UVA照射对两栖动物肾脏的影响

紫外线(ultravioletradiation，UV)波长范围为10～400nm，依据其波长可将其分为短波紫外线(UVC200～280nm)、中波紫外线波长(UVB280～315nm)和长波紫外线(UVA315～400nm)3个区段。UVA、UVB和UVC在紫外辐射总量中的比例为12∶3∶1(聂颖等，2010)。由于近一个世纪全球快速的工业发展导致臭氧空洞的产生，加剧了紫外线，尤其是长波紫外线对地球上生物体的辐射(翟兴礼和史本林，2000;柯惟中和周殿凤，2004)。虽然适量的紫外线可以促进机体的新陈代谢，然而过量的紫外线照射对生物体是极其有害的，尤其是UVA与UVB。目前，对紫外辐射的生物效应已有大量的报道，但主要集中在UVB的生物学效应方面(王静等，2009;赵海滨等，2009)，对UVA的生物学效应则大多见于植物学方面的研究，动物方面的研究则大多集中于对离体细胞培养材料的研究，偏重其机理的探讨(Araielal．，2000;Lielal．，2007)。对于UVA照射后，在体器官的损伤鲜有报告。暴露于紫外线照射中的动物，其肾脏不仅同样受到紫外辐射的损伤，而且还需要承担机体在损伤后产生的异常代谢物的排泄以及由此引起的再次损伤，因此使得肾脏成为机体损伤程度的重要检测组织之一(谢妮等，2002;白咸勇和谌宏鸣，2007)。然而，紫外线对两栖动物肾脏组织学结构的影响目前尚未见报道。花背蟾蜍是北方的广布种，成体平均体长在60mm左右。在辽宁省一般于10月中下旬开始逐渐进入冬眠期，在第二年的4月底出蜇;5月初开始产卵，产卵期一般在15d左右。近年来，已有很多学者利用花背蟾蜍进行了大量的研究，并认为花背蟾蜍是很好的生物学实验材料(柳殿均，1986)。由于照射仪器空间的制约，故选取了亚成体作为照射实验动物。本文旨在通过对花背蟾蜍(Buforaddei)肾脏组织学和组织化学的观察，揭示其在一定剂量长波紫外线处理后的结构变化，为分析紫外辐射对两栖动物种群衰减的机理积累科学依据。

1材料与方法

实验用亚成体花背蟾蜍，于2010年6、7月采自沈阳北陵公园。实验室适应养殖3～4d后，选取体长在33.7mm±9.8mm的57只花背蟾蜍，雌雄兼用，随机分组，共分19组，每组3只。用WD-9403B型紫外仪进行照射处理，UVA照射波长为365nm，辐射量为352μW•cm－2，照射时间为150、300及450min3个时间段。完成照射后，不同照射组各取出一组进行立即取材，即立即取材组。其他组继续正常饲养3、6、9、12和15d后，分别再各取一组进行取材，即恢复组。同时，设置空白对照组，每组3只。将亚成体花背蟾蜍用乙醚麻醉后，剖开腹腔，立即取出肾脏固定于10%中性福尔马林24h。常规石蜡切片，肾脏横切，厚度7μm，HE、PAS染色。O-LYMPUS-BX50显微镜下进行观察、OLYMPUSDP71拍照，运用Image-ProExpress6.0图像分析软件进行测量。间隔3～5张组织切片选取一张进行测量，且仅测量切片中切面较大的肾小体及管腔呈圆形的肾小管，测量数据均以平均数±标准差(mean±SD)表示。采用SPSS16.0软件包对实验数据进行单因素方差分析(one-wayANOVA)。文中运用到的计算公式:肾小体相对面积=(肾小体面积/对应肾脏横切面积)×100%肾小球相对面积=(肾小球面积/对应肾脏横切面积)×100%近、远曲小管管径和细胞相对高度=(近、远曲小管管径和细胞高度/对应肾小体长径)×100%

2结果与分析

2.1花背蟾蜍肾脏的一般结构

花背蟾蜍肾脏呈暗红色，长椭圆形，位于体腔背壁、脊柱的两侧。肾单位为肾脏的结构和功能单位，由肾小体和肾小管构成。肾小体呈饱满的圆形，一侧可见清晰的“弯月”状的肾小囊腔，其囊壁扁平细胞连续而光滑(图1-1)。肾小体主要分布在肾脏中央和腹缘，背缘和两侧缘则分布较少，其平均面积为6278.03μm2±1694.90μm2。近曲小管上皮细胞胞体饱满，细胞界限不清，胞质嗜酸性，核圆形，位于细胞近基底部，腔面具刷状缘，管腔小或无，基部有纵纹。远曲小管上皮细胞染色较浅，细胞界限较为清晰，胞核为圆形或椭圆形，位于细胞近中部;腔面无明显刷状缘，基部纵纹明显。PAS染色显示近曲小管管腔面呈强阳性;肾小球内部也呈阳性反应(图1-8)。

2.2UVA照射后肾脏结构的变化

2.2.1肾小管

UVA照射后立即取材，花背蟾蜍肾小管损伤主要表现为小管管径和上皮细胞均出现明显收缩;管壁细胞间出现明显缝隙，细胞基膜也呈间断性破损，导致小管管壁的破裂;部分管壁细胞出现胞核外排和局部核聚集的现象。同时，胞核有较为明显的缩小和变形，失去原有的圆形或椭圆形的规则形状，呈不规则状。近曲小管PAS阳性反应区，均有向管腔面和胞质内扩展的现象，且扩展区域着色在原腔面两侧逐渐减弱。与对照组相比，300min组肾小管组织学结构的完整性损伤程度最为严重，由于肾小管管径的收缩，导致各管间距明显增加(图1-3);而150min组整体损伤程度介于300min组与450min组之间(图1-2、1-4)。

在恢复期中，近曲小管组织学结构的损伤，如管壁的完整性、胞核形态的不规则、胞核丢失或聚集现象等，在6d或9d有一个明显的加剧趋势，随后又逐渐恢复，即结构的恢复呈现“U”型现象。在15d时，150min组近曲小管管壁结构基本恢复，仅在个别区间的上皮细胞间仍存在有裂隙，少数胞核的分布仍略微杂乱胞核形态已大部分得到恢复(图1-5)。300min组管壁形态较为完整，但由于细胞高度恢复不一而使腔面呈凹凸状，胞核仍有缺失和散乱的现象(图1-6)。450min组仅处于肾脏外围的近曲小管管壁仍有局部的断裂现象，大部分基本恢复，胞核形态和分布也趋于正常(图1-7)。各组近曲小管的基膜结构在恢复15d后都已接近完整，仅局部存在裂隙。对近曲小管的PAS染色所示，随着恢复时间的延长，近曲小管上皮细胞游离面阳性染色的面积增大充满管腔，也呈现向胞质内部扩散的趋势。但300min组恢复12d时，不仅阳性区域明显减小，且靠近游离面边缘的染色明显变深(图1-15)

。

远曲小管在恢复期中，150min组在3d后，部分远曲小管上皮细胞之间界限变得清晰，胞核分布趋于正常;12d时管壁细胞基膜基本恢复完整;15d时远曲小管管壁组织学结构基本恢复正常(图1-5)。300min组是损伤程度最严重的一组，在经历了15d恢复后，上皮细胞基膜局部仍有断裂，部分细胞间裂隙仍存在，胞核也没有恢复正常大小，且还有大量的形态异常胞核(图1-6)。450min照射组恢复程度介于150与300min照射组之间，在15d时仅有少数核缺失与移位现象存在，管壁细胞基膜与管壁结构已趋于正常(图1-7)。