变色龙幼鱼皮肤结构的形态学研究

埃及基础与应用科学杂志4（2017）22完整文章幼年变色龙皮纹结构与功能约斯拉河放大图片作者：A.El Mansia，a埃及曼苏拉曼苏拉大学理学院动物学系b沙特阿拉伯巴哈大学基尔瓦科学和艺术学院生物系阿提奇莱因福奥文章历史记录：2016年11月13日收到2017年1月5日收到修订版，2017年2017年1月19日在线提供保留字：变色龙皮肤黑素小体电镜免疫组化A B S T R A C T变色龙幼鱼的皮肤结构，特别是其表皮结构的感觉功能，目前还知之甚少。2015年夏天，从埃及吉萨北部地区的Abu Rawash收集了15只幼年变色龙它属于有鳞目、变色龙科。本研究使用三个年龄段，并根据头、腹和肢体长度的形态学标准进行分类。背腹表面覆盖有大小不等的腹鳞，呈圆锥形或椭圆形结构，规则地成排排列，彼此叠瓦状。每个鳞片都有一个圆柱状的透镜状表皮感觉器，其中含有大量的感觉器。在组织学上，鳞片的特征是较宽的锥形表面，并通过铰链区与另一个鳞片混合。鳞片外表面的表皮层由生发层、棘层和颗粒层中间带、a-角蛋白层、b-角蛋白层和外浅Oberhaütchen五层扁平上皮组成。黑素体在中间区以及生发层下面的外周真皮层中丰富。黑素体具有较长的细胞突起，其内含物黑色素颗粒位于表皮下。真皮由上层胶原层和内层致密层组成。半薄切片显示结缔组织核心中存在成纤维细胞、胶原纤维、神经轴突、黑素体和肥大细胞。在G3的表皮层中观察到细胞角蛋白的免疫反应增加;同时，在G1中检测到表皮和真皮细胞的增殖增加。透射电子显微镜下表现出显着的形成真皮感觉器官含有神经元细胞的少突胶质细胞和雪旺细胞与有髓和无髓神经轴突外包薄的胶原纤维。最后，作者认为幼年变色龙皮肤角质化，具有明显的内外感觉，真皮内肥大细胞丰富，具有特异的免疫功能。黑素体分散在表皮和真皮内，允许动物根据周围环境保持其颜色变化©2017曼苏拉大学。由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇开放获取的文章，CC BY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍有鳞动物具有不同的皮肤结构。由于生活在沙漠中，爬行动物外壳的硬度使动物的内脏器官免受损伤和脱水[1]。表皮的鳞状覆盖物代表了保持水分的最适应功能，维持爬行动物的繁荣和适应陆地生活[2]。鳞片形状、大小及其重叠的特征变化在爬行动物物种中有代表性[3]。表皮主要由Ober-haütchen层、b-角蛋白层、a-角蛋白层、中间层和*通讯作者。电子邮件地址：elmansi@mans.edu.eg（A.A. El Mansi）。萌发层[4生发层或基底层由单层高度增殖的立方细胞组成，是角质形成细胞祖细胞的来源[4]。在新角质形成细胞增殖后，它沿着外Oberhaütchen的路径迁移和分化。中间区包含处于不同发育阶段的角质形成细胞，其中脂质和蛋白质包装在颗粒状结构中。随后，通过释放脂质内容物来形成脂质包膜，以形成浅层的角质细胞[8]。a层柔软而有弹性，与前面的鳞片有特定的连接，b层相对较硬，形成鳞片的表面[4]。真皮主要由结缔组织和胶原纤维组成，胶原纤维具有许多重要结构，matophores，淋巴管，神经和血管[4]。http://dx.doi.org/10.1016/j.ejbas.2017.01.0022314- 808 X/©2017曼苏拉大学。由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表埃及基础与应用科学杂志杂志主页：www.elsevier.com/locate/ejbas是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-2923-爬行动物的皮肤在表皮黑素细胞和真皮黑素细胞、脂肪细胞和虹膜细胞的分布和密度方面各不相同[7，9，10]。在变色龙和某些蜥蜴中，色素细胞与黑色素细胞一起构成了皮肤色素细胞单位的主要成分[11]。表皮感 觉器官代 表爬行动 物物种中 的机械感 觉受体， 例如Amphibolurus peculatus[12]和鬣蜥[13]。这些感觉器官作为机械和温度感受器，并可能对湿度敏感[12，13]。它也被用作蛇头部皮肤表面的复杂触觉小体[14，15]。在13种完全水生和2种半水生的眼镜蛇中也报告了小的触觉机械感觉表皮感觉器官[16]。本研究旨在通过光镜、免疫学和超微结构研究阐明幼年变色龙皮肤神经上皮的相互作用及其增殖2. 材料方法2015年夏天，在埃及吉萨省的Abou Rawash沙漠采集了15只变色龙的幼年个体，Linnaeus（1758）（纲：爬行纲;有鳞目;蜥亚目;科，Chamaeleonida;属，Chamaeleo;种，变色龙根据体长、头长、尾长、体宽和肢长的变化，将标本分为三个阶段，如表1和图2所示。1.一、2.1. 组织学研究2.1.1. 苏木精-伊红染色将不同发育阶段的躯干区域的背侧皮肤固定在10%磷酸盐缓冲福尔马林（pH 7.4）中，在递增百分比的乙醇中脱水，在二甲苯中澄清并在58-62 °C下固定在熔融的塑料袋中。切割五个1 μ m切片，用苏木精和伊红染色，并在明视野Olympus光学显微镜下研究。2.1.2. CK和PCNA免疫组化染色对福尔马林固定和石蜡包埋的组织进行免疫染色。首先将水合的组织切片在2%过氧化氢内源性过氧化物酶活性中孵育5分钟以阻断过氧化物酶。然后将载玻片在室温下孵育过夜。4 °C，在加湿室中，用细胞角蛋白（Cat. sc-25280，1：50，小鼠，Santa Cruz）和PCNA（Cat.sc- 56，1：400，小鼠，Santa Cruz）的一抗。用磷酸盐缓冲液冲洗后，将标本在室温下在生物素化二抗中孵育50 min，然后用抗生物素蛋白-生物素-辣根过氧化物酶处理，并用0.04% 3，3，0 -二氨基联苯胺四盐酸盐和苏木精染色。使用一抗进行阴性对照。Fig. 1.侧视图的不同阶段的发展变色龙变色龙的照片。2.2. 扫描电子显微镜将皮肤样品固定在2.5%戊二醛的二甲胂酸盐缓冲液中。随后在递增百分比的乙醇中脱水和临界点干燥，并在铂-钯离子溅射中用金涂覆，并在Jeol扫描电子显微镜JSM-5400 LV下进行研究。2.3. 透射电镜将新鲜样品在2.5%戊二醛的二甲胂酸盐缓冲液（pH 7.4）中固定，在1%四氧化锇中后固定，在乙醇中以递增百分比脱水，并在环氧丙烷中澄清，包埋在araldite树脂中，并允许在60 °C下完全聚合。用玻璃刀在Ultracut Reichert-Jung超薄切片机上切下半薄切片（1 μ m），用甲苯胺蓝染色，并在光学显微镜下检查。对于电子显微镜检查，进行切片，用乙酸双氧铀和柠檬酸铅染色，并用Joel CX 100表1（mm）内变色龙不同发育阶段的形态计量学分析TBLHLSVLTLBWFLLHLL前后位背腹G110.33 ± 0.652.72 0.20 ±1.87 0.16 ±6.08± 0.574.90 0.21 ±2.69 0.10 ±2.78± 0.333.37± 0.32G213.69 ± 0.783.140.172.22 24小时7.71± 0.776.02± 0.463.12 0.09 ±3.160.173.73 0.25 ±G317.56 ± 0.563.48± 0.442.98 0.21 ±10.51 ± 0.657.96± 0.543.52 0.22 ±4.17 0.29 ±4.950.17每个结果代表平均值± SE（n = 5）。缩略语：BW，体宽（躯干中部）; FLL，肢长; HL，头长（从吻尖到颈角）; HLL，后肢长; SVL，吻口长; TBL，总体长; TL，尾长。24是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-29透射电子显微镜在60 kV的加速电压下操作。2.4. 统计分析数据表示为平均值±标准误差。使用SPSS（版本18）Windows软件包进行统计分析。3. 结果3.1. 扫描电镜观察根据前、后肢长度和头长（从吻尖到颈角）、吻孔长度、全身长度和尾长确定所研究的幼年变色龙的年龄（表1和图1）。背腹鳞片大小不等，呈圆锥形或椭圆形结构，排列整齐，相互重叠刻度宽度大于其垂直轴。在其整个表面观察到微脊一条深深的皱纹将鳞片彼此分开在鳞片的表面上检测到大的透镜状表皮感觉器官，一个/每个鳞片。在感觉透镜状的圆顶状结构中出现了较重的感受器，呈丝状结构. 2 A-D）。3.2. 组织学观察在光镜下，表皮鳞片呈圆锥形、多角形和瘤状结构。鳞片在铰链区相互重叠共轭。鳞片的特点是其较宽的圆锥表面，并通过铰链区域与连续的圆锥表面混合。外鳞表面的表皮层由五层复层鳞状上皮组成，包括生发层、中间层、a-角蛋白、b-角蛋白和最外层的Oberhaütchen层。内鳞面表皮较薄，而铰链区表皮较厚。黑色素样体在生发层下形成网状结构，表皮下有较长的细胞突起，内含丰富的黑色素颗粒。 鳞片的内核由真皮胶原组织组成，与表皮平行排列，富含成纤维细胞、胶原纤维和毛细血管（图3A-C1）。半薄切片显示，真皮富含成纤维细胞、胶原纤维、神经轴突、黑素体和肥大细胞，其分泌颗粒分散在结缔组织核心中（图1）。 5 A& B）。3.3. 免疫组织化学观察用细胞角蛋白进行免疫组化染色后，在表皮细胞层中检测到深棕色反应，图二.（每一个都只有一个中央和透镜状的感觉器官，有许多像头发一样的结构。缩略语：S，量表; ESO，表皮感觉器官。是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-2925图3.第三章。变色龙不同发育阶段皮肤组织切片的显微照片。A1 阶段G1。B1 阶段G2。C1 阶段G3。表皮的最内层是生发层的立方形细胞，然后是中间区，包括棘层和颗粒层、a和b角蛋白以及Oberhaütchen的外表面层。横向上，在鳞片的每一侧上观察到连接前一个的明显增厚的铰链区域。表皮下有许多分枝状的黑色素细胞HX-E 缩略语：a-K，α-角蛋白;b-K，β角蛋白; BV，血管; D，真皮; Ep，表皮; HR，兴区; IZ，中间区; me，黑素体; Ob，Oberhaütchen; S，鳞片; SG，生发层。在第2和第3阶段中大多增加（表2，图4A-C同时，PCNA免疫组化染色显示表皮细胞、成纤维细胞的增殖和分化率最高，尤其是在年轻时（G1）（表2，图2）。 4 A1-C1）。3.4. 透射电镜观察在超微结构水平上，表皮由五层组成。基部的生发细胞，核位于中央，常染色质分散，核仁特征明显。在生发层细胞之间散布着细小的透明角质颗粒中间层含有丰富的角质形成细胞，细胞质中富含透明角质颗粒。在颗粒层中的角质细胞之间检测到黑素体的电子致密光滑颗粒表皮表面被增厚的角质层覆盖，Oberhaütchen（图。 5 C& D）。表皮下可见大量肥大细胞感觉器官束分布在真皮层，并被胶原纤维包裹它由有髓和无髓神经轴突组成检测到两种类型的神经元首先，寡树突细胞出现特殊的电子致密核染色质。另一种类型，观察到具有有髓轴突的雪旺细胞（图1）。 6 A-D）。4. 讨论所观察到的背体鳞片相互重叠，呈圆锥形、多边形和结节状结构。26是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-29见图4。（A-C2）。用抗CK和抗PCNA免疫化学染色的变色龙皮肤组织切片的显微照片。A1阶段G1。B B1。阶段G2。C C1.阶段G3。A-C CK免疫染色显示G2和G3中Oberhaütchen层的细胞角蛋白染色增加。A1-C1 PCNA免疫染色显示G1期结缔组织核心中表皮细胞和成纤维细胞增殖增加。缩写：a-K，α-角蛋白;b-K，β角蛋白; BV，血管; CF，胶原纤维; D，真皮; Ep，表皮; HR，Hing区; me，黑素体; Ob，Oberhaütchen。发达的Oberhaütchen和特征性的ab角蛋白使表皮表面坚硬。表皮由生发层、棘层和颗粒层细 胞的中间带、a 角蛋白、b 角蛋白和浅层Oberhaütchen组成。在印度变色龙（Chamaeleo zeylanicus）的皮肤中报告了类似的发现[17]。细透明角质颗粒分散在整个表皮细胞中，Oberhaütchen特征性分化为a和b角蛋白。角化在老年人中高度检测，同时在年轻人中观察到高度增殖的细胞。[18，19]阿利巴尔迪（Alibardi）在胚胎期报告了类似的结果蜥蜴Anolis lineatopus的进化。 Oberhaütchen的发育具有特征性的角质化，特别是在早期阶段的外部鳞片表面，反映了对陆地生活的保护性屏障和适应[20]。黑素体在外周表皮层和表皮下的真皮胶原层中分布丰富。真皮黑色素细胞的特征在于它们的树突状分支。黑素体的分布在宽鳞齿鲨中也有类似的报道[10]。这些黑色素细胞是爬行动物特别是变色龙物种的特征模式，通过增加光照在寒冷气候中提高体温来促进体温调节是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-2927图五、（A-D）。变色龙皮肤的半薄（A、B）和透射电子（C、D）显微照片。学士G3期皮肤组织学半薄切片的显微照片，显示表皮具有特征性的生发层、棘层、颗粒层和Oberhaütchen层。真皮内可见丰富的肥大细胞、成纤维细胞、血管和神经轴突C D。电子显微照片显示表皮具有电子致密Oberhaütchen和生发细胞（A），表皮下真皮中存在大量球形注意在生发细胞周围存在黑素体。缩略语; BV，血管; F，成纤维细胞; MC，肥大细胞; me，黑素体; Ob，上Haütchen; SG，生发层; SSP，棘层; NA，神经轴突。SSP--+-++-SG +- Ob +表皮-真皮交界处-+--++-真皮-+-简称; CK，细胞角蛋白; Ob，Oberhaütchen; PCNA，增殖细胞核抗原; SB，基底层; SG，颗粒层; SSP，棘层-，阴性免疫反应;+，弱免疫反应;++，中度免疫反应;+，强免疫反应。皮肤的渗透[21]以及爬行动物皮肤的各种着色[22]。光镜和超微结构观察显示肥大细胞分布丰富。肥大细胞对绒毛膜菌属非常重要，因为其分泌肽酶，如胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶A3和二肽基肽酶I（组织蛋白酶C），负责宿主防御和体内平衡[23]。细胞角蛋白免疫组化染色显示2期和3期不同表皮层的反应增强。PCNA免疫反应显示，表皮细胞增殖分化率在青年期（G1）最高Alibardi[24]观察到三种不同的抗细胞角蛋白（α-角蛋白）在蜥蜴Podarcis sicula的蜥蜴表皮的表皮中增加。此外，我们的结果与表2正常人皮肤CK和PCNA的免疫反应性变色龙变色龙G1G2G3CKPCNACKPCNACKPCNA表皮SB--+++-28是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-29图第六章（A-D）。变色龙G3皮肤的透射电子（CD）显微照片。学士角质形成细胞，核膜卷曲，胞质中富含透明角质颗粒。C D。肥大细胞广泛分布于表皮感觉器官之间，由胶原鞘勾勒出轮廓，由Schwvann细胞和无髓轴突、少突胶质细胞和有髓轴突组成缩略语：ESO，表皮感觉器官; K，角质形成细胞; M，线粒体; MA，有髓轴突; MC，肥大细胞; me，黑素体; O，少突胶质细胞; ScC，雪旺细胞; UmA，无髓轴突。Di-Poplant和Milinkovitch[25]报告了蜥蜴和蛇的皮肤表皮隆起中细胞增殖率的增加，从而产生一个引人注目的发现是每个背侧体鳞都有一个表皮感觉器官。感觉器官呈椭圆形，具有密集的感觉毛--带有刚毛的结构。几项研究报告了类似的感觉器官，尽管新兴的感觉毛发结构非常少，例如，Oplu-rusfierinensis[26] ， Amphibolurus acidatus[12] ， Ceratophora ， Draco ，Phrynocephalus ， Stellio 和 Trapelus （ 无 角 目 ） ， 以 及 Anolis ， Chal-arodon 和 Opurus iguanids[13] 和 Steliactylus Petrii 和 Ptyo- dactylusGuttatus[27]。德·哈恩[28]研究了几种蛇，如D. 线状，M. monspessulanus和R. rubropunctatus，并报道了在它们的上头部存在头部表皮感觉器官，并用于在蜕皮期间使正确的皮肤。根据Ananjeva等人的研究[13]，表皮感觉器官对于机械和温度感受器很重要，并且可能对湿度敏感。此外，首先要说明的是，表皮感觉器官与嵌入真皮层中的表皮感觉器官有深层联系。在超微结构上，它以椭圆形束的形式出现，被一层薄薄的胶原原纤维覆盖。它由两种类型的神经元组成，包括雪旺细胞和少突胶质细胞。检测到有髓和无髓神经轴突在鳄鱼的胚胎发育过程中报告了类似的光学显微镜观察结果，其作为化学和热感觉转导通道[29]。最后，作者认为幼年变色龙皮肤角质化，具有明显的内、外感觉，真皮内肥大细胞丰富，具有特异的免疫功能。是的Fouda，A.A. El Mansi/Egyptian Journal of Basic and Applied Sciences 4（2017）22-2929黑素体分散在表皮和真皮内，允许动物根据周围环境保持其颜色变化。引用[1] Matoltsy G，Bereiter-Hahn J.，《珠被生物学》。导论. 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