【doc】日本血吸虫尾蚴发育的超微结构观察：Ⅲ肌肉

【doc】日本血吸虫尾蚴发育的超微结构观察：Ⅲ肌肉 日本血吸虫尾蚴发育的超微结构观察:?. 肌肉 rD一『 动物43(1):10,16,1997 ActaZoologicaSinica j f?悯 日本血吸虫尾蚴发育的超微结构观察 ?.肌肉 / . 董盔李瑛??— ——————.—一,—————一T陈喜硅陈保平 (湖北医科大学寄生虫学教研室,血吸虫病研究室 明义 .z**, l己 武汉43.1)528z,L 摘要在超微结构水平对日本血吸虫(S~-histosomajaponicum)发育期尾蚴的主要肌肉包 括体壁,头器,腹吸盘和尾部等进行观察,首次证明发育期体壁肌层组织最早见于,在 原始基膜(PBL)下方有1,2层类似纤丝胞质块,为早期肌细胞管状胞质延伸至原始基膜 下的结构.S3这种现象更为明显;典型体壁外环肌与内纵肌在S4与S5已形成.腹吸盘早 期原始肌细胞的分化见于s3.至S5强大的腹吸盘肌纤维已形成.文章首次提出内 间质层 在s3,S4的体部存在及s5与共器形成的关系,阐明其多层次肌原纤维的生理意义;对s5 尾干肌原纤维分组,它们之间的走向,尾叉结构的特点等与尾蚴旃动及钻穿宿主皮肤机制 头腺的酶类化学及其肌肉系统发生钻 穿活动来完成.后者以尾蚴的头器,腹吸盘和尾部等的肌肉结构历受学者的重视.日本 血吸虫成熟期尾蚴肌肉结构光镜水平有不少精湛的(Cort,1919;Tang,1938), 近代电镜水平也有不少报道(Inatomleta1.,1970;林建银,1989;何毅勋,谢觅, 1992).但关于发育期尾蚴的研究则缺如.我们系统地对日本血吸虫发育期在体被及腺 体方面作了观察(周述龙等.1994,1995).本文为该系列的第三部分对尾蚴肌肉系统 主要器官和组织包括体壁,头器,腹吸盘及尾部等内容,特分别描述如下. 1和方法 材料和方法与上述尾蚴体被及腺体的报告相同.另外,需要补充一些新材料.标本制备均按常规 透射电镜制样要求;尾蚴发育分期标准接前文叙述(周述龙等,1994).为了便于描述,将尾蚴体部 分为头器区,膝管区及腺体区;尾部分为尾干与尾叉. 2结果 2.1体壁(图版I:1,7) 1995—04—10收稿.1995—09—16修回 *国家自然科学基金资助项目 **成宁医学院 …湖北医科大学电镜室 1期周述龙等:日本血吸虫尾蚴发育的超微结构观察:?.肌肉l1 发育期尾蚴体壁肌层组织最早见于s2原体被(primitivetegument)原始基膜 (primitivebasallamina)的下方,那里有大小不等的胞质块.有的具有纤丝结构.这些 胞质块可能是肌细胞质延伸许多管状结构到基膜下所构成的断面(图版I:1).从s3, s5真正基膜和闻质层(interstitiallayer)已明显出现,其下方肌层的厚度达1.3, 3.2m,已有明显纤丝结构分布(图版I:2,4,6).S3已有二层肌层的分化.S4肌层 分化更为明显(图版I:2-5).外层为外环肌,很薄为o.24~m;内层为内纵肌.较厚 达0.36m.另外在肌层下方见有电子颗粒密度与肌层所见有相同的细胞体.它的管状 胞质伸向肌层,确定为肌细胞(图版I2,5),从而证明S2原始基膜下胞质块来自肌 细胞的认识.成熟期(s5)肌层结构分化复杂而完善(图版I:6,7)均为无纹肌,有 的作者已作详细描述. 2.2头器区与内间质层(图版I:2.4,7) 在s3,s4.相当于腺管区和头器横切面(图版I:2.4)除了体壁的间质层外,尚 见到另一间质层称之为内间质层(innerinterstitiallayer)及由该层围成食管等在内的头 器区.S3头器区为圆形,直径为20岫.s4为椭圆形.其长径为13vm.短径为 9.5m.s5为头器分化完善.但体积较同期体部的体积则更小. 间质层及内间质层之间和内间质层内侧均附有肌原纤维(myofibril).s5(图版i: 6)头器横切,在内间质层内侧及其肌纤维附近大约有27个肌细胞及其核将尾蚴的食 管,钻腺管,头腺等围成头器,如果是纵切即为倒锥形.s5(图版I:7)体部前背侧 头器横切的两问质层间有四层肌原纤维,依序为外环肌(CMi),内纵肌(LMi),第二 层环肌(CMii)和第二层纵肌(LMii).另外,在内间质层的内侧又附有1层纵肌 (LMii).这样一来,这个部位肌原纤维共有5层.两层环肌甚薄(0.2,0.4m),而三 层纵肌较厚,分别为1.2,0.5,1.5m.在肌原纤维附近常有成片的线粒体和糖原的 堆积.上述这种独特肌型对保持头器灵活性十分有利.不同于成囊的后尾蚴(metacer. carla).血吸虫尾蚴以其短暂的生命还要通过不同的介质(螺类组织一水体.终宿主组织) 到达终末宿主,不仅要有头器特殊装置(感觉乳突,体棘,钻腺与头腺),还有赖于发 达的不同走向和多层次的肌肉组织为迅速地传导各方面来的冲动(impules),能够灵活 地伸缩钴穿和对腺管内分泌颗粒的排除或抑制做出反应.头器腹劁内间质层与体壁的间 质层相连接.因此,这一部分只具体壁两层肌层(图版I:6).尾蚴体部肌纤维,不论 是环肌或纵肌,均由各自走向相同的肌丝(myofilaments)构成,它们虽然有粗肌丝与 细肌丝之分,但由于致密体(densebody)无规律的分布,是以无A带与I带之分,所 以均为无纹肌.可是,在另一画面见到内间质层与肌膜(sarcolema)处致密体则相当密 集而有序(图版I:8),此一迹像可能与体部无纹肌兼有有纹肌功能有关(Lumsdenand Foot,1968). 2.3腹吸盘(图版?:9) 上面已经提到早期尾蚴原始肌细胞分化见于S3(图版I:2,3).有趣的是s3的中 部有3个,两侧共6个,上述电子颗粒密度大的同类性质的细胞,它的胞质富含着大量 的糖原颗粒.这些细胞从数量与位置可能是我们在光镜观察到形成腹吸盘的肌细胞(毕 晓云等,1991).s5腹吸盘(图版II:9)在体部腹侧体壁隆起,而实际上是体壁延伸的 动物43卷 结构,从而分有内壁与外壁,内壁有体棘.两壁基膜与间质层下方均有菲薄的外环肌, 紧接着有发达的内纵肌.其厚达0.3--0.5m,可能是由内壁的纵肌和外壁的纵肌连接 在一起.形成强大放射状分支的肌纤维束.有的厚度达1.Obtm.在肌纤维束间混杂有 肌细胞核,肌束边缘有较多的线粒体.当尾蚴口器尚未发育成口吸盘之前,腹吸盘 是尾 蚴甚至是早期童虫主要的运动器官. 2.4尾部{圉版I:10,14) s3,S4固缺于材料未能进行观察,S5已有较多资料发(Inatornia1.,1970; 林建银,1989;何毅勋,谢觅,1992),但从我们S5的材料尚有一些新认识.我们的资 料结合扫描电镜观察(周述龙等,1984),根据尾干常态,在横切条件下为拱形,即背 侧略狭而腹侧略宽,排泄管位置在中部偏背侧的特点而定向定位(图版?:10),尾干中 段在基膜下有很薄的外环肌(0.05m)和十分发达的内纵肌(0.5,1.5tan).内纵肌 分为六组,即背腹左右两侧各二组,每组肌纤维群3N4个.中间肌纤维作u形,而两 边则为L或反L形.由于切面的不同可有v或h形不等.尾干两侧的中间各有一组, 每组由2个肌纤维并连成一字形.重要的一点是该肌纤维的两端特有来自体壁外环肌予 以分隔,自成一个单元.有别于背腹左右的肌纤维群.在尾干上段焰细胞水平所见亦为 六组内纵肌纤维群,但由4--5个肌纤维构成.看来尾干内纵肌纤维群的数目上中下段 甚至尾叉有减少的趋势.从尾干的纵切(图版I/:11)见到一侧中间内纵肌纤维与背侧 肌纤维走向作相互垂直,而与另一组(腹侧)内纵肌纤维作约45'倾斜. 尾部肌原纤维的结构:外环肌为无纹肌.而内纵肌则为有纹肌.肌丝由粗肌丝与细 肌丝构成.由于每个肌节两端或肌膜(sarcolerr~)与肌纤维有间歇性排列的致密体,呈 现出有规律的A带与I带相间的有纹肌特点(图版lI:12)0囊状肌质网(s,arcoplasmic reticulum)沿着两相邻的纵肌肌膜对称地排列(图版l/:t3). 尾叉结构从纵切面(图版?:14)所见与尾干基本相似,但有以下几个特点:(1) 外环肌直到尾叉末端及保持完整;(2)肌膜与肌细胞胞质充当内骨骼起到支撑尾叉的作 用;(3)尾叉的近端有圆形的齄隙,类似关节的内腔,其表面有与表腹相同的糖膜的结 构. 3讨论 3.1尾蚴发育早期肌细胞的特点尾蚴发育早期特别是胚球期(s2)除少数胚细胞 外,多数为体细胞.在这一个时期,目前所知体细胞至少有四种:(1)一般体细胞即体 被下细胞(cyton),不定形,核质有较多异染质.(2)合成旺盛细胞,核大有明显核 仁,胞质有大量粗面内质网.(3)分泌细胞,胞质内有特殊结构的分泌颗粒(周述龙 等,1995).(4)肌细胞,不同于上述三种细胞,肌细胞为不定形,核与胞质电子颗粒 密度大,核与细胞器较难辨认.常延伸有长的管状胞质到相应的肌层处.有的胞质内具 有明显肌纤维或糖原颗粒的堆积.这些细胞包括体壁,头器的倒锥体及腹吸盘原始肌细 胞. 3.2日本血吸虫尾蚴成熟期肌型的特点在结构上尾蚴体部不论外环肌或内纵肌均为 无纹肌,而尾部外环肌为无纹肌.内纵肌为有纹肌,这个特点与曼氏血吸虫 L期周述龙等:日本血吸虫尾蚴发育的超微结构观察:?肌肉13 (Nuttman,1974)和美州异毕吸虫(Heterobitharzia?优rm")的尾蚴相同(Lures. denandFoor,1968).在尾干内纵肌分组,根据Inatomi等(1970),何毅勋和谢觅 (1992)分为背,腹和两侧四组.我们的资料在合理定向定位指导下分为六组,即背腹 左右各两组而两侧中间各一组,后者强调?,有外环肌分隔,自成一单元的见解(图版I :10).与Nuttman(1974)在曼氏血吸虫尾蚴该肌纤维分组数目相同,不同的地方在于 定两侧中间(本文)与背侧中间(曼氏)肌组位置上的不同,这可能不是种间差异而是 定位方法不同造成. 日本血吸虫尾蚴尾干内纵肌组闻走向出现相互垂直或45.倾斜,不同曼氏血吸虫尾 蚴,后者仅10,12.倾斜(Nuttman,1974),可能这是由于尾蚴游动时尾干扭曲程度有 关. 3.3血吸虫尾蚴游动特点日本血吸虫尾蚴在实验条件下游动是以尾干前端和尾叉近 端作支点,靠尾干反复作弧形摆动倒向前进(Tang,1938).有的学者用高速摄影技术 对曼氏血吸虫尾蚴以500,800张图像/秒,分析尾蚴游动取决于尾叉开张与闭合的状 态.当尾叉开张时,体部末端与尾干前端有一个扭曲点而尾叉近端与尾干之间出现另一 个扭曲点.尾蚴则倒向前进;当尾叉闭合时,却无两个扭曲点,尾蚴则顺体部方向前 进.尾蚴游动最大速度为1.44mm/see,大约折合尾蚴体长的3倍(Graefeeta1., 1967).从力学上分析尾干与尾叉的关系犹如木筏上所用桨的桨把(柄)与桨板,后者 在水中产生反作用力推动虫体前进.从解剖生理上分析,尾部的外环肌对尾蚴在水体中 的体态起平衡与调节作用(Greben.,1967).尾干有纹肌及其大量线粒体和糖原所 提供能量及尾叉开张和闭合起着决定性作用.这些资料及本文对日本血吸虫尾蚴肌肉系 统,从透射电镜水平对其超微结构如体部头器,腹吸盘的肌型,特别是尾干内纵肌组, 尾叉近端关节性结构及肌细胞胞质性内骨骼的特点,对尾蚴游动及钻穿宿主皮肤的机理 进一步的理解提供形态学基础. 参考文献 毕晓云.周述龙,李瑛1991钉螺体内日本血暇虫尾蚴发育期形态及其扫描电镜观寨动物27:244--253. 何毅助.谢觅1992日本血吸虫尾蚴体壁爰消化道超搬结构的观察武夷科学':160--163 周连龙.林建银,张品芝1984日本血吸虫尾蛐扫描电镜初步观察寄生虫学与寄生虫病杂志2:58. 周连龙.李瑛,橱孟祥1994日本血嗳虫尾蛐发育的超凝结构观察:I.体被局部剖析, 动物学撮4:16. 周连龙.蒋明森,李瑛,杨盂祥,陈喜硅,陈保平1995日本血嗳虫尾蛐发育的超散结构 观察:II:腺体动物 4l(1)28--34. 林建银1989日本血吸虫尾蝴肌肉组织的超撒结构及其生理功能.福建医学院 23:710 Cort.WW1919Thecer~ariatheJapaae~e00dflukeSchiszosamaja/~nicumKatsurada.UnivCal Publ18:485,507 Grade.GWHohorgtandH.Drager1967ForkedtIofthecercafiaofSchistosoma~anoni?arowongce.Na? "215:207,208 l~tomi.S.,DSokmnoto,YToragu,SSugefiandKItano1970UltrapureofSchiaoso~japonicum In:Sasa,M(ed)RecentadinresearchonI?andschistosomu~inJapanT0k妒:UniversRyof TokyoP工e阻257,269 14动物43卷 Lumsdl~,RDandWEFoor1968El~tmnmicrocopyolschkstoscmeee~carla!musdeJParadJo[.54:780 , 794 Nuttm~.CJ1974ThefinemrtL畔 andorgarfizationofthemusculature0fthecercariaofSchisZosomama~ni? Parasitology.68:l47,154 CC(唐仲 痒)1938seremarksoilthemorph~ogyofthemiracidiumandcercafiaofSchi~omoma ponicumChinMedJ2.(supp]):423--432 外文摘要{Abstract) ULTRASTRUCTURALOBSERVATIONONTHEDEVELOPMENTOF CERCARIAINSCHISTOSOMAJAPONICUM:?.MUSCULATURE ZHOUShu.LongJIANGMing-SenLI—YingYANGMing—Yi CHENXi—GuiCHENBao-Ping… 《ParasitologyandRe.archLaboratory Schi.vtomraiasi~Hubei^E?University.Wuhan430071.ChinaJ Thisarticaleisthethirdpartofaseria1observationontheultrsstructureofthemuscula— tureofbodywalllheadorgan,ventralsuckerandtailofdevelopingcercariaofSchistosoraa 如ponicumbyTEM.Itisrevealedforthefirsttimethat:(1)Themuscletissueofthe bodywallcarlbesL~enin.Manyfibrouscytoplasmicpatchesareirregularinshapeandare arrangedin1or2layersunderneaththeprimitivebasallamina.Thesecytoplasmicpatches reallyareformedbycytoplasmicprocessesextendingfrommusclecellsinS2.Thisphe— nomanonbecomesmoreevidentinS3.Atypicalbodywallmusculaturewithoutercircular andinnerlongitudinalmusclesdevelopedinS4ands5(2】Anadditionalinterstitiallayeris presentinS3ands4,andtogetherwiththeinitialinterstitiallayerforming5layersofmus— culaturewhichcomposeatleastinantero-lateralpartoftheheadorganinS5.Thesignifi— canceofthecomplexityanditsphysiologicalfunctionwasproposed.(3)Theprimitive musclecellsofventralsuckerdifferentiateinS3andformastrongandwelldevelopedventra1 suckerinS5.(4)Adifferentmusculaturepatternanditsorientationofmyofilamentsofthe tai1steminS5.andchamcteristicstructureoftheforcawasdescribed.Thenewfindingsof theultrastrasturemaybehelpustounderstandthemechanismofswimmingcercariaandthe activityofpenetrationintothefinalhost. KeywordsSchistosoma如ponicum,Developmentofcercaria,Uhrastructure,Muscula— ttire *Thisproi【issupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChma **Departmentofparasitology.Xian—NingMedicalCollege …L日b.rDfE】tronMicrc~opyofHubeiMedicalUrd~rslty 1期周述龙等:日本血吸虫尾蚴发育的超徽结构观察:?肌肉l5 图版说明 图版I(PlateI) 1S2,横切,示原始体被(PT),原始基膜【PBL)和管抗胞质性延伸物 (CP)[S2,showingapartofprimitive teg~t(PT),primitivebasallamina(PBL)andtubule+likecytoplasmicproee~.sesorpatch(C P)incross-section (x-section):×16800 2s3.横切,示基膜与问质层【IL)和内间质层(IlL)依附的肌纤维及体壁与腹吸盘特有 高密度电子颗粒的肌细 胞 (MC)[S3.~owingthebasalLami~andinterstitin[1ayer(IL)andinnerinterstitin[1ayer(IIL) Bothofwhich areattachedbymusclefibersThemusclecells(MCandPVMc)havethesRr~edensltyofel~tr ongranule*asmuscle fiberofthebodywel1]×1400 3为图2的放大,示外环肌(CM)与内纵肌(LM)已分化.6个原始腹吸盘肌细胞 (PVMC)的胞质中有大量糖 原(G)出现[The~largementof衄2,showing2layersofmu~le,】 etheouthercircular(CM)andinner longitudinalmu~le(LM)adiffer~dated3primitiverentalsuckermu~lecells 【pVMC)withahundentgIy?g廿】 (G)删rsimult~eouslyj×5600 4.S4.腺管区的横切.示间质层(IL)与内问质层(IlL)与肌细胞(MC)的关系 [S4.x-sectionthroughthe glandductregion.showingtherNadonsMpofmusclecell(MC)betwe~theILandIlL]xI400 5S4,图4的放大,示体壁的肌细胞 (MC)[S4,TheenLargementoffig4,showingtheMCofbodywal1]×4200 6.S5,头器横切.示腹倒内间质层(IlL)与间质层(IL)的连接.约有27个肌细胞和棱 (MN)将头腺(HG), 钻腺管(AGD)等包围 [s5.xs~tionoftheheadorgan.showingtheconnection[mrtofILandIlLinv~tralside A~out27musclecellnuclii(MN)surmundingtheheadgland(HG)andaeembuLarglandduct(AGD)]×2100 7S5,体部前端横切的一部分,示5层肌纤维.依序为CMi,LMi,CMii,LMii和 Mifi[S5.ahighmal~iicationof theanteriorpart.fthebodyinx-section,showing5laye~ofmusclslinedfromQUtercoinner.CMi.LMi.CMii. LMiiandl|Miii.r~pective[yj×10500 8S5,头器横切一部分,示致密体(DB),线粒体(M)与搪原颗粒(G)的分布 [S5,x.s~tionofapartofhead organ.showingthedefoebathes(DB).miteehondria(M)andg[ycngengranules(G)]×7000 图版II(PlateII) 9腹吸盘横龆,示腹吸盘的构成是由内外体壁的外环肌(CM)与内鳅肌(LM)组戚.而 两层内纵肌连接.椅 成强大放射的叭型[s5.x—sectionofv廿】 sucker.showingthemscIlhtureofventralsuckerwhichiseonst~cted bytheextensionofb.dywallwithOllterandinnerCMandtheunionof2layersofLMmyofihrilsradially]×3500 l0s5.半个尾干的横切.示薄的外环叭(CM)和厚的内纵肌【LM).内纵肌有3组肌纤 维即背右侧(DR),腹 右侧(vR)与右侧中间(MR)构成.后者由于CM向内延伸,将MR自成一个单元.由于 结构对称,整个尾 干内纵肌共有6个肌组 [S5,x-~tionofahaHtallfltem.showingftthinlayerofCMinot~erandcklayerLMin inner.LMcomposedof3blocksofmyofibril.iedorso-r~ght(DR),~fit2o-啦 h(VR)andmidright(MR). ThesmallprocessextendsfromCMandformsMRasanaturalblackunitThereare6blocksofmyo~ibrllttrran~ed symmetfcellyinthe?]x14000 l1s5,尾干纵切,示内纵肌组的走向包括背右侧(DR)与右侧中间(MR)相互垂直.而 腹右侧(vR)与右侧 中间(MR)作约45倾斜 [S5,longitudinalsection(1-secrion)oftailstem.showingtheorientationofDRand MRinverticelandVRandMRinab0Ilt45'inclination]×1050 l2s5尾干纵切,高倍放大.示内纵肌肌原纤维由粗肌丝(TK)与细叭丝(TN)构成,后者 与致密体(DB]连 接.由于致密体间歌性分布.出现A与I带为有纹肌的特点 [S5,ahighmagnific~tJonofaseedenoflongitudinal muscleoftailstem,illmtratingthemyofibrf1.whlehisconstructedwiththJch(TK)andthinfT N)myoFdaments. TNareattackedt0thedensebodies 【DB)Owingc.theperlodJcarrangem~tofbodies.chometecstriated muscleappears]×35O00 16动物43卷 13.s5,尾干横切.示内纵肌囊状肌质阿(SR)分布在肉膜的两侧,大量多蝽的线粒体 (M)和糖原颗粒(G)在 附近堆积[s5,X-sectionofthetallst蚰 1.slowingtheinnerlongitudinalmusclefibezwithsarcopl~miezedcuIum (SR)onbothsidesofsarcd— Largeandmanycristedmitoch~dfia(M)madglycog~gr~ulm(G)are~u]ated nearby]x2450 ?.s5,尾卫的纵切.示外环肌(CM),内纵叽(LM)与肌细脆质(CT)柑成内骨骼弧形关 节(J)的表面可 能有与体被相同的糖膜(GL)[s5.osn0nofaf1畔 a,showingtheCMandLMwithcytoplasmicmaterial 【cT)concretingtheend~keleton.Onthesudaceofanarc-likejohat(J)8tthepzoximalendoft hefureacovered t,o~ibtywithyeoc~lyx【GL),aspecialmaterial?tilesur{aceofmem]×7004) AGD:钻腺管(Aoetabularglandduct)M{线粒体(Mitoeh~diia)CM:环肌(Ci~ularmLlsck)Mc: 肌细脆(mu~leee1)CP:脆质块(Cytopl~micpatch}ML:侧面中间(Mi&latera1)CT: 肌细胞质 (CytopLa.~ani~materia1)MN:肌细胞棱(MLlsckcellnue]ii)DB:致密体(Densebody)MR:右侧中间 (Mid-right)DR:背面右侧(Do.o-riglit)PBL:原始基膜(Prh'nitiveb咖】I~fim)EC}排泄管(Ex. eretorycana1)T:原体被(Primitive嘲眦nt)G:糖原(Glycogen)PVMC:原始腹嗳盘叽肉细胞 (PrimitiveventralvJekezmus*lecel1)GL:糖膜(Glyeoc~lyx)HG:头腺(?adgl0nd)VR:腹面右侧 (V印t-right)IL:问质层(Interstitiallayer)S{棘(Spine)IlL:内间质层(Inne~hatezstifialhayer) SR:囊状肌质网(Sarcoplasmlcreticulum)LD:侧面背恻(Ler谢.rsaI)TK:粗肌墼(T出myofiLa. 眦nt)LM:纵肌(Lon#tudimdmu~le)TN{薄肌墼(Thinm~d,ament)