《The Anatomical Record》:Anatomical and histological characterization of the heart of the scarlet ibis (Eudocimus ruber)
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:关于朱鹮(Eudocimus ruber)心脏形态学的详细信息仍然有限。本研究旨在描述该物种心脏的大体与显微解剖特征,并提供形态计量学数据。研究人员对6个标本(3只雄性、3只雌性)进行了大体解剖分析、形态计量学测量、常规放射摄影、三维扫描、光学显微镜及扫描电
:关于朱鹮(Eudocimus ruber)心脏形态学的详细信息仍然有限。本研究旨在描述该物种心脏的大体与显微解剖特征,并提供形态计量学数据。研究人员对6个标本(3只雄性、3只雌性)进行了大体解剖分析、形态计量学测量、常规放射摄影、三维扫描、光学显微镜及扫描电子显微镜检查。平均心脏质量为5.93 ± 1.49 g(n = 6),相当于体质量的1.10 ± 0.23%,平均放射影像心脏-胸腔比率为66.90 ± 5.78%(n = 3)。大体检查确认存在三条腔静脉:左右颅侧腔静脉及尾侧腔静脉。左侧房室瓣具有两个瓣尖,伴有腱索和乳头肌,而右侧房室瓣为单一肌性皱襞。组织学检查在心内膜下区域发现单核及双核浦肯野纤维,并延伸至心肌肌束之间。主动脉基部可见含有软骨细胞和成软骨细胞的透明软骨,在所检查切片中未发现骨组织。上述发现为E. ruber心脏的解剖学、形态计量学及组织学数据提供了依据,并为未来鸟类心脏形态学的比较研究奠定了基础。
论文解读
一、研究背景与研究意义
鸟类心血管系统具有四腔室心脏,全身循环与肺循环完全分离,是脊椎动物比较解剖学的重要研究对象。不同鸟类类群在心脏形态、瓣膜结构、血管走向及组织学构成上存在显著差异,这些差异与物种的体型、飞行能力及代谢需求密切相关。此前针对鸟类心脏形态学的研究已涉及美洲鸵鸟目、?形目、鹦形目及鹈形目等多个类群,包括美洲鸵(Rhea americana americana)的心脏形态计量、鞭笞巨嘴鸟(Ramphastos toco)和蓝冠鹦哥(Amazona aestiva)的放射学与断层影像评估,以及大白鹭(Ardea alba)的解剖与形态计量特征描述。
朱鹮属于鹈形目(Pelecaniformes)鹮科(Threskiornithidae),分布于沿海环境和湿地,包括巴西红树林。此前对该物种的心血管研究主要集中于临床评估层面,例如Perrin等(2019)通过超声心动图检查和血清心肌肌钙蛋白I及胆固醇浓度测定,对圈养朱鹮个体进行了心血管参数评估。然而,关于该物种心脏的解剖学和组织学组织结构信息仍然有限,尤其在瓣膜结构、血管构成及心脏组织成分方面缺乏系统的形态学描述。因此,对该物种心脏进行详细的形态学特征描述,能够推进对鹮科鸟类解剖学的理解,并为不同鸟类类群之间的比较研究提供基础数据。
二、研究内容概述
本研究共使用6只朱鹮标本,其中3只雄性、3只雌性,标本来源于巴西帕拉州贝伦的Mangal das Gar?as动植物公园,均为不明原因死亡个体。研究人员通过大体解剖分析、形态计量学测量、常规放射摄影、三维扫描、光学显微镜和扫描电子显微镜等多种技术手段,对朱鹮心脏的大体形态、解剖结构、组织学特征及形态计量参数进行了系统表征。研究获得的主要结论包括:朱鹮心脏平均质量为5.93 ± 1.49 g,占体质量的1.10 ± 0.23%;平均放射影像心脏-胸腔比率为66.90 ± 5.78%;心脏存在三条腔静脉;左侧房室瓣为双瓣尖结构并伴有腱索和乳头肌,右侧房室瓣为单一肌性皱襞;心内膜下区域存在单核和双核浦肯野纤维;主动脉基部存在透明软骨,未发现骨组织。这些发现为朱鹮心脏形态学提供了全面的解剖学和组织学数据,为鸟类心脏形态的比较研究奠定了基础。
三、主要技术方法
研究人员采用了多种互补的研究方法。常规放射摄影(n = 3)用于获取腹背位和左侧侧位投影,测量胸腔和心脏尺寸并计算心脏-胸腔比率。大体解剖和形态计量学分析(n = 6)用于记录心脏位置、血管走向及器官尺寸。三维扫描采用血管乳胶注射结合摄影测量技术,通过Polycam?移动应用生成心脏三维模型。光学显微镜(n = 3)用于观察心脏各区域的组织学结构,采用苏木精-伊红染色和Gomori三色染色及地衣红染色。扫描电子显微镜用于观察瓣膜、腱索和软骨等微细结构。
四、研究结果
4.1 大体解剖
原位检查显示,朱鹮心脏位于体腔颅侧,介于肝叶之间,心尖略微偏向中线右侧。纤维性心包附着于胸骨。腹侧观可见心脏基部有少量脂肪组织,向臂头干和升主动脉延伸。左右臂头干分别发出颈总动脉和锁骨下动脉,锁骨下动脉进一步分支为腋动脉和胸肌干。将心脏侧向移位后,可识别出左右颅侧腔静脉和尾侧腔静脉。离体检查中,背侧观可识别降主动脉、左右肺动脉、左右颅侧腔静脉、尾侧腔静脉及心包。纵切面暴露心室腔,显示左心室心肌壁较右心室更厚。立体显微镜分析显示,左侧房室瓣由两个瓣尖组成,右侧房室瓣为附着于右心室壁和室间隔的单一肌性皱襞。
4.2 形态计量学
形态计量数据显示,朱鹮平均体重为540.79 ± 94.44 g,平均翼展为85.83 ± 7.70 cm,平均胸骨长度为7.17 ± 0.81 cm,平均胸宽为3.92 ± 0.50 cm。心脏平均重量为5.93 ± 1.49 g,该参数变异系数最高(25.09%)。心脏平均宽度为2.07 ± 0.23 cm,厚度为1.70 ± 0.19 cm,长度为3.48 ± 0.25 cm。平均心脏比例为体质量的1.10 ± 0.23%。
4.3 放射影像分析
放射影像分析(n = 3)显示,平均胸宽为3.36 ± 0.32 cm,平均胸骨长度为7.84 ± 0.89 cm。心脏宽度平均为2.23 ± 0.03 cm,变异系数极低(1.29%);心脏长度平均为2.93 ± 0.36 cm;心脏厚度平均为1.66 ± 0.03 cm,标本间高度一致(CV = 1.52%)。平均心脏-胸腔比率为66.90 ± 5.78%,表明朱鹮心脏轮廓宽度约占胸腔宽度的三分之二。
4.4 三维扫描
三维重建模型通过红色乳胶标记动脉结构、蓝色乳胶标记静脉结构,清晰展示了朱鹮心脏的腹侧和背侧视图,包括心脏各腔室及相连的血管结构。该交互式三维模型已公开发布,可用于解剖学教学。
4.5 光学显微镜
光学显微镜观察显示朱鹮心脏由心内膜、心肌层和心外膜三层构成。心内膜下区域可见形态符合浦肯野纤维特征的细胞,胞体较大、胞质透亮、具有单核或双核,并延伸至心肌肌束之间。心肌层为最厚层,由含单核或双核中央核的心肌纤维构成,肌束间可见闰盘和毛细血管。心外膜由含脂肪细胞、血管、神经和神经节的疏松结缔组织构成,外表面被覆间皮细胞。主动脉具有内膜、中膜和外膜三层结构,中膜最厚,由多层同心弹性纤维构成。在主动脉瓣叶连合处附近区域观察到形态符合透明软骨特征的结构,包含位于软骨陷窝内的软骨细胞和成软骨细胞。主动脉瓣叶由富含无定形基质的疏松结缔组织和成纤维细胞构成。肺动脉同样具有三层结构,外膜由疏松结缔组织伴随脂肪组织、血管和神经构成。
4.6 扫描电子显微镜
扫描电子显微镜观察确认左侧房室瓣区域存在插入乳头肌的腱索,作为支撑结构。与大体评估一致,右侧房室瓣表现为肌性皱襞;右心房内可见肉柱。主动脉瓣基部可见软骨,再次确认了朱鹮心脏中存在心脏软骨组织。
五、讨论与结论
讨论部分指出,朱鹮心脏形态与鹈形目其他物种及不同鸟类类群的描述具有相似性。心脏位于体腔颅侧、部分被肝叶包围、心尖略偏中线右侧的定位与鸟类解剖学的一般描述一致。朱鹮心脏相对较大,心脏占体质量比例(1.10%)与同属鹈形目的大白鹭(1.16%)相近。放射影像心脏-胸腔比率(66.90%)数值高于白鹳(Ciconia ciconia)的59.16%和大白鹭的59.37%,但需谨慎解读,因不同研究的胸腔形态和测量标志可能存在差异。朱鹮具有明确的左右臂头干,颈总动脉和锁骨下动脉由此发出,这与鸵鸟中臂头动脉直接发自主动脉的模式不同。右侧房室瓣为单一肌性皱襞的形态符合鸟类心脏解剖的一般描述,与哺乳动物常见的三尖瓣模式不同。浦肯野纤维在心内膜下区域及心肌肌束间的分布符合鸟类心脏传导系统的特征。主动脉基部存在透明软骨而未见骨组织,与蛇类、龟类、仓鼠、鬣蜥、马和毛丝鼠等物种的描述相似,支持心脏骨骼组成在不同动物类群和物种间存在广泛差异的观点,骨组织主要见于反刍动物等较大体型物种。
研究结论为:朱鹮心脏的解剖学、形态计量学和组织学特征揭示,平均心脏-胸腔比率为66.90%,心脏质量占体质量的1.10%。大体上,识别出三条腔静脉和结构不同的房室瓣,右侧瓣为单一肌性皱襞,左侧瓣具有两个瓣尖。组织学上,观察到形态符合浦肯野纤维的细胞以及主动脉根部区域的透明软骨。这些发现扩展了对该物种心脏形态学的认识,为未来比较解剖学研究提供了基础。