鲨鱼睾丸中支持细胞-生殖细胞单元与嗜酸性免疫系统元素的近端-远端解剖关系:格陵兰鲨与长尾鲨的比较研究

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Theriogenology Wild

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  本研究针对深海格陵兰鲨缺乏典型睾丸相关淋巴髓样组织(epigonal organ)的独特现象,通过对比长尾鲨的睾丸-免疫解剖关联,首次揭示了格陵兰鲨远端非生精组织中动态的epigonal细胞斑块可分化释放两类嗜酸性粒细胞(eosinophilic granulocytes),并迁移至生精区支持减数分裂前/中期生精囊(spermatocysts)的发育。该发现为理解软骨鱼类免疫-生殖互作提供了新视角,尤其揭示了缺乏典型epigonal器官物种中替代性免疫支持机制的存在价值。

  

在脊椎动物演化树上占据关键位置的软骨鱼类(如鲨鱼),其免疫系统展现出独特的解剖特征——它们缺乏骨髓,而是依赖两种淋巴髓样组织(lymphomyeloid tissue):附着于睾丸的epigonal器官和食道壁的Leydig器官。然而,这种免疫-生殖的“共生关系”在深海物种中出现了令人费解的变异:以格陵兰鲨为代表的Somniosidae科成员成年后竟完全缺失典型的voluminous epigonal器官,却仍能维持生殖功能。更蹊跷的是,格陵兰鲨的生精囊(spermatocyst,即支持细胞Sertoli cell与生殖细胞克隆的功能单元)常表现出异常的细胞排列紊乱,暗示其Sertoli细胞分化滞后可能影响生精进程。这些谜团促使研究者思考:在缺乏典型免疫器官支撑的情况下,格陵兰鲨如何协调免疫与生殖的微妙平衡?

为揭开这一谜题,来自国外研究机构的Leon Mendel McClusky团队对野生捕获的格陵兰鲨(分Stage 1未成熟、Stage 3a性成熟个体)与长尾鲨(Alopias spp.)睾丸展开对比研究。通过H&E染色组织学分析,结合1960年代历史样本的再评估,团队系统观察了两类鲨鱼睾丸中免疫细胞分布模式,重点关注嗜酸性粒细胞(eosinophilic granulocytes)与生精囊的空间关联。

关键实验技术
研究采用常规组织学技术(10%福尔马林固定、石蜡包埋、H&E染色)分析睾丸切片,重点观察epigonal细胞斑块、血管内/外嗜酸性粒细胞分布;利用Leica DMLS显微镜进行形态学观测;对历史样本(Bouin's固定)进行石蜡块重塑和再切片以补充数据。

3. 结果
3.1 格陵兰鲨的epigonal细胞斑块与粒细胞释放
在格陵兰鲨睾丸远端非生精区,研究者发现松散分布的epigonal细胞斑块,内含两类颗粒特征迥异的细胞:一类含淡紫色细颗粒,另一类含亮红色粗颗粒。这些斑块通过血窦释放粒细胞至周围结缔组织,并通过血管迁移至生精区。值得注意的是,Stage 1未成熟个体的睾丸背侧表皮囊下也出现同类细胞聚集,暗示其可能参与早期免疫监视。

3.2 嗜酸性粒细胞在生精囊中的特异性分布
Stage 3a性成熟个体中,粗颗粒嗜酸性粒细胞频繁出现在初级精母细胞(primary spermatocyte)和次级精母细胞(secondary spermatocyte)囊的血管内,甚至渗入囊间紧密间隙。而在Stage 1个体中,减数分裂停滞的囊周围仅见非粒细胞浸润,提示粒细胞参与可能与生精进程激活相关。

3.3 长尾鲨的睾丸-免疫解剖对比
与格陵兰鲨形成鲜明对比,长尾鲨睾丸被voluminous epigonal器官包裹,但其生精区血管完全缺乏粒细胞浸润。尽管部分精子囊(spermatozoal cyst)基底膜与epigonal细胞仅隔薄层结缔组织,且组织中出现与epigonal细胞相似的颗粒,却未观察到粒细胞跨膜迁移现象。

4. 讨论与意义
本研究首次揭示:缺乏典型epigonal器官的格陵兰鲨,通过远端睾丸中动态的epigonal细胞斑块分化释放嗜酸性粒细胞,并定向迁移至减数分裂相关生精囊区,形成独特的“细胞介导型”免疫-生殖互作模式。这一发现挑战了传统认知——即voluminous epigonal器官是软骨鱼类睾丸免疫支持的必需结构。

从进化角度看,格陵兰鲨的替代性机制可能与其深海适应策略相关:缓慢的生长速率(somatic growth rate)和生精囊中Sertoli细胞分化滞后的特征,或许需要更灵活的免疫调控方式。嗜酸性粒细胞(尽管与哺乳类功能不同)可能通过旁分泌作用支持生殖细胞发育,类似硬骨鱼类(teleost)中观察到的现象。

该研究为理解极端环境下生殖免疫调控的多样性提供了范例,同时提示:软骨鱼类免疫细胞的命名体系(如“eosinophilic granulocyte”是否等同于哺乳类嗜酸性粒细胞)仍需谨慎界定。未来研究可聚焦这些粒细胞的具体分子功能,及其与Sertoli细胞协同调控生精周期的机制。论文发表于《Theriogenology Wild》,为生殖生物学与比较免疫学的交叉研究开辟了新路径。

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