無蛀壁虎精子頭發(fā)育的超微結(jié)構(gòu)觀察

無蛀壁虎精子頭發(fā)育的超微結(jié)構(gòu)觀察

國外主要報道了棕櫚精子形成的研究。龜鱉類及壁虎精子結(jié)構(gòu)也有資料報道,但壁虎科(Gekkonidae)動物精子形成尚未見報道,本文初步觀察無蹼壁虎(Gekkoswinhonis)精子頭部形成,為爬行類精子的研究提供資料。1內(nèi)以精巢的苯與內(nèi)考察,相互感染地解剖精巢1995年9月以來,我們對無蹼壁虎精子頭部的形成進行了研究,實驗所用6只雄性壁虎(采集于安徽師范大學(xué)校內(nèi))體長分別為125,115,126,110,123,109mm。分別在4、5和6月份各取材一次,每次取材時,將兩壁虎用乙醚麻醉后,解剖取出精巢,部分精巢做涂片,伊紅染色,光鏡觀察。部分精巢切成小塊,2.5%的戊二醛4℃下固定2小時后,pH7.4的磷酸緩沖液沖洗幾次,1%鋨酸后固定2小時,磷酸緩沖液沖洗,丙酮梯度脫水,Epon812包埋,經(jīng)半薄切片定位后,做超薄切片,醋酸鈾和檸檬酸鉛雙染色,日立H-600型透射電鏡下觀察。2頂體及核膜的組織結(jié)構(gòu)細(xì)胞圓形或多角形,核卵圓形,大小約為5.8μm×5.0μm,核質(zhì)均勻,異染色質(zhì)在核內(nèi)彌散分布。相鄰細(xì)胞間細(xì)胞質(zhì)相連形成細(xì)胞質(zhì)橋(cytoplasmicbridge),橋內(nèi)及附近有許多彎曲的圓柱狀線粒體,構(gòu)成線粒體集合(mitochondrialaggregate)。橋邊緣的細(xì)胞膜向內(nèi)擴展呈閉合狀包圍部分細(xì)胞質(zhì),這部分胞質(zhì)電子致密度明顯增高。核旁高爾基復(fù)合體較為規(guī)則(見圖板Ⅰ∶1),隨著精子形成的過程,由高爾基體成熟面分泌出許多大泡,其中最大一個囊泡大小約為0.6μm×0.4μm,為頂體囊泡的前身,稱為前頂體囊泡(preacrosomalvesicle),前頂體囊泡逐漸向核移動,并逐漸增大(見圖板Ⅰ∶2)。以后的精子發(fā)生可根據(jù)Hofling對蜥蜴類精子形成的時期劃分分成四個時期。當(dāng)前頂體囊泡移至核膜時,核凹陷形成電子透明的封閉的頂體囊泡,大小約為1.5μm×1.0μm,核膜邊緣核質(zhì)電子致密度增高。其它核質(zhì)排列均勻,染色質(zhì)顆粒變粗,其電子致密度高于早期精細(xì)胞。在囊泡與核膜之間可見一層電子致密的纖維物質(zhì)層(fibrousmateriallayer),厚度約為50nm;頂體囊泡底部有一電子致密的頂體顆粒,其底邊與囊泡膜結(jié)合在一起,直徑約為0.3μm,此時高爾基體解體呈泡狀存在,此時核大小約為5.0μm×4.0μm(見圖版Ⅰ∶3),頂體囊泡逐漸變大,核凹陷加深,深度達(dá)核直徑1/2處停止,凹陷部位成半圓形,此時核直徑為3.8μm×3.3μm,核明顯減小,核膜周圍核質(zhì)電子致密度繼續(xù)增高(見圖版Ⅰ∶4)。頂體囊泡上移變扁平,大小約為1.9μm×0.59μm,核凹陷逐漸消失,頂體顆粒消失,纖維物質(zhì)層增厚,厚度達(dá)60nm。核膜周圍核質(zhì)電子致密度降低,雙層核膜顯著,核內(nèi)染色質(zhì)顆粒呈短絲狀排列,核延長,大小約為3.5μm×3.2μm,另外可見核周有螺旋形微管(helicalmicrotubule)環(huán)繞(見圖版Ⅰ∶5)。頂體囊泡消失,核內(nèi)染色質(zhì)進一步濃縮為染色質(zhì)纖維,沿核縱軸方向排列有序(見圖版Ⅰ∶6),相鄰染色質(zhì)纖維相互聯(lián)結(jié)成網(wǎng)狀,網(wǎng)眼內(nèi)核質(zhì)電子透明(見圖版Ⅰ∶7),核前端變尖,變細(xì),尖細(xì)的部分為細(xì)胞核伸展部(nuclearprolongation),上有兩層帽狀的電子致密物質(zhì),近核一層為纖維物質(zhì)層為后帽,將來形成頂體下核帽(subacrosomalnuclearcap);最外一層的纖維狀物質(zhì)為前帽,為頂體帽前身。二者之間的電子透明物質(zhì)層為頂體下間隙,前帽外有Sertoli細(xì)胞突起包圍(見圖版Ⅰ∶6),進一步發(fā)展,前帽變厚,頂體下間隙變薄,染色質(zhì)纖維進一步濃縮。變粗,排列更為緊密(見圖版Ⅱ∶8)。染色質(zhì)纖維之間不呈網(wǎng)絡(luò)狀,而形成不規(guī)則的染色質(zhì)纖維迷路(見圖版Ⅱ∶9),核前端變尖,并出現(xiàn)一個三角形凹陷區(qū),為中央管(centralcanal)的前身(見圖版Ⅱ∶8)。這時核外周仍有一些微管環(huán)境,高爾基體呈泡狀(見圖版Ⅱ∶9)。頂體區(qū)變化較大,三角形的凹陷區(qū)形成電子透明的管狀物即為中央管。前帽前端由電子透明的物質(zhì)構(gòu)成,后端由電子致密的物質(zhì)構(gòu)成,此時頂體帽形成。后帽前移形成頂體下核帽,二者之間電子透明的物質(zhì)為頂體下間隙(見圖版Ⅱ∶10)。核逐漸濃縮延長到最大限度,核前端尖細(xì)的部分為細(xì)胞核伸展部(見圖版Ⅱ∶10～11),核外周有Sertoli細(xì)胞突起包圍(見圖版Ⅱ∶11,13),進一步發(fā)育Sertoli細(xì)胞突起消失,頭部外周被由螺旋形微管及縱行微管形成的核套(manchette)包圍,線粒體由原來彎曲的圓柱狀變?yōu)閳A球形,并呈螺旋形排列在精子中段外周,形成線粒體鞘,其末端具終環(huán),并形成了終環(huán)后隱窩(見圖版Ⅱ∶12,13)。另外可見時期Ⅳ精細(xì)胞質(zhì)內(nèi)高爾基體大泡中心多有一些髓鞘樣的電子致密物質(zhì)(見圖版Ⅱ∶11),臨近釋放的精子頭部微管消失,另被一些脂類物質(zhì)包圍,此時頭部發(fā)育基本完成,最寬處橫徑約為0.66μm(見圖版Ⅱ∶12)。3無中小型動物體的頂體形態(tài)哺乳動物精子形成中,早期精細(xì)胞內(nèi)的高爾基體區(qū)出現(xiàn)一些電子致密的前頂體顆粒,然后逐漸集中一起形成大的頂體顆粒,外包有膜性囊泡向核移動,頂體顆粒與核接觸點為未來精子形成的最前端,頂體囊泡由電子致密的物質(zhì)組成。Gunawardana報道了白來亨雞(whiteleghorm)精子形成,早期精細(xì)胞高爾基體部位出現(xiàn)一個前頂體顆粒,逐漸移動接觸核膜,并在核前端擴展為半月形結(jié)構(gòu),稱為頂體,亦由電子致密的物質(zhì)組成,無頂體囊泡。無蹼壁虎精子形成過程中,頂體囊泡來源于核附近的高爾基體,首先其成熟面分泌大泡稱為前頂囊泡,并向核移動,核凹陷形成頂體囊泡,囊泡底部出現(xiàn)頂體顆粒,頂體顆粒來源不明。由此可見無蹼壁虎與鳥類及哺乳類差別較大,不同之處在于無蹼壁虎早期精細(xì)胞高爾基體不產(chǎn)生前頂體顆粒而只形成前頂體囊泡。Butler報道的一種蜥蜴(Podarcistaurica)的精子形成與之相似,只是核凹陷終止時呈深杯狀。Al-Hajj報道了斑鬣蜥(Agamastellio)精子頂體囊泡形成過程中核有兩個凹陷區(qū),最后二者匯合為一個大頂體囊泡,凹陷終止時也呈深杯狀。Sprando、Burgos及Rastogi報道了紅耳龜、蟾蜍(Bufoaererum),及墨西哥葉蛙(Pachymedusadacnicolor)精子形成中,只形成電子透明的頂體囊泡,而不出現(xiàn)前頂體顆粒及頂體顆粒。通過以上比較可看出無蹼壁虎的頂體區(qū)變化與蜥蜴類較為相似,因二者同屬有鱗類親緣關(guān)系較近。無蹼壁虎的精子形成過程中,高爾基體在早期精細(xì)胞內(nèi)較典型,進一步發(fā)育,高爾基體成分散的大泡分布于細(xì)胞內(nèi)各處,到了時期Ⅳ,這些大泡中心常有一些髓鞘樣結(jié)構(gòu)(見圖版Ⅱ∶11),與湯雪明報道的大鼠精子形成第11期高爾基體大泡形態(tài)較為相似。它為一種初級溶酶體,內(nèi)部含有電子致密的酶原顆粒,是由于大泡吞噬精子形成過程中的小殘體形成的。無蹼壁虎精子形成過程中核變化與其它脊椎動物一樣,其核延長與染色質(zhì)濃縮,最終直徑為最初的1/7,造成核形態(tài)變化的主要原因有二個,一是核內(nèi)蛋白組分的變化,包括核蛋白的脫水與核質(zhì)的消除;二是微管系統(tǒng)存在引起的。無蹼壁虎的微管系統(tǒng)在時期Ⅱ出現(xiàn),環(huán)繞著延長的細(xì)胞核,到了時期Ⅳ微管排列為螺旋與縱行微管兩種形式并存;白來亨雞精子形式中也存在這兩