Физиология молокообразования

Физиология молокообразования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Московский государственный университет прикладной биотехнологии

Кафедра анатомии, физиологии и животноводства

Курсовая работа:

Физиология молокообразования

Выполнила:

Студентка В-II-10

Васильева Ю.Н.

Проверила:

Преп. Рыжкова Е.М.

Москва 2004

Содержание

Введение

Состав молока. Биосинтез его компонентов

Закономерности секреции молока

Влияние гормонов на процесс молокообразования

Механизм регуляции молокообразования

Заключение

Литература

Введение

Система молокообразования проявляется в организме периодически после родов и поддерживается в течение всего лактационного периода. Ее исполнительный орган - молочная железа продуцирует сложный биологический секрет - молоко. Основная биологическая роль лактации в эволюционном плане вскармливание потомства.

Функция лактации противоречива по отношению к общей функции организма - самосохранения. В период лактации, особенно при повышении уровня секреции молока, содержащего большое количество питательных веществ, извлекаемых из организма, происходит их истощение, так как включаются мощные нейро-гуморальные механизмы, которые стимулируя секрецию молока, одновременно подавляют механизмы поддерживающие, функцию самосохранения организма.

В период лактации организм животного находится в состоянии нервного напряжения, так как повышается тонус нервной системы, активизируется эндокринная система, усиливаются вегетативные функции организма: увеличивается выделение всех пищеварительных соков, повышается двигательная активность многокамерного желудка и двенадцатиперстной кишки, повышается кровяное давление, усиливается газоэнергетический обмен, увеличивается размер печени.

Под влиянием гормонов в молочной железе формируются основные рабочие структуры - альвеолы с секретирующими элементами и протоковая система. После родов, при отсутствии прогестерона и включении стимулов доения, аденогипофизом выделяются лактогенные гормоны, стимулирующие в первые месяцы лактации более высокий уровень молокообразования. С наступлением новой беременности и началом секреции прогестерона желтым телом процесс молокообразования хотя и не прекращается, но постепенно снижается под влиянием действия гормона прогестерона.

В молочную железу кровью доставляются предшественники молока, из которых в ней заново синтезируются особые сложные белки, жир и молочный сахар - лактоза, а также из плазмы крови отфильтровываются в неизменном состоянии витамины, сывороточный альбумин, лактоглобулин и другие биологически активные и минеральные вещества. Установлено, что оптимальные стимулы доения оказывают более эффективное действие на использование питательных веществ корма для процесса молокообразования. При слабых стимулах доения( машинного) питательные вещества корма в значительной степени используются на отложения в теле животного и не способствуют стимуляции молокообразования, особенно у низкопродуктивных коров. Главным звеном в регуляции лактации является гипоталамо-гипофизарная система, через которую рефлекторно включаются как механизмы рефлекса молокоотдачи, так и механизмы, стимулирующие повышенную секрецию молока после каждого доения. Важным пусковым механизмом для включения этой системы являются стимулы доения. выключение стимулов доения или их ослабление приводит к существенному снижению уровня секреции молока.

Кора больших полушарий двояко действует на функциональную систему лактации: возбужденная кора больших полушарий оказывает тормозящее влияние, невозбужденная кора в состоянии покоя или сна не оказывает тормозящего действия на подкорковые центры и гипоталамус.

Молокообразование - сложная многофакторная система, в осуществлении которой принимают участие все функции организма.

Состав молока. Биосинтез его компонентов

Молоко - сложный химический секрет молочных желез, представляет собой полидисперсную среду веществ. Все органические и неорганические компоненты молока, общее количество которых составляет 11-15 %, являются дисперсной фазой и находятся в ионно-молекулярном состоянии и в виде коллоидных и грубодисперсных частиц разной величины. Дисперсной средой молока является вода, количеством 85-89 %. Молоко имеет белый с желтоватым оттенком цвет, сладковатое на вкус и обладающее своеобразным запахом.

В молоке содержится более 100 различных веществ: аминокислоты, жирные кислоты, минеральные вещества, витамины, ферменты, гормоны, углеводы, нейтральные жиры, фосфатиды, стерины, газы и другие вещества. Такие вещества как казеин и лактоза обнаруживаются исключительно в молоке. Водная часть является основным источником воды для новорожденных и средой, форма которой предназначена для самого удобного усвоения молока организмом новорожденного.

Образование молока - сложный биологический процесс, который регулируются нервной и эндокринной системами организма. Большинство компонентов молока образуются из приносимых с кровью к молочной железе веществ, некоторые поступают в молочную железу прямо из крови. Поступившие в молочную железу вещества подвергаются в ней сложным химическим превращениям с помощью органоидов секретирующих клеток, они адсорбируются молочной железой и используются для синтеза молочного белка, молочного жира, молочного сахара - лактозы. Количество компонентов, содержащихся в молоке, не постоянно и определяется уровнем кормления и содержания, стадией лактации, уровнем молочной продуктивности, породой, возрастом, временем отела, сезоном года, уровнем нейро-гуморального взаимодействия, наследственностью и так далее.

Белки молока

Белки являются наиболее ценными в питательном отношении. В коровьем молоке их содержится в среднем около 3,2 %. Белки не однородны по своему составу. Основным белком является казеин, или фосфопротеин, который составляет 80 % от общего количества белков молока. По структуре это гетерогенный белок, состоящий из четырех основных фракций: б-казеин, к-казеин, в-казеин и г-казеин. Кроме фракций казеина в составе молока содержится: б-лактоглобулин, в-лактоглобулин, сывороточный альбумин, иммуно-глобулины.

В целом по содержанию аминокислот белки молока относятся к полноценным белкам (полностью удовлетворяют потребность человека в аминокислотах).

Серосодержащая аминокислота метионин - источник холина и фосфатидов, недостаток их приводит жировому перерождению печени, атрофии эндокринных желез, нарушению передачи нервного возбуждения и к другим расстройствам функций организма.

Цистеин - источник серы и восстановитель, благодаря дисульфидным мостикам молоко при пастеризации приобретает специфический привкус.

Из сыворотки крови в преформированном виде поступают в молоко сывороточный альбумин, г-казеин, лактоглобулины. Все остальные белки заново синтезируются секретирующими клетками молочной железы. Поэтому из плазмы крови в молочную железу должны непрерывно поступать предшественники для синтеза компонентов молока.

На основании многочисленных исследований установлено, что основными предшественниками синтеза белков являются свободные аминокислоты, поступающие в кровь из пищеварительного тракта при гидролизе белков корма. Белки образуются из аминокислот, синтезируемых микроорганизмами в преджелудках, а также некоторых заменимых аминокислот, синтезируемых в самой молочной железе (вообще клетки молочной железы способны синтезировать все незаменимые аминокислоты, а скорость синтеза в-лактоглобулина и в-казеина зависят от концентрации аминокислот в среде (Schingocthe et al,1967)).

И.К. Медведев, А.К. Швабе (1965) при изучении артерио-венозной разницы в молочной железе установили, что адсорбированный молочной железой азот аминокислот обеспечивает синтез белков молока только на 80 %, а синтез остального количества белков обеспечивается за счет использования белков плазмы крови. И.И. Иванов (1967) на изолированном вымени в условиях перфузии его взвесью отмытых эритроцитов получил молоко почти не отличающееся от натурального молока по составу белков. При перфузии синтез белков молока осуществляется за счет белков самой молочной железы. Для синтеза белков молока молочная железа абсорбирует и комплексные соединения гликопротеинов. Гликопротеины, поступающие в молочную железу, разрушаются, при этом белковая часть используется для синтеза белков, а высвободившиеся углеводы - для синтеза лактозы и жира.

В плазме крови значительная часть белков находится в виде комплексных соединений - глюцидо-белковых, амино-белковых, минерал-белковых и так далее.

г-глобулиновая фракция углеводов синтезируется в молочной железе, поступая в общий кровоток, способствует повышению защитных свойств организма в связи с повышением интенсивности обмена веществ и общего его напряжения. б- и г-глобулиновые фракции - источники как углеводов, так и белков, используемых молочной железой для синтеза лактозы и белков молока. Биосинтез первичных молекул - полипептидных цепей - основных белков молока осуществляется на рибосомах эндоплазматического ретикулума из предварительно активизированных лигазами аминоацил-т-РНК-синтетазами свободных аминокислот по общему для всех белков матричному синтезу.

Липиды молока

Липиды молока представлены собственно молочным жиром, фосфолипидами и стероидами. Молочный жир - смесь сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и жирных кислот, в нем преобладают олеиновая кислота из ненасыщенных, пальмитиновая, стеариновая, миристиновая - из насыщенных. Наблюдается сравнительно низкое содержание полиненасыщенных жирных кислот: линолевая, линоленовая, арахидоновая, - они регулируют в организме человека липидный, водный и другие обмены веществ, при их недостатке развивается атеросклероз, тромбоз сосудов, сухость кожи и др.

E. Annison et al (1967) установили, что свободные жирные кислоты плазмы крови практически не поглощаются молочной железой. В молочной железе происходит обмен отдельными жирными кислотами между молочной железой и притекающей к ней кровью, поэтому количество жирных кислот не изменяется. Они считали, что жирные кислоты, необходимые для синтеза жира, абсорбируются молочной железой из плазмы крови, а в венозную кровь выводятся не нужные жирные кислоты.

Основными источниками высокомолекулярных жирных кислот молочной железой являются триглицериды плазмы крови, которые находятся в связанном состоянии в виде комплексных соединений - липопротеинов.

E.Korn (1963) обнаружил, что в молочной железе содержится фермент липопротеин - липаза, способный гидролизовать липопротеины с высвобождением высокомолекулярных жирных кислот из триглицеридов. Активность фермента резко повышается во время лактации в 3-4 раза, при этом увеличивается его концентрация.

Фракции в-липопротеинов и хиломикронов являются главными поставщиками триглицеридов как источников высокомолекулярных жирных кислот для синтеза молочного жира.

В.И. Никитин (1953) и L.Popjak (1953) установили, что предшественником молочного жира является и глюкоза, из которой в молочной железе образуется вторая часть молекулы жира - глицерин. Предшественниками могут быть и кетокислоты, образующиеся при дезаминировании аминокислотного расщепления белков, и летучие жирные кислоты (уксусная, в-оксимасляная, капроновая), образующиеся в преджелудках в процессе брожения и являющиеся источниками синтеза триглицеридов с низкомолекулярными жирными кислотами.

Углеводы молока

Лактоза - дисахарид, по питательным свойствам не уступает свекловичному сахару, подавляет гнилостные процессы в кишечнике, способствует развитию благоприятной микрофлоры, используется в основном как источник энергии.

Образуется только в молочной железе. Состоит из двух моносахаров - глюкозы и галактозы. Молочная железа активно абсорбирует сахар из плазмы крови. Источником синтеза галактозы является глюкоза, из которой в самой молочной железе под действием комплекса ферментов происходят превращения. При гидролизе гликопротеинов в молочной железе высвобождается галактоза, включающаяся в состав лактозы при ее синтезе. Также предшественниками синтеза лактозы являются низкомолекулярные жирные кислоты (молочная кислота, М. Kleiber, 1954).

Молочная железа активно абсорбирует свободные (в виде моносахаров ) и связанные (в виде гликопротеинов ) углеводы.

Витамины молока

Витамины молока могут быть двоякого происхождения. Одни попадают в организм животного вместе с кормом, другие синтезируются в ЖКТ.

I группа - группа жирорастворимых витаминов:

А (ретинол) и провитамин А (каротин) содержится в зеленом корме

витамины группы D (кальциферолы) образуются при облучении солнцем

Е (токоферол) обладает антиокислительными свойствами

витамины группы F (ненасыщенные жирные кислоты) предупреждают развитие кожных заболеваний и болезней печени.

II группа - группа водорастворимых витаминов:

В1 (тиамин) регулирует углеводный обмен

В2 (рибофлавин) обеспечивает нормальный рост и развитие нервной системы

В12 (кобаламин) участвует в кроветворении

РР (никотиновая кислота) при ее недостатке развивается пеллагра (шершавая кожа)

а также в молоке присутствуют витамины В3, В6, В9, холин, С.

В молоке содержатся все необходимые организму человека витамины, но их количество не может полностью удовлетворить его потребности.

Закономерности секреции молока

Секреция молока в молочной железе в промежутке между доениями, а также на протяжении всего лактационного периода имеет свои закономерности.

Еще в 1924 году C.A. Ragsdale et al. было установлено, что секреция молока постепенно снижается за каждый последующий час после доения и составляет 95% от уровня секреции молока предыдущего часа. L. Bailey (1955) сделал вывод, что секреция молока уменьшается с увеличением интервала между доениями. Авторы признающие постепенное снижение секреции молока в промежутке между доениями, главной причиной такого снижения считают повышение внутривыменного давления по мере накопления молока в вымени - при заполнении системы на 80-85% давление достигает 25 мм.рт.ст. При этом альвеолы растягиваются, железистый эпителий уплощается, и создаются неблагоприятные условия для молокообразования.

В.И. Никитин (1953) установил, что внутривыменное давление в течение 9 часов после доения не изменяется. Это обусловлено тем, что по мере накопления молока в вымени рефлекторно снижается тонус мышечных элементов, при этом увеличивается его емкость, и давление не повышается. Вопрос о закономерности секреции молока в промежутки между доениями недостаточно выяснен. Это объясняется разными методическими подходами, а также трудностями в связи с морфологическими и функциональными особенностями молочной железы. Емкостная система вымени представлена альвеолами, протоками, ходами и цистернами. Емкость ее может значительно изменятся под влиянием тонического рефлекса. Образуемое молоко первоначально накапливается в альвеолах - получить его в первые часы после доения практически невозможно. Из альвеол молоко в протоковую систему и цистерны поступает периодически с неравномерной скоростью и ином составе по сравнению с суммарным (главным образом по содержанию жира). Значит объем остаточного молока и высокое содержание жира могут существенно искажать показатели истинной секреции молока.

Схема 1. Динамика скорости секреции молока в течение 10 часового промежутка

И.В. Рахманов (1993) провел исследования на лактационных коровах, у которых была проведена полная денервация вымени. В опытный период из вымени выводили только цистернальное молоко, а альвеолярное в течение 10 суток не выводилось - была отключена афферентная импульсация с рецепторов молочных желез. К концу опытного периода секреция молока снизилась на 20%, уменьшилось количество жира, белка и лактозы. Произошло выключение афферентной импульсации с рецепторов молочных желез, а механизмы стимулирующие процессы молокообразования не выключались.

Стимулы доения влияют на повышение выделения лактогенных гормонов в аденогипофизе, которые воздействуют на интенсивность обмена веществ в организме, повышают абсорбирование метаболитов крови молочной железой и секреции молока в первые часы после доения. При выключении стимулов доения секреция молока значительно снижается.

Молочная железа секретирует молоко с неравномерной скоростью. В первые 3-4 часа наблюдается повышение секреции молока, затем она снижается до определенного уровня, в среднем до 580 гр/час и сохраняется на протяжении 10 часов.

Секреция молока состоит из двух фаз:

1 - фаза непрерывной относительно равномерной скорости секреции молока

2 - фаза периодически повышенной секреции молока. Она включается оптимальным стимулом доения в первые 3 часа и наслаивается на фазу непрерывной секреции молока.

Каждая фаза имеет свой, несколько особый, механизм регуляции. Фаза непрерывной секреции регулируется гуморально-гормональным механизмом по принципу моральной связи (Вундер, 1965). Гормон пролактин, поступающий из аденогипофиза в кровь, пройдя по тканям молочной железы, инактивируется. Лактогенные гормоны, пойдя по организму и молочной железе, утрачивают свою активность, и, следовательно, уменьшается их содержание. Такая кровь, поступая в гипоталамус, служит возбудителем хеморецепторов ядер гипоталамуса, в котором образуются нейрогормоны либерины, поступающие в кровь, и по портальной сосудистой системе доставляются в аденогипофиз, в котором стимулируется выделение новой порции лактогенных гормонов.

Эти гормоны, поступая в кровь, стимулируют в организме обмен веществ, в результате чего образуются предшественники молока, используемые молочой железой для синтеза основных компонентов молока, повышают проницаемость мембран секретирующих клеток молочной железы для предшественников молока, активизируют ферментные системы в самих секретирующих клетках, обеспечивающих синтез жира, белка, лактозы и других компонентов.

Фаза повышенной секреции молока включается периодически только стимулами доения. Механизм регуляции этой фазы нейро-рефлекторно-гуморальный. Сущность его состоит в том, что во время акта доения раздражаются рецепторы молочной железы, главным образом механорецепторы сосков, двумя механическими воздействиями: оптимальной силой давления при сжатии сосков и частотой ритма их сжатия. При этих условиях нервные импульсы по афферентным нервным путям поступают в спинной мозг, затем в продолговатый мозг и гипоталамус, стимулируя выделение в кровь повышенной дозы лактогенных гормонов, которые в течение трех часов стимулируют в молочной железе повышенную секрецию молока.

Фазы секреции молока и механизмы их регуляции являются важным физиологическим обоснованием сущности процесса доения, обеспечивающие не только включение механизма рефлекса молокоотдачи и выведение молока, накопление в емкостной системе вымени, но и включение механизмов, стимулирующие последующий процесс повышенной скорости молокообразования. Из этого следует, что раздой коров будет осуществляется в том случае, если после каждого доения более эффективно включается фаза повышенной скорости секреции молока. Если техника доения своим принципом и параметрами не обеспечивает включения фазы повышенной секреции, раздой коров при этих условиях не получается, одновременно происходит и угасание фазы 1, что в конечном итоге приводит к преждевременному прекращению лактации.

Угасание секреции молока на протяжении лактационного периода - закономерное явление. В одних случаях лактационная кривая на протяжении всего лактационного периода поддерживается на более высоком уровне, в других она быстрее угасает, и лактация преждевременно прекращается.

Марченко был проведен опыт на двух группах лактационных коров.

I группа - ручное доение квалифицированной дояркой

II группа - машинное доение

Представленные на схеме 2 и 3 лактационные кривые показывают, что у каждой группы подопытных коров они проходят на разном уровне.

1 - ручное

2 - машинное

Схема 2.Динамика секреции молока при ручном и машинном доении в течение лактационного периода.

Среди лактирующих коров максимальный уровень секреции молока бывает как на первом, так и на третьем месяце лактации. Это обусловлено продолжительностью сервис-периода, то есть временем наступления беременности.

Основным ингибитором лактационной функции организма является гормон прогестерон, который образуется в период беременности в желтом теле яичников.

Гормон прогестерон поступает из желтого тела в кровь, затем в гипоталамус, через который оказывает тормозящее влияние на выделение лактогенных гормонов. При этом снижается метаболизм в целом организме и молочной железе, в частности, что приводит к снижению уровня секреции молока.

Схема 2 показывает, что ручной способ доения является более адекватным и наносит более сильные раздражения на рецепторы сосков за счет за счет силы давления при сжатии сосков и частоты ритма их сжатия (55-80 кПа), по сравнению с машинным способом доения (3-8 кПа).

Сила давления является главным фактором в механическом воздействии на рецепторы сосков, генерирующих эти раздражения в импульсы, которые стимулируют через гипоталамо-гипофизарную систему выделение лактогенных гормонов, а это и обуславливает сильное повышение уровня лактационной кривой на протяжении всего лактационного периода, причем в фазе непрерывной секреции концентрация пролактина в крови выше, чем в фазе повышенной секреции (Протасова Б.И., 1988).

Во второй фазе снижается интенсивность окислительно-восстановительных процессов в молочной железе и в самом организме - активность фермента каталазы при изучении артерио-венозной разницы выше в первой фазе, следовательно, молочная железа активно утилизирует кислород в первой фазе. Во второй фазе снижается чувствительность проводящих нервных путей к стимулам доения.

Более высокий уровень секреции молока в первые месяцы лактации, после родов, обусловлен отсутствием ингибирующего фактора - гормона прогестерона. В последние месяцы лактации, с наступлением беременности и до конца лактационного периода происходит постепенное снижение лактационной кривой под влиянием постепенного поступления в кровь прогестерона из желтого тела яичников. В этот период лактационная кривая поддерживается на определенном уровне под влиянием стимулов доения, которые противодействуют тормозному влиянию гормона.

Молоко, накапливаемое в вымени, на протяжении какого-то промежутка между доениями распределяется в емкостной системе вымени. Молоко, которое накоплено в цистернальной емкости вымени и может быть выведено без акта доения, самотеком, через катетеры, вставленные в сосковые каналы, называется цистернальной фракцией молока. Молоко, содержащееся в альвеолярном отделе вымени, делится на две фракции - рефлекторная и остаточная. После выведения цистернальной фракции выводится рефлекорная актом доения, при этом включается рефлекс молокоотдачи. После тщательного выдаивания в альвеолах и протоковой системе содержится некоторое количество молока, называемое остаточной фракцией. Эту фракцию можно вывести с помощью внутривенного введения гормона окситоцина, с последующим его выдаиванием ручным способом.

В цистернальной фракции молока более низкий процент жира, в рефлекторной он значительно повышается и наиболее высокий процент жира в остаточном молоке.

Страницы: 1, 2