БИОХИМИЯ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КОРОВЫ
Способность млекопитающих кормить своих новорожденных молоком – секретом молочной железы – в постнатальный период обеспечивает этим животным определенные преимущества для выживания. Действительно, использование в кормлении новорожденных секрета молочной железы является более эффективным, по сравнению с яйцекладущими классами животных (рыбы, амфибии, рептилии); полноценность кормления последних в большей степени зависит от факторов внешней среды.
Молочная железа по происхождению относится к кожным железам. Эмбриональная эктодерма является основой молочных желез. Масса молочной железы у дойной коровы может составлять от 10 до 30 кг в зависимости от породы и стадии лактации. Молочная железа коровы может депонировать до 60 л молока.
Молоко – секретирующие клетки, или паренхима молочной железы, развиваются путем пролиферации эпителиальных клеток, которые в дальнейшем формируют циркулярные структуры – альвеолы. Альвеолы являются фундаментальными молоко-секретирующими единицами молочных желез. Размеры альвеол варьируют от 0,1 до 0,3 мм в диаметре и содержат примерно 0,01 мл молока, когда наполнены. Поэтому для 10 л молока, вероятно, необходимо иметь 1 млн альвеол. Секреторные альвеолярные клетки, которые выстилают мелкие молочные ходы, также продуцируют молоко. Внешняя поверхность альвеол и молочных ходов имеет миоэпителиальные клетки. Сокращения миоэпителиальных клеток повышает гидростатическое давление внутри альвеол, что обеспечивает выход молока из альвеол в молочные ходы. Система молочных ходов (протоков) обеспечивает связь альвеол и специализированных вентральных областей железы – молочных цистерн, которые депонируют секретируемое молоко в больших количествах.
Соединительная ткань окружает группы альвеол и формирует дольки, которые насчитывают у коров 150–200 альвеол. В свою очередь группы долек объединены в макроскопически видимые доли. В соединительной ткани располагаются артерии, которые распределяют кровь по капиллярам, окружающим альвеолы, и лимфатические сосуды, собирающие лимфу из различных участков железистой ткани.
Молочные железы развиваются как типично парные структуры. Число таких пар у домашних животных различно; у овец, коз, например, одна, у коров – две. Пары молочных желез тесно взаимосвязаны. У коров, в частности, две пары желез – четыре доли составляют вымя. В отличие от других видов животных у жвачных каждый сосок связан лишь с одной долей вымени. Вымя коровы способно выдерживать большие количества молока за счет наличия медианной поддерживающей связки между парами молочных желез, представленной эластичной соединительной тканью.
Начало секреции молока – лактогенез. Рост и развитие секреторного эпителия молочных желез должен предшествовать лактогенезу. Начало интенсивного развития молочных желез обычно связывают с половым созреванием животного и последующими циклическими изменениями гормонов яичников, эстрогена и прогестерона. Эстроген, в частности, обеспечивает течение каждой течки, тогда как прогестерон совместно с эстрогеном необходим для роста и анатомического развития секреторных альвеол. Секреция гормона роста и глюкокортикоидов также необходима для комплексного развития молочной железы. Однако, стимулируя анатомическое развитие, прогестерон угнетает функциональное развитие секреторного эпителия. Прогестерон также угнетает продукцию внутриклеточных ферментов, необходимых для нормальной секреции молока. Ингибирующий эффект прогестерона прекращается перед родами, что является условием обеспечения лактогенеза.
Уровень пролактина в крови по мере срока беременности животного увеличивается с резким увеличением при родах. Пролактин обеспечивает анатомическое и функциональное развитие секреторного эпителия молочной железы, чтобы обеспечить секрецию молока, а поэтому резкое повышение уровня пролактина в крови при родах необходимо для лактогенеза. У жвачных плацента продуцирует плацентарный лактоген (соматомаммотропин), который связывается с рецепторами пролактина и стимулирует рост и развитие эпителиальных клеток вымени подобно пролактину. Изменение гормонального статуса приводит к значительному росту железистой ткани, тогда как количество жировой ткани снижается. Обычно вымя коровы бывает развитым к середине беременности.
Во второй половине беременности коровы молочные эпителиальные клетки дифференцируются в активные секреторные клетки. При этом в процесс лактогенеза вовлекается кортизол. Концентрация кортизола значительно повышается в крови в предродовой период. Кортизол индуцирует рост и дифференциацию эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи, необходимых компонентов синтезирующего и секретирующего аппарата молочных эпителиальных клеток. В конце беременности альвеолярные клетки способны активно синтезировать и секретировать молоко.
Образование молока – сложный процесс, который определяется генетическим статусом организма и внешней средой при главенствующем значении кормления животного. Это интенсивный процесс, включающий распад веществ экзогенной природы, поступивших с кормами, и синтез эндогенных веществ с затратой значительного количества энергии. На образование молока и его секрецию затрачивается около 10% энергии питательных веществ, поступающих в молочную железу из крови.
Образование 1 л молока у коровы требует транзита через вымя 500 л крови. При лактации молочная железа использует до 50% кислорода и 20–35% глюкозы крови. При этом лимфатические сосуды удаляют 1–2 л лимфы от молочной железы на каждый литр получаемого молока. У коров лимфатические сосуды железы переносят лимфу в два больших лимфатических узла (надвымянные), реакция которых проявляется в случае мастита.
В составе молока коровы определяют свыше 300 органических и неорганических компонентов. Химический состав молока коровы варьирует от многих внешних причин, например, от фактора кормления, от физиологического статуса животного, в частности от беременности. Свойства молока изменяются, начиная с первого момента дойки, вплоть до сухостойного периода коровы.
Биологические свойства молока – это способность ингибировать развитие микрофлоры в течение определенного времени или бактерицидной фазы. При 37ºС молока бактерицидная фаза составляет 2 ч, при 5ºС – 36 ч.
Молоко, секретируемое перед родами и в первые 5 суток после родов, получило название молозива. Молозиво имеет солоноватый вкус и специфический запах, высокую кислотность (40–50о Т), вязкую консистенцию. Его продукция представляет секреторный процесс, в котором лактогенез имеет место при отсутствии молока. Отметим, что молозиво не используется в промышленной переработке, так как имеет вязкую консистенцию, слишком высокий процент белков – 20% (альбуминов и глобулинов), а поэтому свертывается при нагревании, малый процент жира, молочного сахара и повышенные числа каталазы.
Бóльшая часть белков молозива представлена иммуноглобулинами, или антителами крови матери. Молозиво содержит в 10–20 раз больше иммуноглобулинов, чем обычное молоко. Поэтому очень важно напоить новорожденного теленка в первый час после отела молозивом, антитела которого без расщепления путем пиноцитоза абсорбируются эпителиальными клетками тонкого кишечника и создают пассивный, так называемый молозивный, или колостральный, иммунитет.
Спустя 6 ч абсорбция макромолекул эпителиоцитами кишечника снижается на 50%. Абсорбция нативных иммуноглобулинов молозива в кишечнике ограничена первыми 36 часами от рождения теленка. В этот период энтероциты, имея мембранные рецепторы для Fc-фрагмента, способны передавать интактные молекулы иммунноглобулинов. В более поздние часы после рождения теленка клетки тонкого кишечника замещаются более зрелой клеточной популяцией, неспособной абсорбировать макромолекулы путем пиноцитоза.
Необходимость ранней выпойки молозива продиктована наличием в нем ингибитора трипсина, который предотвращает распад белков, очень низкой секрецией поджелудочной железы в первые сутки
