микроорганизмов, которые могут быть в большом количестве при инфицировании молочной железы. У здоровых коров соматические клетки насчитывают 30 000–3 000 000 клеток/мл. Половина этого числа обычно приходится на нейтрофилы. При воспалительных процессах плотность соматических клеток в молоке возрастает в 10–100 раз. Количество соматических клеток является параметром качества молока и индикатором физиологического статуса молочной железы. Умеренное увеличение числа соматических клеток в молоке может объясняться не соответствующей техникой доения, а также указывать на наличие хронического инфекционного процесса в молочной железе.
Биохимические аспекты молокообразования
Синтез молока эпителиальными клетками альвеол является удивительным физиологическим процессом. Биосинтез компонентов молока, как и любой другой биосинтез, требует затраты энергии. Установлено, что лактирующая молочная железа потребляет 5,8 кал/мин на каждые 100 г ткани. Основным источником энергии для работы лактирующей молочной железы является глюкоза, причем 50% всей поступающей глюкозы в железу используется на энергетические нужды, а 50% поступают на синтез лактозы (В. В. Рудаков, 1990).
Большинство важнейших органических компонентов молока синтезируется только в молочных эпителиальных клетках и не находится в других тканях. Альвеолярные клетки синтезируют белки, жиры, углеводы, и эти продукты выталкиваются в просвет альвеол. В течение суток с молоком коровы выделяется 500–1000 г белка, 600–1200 жира, 700– 1400 г лактозы (А. В. Чечеткин, 1982). Место синтеза белков молока – эндоплазматический ретикулум; молекулы казеина поступают в аппарат Гольджи, где происходит их фосфорилирование. Лактоза также синтезируется внутри пузырьков Гольджи. Многие компоненты, необходимые для синтеза молока, транспортируются в эпителиальные клетки железы транспортными белками. Гормоны, контролирующие секрецию молока, активизируют ферментные системы эпителиальных клеток. Дополнительно гормоны регулируют число железистых эпителиальных клеток, контролируя баланс между клеточной пролиферацией и апоптозом. Синтез молока осуществляется на постоянном уровне и вероятно роль гормонов первично состоит в поддержании активности ферментов синтеза в клетках. Использование глюкозы и аминокислот определяется степенью синтеза в эпителиальных клетках, а не изменениями в плазме крови концентрации метаболических гормонов, таких как инсулин, глюкагон, гормон роста, которые регулируют уровень этих субстратов в других тканях. Клетки молочной железы используют свыше 25% глюкозы и 60% аминокислот, поступающих с кровью. Фермент липаза в стенках капилляров гидролизует триглицериды из крови; при этом жирные кислоты транспортируются в железистые эпителиальные клетки.
В лактационный период молочные эпителиальные клетки имеют высокую степень метаболизма, эпителиальная ткань использует более 50% кислорода артериальной крови. По поглощению кислорода на 100 г ткани молочная железа коровы лишь в 2–3 раза «уступает» мозгу, активному потребителю кислорода. Эпителиальные клетки имеют высокую плотность митохондрий, которые продуцируют АТФ на синтетические цели в клетках, на транспорт компонентов молока из внутриклеточных структур в альвеолы.
Отдельные метаболиты, используемые для синтеза жирных кислот и незаменимых аминокислот, так же синтезируются в митохондриях. Подобно другим клеткам, синтезирующим белки, молочные эпителиальные клетки имеют хорошо развитой эндоплазматический ретикулум с высокой плотностью рибосом. В эндоплазматическом ретикулуме происходит синтез фосфолипидов и триглицеридов. Как в других клетках, гликолиз и синтез жирных кислот имеет место в цитозоле.
Синтезированные белки в эндоплазматическом ретикулуме поступают в аппарат Гольджи, где они формируются в секреторные пузырьки. Активные молочные эпителиальные клетки всегда содержат множество секреторных пузырьков, которые транспортируют водорастворимые компоненты молока в цитозоле на апикальную мембрану клеток. Пузырьки опорожняются экзоцитозом, и содержимое пузырьков смешивается с молоком, уже присутствующим в альвеоле. Общая поверхность пузырьков составляет примерно 20 000 м2 для транспорта лишь одного литра молока.
Для поддержания лактогенеза молоко должно быть удалено из молочной железы коровы в процессе сосания теленка или при доении. Если не происходит удаления молока из железы дойной коровы в течение 16 ч, то синтез молока начинает снижаться. Большая порция молока дойной коровы находится в альвеолах и молочных ходах железы. Чтобы усилить процесс удаления молока из вымени в процесс вовлекается окситоцин. Синтез и реализация окситоцина из задней доли гипофиза осуществляется нейроэндокринным рефлексом при тактильной стимуляции вымени при сосании теленка или при ручной стимуляции вымени.
Биосинтез компонентов молока, как и любой другой биосинтез в организме, требует затраты энергии. Лактирующая молочная железа на каждые 100 г ткани потребляет 5,8 ккал энергии. Глюкоза является основным поставщиком энергии для молочной железы, причем на энергетические нужды идет 50% всей поступающей в железу глюкозы, а другие 50% используются для синтеза лактозы и глицерина жиров молока. Молочная железа коровы с удоем 40 кг молока продуцирует свыше 3 кг лактозы в сутки. Поэтому, по сравнению с нелактирующей железой, потребление глюкозы в лактационный период увеличивается в 10 раз.
По современным представлениям все белки молока можно разделить на две группы – белки, образующиеся в самой молочной железе, и белки, поступающие в молоко через железу из крови, где они находятся в готовом виде. К первой группе относят: альфа-казеин, альфалактоальбумин, бета-лактоглобулин; на их долю приходится свыше 90% общего количества белков молока. Синтез белков первой группы секреторными клетками железы подтвержден путем инкубации клеток лактирующих молочных желез с мечеными аминокислотами. При этом синтез белков молока сопровождается максимальными величинами РНК в клетках. Клетки молочной железы имеют все компоненты аппарата биосинтеза белка, как и в случаях синтеза простых белков в других тканях организма.
Синтез казеина происходит в несколько этапов. В начале синтезируется казеиноген, предшественник казеина, который затем переходит в казеин. Лактирующая железа, в отличие от нелактирующей, задерживает свободные аминокислоты крови, необходимые для синтеза белков молока. Для синтеза белков молока могут быть использованы и белки плазмы крови, но их роль в этом процессе незначительна; при этом белки плазмы поступают в клетки молочной железы, где и распадаются до свободных аминокислот.
Представителями белков второй группы являются: сывороточный альбумин и иммунные гамма-глобулины, содержание которых значительно повышается в начале периода лактации (в период образования молозива). Эти белки не синтезируются железой, а поступают в молоко в готовом виде из крови. Белки-ферменты молока имеют тканевое происхождение и переходят в молоко из клеток молочной железы. Однако возможен и переход ряда ферментов в молоко из крови.
Предшественниками молочного жира являются глицерин, высшие жирные кислоты, летучие жирные кислоты. Источником образования высших жирных кислот служат липиды кормов, углеводы. Глицерин и жирные кислоты частично поступают в железу с кровью, частично синтезируются и в клетках железы. У жвачных животных наиболее важными предшественниками синтеза жирных кислот являются уксусная кислота, поступающая из рубца, и бета-гидроксимасляная кислота, образующаяся в стенке рубца. На синтез жирных кислот активно используется до 50% уксусной кислоты в форме ацетил-КоА, образующейся из клетчатки кормов в процессе рубцового пищеварения.
Известно, что у животных с однокамерным желудком глюкоза в процессе гликолиза трансформируется в пируват. В реакции с щавелевоуксусной кислотой пируват переходит в цитрат в митохондриях клеток. Цитрат путем диффузии из митохондрий поступает в цитозоль, где при участии цитрат-лиазы и HS-КoA формируется ацетилКоА и щавелевоуксусная кислота. Ацетил-КоА – это активная форма уксусной кислоты, которая является основой синтеза жирных кислот.
175
