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斑馬魚在毒理學/睪丸位置

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繁殖 - 睪丸

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正常組織學

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睪丸位置,一般結構

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睪丸 [T] 是一個成對的器官,位於腹壁 [AW] 和鰾 [SB] 之間。在該切面的水平上,睪丸進一步被肝臟 [L] 和間充質組織 [mt](主要是脂肪組織)包圍;背側與腎臟相鄰,腹側與腸道相鄰(在此水平上不可見)。

該切面前部的一些其他結構是

  • 頭腎 [hk]
  • 鰓蓋和鰓 [o-g]
  • 咽腔和上皮 [pc]
  • 咽部肌肉 [pm]


幼年雄性斑馬魚冠狀切面,15 毫米(6 周);HE 染色


以下成年雄性斑馬魚的軸向切面來自腹腔的吻端,睪丸 [T] 位於上部,在鰾 [sb] 和腹壁之間。睪丸區域在更尾端的切面上會表現出非常相似的結構。此影像中顯示的腹腔器官包括肝臟 [L]、胰腺 [箭頭]、脾臟 [S]、腸袢 [I]。該切面的主要血管包括背主動脈 [上箭頭] 和後主靜脈 [下箭頭],嵌入腎臟 [k] 中,腸動脈 [箭頭]、腸靜脈 [箭頭] 和腹壁靜脈 [箭頭],部分嵌入肝臟。

水平骨骼隔膜 [水平線] 將背肌 [em] 和腹肌 [hm] 分隔開,它們分別插入到該隔膜和脊柱 [sp] 上,並與皮膚相連。在中線,背肌插入垂直骨骼隔膜 [垂直線]。雖然這些肌肉組織在肌節中,肌節的方向垂直於魚體的長度軸,但由於它們的波浪狀走行,這些肌肉看起來是橫截面 [中間圖]。背肌包括背側的 supracarinalis 肌 [上輪廓],腹肌包括腹側的 infracarinalis 肌 [下輪廓]。lateralis superficialis 肌 [左右輪廓] 覆蓋水平隔膜的外周部分。可以在腹肌內觀察到肋骨結構 [箭頭]。





成熟睪丸結構 - 小管

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斑馬魚睪丸由相互吻合的曲細精管組成 在這些影像中,小管腔被突出顯示(白色)以增強睪丸結構;給出了一個掩蓋和未掩蓋的影像以供比較。


成年雄性斑馬魚;繪圖和 HE 染色

這種結構與 Grier 對硬骨魚睪丸的表徵相一致 [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.].





每個小管都由基底膜和結締組織片 [bm/ct] 包圍(見 下面的細節)。大多數小管被曲細精管上皮 [se] 覆蓋,其結構在下面的切面上顯示。成熟精子排入小管腔,小管腔隨後作為儲存室。小管腔系統與主要輸出小管(導管 [d])相連,輸出小管位於器官的外周(即吻端和尾端,以及此處所示的緊鄰中線);這些輸出小管沒有或只有少量曲細精管組織。在分析睪丸狀態時應避免這些區域。


成年雄性斑馬魚;HE 染色



成熟睪丸結構 - 精子囊

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曲細精管內襯有囊

在中等倍鏡下可以看到小管 [T] 的結構組織。



在下面的影像中還可以看到,內襯的曲細精管組織由細胞簇組成,即所謂的精子囊 [S]。
這些精子囊的組成在 高倍鏡下觀察最佳,見下一節
小管的腔 [L] 充滿成熟精子。

請注意,斑馬魚具有持續的繁殖能力,因此顯示出增殖、分化、成熟的生精階段以及成熟精子的平衡存在。相比之下,季節性繁殖者的睪丸顯示出這些連續階段中的一個階段占主導地位;這些睪丸可以根據此進行分類。


成年雄性斑馬魚;HE 染色




成熟睪丸結構 - 細節

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曲細精管 [T] 由間質結締組織 [在右圖中突出顯示] 的薄條帶隔開。該間質組織含有結締組織細胞 [c] 和睪丸間質細胞 [L](中等大小的細胞,具有圓形或橢圓形的核),在受到垂體來源的促性腺激素刺激時會產生雄激素。

在包圍小管的基底膜的腔側,可以識別出大型孤立的精原細胞 A [A]。這些生殖細胞是不斷更新組織的生精細胞的持續來源。這些精原細胞分裂後,會產生一代精原細胞 B,這些精原細胞 B 以四細胞或更多細胞的簇存在。經過有限數量的增殖週期,精原細胞 B [B] 進入減數分裂,形成精母細胞。這個過程和隨後的精子發生階段在 精子發生頁面 中有更詳細的說明。

當這些細胞被支援細胞 [S] 包裹時,精原細胞的增殖會被誘導。支援細胞具有不規則的核,偶爾在基底膜處可見(另見:支援細胞部分)。它們作為雄激素刺激生精細胞的介質 (Nagahama 1994)。

每個由精原細胞分裂產生的減數分裂細胞簇都表現出同步成熟,並且這些精子囊 [在左圖中用紅色輪廓標出] 被小葉邊界細胞膜 [m] 的薄層包裹,小葉邊界細胞是適應後的支援細胞。當精子發生完成時,這些小葉邊界細胞開啟,將成熟精子排入小管腔。

精原細胞隨機分佈在小管的整個區域,因此可以在任何地方找到處於不同成熟階段的精子囊。這種組織被稱為“不受限制”的,與受限制的睪丸型別形成對比,在受限制的睪丸型別中,精原細胞位於器官的外周,直接位於覆蓋的生殖腺膜下方。這些殘留的精原細胞會產生同步成熟的精子囊群,這些精子囊群會同時遷移到中心小管或導管 (Grier et al. 1980. Loir et al. 1995)。

參考文獻

  • 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
)

成年雄性斑馬魚;HE 染色

成熟睪丸結構 - 睪丸間質細胞

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Leydig 細胞 [**突出顯示**],也稱為間質細胞,位於睪丸小管之間的間質空間。這些細胞具有規則的圓形或橢圓形核。在對照睪丸中,它們單獨存在或以小簇的形式出現;在暴露於抗雄激素氟他胺後,觀察到更大的簇,此處 [**下圖**] 用於比較。偶爾,這種較大的簇也可能存在於對照睪丸的外圍。請注意,除了 Leydig 細胞外,間質中還存在其他細胞 [**箭頭**],例如成纖維細胞和平滑肌細胞。

Leydig 細胞是雄激素的來源。在硬骨魚類中,它們在複雜的調控下產生 11-酮睪酮。硬骨魚類中雄激素的產生受到垂體來源的促性腺激素的刺激,而促性腺激素的產生部分受到血漿雄激素水平的反饋控制 [Nagahama 1994];此外,可能還存在 Leydig 細胞水平上雄激素表達的自調節 [Schulz 2001]。因此,觀察到在暴露於氟他胺後 Leydig 細胞的增生可能是控制機制被破壞的結果。

其他睪丸結構包括:精原細胞 A [**A**]、精原細胞 B [**B**]、處於細線期 [**L**]、早期合線期 [**Z**] 和粗線期 [**P**] 的精母細胞;精子細胞 [**S**];支援細胞 [**箭頭**]。

參考文獻

  • 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、它們的受體和魚類睪丸功能的調節。比較生物化學與生理學 B 生物化學與分子生物學。129: 407-417; 2001


成年雄性斑馬魚,對照組(上圖)和暴露於 1 mg 氟他胺 /L(下圖);蘇木精伊紅染色

成熟睪丸結構 - 支援細胞

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支援細胞 [**箭頭**] 的特點是它們的核形狀不規則。這些細胞位於生精小管基底膜的管腔側。它們要麼單獨存在,要麼與它們包繞的生精囊緊密相連;在這種情況下,它們也被稱為小葉邊界細胞。


成年雄性斑馬魚;HE 染色

睪丸 - 雌激素受體

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暴露於 1000 nM E2 48 小時的成年野生型 (wt) 或轉基因 (tg) 斑馬魚睪丸中的熒光素酶蛋白表達。在轉基因斑馬魚中,雌激素結合序列與 TATA 盒和熒光素酶報告基因穩定地結合。
物質與內源性雌激素受體的結合以及隨後對雌激素反應元件的轉啟用導致熒光素酶基因誘導。因此,該系統表明存在雌激素受體。
這種使用多克隆抗熒光素酶抗體的石蠟包埋切片免疫組化染色顯示熒光素酶表達侷限於精原細胞簇 [**棕色染色**]。從精母細胞階段開始 [**突出顯示**],生殖細胞未染色,間質中的所有細胞型別也是如此。野生型非轉基因睪丸完全呈陰性。
由 Juliette Legler 進行的研究 [Legler 等人,2002]

參考文獻

  • 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. 使用轉基因斑馬魚進行的 (異) 雌激素新型體內生物測定法。環境科學與技術 34: 4439-4444; 2000.


成年雄性斑馬魚;DAB 免疫染色,蘇木精復染



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