удлинение углеродной цепи кислоты, формирование ненасыщенных связей кислот.
У млекопитающих с простым желудком глюкоза в процессе гликолиза переходит в пировиноградную кислоту. Последняя, реагируя с щавелевоуксусной кислотой в митохондрии, трансформируется в цитрат. Цитрат проникает сквозь митохондриальную мембрану и в цитозоле в присутствии цитрат-лиазы формирует ацетил-КоА и щавелевоуксусную кислоту. Ацетил-КоА затем участвует в реакциях синтеза жирной кислоты. У жвачных животных существует недостаток цитрат-лиазы, а поэтому они неспособны использовать глюкозу для синтеза жирных кислот. Они используют в этих целях ацетат. Все компоненты для синтеза жирной кислоты находятся в цитозоле. Синтез жирной кислоты использует такие витамины, как биотин, пантотеновая кислота, фолиевая кислота. Малонил-S-АПБ является начальным субстратом для синтеза жирной кислоты. Взаимодействие малонил-S-АПБ и ацетил-S-АПБ приводит к образованию бутирил-S-АПБ. Последующее удлинение молекулы масляной кислоты (С4) до пальмитиновой (С16) осуществляется 7 раз за счет малонил-S-АПБ. НАДФН, необходимый в реакциях восстановления при биосинтезе жирной кислоты, синтезируется в пентозо-фосфатном окислении глюкозо-6-фосфата.
В жировой ткани, печени, других тканях депо жира – пальмитиновая кислота (С15Н31СООН) – реализуется как конечный продукт синтеза. Молоко жвачных животных содержит 5–8% жирных кислот с 4 и 6 атомами углерода, которые не обнаруживаются в других тканях животного. Молоко жвачных животных содержит так же небольшие количества жирных кислот с разветвленными углеродными цепями и с нечетными количествами атомов углерода. Эти кислоты в основном продуцируются микроорганизмами в пищеварительном тракте из разветвленных аминокислот и из пропионата.
Образующиеся первоначально в молочной железе жирные кислоты являются насыщенными. Однако, наличие в эпителиальных клетках ферментов десатуразы эндоплазматического эпителия приводит к образованию ненасыщенных связей в молекулах жирных кислот. Поэтому в молоке происходит увеличение ненасыщенных жирных кислот (например, олеиновая – С17Н33СООН из стеариновой – С17Н35СООН). Этерификация жирных кислот имеет место в эндоплазматическом ретикулуме, поэтому почти все молекулы синтезированных жирных кислот в составе молока присутствуют в форме эфиров.
В свежем нормальном молоке концентрация свободных жирных кислот низкая. Молоко содержит фермент липопротеин липазу, физиологическая функция которой – гидролиз триглицеридов в структуре липопротеинов плазмы. Эта липаза появляется в молоке в случае анормальной секреции эпителиальными клетками молочной железы, которые продуцируют этот фермент. Если активность липазы в молоке
179
высокая, то триглицериды жиров распадаются, и в молоке возрастает уровень свободных жирных кислот. Даже умеренное повышение уровня свободных жирных кислот придает молоку неприятный вкус. Дальнейшее повышение концентрации свободных жирных кислот приводит к выраженному горькому вкусу молока, непригодного для потребления. Это происходит при наличии в молоке низкомолекулярных жирных кислот, моно- и диглицеридов.
Процесс образования молока и молокоотделения регулируется с помощью гормонов; в частности, пролактин гипофиза стимулирует синтез отдельных компонентов молока, а прогестерон тормозит этот процесс, включая и синтез лактозы. С началом лактации концентрация прогестерона в крови заметно снижается и усиливается синтез лактозы.
Действие пролактина на метаболические циклы разностороннее, но наиболее полно изучено его стимулирующее влияние на лактогенез в молочной железе. Пик секреции пролактина приходится на сухостойный период и в первый месяц лактации. Секреция пролактина усиливается актом сосания. При этом сенсорный импульс направляется в гипоталамус, где синтез допамина, основного ингибитора секреции пролактина, блокируется, и нейроны паравентрикулярного ядра стимулируются для продукции вазоактивного кишечного пептида, стимулятора реализации пролактина. Короткоживущий прилив секреции пролактина наступает немедленно после окончания удаления молока из вымени.
Пролактин – белок с молекулярной массой 23–25 тыс., который синтезируется лактофорами – ацидофильными клетками гипофиза. Пролактин получен в кристаллическом виде. Пролактин модулирует действие антидиуретического гормона и альдостерона в почках, и таким образом, опосредованно влияет на метаболизм электролитов. У самок пролактин способствует стимуляции и поддержанию функции желтых тел, отсюда его название «лютеотропный». Как препарат, пролактин находит практическое применение в животноводстве при пониженной секреции молочной железы у коров.
Плазматические мембраны молочной железы располагают специфическими рецепторами пролактина, посредством которых гормон осуществляет инактивацию, связанную с мембранами Na+ -K+ -АТФ-азы, активацию синтеза цАМФ с участием ионов кальция, синтез простагландинов и синтез полиаминов, например, спермидина, который усиливает синтез РНК и индукцию синтеза белка в процессе лактации.
Следует указать, что другим важным гормоном, необходимым для синтеза молока у жвачных, является гормон роста. Гормон роста – белок с молекулярной массой 22 000. Имеется интерес использования гормона роста в дополнительном получении молока от коров путем экзогенного введения гормона.
Выделение молока стимулируется окситоцином (пептид из 9 аминокислот), гормоном задней доли гипофиза, который вызывает сокращение мышечных элементов молочной железы. Миоэпителиальные клетки окружают альвеолы и молочные ходы железы и находятся под контролем окситоцина. Стимулом для освобождения окситоцина является нервный импульс при раздражении молочных сосков при акте сосания или стимуляция железы во время мытья вымени. Сенсорный импульс из вымени направляется в гипоталамус и уже спустя нескольких секунд наблюдается реализация окситоцина в задней доле гипофиза. Реализация окситоцина осуществляется в течение нескольких минут, инициируя пассивную часть лактогенеза, тогда как пролактин оказывает прямое влияние на лактогенез. В период лактации окситоцин активирует пролактин и таким образом усиливает выведение молока молочной желез.
Пик лактогенеза у коров наблюдается в первые 4–5 недели после отела. В этот период продолжается рост и дифференциация железистых эпителиальных клеток. После пика лактации отмечают линейное снижение молочной продукции. В целом лактационный период составляет 305 дней, после чего происходит подготовка организма коровы к следующей лактации. При этом снижается синтез молока с регрессией альвеолярных клеток и мелких молочных ходов. Этот период инволюции должен составлять не менее одного-двух месяцев.
На протяжении беременности и лактации длительные изменения метаболизма имеют место в различных тканях животного. Транспорт глюкозы и аминокислот из плазмы крови в молочную железу и матку является приоритетным и для метаболизма этих тканей используются энергетические субстраты других тканей, таких как жировая и мышечная. Это требует координированного перераспределения использования питательных веществ в организме животного. Примером подобной регуляции в период лактации является снижение синтеза жира и повышение липолиза в жировой ткани при активном синтезе жиров в молочной железе. Повышенное использование глюкозы молочной железой протекает при снижении использования глюкозы в мышечной и жировой тканях. Многие аминокислоты плазмы крови используются для синтеза молока в период лактации; при этом мышечные белки распадаются и аминокислоты направляются в эпителиальные клетки молочной железы, если недостаточное количество аминокислот абсорбируется из тонкого кишечника.
Эндокринные изменения, которые вызывают пролонгированные метаболические эффекты, не совсем понятны; плацентарный лактоген и лептин важны в период беременности, тогда как пролактин и гормон роста участвуют в координации использования энергетических субстратов в молочной железе, печени, мышцах и жировой ткани в течение лактации.
