Общие принципы организации молочной железы

Физиология лактации рассматривает закономерности роста и развития молочной железы, ее взаимодействие с другими системами организма, образование молока и его выведение во время сосания или доения. Лактационная функция присуща только лишь одному, наиболее совершенно организованному классу позвоночных — млекопитающим. Способность вскармливать детенышей молоком обеспечивает развивающемуся организму новорожденного наиболее полноценное питание, и на самых ранних этапах развития потомство мало зависит от неблагоприятных факторов среды.

Строение молочной железы как сложноорганизованного органа, состоящего из ряда тканей (железистой, сократительной, соединительной, жировой и т. д.), обеспечивает оптимальные условия для образования специфического секрета. Железистая, или секреторная, ткань молочной железы у всех видов млекопитающих имеет вид гроздевидной пористой массы, состоящей из ветвящихся протоков, заканчивающихся альвеолярными расширениями. Каждая альвеола представляет собой небольшой пузырек (диаметр от 0,1 до 0,3 мм), стенка которого выстлана одним слоем железистых (секреторных) клеток. На поверхности альвеолы располагаются миоэпителиальные клетки, обладающие сократительной способностью. На слепом конце альвеола имеет округлую форму, а с противоположной стороны суживается и переходит в выводной проток (рис. 1). Молочные альвеолы объединяются в отдельные группы, или дольки, имеющие длину около 1,5 мм, ширину — 1 мм, высоту — 0,5 мм, объем — 0,7−0,8 мм. Тонкие выводные протоки, начинающиеся от альвеол, постепенно сливаются с аналогичными протоками соседних альвеол и образуют внутридольковые протоки. Дольки, в свою очередь, объединяются в более крупные образования — доли, имеющие более широкие выводные протоки. Диаметр долей обычно достигает 5−17 мм.

Рис. 1. Схема строения альвеолы. Видна наружная мембрана, один слой железистых клеток.

У коров, коз и овец долевые протоки открываются в своеобразные расширения — молочные цистерны. Крупные выводные протоки существенно отличаются по строению от начальных выводных протоков — слизистая оболочка их выстлана двухслойным цилиндрическим эпителием, а внутренняя стенка имеет складчатую поверхность. За эпителиальным слоем в стенке протока находятся гладкомышечные волокна, располагающиеся циркулярно и продольно. В устьях протоков наблюдается утолщение циркулярного слоя мышц в виде сфинктеров. Молоко, образующееся в альвеолах, по протоковой системе попадает в молочную цистерну — резервуар, который по своему анатомическому строению можно разделить на цистернальный отдел железы и цистерну соска. Наиболее выражена цистерна у коров и коз, а у кобыл на один сосок приходится две цистерны. Полость молочной цистерны отделена от цистерны соска круговой сфинктерообразной складкой.

Соединительная ткань, или строма, молочной железы выполняет механическую, поддерживающую и защитную функции. В соединительнотканной основе молочной железы проходят кровеносные и лимфатические сосуды и нервы.

В молочной железе сельскохозяйственных животных хорошо представлена и жировая ткань. Уже в закладке молочной железы эмбрионов коров в возрасте 2−3 месяцев наблюдается дифференцировка жировой ткани из мезенхимы в виде шаровидных скоплений. По мере развития эмбриона в закладке молочной железы возникают новые скопления клеток в виде преваскулярных муфт, преобразующихся затем в жировые островки. Жировая ткань на ранних стадиях онтогенеза обусловливает форму железы и морфологическую ограниченность органа, а также резерв необходимого пространства для развивающейся впоследствии секреторной ткани, которая на более поздних этапах онтогенеза замещает жировую ткань.

Жировая ткань вымени у коров занимает в среднем 43% объема органа и развивается независимо от развития подкожной жировой клетчатки. Она тесно связана с кровеносной системой молочной железы — практически каждая жировая клетка непосредственно контактирует с петлей капилляра. Наличие в пределах молочной железы мощного метаболического буфера, которым является жировая ткань, в значительной степени позволяет решать проблемы депонирования предшественников молочного жира. Летучие жирные кислоты, образующиеся в результате брожения содержимого преджелудков, поступают в кровь и связываются жировой тканью вымени в виде нейтральных жиров — триглицеридов. В ходе течения секреторного процесса, ритм которого, как правило, не совпадает с режимом пищеварительных процессов, отдельные компоненты триглицеридов используются секреторными клетками в синтезе молочного жира и формировании мембранного материала. В период лактации молочная железа поглощает липиды и жирные кислоты (отрицательная артерио-венозная разница), а у нелактирующих животных возможно и выделение липидов и их составляющих из железы в кровь (положительная артерио-венозная разница). В ходе синтеза и деградации липидов в жировых клетках происходит существенное изменение спектра жирных кислот — жировые клетки связывают низкомолекулярные жирные кислоты, а поставляют секреторным клеткам наиболее ценные для синтеза молочного жира длинноцепочечные жирные кислоты.

Выводные протоки, начинающиеся от альвеол, имеют вначале почти такое же строение, как и стенки альвеол, они выстланы однослойным эпителием. Однако эпителий их довольно плоский и может секретировать молоко только в моменты наивысшей активности молочной железы. Выводные протоки, начинающиеся тончайшими трубочками от каждой альвеолы, постепенно сливаются между собой и, увеличиваясь в диаметре, объединяются во внутридольковые протоки. Внутридольковые протоки состоят иэ основной соединительнотканной оболочки, на которой лежат уже два слоя эпителиальных клеток. Просветы этих протоков округлые. Внутридольковые протоки, покидая дольки, становятся междольковыми протоками, которые по размеру больше, но имеют такую же структуру. Однако их просветы имеют более неправильную форму. Междольковые протоки объединяются и образуют внутридолевые протоки, которые, покидая доли, становятся междолевыми протоками. Сливаясь, они образуют систему крупных собирающих протоков с большим просветом (5−17 мм в диаметре). Из них молоко поступает в своеобразные расширения — молочные цистерны (у тех видов животных, у которых она имеется) и в сосковую полость.

Молочные протоки левой и правой половин вымени в передней и задней четверти обычно между собой не анастомозируют. Крупные молочные протоки по строению уже существенно отличаются от начальных выводных протоков. Слизистая оболочка их выстлана двухслойным цилиндрическим эпителием, а внутренняя стенка имеет складчатую поверхность. Эпителиальный слой слизистой крупных молочных протоков покрыт гладкими мышечными волокнами, располагающимися циркулярно и продольно. Миоэпителиальных клеток вокруг крупных протоков уже нет. В устьях крупных молочных протоков можно наблюдать утолщение циркулярного слоя мышечных волокон в виде сфинктеров. Эти сфинктеры могут сокращаться под влиянием электрической стимуляции эфферентных нервов молочной железы. Мышечный слой молочных протоков окружен соединительной тканью. На месте слияния нескольких молочных протоков образуются особые расширения (до 2−4 см в диаметре).

Молоко, образующееся в альвеолах, по протоковой системе попадает в молочную цистерну — резервуар, который по своему строению можно разделить на цистернальный отдел железы и цистерну соска. Таким образом, молочная цистерна представляет собой особую полость, в которую открываются крупные молочные протоки. Не у всех видов сельскохозяйственных животных она развита в равной мере, а у некоторых даже совсем отсутствует. В отдельных случаях (у коров) встречаются цистерны, разделенные перегородкой от железистой части до соскового канала на две отдельные полости, которые обычно сообщаются через отверстие сосковой цистерны. Полость молочной цистерны делится на верхний железистый и нижний сосковый круговой слой сфинктерообразной складкой в области основания соска, которая наиболее хорошо развита у коров. Это кольцеобразное утолщение, находящееся внутри соска у его основания, иногда называют внутренним сфинктером соска. Полость цистерны выстлана двухслойным цилиндрическим эпителием и имеет складчатый характер строения стенок. На поверхности стенок цистерны хорошо выражены различной величины сосочки и складки, богато снабженные кровеносными и лимфатическими сосудами и нервными окончаниями. Полость цистерны переходит в сосковый канал. Складчатая слизистая оболочка соскового канала покрыта плоским многослойным эпителием. Гладкие мышечные волокна в стенках соска располагаются пучками в продольном, циркулярном, радиальном и смешанном направлениях, а между ними находится большое количество соединительной ткани, богатой эластическими волокнами.

У некоторых видов (коровы, козы) по мере образования молока происходит периодическое выделение его в нижние отделы (протоки и цистерны) емкостной системы вымени, которые в данном случае выполняют функцию резервуара. Чем меньше объем емкостной системы, тем чаще требуется для поддержания секреции эвакуация из вымени накопившегося молока. Для изъятия молока из цистерны достаточно преодолеть сопротивление сфинктера, например, путем катетеризирования сосков. У одних животных (коровы, козы) в цистернальной полости может находиться до 50% молока разового удоя, у других (кобыл) лишь около 10%.

Емкостную систему вымени, однако, нельзя рассматривать только как полость, в которой накапливается молоко в период между доениями (или сосаниями). В настоящее время твердо установлено, что систематическое и полное опорожнение системы вымени имеет весьма существенное значение для поддержания определенного уровня секреции молока. В емкостной системе вымени в результате химических превращений отдельных компонентов секрета и реабсорбции его осмотически активных ингредиентов в сосудистое русло железы происходит формирование окончательного состава молока. У большинства сельскохозяйственных животных обычно на каждый сосок приходится по одному сосковому каналу. Полость соскового канала на поперечном разрезе имеет звездчатую форму вследствие сокращения мышц его сфинктера. Сфинктер соскового канала в промежутках между сосанием или доением находится в сжатом состоянии, что не позволяет молоку самопроизвольно вытекать из цистерны. Основу стенки соска представляет соединительная ткань, пронизанная большим количеством гладкомышечных волокон, составляющих несколько слоев, а также кровеносных капилляров, лимфатических сосудов, нервных волокон и их окончаний.

Молочная железа у разных видов животных иннервируется различными спинномозговыми нервами. В их составе к вымени подходят и симпатические нервы. Симпатические нервы начинаются от поясничной и крестцовой части пограничного симпатического ствола. Было установлено, что молочные железы иннервируются как мякотными, так и безмякотными нервными волокнами, идущими как совместно с кровеносными сосудами, так и независимо от них. Внутри вымени нервные проводники, делясь, образуют сплетения вокруг долей и долек молочной железы. От них и от крупных нервов отходят нервные волокна к молочным альвеолам, кровеносным и лимфатическим сосудам, выводным протокам и соску.

Показано, что в молочной железе встречаются толстые, средние и тонкие нервные волокна. При этом толстые нервные волокна образуют контакты с тельцами Фатер-Пачини и Гольджи-Маццони. Эти сложно сформированные рецепторные образования располагаются в соединительной ткани сосковой стенки и в слизистой оболочке цистерны. С возрастом животных происходит утолщение нервных пучков в молочной железе, увеличивается извилистость и протяженность терминапей свободных рецепторов, утолщается капсула и уплотняется клубок нервных нитей внутри колбы. К альвеолам нервные волокна подходят от межальвеолярных сплетений и тех нервов, которые сопровождают выводные протоки. В экспериментах на козах, проведенных с применением перфузии, т. е. с полной сосудистой изоляцией железы от организма и сохранением нервной связи удалось показать, что в сосудистом русле органа расположены рецепторы, способные воспринимать изменения состава омывающей железу крови и колебания внутрисосудистого давления.

Кровоснабжение молочных желез у различных животных осуществляется из различных отделов сосудистой системы. У коровы, козы и кобылы кровь поступает в основном через наружную срамную артерию, а оттекает по наружной срамной и подкожной брюшной венам. У свиноматки к упомянутому сосуду прибавляются передняя подчревная артерия, которая питает молочные железы, находящиеся краниальнее пупка, и артериальные ветви, доставляющие кровь из внутренней и наружной грудных артерий к первым парам грудных желез. Развитие интраорганных артерий тесно связано с развитием железистой паренхимы — у высокопродуктивных коров емкость артериального русла в 4−5 раз больше, чем у малопродуктивных. Артерии I и II порядка имеют обычно бифуркационный тип деления с углом отхождения меньшим 90°. Артерии молочной железы сначала следуют по междолевым и междольковым пространствам, а затем образуют капиллярную сеть во внутридольковой соединительной ткани.

Лимфатическая система молочной железы, наряду с венозной, является системой оттока и состоит из замкнутых лимфатических капилляров, расположенных в паренхиме, и из объединяющих их лимфатических сосудов. От железы лимфа оттекает по лимфатическим капиллярам и сосудам, проходит лимфатические узлы и по выносящим лимфатическим сосудам поступает в поясничную лимфатическую цистерну. Из нее лимфа по грудному лимфатическому протоку попадает в переднюю полую вену и вместе с кровью в сердце.

Альвеола — структурно-функциональная единица молочной железы. Как показали соответствующие исследования, использующие культивирование изолированных клеток молочной железы, уровень секреции оказывается значительно ниже, чем в целесообразно построенном клеточном сообществе. Т. е. для сохранения секреторной функции железистых органов и, в частности, молочной железы необходимо соблюдение целостности клеточного комплекса, являющегося функциональной единицей органа. Для большинства экзокринных желез и в том числе молочной железы такой «неделимой» единицей является альвеола или ацинус. При анализе принципов объединения клеток в альвеолярном комплексе наиболее важными являются межклеточное взаимодействие и последовательность развития реакций в отдельных компонентах клеточного ансамбля.

Барьерные свойства секреторного эпителия формируются за счет наличия специального замыкательного комплекса — плотного контакта, расположенного на границе между апикальной и латеральной зонами клеточной мембраны. Как показали результаты экспериментов, через альвеолярный барьер не проникают специальные вещества (пероксидаза и флуоресцеин-Na). Поэтому все вещества, проходящие в просвет альвеолы, обязательно должны пройти через секреторную клетку.

Взаимодействие между миоэпителиальными и секреторными клетками возникает в ходе функционального сопряжения процессов выведения ранее синтезированного молока и включения клеток альвеолярного эпителия в новый секреторный цикл. Выведение молока из полости альвеол и возбуждение секреторного процесса в железистых клетках воспроизводится и гормоном нейрогипофиза окситоцином и медиатором нервной системы ацетилхолином. Кроме того, при блокаде М-холинорецепторов реакция клеток альвеолярного эпителия не развивается, хотя сокращения миоэпителия и выведение молока из полости альвеолы происходит. Можно говорить о существовании своеобразного механизма передачи регулирующих влияний с сократительной структуры альвеолы (миоэпителиальной клетки) на секреторные клетки с помощью медиатора (ацетилхолина). Медиатор синтезируется в миоэпителии и выделяется в пространство между секреторной и миоэпителиальной клетками и улавливается холинорецепторами на мембране секреторной клетки.

Сокращения миоэпителиальных клеток развиваются при действии окситоцина и ацетилхолина, причем клетки обладают самостоятельными окситоциновыми и холинорецепторами, атропин не прекращает сократительной реакции альвеолы, а совместный эффект ацетилхолина и окситоцина оказывается большим, чем при одиночном применении этих веществ. Существенное изменение сократительной активности миоэпителия наблюдается при действии катехоламинов, блокирующих сокращения альвеол в ответ на действие окситоцина. Подавление сокращений миоэпителиальной клетки связано с реакцией Р-адренорецепторов, предотвращающих последующую сократительную активность. Сокращения миоэпителия развиваются при деполяризации, ее мембраны, в том числе и при применении электрического тока с длительностью импульса не менее 350 мсек.

Сократительный аппарат миоэпителиальных клеток аналогичен таковому у клеток гладкой мускулатуры и представлен миофибриллами, заполняющими тело и отростки клеток. Каждая миофибрилла построена из ориентированных в продольном направлении миофиламент, толщиной от 50 до 80 нм. Обнаруживается центральная линия прикрепления — аналог Z-мембраны. Наряду с аналогом Z-мембраны выявлены электронноплотные и электроннопрозрачные участки, подобные дискам, А и I. Сокращения миоэпителия связаны с увеличением концентрации кальция внутри клетки. Обнаружено два места депонирования ионизированного кальция — каналы эндоплазматического ретикулума и примембранные везикулярные структуры. При действии окситоцина и развитии сокращения миоэпителиальной клетки ионизированный кальций обнаруживается в пространстве между миофиламентами.

Кровоснабжение альвеол существенно меняется в ходе секреторного цикла, причем расширение микрососудов и раскрытие дополнительных капилляров обеспечивают рабочую гиперемию органа. Регистрация кровенаполнения сосудов, окружающих альвеолу, позволяет обнаружить наличие двухфазной реакции — кратковременной вазоконстрикции (сужения сосудов), обусловленной действием окситоцина (структурного аналога вазопрессина) и длительной вазодилятацией (расширением сосудов). Интенсивность секретообразования тесно связана с полноценным кровоснабжением органа — объемный кровоток в органе значительно возрастает при становлении лактации и увеличении молочной продуктивности в лактационный период. Нарушение продукции молока при гипогалактии обычно связано и с нарушением гемодинамики.

Регуляция секреции молока. Установлено, что в регуляции деятельности железистого эпителия принимают участие нервная и эндокринная системы. Афферентная импульсация обусловлена наличием богатого рецепторного аппарата — в молочной железе широко представлены механо-, термои хеморецепторы. Возникшая в рецепторах молочной железы афферентная импульсация поступает в спинной мозг, где формируется короткая рефлекторная дуга — развивается взаимодействие чувствительного и эффекторного нейронов, вследствие чего осуществляется так называемый сегментарный рефлекс на молочную железу.

Вместе с этим афферентные импульсы доходят до продолговатого мозга и гипоталамуса по проводящей системе спинного мозга — дорсальному продольному пучку и спиноталамическим путям. Молочная железа имеет широкое представительство в гипоталамических структурах, которые ответственны за продукцию рилизинг-факторов (либеринов) и ингибирующих факторов (статинов), определяющих продукцию лактогенных гормонов. От гипоталамуса возбуждение идет к коре больших полушарий, где и формируется общность нервных центров, осуществляющих контроль за интенсивностью лактационного процесса и создается особое состояние организма «лактационная доминанта».

Уровень пролактина (основного лактогенного гормона) в плазме крови коров быстро возрастает перед дойкой (в течение 1 мин), в конце и после ее окончания, что свидетельствует о рефлекторной регуляции секреции и выхода пролактина в кровь. Изменения уровня секреции пролактина в аденогипофизе обусловлены противоположно действующими влияниями пролактин-рилизинг-фактора (PRF), образующегося в срединном возвышении, и пролактин-ингибирующего фактора (PIF), вырабатываемого в преоптической области. Регуляция секреции и выделения других лактогенных гормонов также тесно связана с гипоталамусом, в частности соматотропный гормон (СТГ) принимает активное участие в регуляции секреторного процесса и введение его в оптимальных дозах не только увеличивает количество молока, но и повышает абсолютное содержание в нем жира, белка и лактозы. Нарушение продукции СТГ при разрушении передней гипоталамической области связано с прекращением выделения СТГ-рилизинг-фактора (GRF). Аналогичная картина наблюдается и при повреждении задней части срединного возвышения и паравентрикулярного ядра. Электрическая стимуляция вентромедиального ядра гипоталамуса приводит к повышению содержания в крови СТГ в 2−12 раз. К лактогенным гормонам можно отнести и АКТГ — его совместное применение с СТГ и пролактином обеспечивает максимальный эффект, и молочная продуктивность возрастает на 147%. Галактопоэтический эффект тиреотропного гормона (ТТГ) проявляется в основном на спаде лактации и связан с увеличением содержания в крови тиреоидных гормонов. Тироксин и трийодтиронин вызывают мобилизацию жира из жировых депо, способствуют поглощению из крови жирных кислот и аминокислот, активируют микробиальные процессы в рубце и за счет повышения продукции ацетата обеспечивают повышение образования молочного жира.

Влияние инсулина на секреторный процесс тесно связано с активацией переноса сахаров и аминокислот через клеточные мембраны, что сказывается на скорости и характере секреторных процессов в молочной железе. Роль околощитовидных желез в обеспечении активно секретирующей молочной железы кальцием ярко проявляется при их удалении — наступает резкое угнетение лактации. Гормоны коры надпочечников играют важную роль в поддержании лактации, однако известны данные о снижении молочной продуктивности у коров при введении им АКТГ, хотя у многих других видов присутствие гормонов коры надпочечника оказывает стимулирующее лактацию действие. Стимулирующий эффект гормонов коры надпочечника связывают с интенсификацией углеводного обмена и за счет транспорта электролитов. Гормоны половых желез оказывают заметное влияние на течение секреторного процесса в молочной железе — небольшие дозы эстрогенов повышают продукцию жира, но значительное их увеличение, сопоставимое с уровнем во время эструса, серьезно тормозит секрецию молока. Таким образом, эндокринная система занимает важную роль в регуляции лактационного процесса, причем важно подчеркнуть, что лактогенная функция желез внутренней секреции осуществляется в тесном взаимодействии с нервной системой и ее состояние — эмоциональное напряжение, адаптация к различного рода стрессорам может приводить и к подавлению гормонопоэза, и к снижению молочной продуктивности.