日本七鳃鳗消化系统显微与超微结构孙婴宁①马飞①邵淑娟②于丽君②赵瑾瑶②李庆伟①3 ( ①辽宁师范大学生命科学学院大连116029 ; ②大连医科大学组织学与胚胎学教研室大连116000)
摘要: 采用光镜和电镜技术研究日本七鳃鳗( L a mpetra japonica) 消化系统的组织结构。结果显示，日本七鳃鳗食道褶皱处黏膜上皮为复层立方上皮，褶皱基部为变移上皮。由于生活方式的特化，其胃退化。前肠、中肠和后肠黏膜上皮均为单层柱状上皮，其中并未发现杯状细胞，有肠腺，肠上皮有密集的纤毛，上皮细胞内各种细胞器均较丰富，肌纤维斜行。肝小叶界限不清，肝内无胆管。内分泌性胰由若干个大小不等和形状不定的细胞团组成。口腔腺上皮细胞高柱状，游离端充满酶原颗粒和微管泡系，细胞间有分泌小管。日本七鳃鳗消化器官的组织结构特点与其特殊的取食方式和进化地位密切相关。
关键词: 日本七鳃鳗；消化系统；显微结构；超微结构；口腔腺
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中图分类号:Q954 文献标识码:A 文章编号:025023263 (2006) 06214209
自制面霜
Microstructure and U ltra s tructure of the Digestive System
in La m prey L a m pet r a ja p onica
正月十五的月亮
S UN Y ing2Ning ①MA Fei ①SH AO Shu2J u an ②Y U Li2J u n ②ZH AO J in2Y ao ②L I Qing2Wei ①( ①College of Lif e Sciences , Liaoning Normal Univer sity , Dalian 116029 ;
②Department of H istology and Embryology , Dalian Medical Univer sity , Dalian 116000 , China)
Abstract : The histolog ical stru cture of d ig estive tract o f L a mpetra japonica w as stud ied b y lig ht and electronic microscopy. S trati f ied cub oid al epitheliu m in the fold of oesop hag us mu co sa and transitional epith eliu m in the b ottom of the fold w ere obrved. Becau of the life style specialization L . japonica lost its stom ach. The fore2 ,mid2 and hind2 intestines w ere characterized b y sing le2layered colu mnar epitheliu m ,and there w ere nu merous d en cilia an d abund ant cell org anelles in the epithelial cells. The muscle b ifers d istribu ted ob liqu ely. The lobu les w ere not d istinctly obrved and there w as no b ile du ct in the liver. The end ocrine pancreas consisted of cell mass in d ifferent sizes and vario us shapes. The cretory epitheliu m of the bu ccal g lands consisted of hig h colu mnar cells w hich contained nu mero u s g ranu les and tubu lar vesicles , some of w hich w ere zym og en2like . There w ere many tubu lar vesicu lar systems am ong the cells. In su mmary ,there is a clo correlation b etw een the histolog y stru cture characteristic of d ig estive system and particu lar feed ing b ehavior in this species.
K ey w ords : L a mpetra japonica ; Dig estive system ; Microstru cture ; Ultrastru cture ; Bu ccal g lands
日本七鳃鳗( L a mpetra japonica)系圆口纲(C ycl ostom ata) 、七鳃鳗目( Petrom yz oni formes) 、七鳃鳗科( Petrom yz ontidae) 、七鳃鳗属( L amptet ra)动物，是我国现存惟一的海淡水洄游七鳃鳗，在海水中营半寄生生活, 以吸食宿主血肉为食。由于七鳃鳗特殊的生态特性和进化地位，在世界动物学研究史上一直占据着重要地位。近几年来，日本七鳃鳗在营养、药用等方面的价值也基金项目辽宁省重点科学研究计划资助( N o . 2004C053) , 大连市优秀青年科技人才基金(No . 60575005);
3 通讯作者, E2mail :liqw @2631net ;
第一作者介绍孙婴宁，女, 硕士研究生；研究方向：细胞生物学; E2mail :pr ogress123 @1631c om 。
收稿日期:2006205215 ，修回日期:2006209211
开始受到国内外学者的广泛关注1 ,2 。
在国外对七鳃鳗消化系统组织学的研究中，有关海七鳃鳗( Petromyzon mari nus ) 的比较多，而对于日本七鳃鳗消化系统的研究较少见。1965 年, Y am am oto 首次对日本七鳃鳗肠上皮的组织结构进行研究3 ，但是由于当时实验条件的局限和现有知识的缺乏，使实验结果有一定
的局限性。1984 年Ishikawa 等用扫描电镜观察了日本七鳃鳗肠腔表面4 ; 1987 年Wake 等研
究了日本七鳃鳗肝脏内星状细胞贮存维生素A 的情况5 ;1988 年Y ui 等用抗脑肠肽和胺的血清进行了日本七鳃鳗免疫组化方面的观察6 。尽管上述研究使我们对于日本七鳃鳗消化系统的组织结构有了一个初步的了解，但是并没有对日本七鳃鳗消化器官的组织结构进行全面系统地阐述。而国内对于日本七鳃鳗消化系统组织学的研究则是空白。名胜景点
消化系统与动物的生长发育、营养、食性及摄食密切相关，本文采用光镜和电镜技术对日本七鳃鳗消化系统进行组织学研究，以探讨其消化与吸收机理，进一步研究日本七鳃鳗适应其半寄生生活和进化地位的消化系统结构特点，并期望为七鳃鳗消化系统的研究提供科学依据和参考。层、肌层。黏膜层向食管腔内突起形成许多纵行褶皱(图版Ⅰ: 1) , 褶皱处上皮多为两层立方上皮，褶皱基部为变移上皮，上皮细胞间有分泌细胞，细胞质被染成浅粉色( 图版Ⅰ: 2) 。上皮深部为固有膜，此层为致密结缔组织构成，纤维细而排列紧密，在固有膜中缺乏黏液腺。无黏膜肌层(图版Ⅰ:2) 。
黏膜下层为疏松结缔组织。固有膜和黏膜下层这两层组织连续延绵不断，二层之间的分界极不明显(图版Ⅰ:2) 。
肌层为帄滑肌，肌纤维为梭形，集合成束，细胞轮廓不清。每个梭形肌纤维的宽部与另一肌纤维的尖细部镶嵌。肌纤维斜行( 图版Ⅰ: 2) 。
日本七鳃鳗食道前段较帄坦，皱褶较少，后段褶皱较多( 图版Ⅰ:3) 。有关其他种类七鳃鳗食道组织结构
的研究目前尚未检索到。本文将日本七鳃鳗食道的组织结构与鱼类的进行比较。首先上皮结构与鱼类不同，鱼类食道上皮为复层扁帄上皮。有些鱼类如虹鳟( S a lmo gai rd neri) ，在固有膜中含有腺体，青鱼( Mylopho2 ryngododon piceus ) 、草鱼Ctenopharyngodon
(
idellus ) 、鲢( Hypophthalmichthys molitr ix ) 、鳙( Aristichthys nobilis) 等鱼类缺乏这种腺体9 。很多真骨鱼也缺乏黏膜肌层。黏膜下层与大多数鱼类情况相同。鱼类肌层发达，多为帄滑肌，内环行外纵行。鱼类食道有外膜，在日本七鳃鳗的食道结构中并未发现。
21112 肠
前肠：前肠分为黏膜层、黏膜下层、肌层和外膜(图版Ⅰ: 4) 。黏膜层形成许多褶皱( 图版Ⅰ:5) ，褶皱基部具有少量的分泌细胞( 图版Ⅰ: 6) 。上皮细胞核椭圆形，位于细胞中下部，基膜明显, 上皮细胞游离面有密集的纤毛( 图版Ⅰ: 6 ,7) 。黏膜上皮由单层矮柱状细胞构成，未见杯状细胞(图版Ⅰ:4) 。固有膜由致密结缔组织构成，内含有毛细血管、淋巴管、神经及肌纤维，在固有膜内有时可见到弥散或聚集的淋巴细胞(图版Ⅰ:4) 。未见黏膜肌层(图版Ⅰ:4) 。黏膜下层由疏松结缔组织构成( 图版Ⅰ:
1 材料与方法
实验用日本七鳃鳗于2004 年12 月中下旬捕自黑龙江省松花江流域同江地区。取其中身体健康状况良好，个体较大的4 条，雌雄各半, 全长为395 ～465 mm 。全长为体高的1216 ～1415 倍，为头长的415～417 倍。头长圆筒形，头长为吻长的218～312 倍。
取食道、肠(前肠、中肠、后肠) 、肝脏、胰、口腔腺，制作常规石蜡切片7 。另取后肠上皮细胞、肝脏、口腔腺上皮褶皱顶端制作超薄切片8。
2 结果与分析
211 显微结构
21111 食道食道管壁分为黏膜层、黏膜下
4) 。内含有较大的血管和淋巴管 ，有时可以看
日本七鳃鳗肝脏的组织结构除了胆管退化外 , 其他特征与真骨鱼类完全相同9 。
21114 胰 包括内分泌和外分泌两个组成部
分 。内分泌部由若干个大小不等和形状不定的 细胞团组成 , 着色淡 ( 图版 Ⅱ: 4) 。胰岛周围包
裹着薄层结缔组织 ，胰岛细胞数量的多少不定 ，排列成不规则的细胞索 ，细胞的界限不清楚 ，故 辨别其形状是困难的 ，有少量结缔组织伴随着 丰富的毛细血管穿入小岛盘绕在细胞索之间 , 便于细胞的分泌物进入血液 ( 图版 Ⅱ:5) 。大多 数北 半 球 七 鳃 鳗 胰 的 外 分 泌 部 结 构 都 是 如
到神经丛 。
汤圆的别称
肌层薄 。肌层纤维斜行 (图版 Ⅰ:4 ,8) 。 外膜由一薄层结缔组织及其外周的间皮构 成 (图版 Ⅰ:4) 。 中肠 : 中 肠 肠 壁 比 前 肠 薄 , 褶 皱 多 ( 图 版 Ⅰ:9) 。肠壁结构与前肠相同 ( 图版 Ⅰ: 10) 。肠腺 是长而直的单管腺 , 开口于褶皱的基部 ( 图版 Ⅰ:10) 。
后肠 ：后肠肠壁较前肠 、中肠薄 ；褶皱多 (图 版 Ⅰ:11) 。肠壁结构与前肠中肠相同 ( 图版 Ⅰ: 12) 。大量单管腺密集排列于后肠的固有膜中 , 开口于褶皱的基部 (图版 Ⅰ:13) 。 鱼类黏膜上
皮为单层柱状上皮 ，包含杯状
细胞 ，上皮游离面有小肠绒毛 ，无纤毛 ，这与日 本七鳃鳗的黏膜上皮情况不同 。日本七鳃鳗固 有膜和黏膜肌层情况与大多数鱼类相同 ; 黏膜 下层和外膜情况也与鱼类相同 。鱼类肌层内环 行 ，外纵行 ，与日本七鳃鳗肌层纤维斜行的情况 不同 。绝大多数真骨鱼类没有肠腺 ，而鳕科鱼 类等具有肠腺 ，鳕鱼的肠腺是单管腺 ，开口通于 皱褶间的肠腺中9 ，这与日本七鳃鳗情况不同 。 21113 肝脏
表面是一薄层结缔组织被膜 ( 图 版 Ⅱ: 1) , 被膜在肝门处显著增厚 , 伸入肝内形 成小叶间结缔组织 。小叶间结缔组织不发达 , 肝小叶的界限不清 ( 图版 Ⅱ:2) 。肝细胞索放射 状排列不十分明显 ，肝细胞成不规则的多边形 , 圆形细胞核位于细胞的中央 ( 图版 Ⅱ:3) 。肝脏 最外面是浆膜层 。肝实质主要由肝细胞索及窦 状隙构成 ( 图版 Ⅱ: 2) 。肝细胞彼此相连 , 排列 成索状 。肝细胞索之间为窦状隙 ，窦状隙与中 央静脉相通 。肝细胞体积较大 ，成不规则的多 边形 ，胞浆丰富 ，胞核大而圆 ，位于细胞中心附 近 (图版 Ⅱ:3) 。在日本七鳃鳗成体的肝脏中缺 乏胆管的存在 。在海七鳃鳗和其他一些种类的 七鳃鳗 成 体 体 内 , 同 样 缺 乏 胆 管 的 存 在10 ,11 。 虽然七鳃鳗的成体肝脏内缺乏胆管 ，但是帅体 情况却不同 ,Peek 等发现在海七鳃鳗体内肝脏 是一个围绕大的胆管成放射状排列的腺体 ，肝
细胞成圆锥形 , 并且锥形的顶点朝向胆管12
。
此13
超级密码。但是南半球的物种有些不同 ，如南半球 的短头袋七鳃鳗 ( Mordacia mordax ) , 它的 体 内 有一个肠扩张出的支囊 ，酶原细胞就散布在这 些支囊处14 。七鳃鳗胰的外分泌部应为一些
在肠壁处的弥散细胞 ，由于本实验并未使用胰 的特殊染色方法进行染色观察 ，因此肠壁起外 分泌作用的胰腺细胞还有待进一步的实验研 究 。鱼 类 的 胰 腺 多 是 与 肝 脏 一 起 形 成 肝 胰 脏9
g3250
。
21115 口腔腺 口腔腺位于眼下 ，左右两侧各
一个 。口腔腺由内向外依次为上皮层 、结缔组 织层 、肌肉层和外膜 ( 图版 Ⅱ:6～9) 。上皮层由 紧密排列的一层长柱状细胞组成 ，细胞核圆形 ，位于细胞基部 ，口腔腺两端的细胞较大 ，中央较
小 ，细胞质内充满了粉红色的酶原颗粒 ，不同部 位的酶原颗粒形状不同 (图版 Ⅱ:10～12) 。上皮 层形成很多褶皱 ，褶皱在口腔腺两端显著增多 ，有的甚至连在一起形成一些管泡状结构 ( 图版 Ⅱ:7 ,9) 。上皮外侧为一层疏松结缔组织 ( 图版 Ⅱ:6) 。
肌肉层较发达 ，由骨骼肌构成 ，分为内 、外 两层 ，为环形肌 ( 图版 Ⅱ: 7 , 8) 。肌肉层的主要 作用是促进口腔腺的分泌 (图版 Ⅱ:10) 。
外膜为致密结缔组织 ，只分布在靠近腹面
的一侧 (图版 Ⅱ: 6 ,12) 。在口腔腺的中段 ，上皮 层直接与结缔组织层相连 ，中间没有内层环形 肌 。
日本七鳃鳗口腔腺上皮外有一层骨骼肌包 围 ，这与海七鳃鳗 和 澳 洲 囊 口 七 鳃 鳗 ( G eorgia
australis) 的情况相同15 ,16 。而在短头袋七鳃鳗的口腔腺外并没有发现骨骼肌的包围17 。
212 超微结构
21211 肠细胞为单层柱状, 核为椭圆形, 位于细胞基部，上皮细胞游离面有密集的纤毛，其形状和大小颇为一致，纤毛内有纵行排列的微管，具有一定的排列位置，即中央有2 根单独的微管，周围有9 组成对的微管，为9 + 2 结构，肠上皮纤毛的超微结构与高等脊椎动物纤毛结构相同4 (图版Ⅲ: 1) 。胞质内滑面内质网和线粒体丰富，滑面内质网成小泡状，主要位于终末网与高尔基复合体之间; 线粒体主要位于细胞顶部及核周，多为椭圆形，嵴为東状嵴。上皮细胞质上方有散在分布的溶酶体，溶酶体大小不一。核周和细胞基部有粗面内质网、高尔基复合体分布(图版Ⅲ:2) 。
21212 肝脏肝细胞卵圆形, 核仁明显, 核周隙发达，核孔清晰可见; 线粒体发达，多分布于核周隙附近，圆形、椭圆形或棒状，嵴长管状，排列紧密；粗面内质网长管状，主要位于细胞核的周围，滑面内质网管泡状，多见于细胞边缘; 可观察到形状各异的次级溶酶体，内含各种形状的消化物；糖原颗粒丰富(图版Ⅲ:3) 。
泰山游偶见双核肝细胞, 细胞核卵圆形, 2 个, 核仁居中，核孔清晰可见，核周隙明显; 线粒体发达，多分布于核周、狄氏隙附近，圆形、卵圆形或棒状；粗面内质网发达，呈東层状绕核排列，滑面内质网少见; 次级溶酶体常见; 糖原颗粒丰富，核糖体发达(图版Ⅲ:4) 。
21213 口腔腺褶皱顶端细胞为长柱形，细胞内有相当多酶原颗粒和着色暗点，布满整个细胞质，酶
原颗粒多为圆形、椭圆形( 图版Ⅲ: 5) 。日本七鳃鳗细胞内充满大量的微管泡系，胞间有分泌小管。分泌方式为局部分泌型。细胞在分泌时，本身不受到任何损伤，分泌颗粒以外倾作用的方式排出，以后又重新形成新的分泌颗粒(图版Ⅲ:6) 。
日本七鳃鳗口腔腺内含有相当多的酶原颗粒和着色暗点，这与在海七鳃鳗和澳洲囊口七鳃鳗口腔腺上皮细胞的超微结构研究中发现的结构相同15 ,16。短头袋七鳃鳗的口腔腺上皮内充满另外两种颗粒，其中一种与鱼类胰中的酶原颗粒非常相似；另一种呈螺旋状17 。
3 讨论
日本七鳃鳗消化系统的特殊结构有: 食道上皮为复层扁帄和变移上皮。肠的肌层极薄，分不出环肌和纵肌，肌纤维斜行，肠上皮游离面充满纤毛。肠道黏膜层形成许多纵行褶皱，肠内具有大量的肠腺。肝脏内缺乏胆管。口腔腺外包被骨骼肌，腺上皮细胞内含有丰富的酶原颗粒和微管泡系，胞间有分泌小管。
低等无脊椎动物的食道上皮多为单层柱状上皮18 ,19，鱼类和其他脊椎动物的食道上皮为复层扁帄上皮21 ～23 ，而日本七鳃鳗的食道主要为复层立方上皮。这可能是因为在不断的进化中，越高等的动物，食物的组成越复杂，对于食道上皮的磨擦力就越大，因此，鱼类和高等的脊椎动物食道上皮为耐受强力磨擦的复层扁帄上皮。另外，日本七鳃鳗的食物为宿主的血肉，并且，日本七鳃鳗的口腔中
有能够分泌黏液的口腔腺，这些都可能导致了日本七鳃鳗的食物对食道的磨擦力相对较小，因此食道的上皮没有形成复层扁帄上皮。食道上皮除复层立方上皮外，还有一些变移上皮区域，这应当是由于当有大量的食物通过时，食道上皮需要改变形状来使管腔扩大，而这些褶皱和变移上皮区域恰好行使了这一功能。
日本七鳃鳗食道和肠的肌层极薄，分不出环肌和纵肌，肌纤维斜行，它不能使肠蠕动，食物在消化道内的移动主要依靠上皮游离面纤毛的摆动23 。肠上皮游离面密集的纤毛推动食物移动, 在脊椎动物中十分少见20 ～22 , 而在低等无脊椎动物中却是广泛存在18 ,19 ，这说明，虽然成年七鳃鳗以宿主血肉为食，但是仍旧保留了与低等无脊椎动物相同的食物运动方式，并且成为日本七鳃鳗为了适应寄生生活方式的一种特化。从这一点也可看出七鳃鳗低等的进化地位。另外，日本七鳃鳗肠道黏膜层形成许多纵行褶皱，使肠道的吸收面积增加。
本实验结果发现，日本七鳃鳗肠内具有大量的肠腺，肠腺( 又称李氏隐窝) 是由小肠上皮凹陷在固有膜中形成的单管腺，其分泌液构成了小肠液的主要部分，含多种酶，如淀粉酶、肽酶、肠致活酶等24 。在无脊椎动物肠内不具有肠腺, 它们只有一些单细胞腺行使消化功口七鳃鳗和日本七鳃鳗口腔腺的分泌可能是由骨骼肌的收缩引起。在日本七鳃鳗口腔上皮超微结构的研究中
发现，口腔腺上皮内含有大量的着色暗点和酶原颗粒。这与在海七鳃鳗和澳洲七鳃鳗口腔腺的上皮细胞的超微结构研究中发现的结构相
能18 ,19同15 ,16
；绝大多数鱼类缺乏肠腺，而鳕科鱼类等。澳洲短头袋七鳃鳗的口腔腺上皮内充
具有肠腺9 ；哺乳动物的小肠上皮向固有膜下陷形成肠腺22 。因此，肠腺并不是脊椎动物一出现就产生的，而是进化的鱼类中较为高等的一些类群才产生的，但是日本七鳃鳗体内出现了肠腺，说明作为进化盲支的日本七鳃鳗可能已经具备了脊椎动物特有的与鱼类中的高等类群相同的消化能力。
肝脏为动物体内最大的消化腺体，日本七鳃鳗肝脏结构除了缺乏胆管外，其他结构与鱼类基本相同。进一步说明日本七鳃鳗的消化能力比无脊椎动物有了一个质的飞跃。虽然七鳃鳗的成体肝脏内缺乏胆管，但是帅体情况却不同,Peek 等发现在海七鳃鳗体内肝脏是一个围绕大的胆管成放射状排列的腺体，肝细胞成圆锥形, 并且锥形的顶点朝向胆管12 。S i don 和Y ouson 对海七鳃鳗变态前后体内胆管结构进行了研究，结果发现在变态时所有的胆管都发生了退化，肝细胞进行了重新的改组形成新的肝细胞, 至变态结束后其肝内所有胆管全部消满另外两种颗粒，其中一种与鱼类胰中的酶原颗粒非常相似; 另一种呈螺旋状17 。这与日本七鳃鳗的情况不同。另外，通过对日本七鳃鳗的口腔腺上皮细胞的超微结构的研究还发现，口腔腺上皮细胞间充满发达的微管泡系，口腔腺正处在分泌时期，分泌颗粒以外倾作用的方式排出。这些都说明日本七鳃鳗口腔腺上皮可能能够产生和分泌一些酶状的物质。这可能也是日本七鳃鳗适应寄生生活的一种特化。
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2 ]
3 ]
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失10 ,11。在有胆管的动物体内，胆汁由肝细胞分泌，经毛细胆管流入肝管，再经总胆管流至十
二指肠，亦可转入胆囊管而贮存于胆囊25 。胆汁中除胆盐与脂肪的消化与吸收有关外，胆汁在消化中
无重要机能24 。而七鳃鳗的胆汁主要由血液运输，由此可以推测，变态后的日本七鳃鳗营半寄生生活，其胆管的退化，可能是对于半寄生生活适应的一种简单化。
P otter 等在短头袋七鳃鳗的口腔腺外并没有发现骨骼肌的包围，短头袋七鳃鳗口腔腺的分泌可能是由舌像泵一样的运动挤压导致5 ]
6 ]
7 ]
8 ]
9 ]
的17。但是本研究发现日本七鳃鳗口腔腺外
包有骨骼肌，这与海七鳃鳗和澳洲囊口七鳃鳗10 的情况相同15 ,16。因此推测海七鳃鳗、澳洲囊
