《Marine Mammal Science》:Blubber Cellular Integrity Through Decomposition and Its Implication for Histological Applications: A Study of Stranded Stock A Humpback Whales (Megaptera novaeangliae)
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海洋哺乳动物搁浅事件可为个体及种群健康研究提供独特且有价值的线索,涵盖从传染性疾病到人为威胁等多维度信息。然而,鲸尸分解程度会干扰营养状况等重要指标的评估,但部分特征仍适用于生理分析,如结缔组织和脂肪组织的细胞结构与比例。基于组织学的方法(如脂肪细胞测量)可作
海洋哺乳动物搁浅事件可为个体及种群健康研究提供独特且有价值的线索,涵盖从传染性疾病到人为威胁等多维度信息。然而,鲸尸分解程度会干扰营养状况等重要指标的评估,但部分特征仍适用于生理分析,如结缔组织和脂肪组织的细胞结构与比例。基于组织学的方法(如脂肪细胞测量)可作为诊断工具用于评估此类个体的营养状况,若与传统形态测量学结合,有望成为鲸尸体况评估的标准化简便方法。本研究旨在评估脂肪组织在分解过程中的保存状况,同时验证脂肪细胞测量方法在座头鲸鲸脂研究中的适用性。研究人员对搁浅鲸尸采集的样本进行组织学细胞完整性评估并开展脂肪细胞测量。结果显示,样本保存水平存在差异,从保存完好的脂肪细胞到轻度自溶及重度自溶细胞均有观察到。来自CODE 2至CODE 4鲸尸的保存完好样本可用于脂肪指数(adiposity index, AI)和平均面积测量的评估。研究同时指出,解剖过程中需要建立统一的鲸脂采集规范。本研究成果可为海洋野生动物调查人员及诊断病理学家优化解剖技术提供参考。
论文解读
研究背景与意义
座头鲸(Megaptera novaeangliae)作为广布种,其长距离季节性迁徙对海洋营养循环与碳捕获具有重要生态功能,且作为“资本繁殖者”,能量储备直接决定其繁殖成功率与生存率,是南极区域食物可得性的重要指示物种。当前气候变化与栖息地变动背景下,种群层面的能量储备波动监测尤为关键。现有鲸类营养评估多依赖活体非侵入性(无人机光测、野外观测)或半侵入性(活检、组织脂质百分比分析)方法,而鲸尸因分解导致的体况信息丢失问题突出——传统体况评分依赖骨骼暴露度与鲸脂外观,分解引发的躯体扭曲、肿胀与组织塌陷使其失效;脂质百分比分析需组织化学完整性,轻度分解即不适用;鲸脂厚度测量会因分解收缩产生偏差,导致高估消瘦程度。尽管法医学中分解组织分析技术已较成熟,但在海洋野生动物研究中应用不足,高度分解(CODE 4)鲸尸常被排除在体况数据采集之外。基于此,本研究聚焦鲸脂细胞在分解过程中的保存规律,验证基于脂肪细胞测量的营养诊断方法在搁浅鲸尸中的适用性,以拓展分解鲸尸的数据利用潜力。
关键技术方法
研究样本来自巴西圣保罗州海岸搁浅的座头鲸(斯托克A种群),由Argonauta、Biopesca、GREMAR三家机构依据ICMBio许可采集,覆盖CODE 2至CODE 4分解等级,年龄按体长划分为幼鲸、亚成体与成体。样本采集后分别以无水乙醇或?80℃冷冻保存,经10%缓冲福尔马林固定48 h后,进行标准化石蜡包埋与苏木精-伊红(H&E)染色。组织学切片经光学显微镜采集图像后,采用Color Threshold方法与Fiji软件Adiposoft工具完成脂肪细胞面积与直径测量,计算平均脂肪细胞面积与脂肪指数(AI,即脂肪细胞面积与直径比值)。细胞完整性依据细胞膜破裂与空泡化程度分为完整、部分完整与非存活三类,以此判定样本是否可用于测量分析。
研究结果
4.1 CODE 2样本
CODE 2样本(098047号个体)冷冻保存,脂肪细胞呈圆形至六边形,单房性排列,胞质与核位于周边,胶原纤维与血管清晰可辨,细胞边界明确,无需人工干预即可完成自动识别测量,完全适用于脂肪细胞分析。
4.2 CODE 3样本
CODE 3样本(015283号个体)冷冻保存,存在完整脂肪细胞区域与空泡化区域,完整细胞边界清晰,但空泡化区域无法识别细胞界限,自动计数失效,需人工标记部分脂肪细胞方可完成有效统计。
4.3 CODE 4样本
CODE 4样本呈现异质性:乙醇保存的234410号与260192号个体样本中,仍存在大量完整脂肪细胞,仅伴少量变形或破裂细胞,可通过人工辅助完成测量;而冷冻保存的165922号个体样本完全降解,空泡化严重且胶原纤维断裂,无法识别任何组织结构与脂肪细胞,不具备测量可行性。
4.4 脂肪细胞测量结果
16份样本中4份具备测量可行性,结果与已知体况一致:体况差的098047号个体平均脂肪细胞面积最小、AI最高;体况好的015283号个体平均脂肪细胞面积最大、AI最低,验证了该方法在鲸尸营养评估中的可靠性。
讨论与结论
研究发现脂肪组织保存水平与分解等级总体匹配,但CODE 4样本异质性显著,保存方式起关键作用——乙醇固定样本的脂肪细胞完整性远高于冷冻样本,推测冷冻过程可能加剧已弱化细胞的损伤。此外,CODE 4分类范围较宽,同等级鲸尸的结构完整性差异也会导致细胞保存水平不同,建议采样时优先选择结构相对完整的CODE 4样本。研究证实脂肪细胞测量方法可用于解剖样本,但需针对不同分解等级扩大样本量,建立AI与平均面积和体况的关联曲线,且该曲线需适配特定座头鲸种群(因迁徙能量成本存在差异)。采样部位建议优先选择侧腹(“鞍部”)或后腹部邻近区域,取鲸脂中层以保证脂肪细胞数量充足,与活检采样区域形成统一标准。
结论表明,非高级分解(CODE 2、CODE 3)样本的鲸脂细胞完整性较高,极少出现阻碍分析的降解;高级分解(CODE 4)样本则存在从完整可测到完全不可辨的广泛差异。采样与保存方式是决定组织学可行性的核心因素,建议优先采用即时固定而非冷冻保存。脂肪细胞分析方法在鲸尸样本中具备应用可行性,且脂肪细胞测量结果与体况评分的关联在分解状态下依然成立,为搁浅鲸尸的营养状况评估提供了新的技术路径。本研究发表于《Marine Mammal Science》。