消化腺包括肝脏和胰脏等(图1)。

图1 黑尾近红鲌消化系统解剖观察图Fig.1 Anatomical observation of the digestive system of A.nigrocauda1：全鱼解剖图；2：消化道整体形态图；L：肝脏；G：肠道；T：精巢；F：脂肪；B：鳔；A：肛门；E：食道；FG：前肠；MG：中肠；HG：后肠

口：亚上位，口裂较小，倾斜角大，下颌长于上颌，上颌骨末端未伸达眼前缘。

口咽腔：黑尾近红鲌口腔和咽腔之间没有明显的分界，出现鳃的部位为咽，其前方为口腔。口咽腔较大，内无明显的舌。口腔和前咽部为纤维膜，后咽壁延伸到体腔，包有一层很薄的浆膜。鳃耙中长，排列较密，有4对鳃弓，第一鳃弓外侧鳃耙17～24。下咽骨中长，较窄，略呈钩状，前臂长，无显著角突。咽齿近锥形，末端尖而微弯，下咽齿发达，其他部位无齿等辅助摄食器官。

食道：黑尾近红鲌食道短而粗，管壁厚，前端连接口咽腔，末端与前肠相连。背壁肌肉层与体壁相连，内壁具有黏膜褶。

肠道：黑尾近红鲌肠道较短，盘旋附于腹腔脂肪上。依据其外观形态可分为前肠、中肠和后肠，前肠粘膜褶最厚，顶部呈圆形；中肠粘膜褶较薄，基部宽；后肠粘膜褶较少，呈纵行状，末端以肛门与外界相通。

肝脏：黑尾近红鲌肝脏位于腹腔前段，呈暗红色，依靠腹膜覆盖住食道和部分前肠，并将胆囊包埋其中；胆囊深褐色，呈水滴状；胰腺组织在肝脏中成弥散性分布，外观上无明显独立的胰脏结构。

黑尾近红鲌消化系统形态学特征相关参数见表2。黑尾近红鲌肝脏指数、内脏指数、比消化道重、比肠重和比肠长(肠道系数)分别为0.51%、10.67%、1.76%、1.77%、和0.93。

表2 黑尾近红鲌消化系统形态学性状(平均值±标准差，n=31)Tab.2 Measurement of morphological traits in the digestive indexes of A.nigrocauda (Mean±SD，n=31)

黑尾近红鲌食道和前肠、中肠、后肠形态指数比较见表3。食道褶皱数量与前肠、中肠、后肠均差异显著，褶皱高度食道和后肠显著低于前肠和中肠；食道褶皱宽度显著高于前肠、中肠、后肠；从食道、 前肠、中肠到后肠肌层厚度和管腔直径依次呈现降低趋势；食道和肠道黏液细胞密度差异不显著。

表3 黑尾近红鲌食道和前肠、中肠、后肠形态指数比较(平均值±标准差，n=31)Tab.3 Morphological features of the esophagus and anterior，middle and posterior intestines of A.nigrocauda (Mean±SD，n=31)

2.3 黑尾近红鲌消化系统组织学特征

黑尾近红鲌消化系统HE染色切片见图2。肠道电镜扫描切片见图3，500 μm下，皱褶高且宽，呈交叉折叠排列；20 μm下，分泌孔稀疏，排列不规则，近圆形；10 μm下，微绒毛密集，分泌孔较大，呈洞穴状；2 μm下，微绒毛短而密，排列整齐。

图2 黑尾近红鲌消化道HE染色切片图Fig.2 A.nigrocauda gastrointestinal HE slice1：唇；2：口腔壁；3：咽；4：食道；5～7：前肠；8～9：中肠；10～12：后肠；13：胆囊；14：肝脏；15：肛门；GCG：粘液细胞I；GC：粘液细胞Ⅱ；GCV：粘液细胞Ⅲ；TB：味蕾；CMS：环形肌；LMS：纵行肌；S：浆膜；SM：黏膜下层；CV：中央静脉；HS：肝血窦；PC：胰脏细胞；SCE：单层柱状上皮细胞；SSE：复层鳞状上皮细胞。

图3 黑尾近红鲌前肠、中肠、后肠扫描电镜图Fig.3 A.nigrocauda foregut，midgut，and hindgut scanning electron microscopy1，4，7，10：前肠；2，5，8，11：中肠；3，6，9，12：后肠；MF：黏膜褶；SP：分泌孔；P：蛋白颗粒；MV：微绒毛

唇：由复层扁平上皮构成，表层细胞为扁平状，深层基底细胞多为矮柱状或立方形，细胞均排列整齐紧密。

口咽腔：口咽腔壁主要由黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜层组成。黏膜层由复层扁平上皮构成；黏膜下层由疏松结缔组织构成；肌层由横纹肌构成；浆膜层稍厚，分布大量粘液细胞。

食道：由黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜层构成。食道黏膜上皮为复层鳞状上皮，腔内黏膜层向内突出形成褶皱，形态似肠绒毛。黏膜下层为结缔组织，与固有层之间没有明显的界限；肌层由内层环肌和外层环肌构成，环肌发达，系横纹肌纤维；最外层为浆膜层，由薄层结缔组织及其外方覆盖的间皮组成。

肠道：其壁由外向内同样分别是黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜层。肠道黏膜层上皮为单层柱状上皮，上皮细胞游离面具有微绒毛，细胞间夹有许多杯状细胞，体积大而明显，可见杯状细胞的分泌孔及分泌物(图2)。扫描电镜观察显示，肠内面突起的皱褶发达，表面由密集排列的微绒毛构成的纹状缘覆盖，其上分布有大量分泌孔，附近可见分泌的蛋白颗粒。前肠和后肠分泌孔小而密集，微绒毛短而粗；中肠分泌孔大而多，微绒毛长而密，排列整齐(图3)。

食道和肠道黏膜上皮细胞间均分布有大量的黏液细胞，在黏膜褶皱的顶部、中部、基部均有分布。食道和肠道共发现3种不同的黏液细胞，Ⅰ型细胞为圆型，染色较浅呈空泡状；Ⅱ型的为杯状，染色较浅亦呈空泡状；Ⅲ型细胞为囊状分泌颗粒，染色下颗粒着色较深。

肝脏：外层覆着由单层扁平上皮细胞和结缔组织组成的浆膜。肝细胞体积较小，排列密集，细胞核位于细胞中央；肝小叶分界不明显，尚可观察到一些弥散的胰腺细胞。

胆囊：胆囊壁薄，由黏膜层、肌层和浆膜层构成。

肛门：肛门近似呈椭圆形。同样由四层结缔组成，肠道末端至肛门处肌肉层略有增厚。

3 讨论

黑尾近红鲌为中上层鱼类，自然条件下栖息于江河中，主要以小型鱼类、水生昆虫及浮游动物为食，属肉食性兼具杂食性鱼类[13]。黑尾近红鲌的消化系统具有与其食性相适应的特点：口亚上位，口裂较小，倾斜角大；下咽骨呈钩状，咽齿近锥形，这些形态特点便于其抓捕和吞咽食物，防止逃逸。鱼类的鳃耙数目也与其食性密切相关，多以计数第一鳃弓外鳃耙数。一般而言，肉食性鱼类的鳃耙粗短且稀少，滤食性鱼类的鳃耙则致密且发达[14]。邹文超等[15]研究发现草鱼鳃耙数为49，鲤鱼鳃耙数为22；王亚龙等[16]比较了5种鲌类摄食器官的形态，鳃耙数范围为19～27。黑尾近红鲌鳃耙数为17～24，鳃耙中长且排列较密，较硬而发达的鳃耙可作为辅助摄食器官。

口咽腔是鱼类消化系统的开端，是机体与外界相连的腔道。黑尾近红鲌唇、口咽部可见味蕾结构，口咽黏膜和食道黏膜均为复层扁平上皮，分布有大量黏液细胞，这与哲罗鱼(Huchotaimen)[17]和石斑鱼(Centropristisstriata)[18]口咽腔结构相似，味蕾结构有助于鱼类感觉食物和触发吞咽反射，可以对摄入进肠道消化的食物进行鉴别和选择[19]；黏液细胞能够分泌黏液润湿食物和使黏膜上皮免受机械损伤[20]，黏液中含有多种活性物质，如黏多糖、糖蛋白、免疫球蛋白及各种水解性酶类等，在保护机体、防止病原入侵、维持微生物稳态中发挥重要的作用[21]。同时，复层扁平上皮具有很强的再生修复能力，对摩擦和损伤的耐受能力强[22]，大量黏液细胞可分泌黏液润滑管腔利于食物运送[23]，还具有一定的吸收和转运大分子、辅酶因子，抵御外来致病因子等作用[24]。食道的主要功能是传输食物，鱼类在吞咽食物时可通过舒展食道纵褶来调整管径的大小，使食物更加顺利通过食道[25，26]，黑尾近红鲌食道管壁厚，肌层发达且多为横纹肌纤维，内壁有很多纵行黏膜褶，其结构特点与大多数硬骨鱼类相同，如银鲳(Pampusargenteus)[27]、大马哈鱼(Oncorhynchusketa)[28]和斑石鲷(Oplegnathuspunctatus)[26]等。

肠道是鱼类机体营养物质消化和吸收的主要器官，其消化作用在无胃鱼上更加突出[8]。肠道褶皱数量、高度、宽度与肠道的容纳性及对营养物质的吸收直接相关[29]，其上皮层中含各型黏液细胞，分泌的黏多糖可结合多种消化酶类，促进肠道对营养物质的消化吸收[30]。肌层厚度反映了肠道的收缩蠕动能力，收缩蠕动可促进食物消化和降低食糜流通，增强营养物质的吸收[31]。本研究中，黑尾近红鲌肠道盘曲简单，共有2个回折，以折点为界可将肠道分为前、中、后三段，前肠管腔直径和肌层厚度最大，褶皱数量最多，中肠次之，后肠管腔直径和肌层厚度最小，褶皱数量最少，这表明前肠可能是黑尾近红鲌消化吸收食物的主要场所，类似结果在黄颡鱼(Pelteobagrusfulvidraco)[32]和杂交鲌[33](Erythroculterilishaeformis♀×A.nigrocauda♂)等消化道的研究中也有发现。扫描电镜下，肠内面皱褶明显，皱褶表面微绒毛密集，可见较多杯状细胞的分泌孔，微绒毛沿分泌孔伸出，与其消化酶的分泌与营养物质的吸收有密切联系[34]。鱼类消化道系数与其食性密切相关，肠道系数作为重要的消化道形态学指标之一，能间接反映鱼类的消化能力。一般来说，肉食性鱼类肠道较短，而杂食性及草食性鱼类肠道相对较长[35]。黑尾近红鲌肠道系数为0.93，明显小于草鱼(肠道系数2.30)和鲫(肠道系数2.39)[36]，与杂食性的长麦穗鱼(Pseudorasboraelongata)(肠道系数0.82)[37]及肉食性的黄颡鱼(肠道系数0.85)[8]、翘嘴鲌(肠道系数1.119)[11]、鲇(Silurusasotus)(肠道系数0.69)[38]相近，符合其肉食性兼具杂食性鱼类的特征。

4 结论

综上所述，黑尾近红鲌前肠管腔直径和肌层厚度大，褶皱数量多，是营养物质吸收的主要场所，肠道整体较短，肠道系数为0.93，消化道形态学和组织学结构说明黑尾近红鲌的食性为肉食性兼具杂食性。