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2004年,南方医科大学顾为望教授等人从西藏把藏猪引种到亚热带地区--广州率先进行风土驯化和实验动物化研究,并将其命名为西藏小型猪(Tibetminipig)。同时对西藏小型猪生理生化指标、生产繁殖性能、基因遗传多态性等生物学特性方面进行了较为系统的研究。
关于猪的组织胚胎学研究已有人报道,但对于用于实验研究的小型猪组织胚胎学研究国外报道较少。在医学研究和药物安全性评价中,靶器官和相关组织器官的变化或损伤是观察和检测的重点,而这种变化及其评价必须通过与正常组织胚胎学的比较来确定。国内,版纳微型猪和贵州小型猪形态学方面已有比较系统的研究,且已出版相关专著。西藏小型猪以其体型小巧、抗应激能力强以及与人极其相似的独特的生物学特性被广泛应用于生物医药研究各个领域。因此,对西藏小型猪进行形态学研究,了解其解剖学、组织学特点,以及胚胎发育、器官发生的特点已成为将其应用于新药安全性评价中的不可或缺的内容。
本文以西藏小型猪为研究对象,对其进行系统的组织胚胎学研究,并与人类、比格犬和非人灵长类组织胚胎结构进行比较研究,从形态学角度阐述实验用西藏小型猪的应用价值。
1西藏小型猪组织学研究方法:供实验用西藏小型猪6头来自南方医科大学实验动物中心,雌雄各半,12~24月龄。动物经速眠新Ⅱ麻醉,前腔静脉放血处死,立即解剖动物,各系统器官迅速、同步、全面取材。其中消化系统、中枢神经系统组织最先取材,以免发生自溶,骨骼、牙齿最后取材。组织用10%中性福尔马林溶液固定,常规石蜡包埋,切片。染色以HE染色为主,补充磷钨酸一苏木精染色、PAS染色和Mallory染色等特殊染色。此外,部分组织进行戊二醛、锇酸固定制作扫描电镜和透射电镜样品,观察超微结构。
结果:
1.1软骨和骨:西藏小型猪一生中骨质不断地进行骨转换。HE染色切片上观察到了透明软骨、纤维软骨、弹性软骨和骨的基本结构以及软骨内成骨过程。
1.2肌组织:HE染色切片显示了西藏小型猪肌肉组织肌纤维、肌细胞之间的结缔组织以及血管和神经。磷钨酸-苏木精染色清晰显示了骨骼肌和心肌的横纹;透射电镜结果显示了骨骼肌和心肌的Z线、M线结构和心肌润盘,肌原纤维线粒体丰富。
1.3中枢神经系统:HE染色切片上脊髓皮质和髓质结构清晰,大脑皮质六层结构分界模糊,小脑皮质三层结构清晰。
1.4心血管系统:HE染色结果显示西藏小型猪心脏壁厚,心内膜下浦肯野纤维粗,束细胞大而清晰,排列规则,心肌纤维横纹和润盘不清楚;扫描电镜结果显示心肌纤维粗大,呈不规则的短圆柱状,有分支,互连成网。此外,HE染色观察了各类血管和心脏传导系统。
1.5免疫系统:成年西藏小型猪胸腺小叶不明显,实质少,胸腺小体少;淋巴结皮质和髓质交替排列、分界模糊,与人的淋巴结周围皮质、中央髓质结构不同;脾脏白髓和脾小梁发达;有血淋巴结,其结构介于血结和淋巴结。
1.6皮肤:光镜和扫描电镜结果显示西藏小型猪皮肤被毛稀疏,皮肤和皮下组织连接非常紧密,立毛肌发达,真皮深层和皮下可见成团分布的大汗腺。
1.7内分泌系统:西藏小型猪甲状腺滤泡旁细胞数量多,轮廓清楚,易于与滤泡上皮细胞区别;甲状旁腺间质多;肾上腺球状带薄,束状带和网状带发达;垂体中间部比人发达。
1.8消化系统:西藏小型猪舌有丝状乳头、圆锥乳头、菌状乳头、轮廓乳头和叶状乳头,其中后三种含有味蕾;食管粘膜上段轻度角化,无粘膜肌层;胃PAS染色结果显示胃粘膜上皮和胃底腺细胞富含粘原颗粒;扫描电镜结果显示小肠绒毛发达,其分泌旺盛,粘膜表面布满分泌物;光镜和扫描电镜结果显示肝脏分叶清楚,肝小叶间结缔组织丰富;胰岛Mallory染色显示了胰岛A(红色)、B(黄色)、D(蓝色)细胞,但是其着色效果不如人胰岛细胞。
1.9呼吸系统:西藏小型猪鼻粘膜较厚;气管和支气管假复层柱状纤毛上皮排列紧密,纤毛粗而长;肺支气管可见多层软骨环,其周围无炎性细胞浸润;肺间质内尘细胞极少;扫描电镜观察了肺胸膜内外表面,外表面布满分泌物,内表面富含弹性纤维。
1.10眼:西藏小型猪眼球组织结构与人类眼球组织结构大体相似,但角膜无前界层,而只有上皮下基膜,脉络膜色素较多。
1.11泌尿系统:西藏小型猪肾与人类一样是光滑多乳头肾,肾实质内部结构相似。扫描电镜观察到了肾脏血管球和肾间质细胞。
1.12生殖系统:HE染色观察了西藏小型猪生殖系统组织结构。其中西藏小型猪睾丸组织结构、输卵管管腔大小均与人类结构非常相似。
2西藏小型猪胚胎学研究方法:供实验用西藏小型猪在胚胎龄第20天、25天、30天、40天、50天和60天分别剖腹取胚胎进行胚胎组织学研究。所取的胚胎以石蜡包埋,连续切片,HE染色,进行组织学观察。本文主要描述了西藏小型猪胚胎心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏、生殖腺、神经系统、消化道等主要器官的发生学内容以及胎盘结构。
结果:
2.1心脏:20日龄胚胎心脏已有心房、心室之分,到60日龄时心脏结构接近成体心脏结构。
2.2肝脏:20日龄胚胎肝脏已形成肝索和肝血窦结构,30日龄时肝血窦内可见到很多髓外造血灶,40日龄时开始出现肝小叶结构,之后其结构逐渐成熟。
2.3脾脏:50日龄时脾脏组织形成原始脾索和脾窦,脾窦内有髓外造血灶,60日龄时脾脏组织出现脾小结。
2.4肺脏:25日龄开始可见肺芽的形成,刚开始只形成支气管树,未见肺泡形成,到40日龄时已出现肺泡,组织结构接近成体。
2.5肾脏:20日龄胚胎中肾小管特别发达;30日龄开始中肾小管逐渐退化,并中肾小管周围可见很多髓外造血灶;40日龄时可见到肾小管、肾小体结构,被膜下可见很多还未成熟的肾单位结构,此时肾髓质不明显,而且中肾小管仍存在;60日龄肾脏组织结构逐渐成熟,中肾完全退化。
2.6生殖腺:40日龄时已形成睾丸和卵巢,并观察到子宫,此时子宫未见到子宫腺体;60日龄时睾丸、卵巢组织结构接近新生胎儿,子宫腺体发达。
2.7神经系统:40日龄胚胎脊髓形成腹角和背角雏形;20日龄胚胎脑可分为端脑、间脑、中脑、后脑、末脑五部分;30日龄开始脑的组织结构逐渐成熟,并可见脉络丛形成。
2.8消化管:40日龄胚胎可观察到较成熟的消化管结构,肠管绒毛等结构清晰,直肠、肛门相通。
2.9牙齿:40日龄胚胎就可观察到牙蕾、牙乳头的形成。
2.10眼:20日龄胚胎可观察到视泡的形成;25日龄时可观察到视网膜结构和晶状体的形成,之后眼球组织结构逐渐成熟。
2.11胎盘:西藏小型猪胎盘为上皮绒毛膜胎盘,其胎儿胎盘上皮为单层高柱状上皮,母体胎盘也是单层柱状上皮,但妊娠后期变为单层扁平上皮。
3西藏小型猪部分脏器血管铸型研究方法:应用过氯乙烯和牙托粉单独或混合填充剂灌注方法制作西藏小型猪心脏、肝脏、脾脏、肺脏、肾脏和脑铸型研究其血管分布规律。
结果:西藏小型猪内脏铸型外观完整美观,保持正常解剖状态、位置,充分显示和暴露主干的分支分布,各管道饱满,管道粗细适当,标本色泽鲜艳。其中心脏、肝脏、肺脏、肾脏和脑的血管走行和分布西藏小型猪与人相似,对相关生物医学研究具有重要应用价值。
4结论
4.1西藏小型猪是新型实验动物,本文首次对其进行了较为系统的组织胚胎学研究,充实了其生物学特征数据库。
4.2组织学上,西藏小型猪多数器官的组织学结构与人类、恒河猴、比格犬和国内其他小型猪基本相同,但有些器官组织结构西藏小型猪比恒河猴和比格犬更接近于人类或具有独特的特点,这对其在生物医学研究中的应用具有参考价值。
4.2.1西藏小型猪骨质在其一生中不断进行骨转换。
4.2.2西藏小型猪是多脑回动物,中枢神经系统基本组织结构与人一致,再者其体重比恒河猴和比格犬更接近于人类体重,人类神经系统研究手段适用于其神经系统研究。
4.2.3除了左奇静脉,西藏小型猪心脏冠脉走行和分布与人一致,心脏壁结构发达。
4.2.4西藏小型猪淋巴结皮质和髓质交替分布,与人类淋巴结周围是皮质,中央是髓质结构不同;具有血淋巴结。
4.2.5西藏小型猪皮肤被毛稀疏,皮肤与皮下组织连接紧密,与人皮肤极其相似;西藏小型猪皮肤含有大汗腺。
4.2.6西藏小型猪甲状腺滤泡旁细胞轮廓清楚,易于与滤泡上皮细胞区别;肾上腺球状带薄,束状带和网状带发达;垂体中间部发达。
4.2.7西藏小型猪舌主要有5种舌乳头;小肠绒毛发达,分泌旺盛;肝小叶轮廓清楚。从消化系统整体组织特点看西藏小型猪消化能力非常强大。
4.2.8西藏小型猪鼻粘膜厚;肺脏细支气管软骨环可有多层排列,肺间质内无炎性细胞浸润,尘细胞少。
4.2.9西藏小型猪角膜无前届层,代之以上皮下基膜。
4.2.10西藏小型猪与人一样多乳头肾,肾脏内部组织结构非常相似。
4.3在胚胎发育方面,西藏小型猪胚胎主要器官发生特点与人类基本一致,但器官发生时间比人类早。本研究对其他小型猪的胚胎学研究和人类生殖毒理学西藏小型猪模型研究具有重要参考价值。
4.4首次观察了西藏小型猪主要脏器血管分布。结果表明西藏小型猪心脏、肺脏、肾脏和脑血管走行与人类基本一致。本研究对西藏小型猪在器官移植、外科等领域中的应用提供了实验依据。