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斑马鱼在毒理学/睾丸位置

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繁殖 - 睾丸

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正常组织学

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睾丸位置,一般结构

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睾丸 [T] 是一个成对的器官,位于腹壁 [AW] 和鳔 [SB] 之间。在该切面的水平上,睾丸进一步被肝脏 [L] 和间充质组织 [mt](主要是脂肪组织)包围;背侧与肾脏相邻,腹侧与肠道相邻(在此水平上不可见)。

该切面前部的一些其他结构是

  • 头肾 [hk]
  • 鳃盖和鳃 [o-g]
  • 咽腔和上皮 [pc]
  • 咽部肌肉 [pm]


幼年雄性斑马鱼冠状切面,15 毫米(6 周);HE 染色


以下成年雄性斑马鱼的轴向切面来自腹腔的吻端,睾丸 [T] 位于上部,在鳔 [sb] 和腹壁之间。睾丸区域在更尾端的切面上会表现出非常相似的结构。此图像中显示的腹腔器官包括肝脏 [L]、胰腺 [箭头]、脾脏 [S]、肠袢 [I]。该切面的主要血管包括背主动脉 [上箭头] 和后主静脉 [下箭头],嵌入肾脏 [k] 中,肠动脉 [箭头]、肠静脉 [箭头] 和腹壁静脉 [箭头],部分嵌入肝脏。

水平骨骼隔膜 [水平线] 将背肌 [em] 和腹肌 [hm] 分隔开,它们分别插入到该隔膜和脊柱 [sp] 上,并与皮肤相连。在中线,背肌插入垂直骨骼隔膜 [垂直线]。虽然这些肌肉组织在肌节中,肌节的方向垂直于鱼体的长度轴,但由于它们的波浪状走行,这些肌肉看起来是横截面 [中间图]。背肌包括背侧的 supracarinalis 肌 [上轮廓],腹肌包括腹侧的 infracarinalis 肌 [下轮廓]。lateralis superficialis 肌 [左右轮廓] 覆盖水平隔膜的外周部分。可以在腹肌内观察到肋骨结构 [箭头]。





成熟睾丸结构 - 小管

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斑马鱼睾丸由相互吻合的曲细精管组成 在这些图像中,小管腔被突出显示(白色)以增强睾丸结构;给出了一个掩盖和未掩盖的图像以供比较。


成年雄性斑马鱼;绘图和 HE 染色

这种结构与 Grier 对硬骨鱼睾丸的表征相一致 [Grier-HJ, Linton-JR, Leatherland-JF, and De Vlaming-VL. Structural evidence for two different testicular types in teleost fishes. Am. J. Anat. 159: 331-345; 1980. Grier-HJ. Comparative organization of Sertoli cells including the Sertoli cell barrier; in: Russell-LD and Griswold-MD (eds.), The Sertoli Cell: 703-739. Clearwater FL, Cache River Press 1993.].





每个小管都由基底膜和结缔组织片 [bm/ct] 包围(见 下面的细节)。大多数小管被曲细精管上皮 [se] 覆盖,其结构在下面的切面上显示。成熟精子排入小管腔,小管腔随后作为储存室。小管腔系统与主要输出小管(导管 [d])相连,输出小管位于器官的外周(即吻端和尾端,以及此处所示的紧邻中线);这些输出小管没有或只有少量曲细精管组织。在分析睾丸状态时应避免这些区域。


成年雄性斑马鱼;HE 染色



成熟睾丸结构 - 精子囊

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曲细精管内衬有囊

在中等倍镜下可以看到小管 [T] 的结构组织。



在下面的图像中还可以看到,内衬的曲细精管组织由细胞簇组成,即所谓的精子囊 [S]。
这些精子囊的组成在 高倍镜下观察最佳,见下一节
小管的腔 [L] 充满成熟精子。

请注意,斑马鱼具有持续的繁殖能力,因此显示出增殖、分化、成熟的生精阶段以及成熟精子的平衡存在。相比之下,季节性繁殖者的睾丸显示出这些连续阶段中的一个阶段占主导地位;这些睾丸可以根据此进行分类。


成年雄性斑马鱼;HE 染色




成熟睾丸结构 - 细节

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曲细精管 [T] 由间质结缔组织 [在右图中突出显示] 的薄条带隔开。该间质组织含有结缔组织细胞 [c] 和睾丸间质细胞 [L](中等大小的细胞,具有圆形或椭圆形的核),在受到垂体来源的促性腺激素刺激时会产生雄激素。

在包围小管的基底膜的腔侧,可以识别出大型孤立的精原细胞 A [A]。这些生殖细胞是不断更新组织的生精细胞的持续来源。这些精原细胞分裂后,会产生一代精原细胞 B,这些精原细胞 B 以四细胞或更多细胞的簇存在。经过有限数量的增殖周期,精原细胞 B [B] 进入减数分裂,形成精母细胞。这个过程和随后的精子发生阶段在 精子发生页面 中有更详细的说明。

当这些细胞被支持细胞 [S] 包裹时,精原细胞的增殖会被诱导。支持细胞具有不规则的核,偶尔在基底膜处可见(另见:支持细胞部分)。它们作为雄激素刺激生精细胞的介质 (Nagahama 1994)。

每个由精原细胞分裂产生的减数分裂细胞簇都表现出同步成熟,并且这些精子囊 [在左图中用红色轮廓标出] 被小叶边界细胞膜 [m] 的薄层包裹,小叶边界细胞是适应后的支持细胞。当精子发生完成时,这些小叶边界细胞打开,将成熟精子排入小管腔。

精原细胞随机分布在小管的整个区域,因此可以在任何地方找到处于不同成熟阶段的精子囊。这种组织被称为“不受限制”的,与受限制的睾丸类型形成对比,在受限制的睾丸类型中,精原细胞位于器官的外周,直接位于覆盖的生殖腺膜下方。这些残留的精原细胞会产生同步成熟的精子囊群,这些精子囊群会同时迁移到中心小管或导管 (Grier et al. 1980. Loir et al. 1995)。

参考文献

  • Grier-HJ, Linton-JR, Leatherland-JF, and De Vlaming-VL. Structural evidence for two different testicular types in teleost fishes. Am.J.Anat.159:331-345;1980.
  • Loir-M, Sourdaine-P, Mendis-Handagama-SM, and Jegou-B. Cell-cell interactions in the testis of teleosts and elasmobranchs. Microsc.Res.Tech.32:533-552;1995.
  • Nagahama-Y. Endocrine regulation of gametogenesis in fish. Int.J.Dev.Biol.38:217-229;1994
)

成年雄性斑马鱼;HE 染色

成熟睾丸结构 - 睾丸间质细胞

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Leydig 细胞 [**突出显示**],也称为间质细胞,位于睾丸小管之间的间质空间。这些细胞具有规则的圆形或椭圆形核。在对照睾丸中,它们单独存在或以小簇的形式出现;在暴露于抗雄激素氟他胺后,观察到更大的簇,此处 [**下图**] 用于比较。偶尔,这种较大的簇也可能存在于对照睾丸的外围。请注意,除了 Leydig 细胞外,间质中还存在其他细胞 [**箭头**],例如成纤维细胞和平滑肌细胞。

Leydig 细胞是雄激素的来源。在硬骨鱼类中,它们在复杂的调控下产生 11-酮睾酮。硬骨鱼类中雄激素的产生受到垂体来源的促性腺激素的刺激,而促性腺激素的产生部分受到血浆雄激素水平的反馈控制 [Nagahama 1994];此外,可能还存在 Leydig 细胞水平上雄激素表达的自调节 [Schulz 2001]。因此,观察到在暴露于氟他胺后 Leydig 细胞的增生可能是控制机制被破坏的结果。

其他睾丸结构包括:精原细胞 A [**A**]、精原细胞 B [**B**]、处于细线期 [**L**]、早期合线期 [**Z**] 和粗线期 [**P**] 的精母细胞;精子细胞 [**S**];支持细胞 [**箭头**]。

参考文献

  • Nagahama-Y. Endocrine regulation of gametogenesis in fish. Int.J.Dev.Biol.38:217-229;1994
  • Schulz-RW, Vischer-HF, Cavaco-JE, Santos-EM, Tyler-CR, Goos-HJ, 和 Bogerd-J. 促性腺激素、它们的受体和鱼类睾丸功能的调节。比较生物化学与生理学 B 生物化学与分子生物学。129: 407-417; 2001


成年雄性斑马鱼,对照组(上图)和暴露于 1 mg 氟他胺 /L(下图);苏木精伊红染色

成熟睾丸结构 - 支持细胞

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支持细胞 [**箭头**] 的特点是它们的核形状不规则。这些细胞位于生精小管基底膜的管腔侧。它们要么单独存在,要么与它们包绕的生精囊紧密相连;在这种情况下,它们也被称为小叶边界细胞。


成年雄性斑马鱼;HE 染色

睾丸 - 雌激素受体

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暴露于 1000 nM E2 48 小时的成年野生型 (wt) 或转基因 (tg) 斑马鱼睾丸中的荧光素酶蛋白表达。在转基因斑马鱼中,雌激素结合序列与 TATA 盒和荧光素酶报告基因稳定地结合。
物质与内源性雌激素受体的结合以及随后对雌激素反应元件的转激活导致荧光素酶基因诱导。因此,该系统表明存在雌激素受体。
这种使用多克隆抗荧光素酶抗体的石蜡包埋切片免疫组化染色显示荧光素酶表达局限于精原细胞簇 [**棕色染色**]。从精母细胞阶段开始 [**突出显示**],生殖细胞未染色,间质中的所有细胞类型也是如此。野生型非转基因睾丸完全呈阴性。
由 Juliette Legler 进行的研究 [Legler 等人,2002]

参考文献

  • Legler J, Broekhof JLM, Brouwer A, Lanser PH, Murk AJ, Van der Saag PT, Vethaak AD, Wester P, Zivkovic D, 和 Van der Burg B. 使用转基因斑马鱼进行的 (异) 雌激素新型体内生物测定法。环境科学与技术 34: 4439-4444; 2000.


成年雄性斑马鱼;DAB 免疫染色,苏木精复染



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