[科普中国]-粘液细胞

粘液细胞的分布

Sonja和Phillip利用PAS可显示不同糖类的染色技术，通过光镜及电镜观察，对非洲肺鱼(Protopterusannectens)的粘液细胞进行形态学研究，根据着色差异及细胞形态将粘液细胞分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种类型;Sibbing和Uribe利用HID染色、酸性条件下的阿新兰(AB)染色及AB和PAS相结合的方法，对鲤(CyprintacarpioL.)粘液细胞进行形态及组织化学研究同样观察到三种形态的粘液细胞，并对其化学成分作了分析:(1)囊状(sacciform)粘液细胞，可被HID强烈着色，内含硫粘蛋白;(2)梨状(pyriform)粘液细胞，不被HID着色，内含唾液粘蛋白;(3)杯状(goblet)粘液细胞，不被HID着色，内含唾液粘蛋白。许多作者认为，粘液细胞的三种类型只是粘液细胞发育过程中不同阶段表现形态及不同阶段合成不同物质造成的，即囊状细胞是发育的早期，梨状细胞为中期，杯状细胞为发育的成熟期。袁金铎等利用阿新兰与PAS联合染色法对淡水白鲳(Colossomasp.)粘液细胞类型进行了研究，根据形态，他们将粘液细胞分为球状、囊状及长椭圆状三种类型，再依据着色情况，每种类型又分成不同的亚型，分型更为详细。利用不同酸度下的阿新兰(AB)染色与PAS反应相结合可以区分粘液中的酸性和中性粘液物质，研究结果显示，粘液的主要成分是中性和酸性粘多糖，在酸性粘多糖中主要是含羧基(-COOH)、硫酸基(-SO3H)和磷酸基(-OPO3H2)的粘多糖，另外粘液中还含有多种蛋白质，特别是在皮肤、肠及胆汁粘液中发现含有免疫球蛋白IgM，这些免疫球蛋白可能在鱼类免疫中起着重要作用。

皮肤粘液细胞的分布多数鱼类的皮肤中存在着大量的粘液细胞。鱼体不同部位其粘液细胞的数目不同，无鳞区粘液细胞数比有鳞区要多，鱼体前部比后部要多，而鳍的粘液细胞数比身体其它部位都要少。鱼种不同，粘液细胞的分布和数量也不同。生活在深水层的鱼类比生活在浅水层的鱼类具有更多的粘液细胞，这说明粘液细胞的数量同其生活环境也是有关的。

消化系统中的粘液细胞口咽部的粘液细胞:鲤的口咽部有三种类型的粘液细胞，即犁状粘液细胞，内含唾液粘蛋白;囊状粘液细胞，内含硫酸粘蛋白;杯状粘液细胞，内含唾液粘蛋白。口腔表面只有梨状细胞分布;唇部和下颌区几乎没有粘液细胞的分布，腭的前半部分粘液细胞中含唾液酸性粘多糖，咀嚼垫前方的咽顶部的粘液细胞含硫酸粘多糖，在咽底部，从前向后，硫酸性粘液细胞逐渐增多，而唾液酸性粘液细胞逐渐减少。粘液细胞在口腔中从前向后逐渐增多，有助于鱼类对食物的吞咽。电镜下，口腔粘液细胞内可见大量粘液小泡靠近高尔基复合体，泡膜上附着有大量微丝，细胞顶端质膜下也有微管的集聚，这些微管与微丝可能都跟粘液在细胞内的运输及释放有关。鱼的种类不同，口腔中粘液细胞的密度也不同，斗鱼(Macroplus opercularis)口腔中的粘液细胞是搏鱼(Batta splendens)的4倍，毛腹鱼则为搏鱼的6倍。食道中的粘液细胞:Al-Hussaini和Kholy、Gargiulo等及Scocco等分别对不同鱼的食道粘液细胞进行了研究，他们认为鱼类食道中存在一类PAS及阿新兰反应都呈阳性的大型粘液细胞。张峰在对日本海马仔鱼的消化系统组织学进行研究时发现，其食道前1/2段的上皮细胞间夹有大量的球形粘液细胞，粘液细胞体积相当大，是上皮细胞的10倍左右;食道后1/2部分粘膜上皮突然变为单层低柱状细胞构成，上皮细胞间无球形粘液细胞分布。而Pasha和Morrison和Wright则研究认为鱼类食道粘液细胞除上述所描述的类型外，还有一类小型杯状粘液细胞，呈PAS阳性及弱的阿新兰阳性反应。野鲮的食道可分前、中、后三部分，粘液细胞从前向后逐渐减少，前部为1984～2064个/mm2，中部为1840～1920个/mm2，后部48～64个/mm2，随着生长发育，各部分的粘液细胞的数量都有所增加。不同种鱼食道中的粘液细胞不仅数量有差异，而且粘液的化学组成也有很大区别，这种区别主要是同食性和饲养习惯有关，肉食性鱼的粘液细胞的数量最少，草食性鱼的粘液细胞的数量最大，杂食性鱼的粘液细胞的数量居中。胃部的粘液细胞:河鲈胃部有两类粘液细胞，一类为表面粘液细胞，另一类为粘液颈细胞。表面粘液细胞位于胃粘膜的内表面，细胞细长，核位于基底。粘液颈细胞位于胃粘膜的基底部，大量粘液颗粒密集于细胞顶部的细胞质中，颗粒直径比表面粘液细胞中的大。肠道的粘液细胞:鱼类的肠道可分为前肠、中肠和后肠三部分，从前向后粘液细胞的数目是逐渐减少的。肠道粘液细胞可向肠中分泌大量粘液，口服疫苗免疫鱼后可使肠粘液中的免疫球蛋白比血清中免疫球蛋白的含量高出4倍。对此进行深入研究，将有助于理解鱼类口服疫苗的免疫机理。2.3 呼吸器官中的粘液细胞许多研究表明，鱼类鳃部的粘液细胞可分泌大量粘液性物质，在鳃的表面形成一层对鳃组织具有保护作用的屏障。鳃丝上的粘液细胞较少，大量的粘液细胞分布于鳃弓和鳃片上皮组织中，并且不同鱼类鳃组织粘液细胞含有不同的粘液物质。Sabóia―-Moraes等对单点花鱼将(Poecilia vivipara)鳃中不同部位的粘液细胞进行了较详细的比较研究，根据细胞形态，他将鳃部粘液细胞分为四种类型:I型粘液细胞呈杯状，主要存在于鳃丝顶部;II型粘液细胞呈球形，主要位于鳃丝顶部和鳃片间隙上皮组织中;III型粘液细胞呈球形，主要位于鳃片间隙上皮组织和鳃辐上皮中，同II型粘液细胞的主要区别在于细胞内所含颗粒大小的不同，III型粘液细胞内颗粒较大;IV型粘液细胞呈球形或犁状，主要位于鳃弓部，细胞体积较大。鳃组织粘液细胞中的羧基和磷酸基粘多糖随鱼体的发育而增加，硫酸基粘多糖随发育而减少。鲤鳃丝上发现有两类分泌性细胞，粘液细胞位于浅层，颗粒状细胞位于深层。

粘液细胞发育过程的研究粘液细胞在鱼的不同发育阶段，其形态学及组化等特性是各不相同的。有关组织形态学资料显示，在鱼的口咽、鳃弓和鳃丝中，随着鱼的发育成熟，粘液细胞的数量是不断增长的。而组织化学资料显示，随着鱼的发育成熟，含羧基和磷酸基的粘多糖数量是逐渐增长的，而含硫酸基的粘多糖数量总是占很小的一部分，变化不大。Sinha在研究野鲮属(Labeo)鱼的鱼苗、幼鱼和成鱼食管前、中、后部粘液细胞的分布情况时发现，鱼苗粘液细胞的数量最少，幼鱼居中，成鱼最多。即随着鱼的发育成熟，粘液细胞的数量是逐渐增长的。Ottesen和Olafsen研究发现，大西洋比目鱼在发育成熟过程中粘液细胞的数量和成分都在发生变化，粘液细胞的数量随着鱼的发育成熟而不断增加，粘液细胞成分由早期的中性粘液性物质占主导地位向成熟期的中性和酸性混合粘液性物质为主过渡。粘液细胞是从位于基底膜正上方表皮生发层(马氏层)的普通表皮细胞中发育来的，可以分为形成、成熟、功能和退化四个阶段形成阶段:根据涉及到的器官需要，一些表皮细胞经过修饰而成为粘液细胞，此时它们仅存在于马氏层中，细胞呈圆形，体积小，强烈PAS阳性反应。成熟阶段:此阶段球形粘液细胞产生并积累粘蛋白等粘液物质而使细胞加长加大，此时粘液细胞位于复层粘膜中层，PAS阳性反应。功能阶段:成熟粘液细胞通过开口释放粘蛋白等粘液物质，开始发挥作用，此时粘液细胞位于粘膜外周，PAS阳性反应。退化阶段:释放粘液物质后不久，粘液细胞变空，最后退化消失，PAS着色很弱1。综上所述，我们可以看出粘液细胞在发育过程中不仅形态、合成的粘液物质不同，并且粘液细胞所处的位置也不同。鱼类粘液细胞发育的研究，对了解整个鱼类发育生物学有重要意义。

化学和物理等外界因子对粘液细胞的影响通过研究鳃上皮粘液细胞对原油毒性的反应发现，在亚致死量下，可导致粘液产物过量分泌，在鳃上皮表面形成保护层，在致死剂量下，可引起粘液细胞数量减少，体积变小，短时间暴露(4h)，导致粘液分泌不足，在长期暴露下(12h)，粘液细胞退化分解。另外粘液细胞分泌物对鱼类所处的酸胁迫具有保护作用，当外界渗透压增大时，粘液细胞可转化为氯化物分泌细胞，增加鱼类调节渗透压的能力，适应改变了的环境。Dunel-Erb等研究发现，当鳗鲡处于高压(101TAT)或低温时(9℃)时，鳃组织粘液细胞显著降低。总之，粘液细胞在一定限度内对不良环境可产生反应并具保护作用，超过一定限度，粘液细胞将会受到破坏，失去应有的作用。

粘液物质的作用粘液物质的免疫作用鱼类粘液细胞所分泌的粘液中具有抵抗病原微生物入侵的非特异性的免疫化学反应物质，这些物质包括溶菌酶、转移因子、C-反应蛋白、几丁质、I型干扰素及补体类物质等。它们有的可以杀灭细菌(如溶菌酶)，有的可抑制病毒的复制(如干扰素)，有的可作为调理素增加吞噬细胞的吞噬量(如C-反应蛋白)。Lemaǐtre等从鲤皮肤粘液中分离纯化出抗菌离子通道形成蛋白。Videler等发现鹦嘴鱼(Sacrus vetula)皮肤粘液中存在一些抗菌物质，对许多著名热带鱼类病原菌具有抗性，并且对人类病原菌也具有一定的杀菌活性，为人类寻找新型杀菌物质提供了新的来源。不少研究发现，鱼类粘液中具有同血液相似的血清学反应，免疫电泳分析也证明了粘液中含有免疫球蛋白，并且这种免疫球蛋白同血清免疫球蛋白具有一定的相似性。随着对粘液免疫球蛋白研究的深入，Rombout等发现皮肤粘液免疫球蛋白和血清免疫球蛋白在结构和功能上并不完全相同，它们对抗原的反应也不相同，如口服疫苗可使肠粘液中免疫球蛋白含量比血清中高许多倍，注射疫苗可使血清中免疫球蛋白含量比粘液中高，浸泡法可使皮肤粘液中免疫球蛋白含量明显提高，并且在粘液中还发现有补体系统存在。据此，几位学者提出了真骨鱼中存在着一个粘液性免疫系统。同哺乳类分泌性免疫系统相似，粘液性免疫在鱼类对抵御病原体侵害、保护自身方面起一定的辅助作用。粘液中免疫球蛋白的研究将是今后鱼类免疫学研究的一个重要方面，粘液免疫球蛋白和血清免疫球蛋白在鱼类免疫反应中的相互关系及粘液免疫球蛋白来源等方面都将是今后研究的重点。

粘液物质的其它生理作用粘液细胞分泌的粘液物质中具有多种化学成分，因而粘液物质也就具有不同的功能，除具免疫作用外，尚具有以下几种功能:形成机械屏障，阻止异物和病原体侵入;形成化学屏障，保持体内的渗透压;减少在水中运动时的摩擦力，对鱼类皮肤起润滑作用;粘液可结合水，可以防止鱼类短期离水环境时，皮肤干燥;口咽和食管中粘液细胞分泌的粘液，在食物通过这些部位时起到润滑作用，防止食物对这部位上皮的机械损伤;口腔内的粘液可粘着水中的浮游生物，有助于鱼类获取食物及吞咽;胃中粘液细胞中粘液具有调节胃中pH值的功能，而且中性粘液细胞常与碱性磷酸酶共存，故又有消化功能2。综上所述，虽然对鱼类粘液细胞进行了较广泛的研究，取得了一些进展，但是还很不深入，很不系统，并且现有的研究也多集中于形态学、组织化学以及粘液成分的分析等方面。因此，仍存在许多尚未解决的问题，例如，粘液细胞是通过何种机制参与鱼类的免疫反应;粘液中的抗体是如何产生的;它的来源及其与血清抗体的关系;在各种外界因子作用下，粘液细胞变化反应的机理是什么;以及粘液细胞在鱼的生长、发育中发展变化的详细情况，目前所知也很少。因而对鱼类粘液细胞还需进行更深入全面的研究。通过研究不仅能解决鱼类粘液细胞及鱼类发育和免疫的一些基本理论问题，而且对鱼类的养殖生产也具一定的指导意义。