Физиология лактации, физиологические основы машинного доения коров

Двигательная  функция вымени и  ее регуляция

      Моторная  функция состоит из процессов, обеспечивающих накопление молока в емкостной системе в промежутках между доениями и выведением его из вымени во время доения или сосания. Молоко, находящееся в емкостной системе вымени, перед доением условно разделяют на две порции: цистернальное и альвеолярное. Цистернальную порцию молока можно получить, если преодолеть сопротивление сфинктера соска. Для получения альвеолярной порции необходимо вызвать сокращение миоэпителиальных клеток, окружающих альвеолы.

      В свою очередь альвеолярную порцию делят  на;

1. рефлекторную, которую получают в результате осуществления рефлекса молокоотдачи, дополнительную (додой) – молоко, оставшееся в альвеолярном отделе железы  после окончания доения;
2. остаточную – молоко, остающееся в альвеолярном отделе железы после окончания доения, завершаемого массажем вымени и додаиванием. Эта порция может быть получена с помощью доения после введения животному синтетического окситоцина.

      Следовательно, если преодолеть сопротивление сфинктера соска путем введения катетера, то мы получим цистернальную порцию молока, она содержит  1 – 2 % жира. Для того чтобы получить альвеолярную порцию молока, которая составляет около 85 % и более с жирностью 6 – 10 %,  необходимо вызвать рефлекс молокоотдачи.

      С 50 гг. 20 века высказывалось мнение о  двухфазности рефлекса молокоотдачи. Первая фаза представляет собой сегментарную рефлекторную реакцию. В эту фазу наблюдалось снижение внутрицистернального давления у коз в начальный период доения. Она короткая 4 – 8 сек и связана  с непосредственным влиянием эфферентных нервов на гладкую мускулатуру вымени. Афферентная дуга рефлекса представлена афферентными нервами молочной железы. Переключение нервных импульсов с афферентного на эфферентный происходит на уровне поясничных сегментов спинного мозга. В эту фазу выводится молоко, которое находиться  в цистерне и крупных протоках (цистернальная порция). Вторая фаза – нейрогуморальная и связана с рефлекторным освобождением окситоцина из нейрогипофиза, который вызывает сокращение миоэпителиальных клеток альвеол, что обуславливает поступление молока из альвеолярного отдела в цистернальный. Однако строгих доказательств  наличия первой фазы у коров до сих пор нет. Рядом исследователей установлено, что в возникновении первой фазы рефлекса молокоотдачи у коз существенную роль играет механический фактор, а именно рефлекторное отведение бедра от вымени, вызванным доильным воздействием, т.е. снижение внутрицистернального давления в начале дойки у коз связано с разведением задних конечностей, а следовательно, феномен первой фазы рефлекса молокоотдачи обусловлен чисто механическими причинами.

      Рефлекс молокоотдачи – сложный нейро - гуморальный  рефлекс, вызванный в ответ на безусловные и условно – рефлекторные стимулы доения или сосания и ведущий к изгнанию молока из альвеолярного отдела вымени в цистернальный. Безусловный рефлекс возникает при раздражении рецепторов молочной железы. Условные рефлексы формируются в результате совпадения во времени с безусловнорефлекторным раздражением рецепторов молочной железы, сопутствующих доению, воспринимаемых иными рецепторами: зрительным, слуховым, обонятельным; ими являются: вид, запах, время, обстановка доения и другие.

      Безусловная рефлекторная стимуляция разделяется на преддоильную (сдаивание первых струек молока, обмывание, массаж) и доильную (действие параметров доильного аппарата, додой). Пусковым стимулом для безусловного рефлекса молокоотдачи является раздражение экстеро- и интерорецепторов молочной железы. В коже сосков и вымени, внутри мышц, на наружной поверхности соскового канала и стенках кровеносных сосудов обильно представлены механо-, термо- и барорецепторы. Особенно много рецепторов расположено в зоне основания соска. При раздражении рецепторов возбуждение проходит по афферентным нервам, через дорзальные и вентральные столбы спинного мозга до продолговатого и в составе медиальной петли поднимается до гипоталамуса, затем афферентный путь по восходящей линии продолжается в кору больших полушарий, а по нисходящим путям – связан со средним, продолговатым мозгом и вегетативной нервной системой. От гипоталамуса начинается эфферентный путь. Нервные клетки супраоптического и паравентрикулярного ядра гипоталамуса вырабатывают особое вещество – гормон окситоцин. В этих же клетках синтезируется и его белок – носитель нейрофизин 1. Комплекс окситоцин – нейрофизин 1 в виде гранул транспортируется по аксонам нейросекреторных нейронов в нервную долю гипофиза (нейрогипофиз), где и накапливается в период между дойками в терминальных расширениях – везикулах. Терминальные расширения граничат с базальной мембраной капилляров. Нервные импульсы, достигая везикул, вызывают проникновение в них ионов кальция. В результате увеличения концентрации кальция в везикулах нейросекреторные гранулы сливаются с терминальной мембраной и освобождают свое содержимое путем экзоцитоза в сосудистое русло. В паравентракулярных и супраоптических ядрах гипоталамуса наряду с окситоцином секретируется вазопрессин, который точно таким же путем, соединяясь с нейрофизином – 2, транспортируется в заднюю долю гипофиза. При поступлении окситоцина в молочную железу в небольшом количестве вазопрессин усиливает его действие, при избытке – тормозит. Гормоны окситоцин и вазопрессин изменяют тонус кровеносных сосудов и усиливается кровоснабжение молочных желез, повышается тонус гладкой мускулатуры молочных протоков и цистерн, сокращаются альвеолы, расслабляются сосковые сфинктеры, повышается внутривыменное давление, тургор тканей и температура молочных желез, из передней доли выводятся тропные гормоны в кровь.

      Окситоцин с током крови достигает вымени, где вызывает сокращение миоэпителиальных клеток альвеол и изгнание находящегося в них молока в цистерну железы и соска, откуда оно высасывается теленком или выдаивается руками или аппаратом.

      Окситоцин также воздействует на гипофиз, способствует выделению из передней доли гипофиза лактотропных гормонов: пролактина, соматотропина, тиреотропина и прочих активирующих дальнейшую секреторную деятельность молочной железы. Рефлекс молокоотдачи может быть вызван не только безусловнорефлекторным способом – прямым воздействием на рецепторы вымени, но и условнорефлекторным. По законам высшей нервной деятельности любые факторы, совпадающие во времени с действием безусловного раздражителя, через несколько повторений сами начинают вызывать подобный эффект. При доении в одно и то же время в одних и тех же условиях к моменту начала доения у коров снижается сопротивление сфинктера сосков, расширяются кровеносные сосуды и протоки вымени, увеличивается внутрицистернальное давление, способствующее переходу молока из альвеолярного отдела (альвеол) в крупные протоки и цистерну вымени. Все это способствует наиболее полному проявлению рефлекса молокоотдачи. Следовательно, физиологические механизмы безусловных и условных рефлексов молокоотдачи одинаковы, кроме начального афферентного звена.

      Регуляция секреции и выделения молока происходит при участии ряда отделов центральной  нервной системы, строго согласованных  в своей деятельности и образующих единую морфофункциональную структуру – лактационный центр. Он находится в тесной взаимосвязи с пищевым, дыхательным, сосудодвигательным, половым и другими центрами.

      Рефлекс молокоотдачи полноценен при нормальном соотношении его условных и безусловных  компонентов.  Первостепенной задачей при машинном доении является выработка у коров достаточно сильных и прочных условных рефлексов молокоотдачи. Для этого необходимо проводить полноценную преддоильную подготовку вымени, обеспечивающую вызов полноценного безусловного рефлекса молокоотдачи, с первых дней после отела, сохранять постоянство стереотипа машинного доения (распорядок дня и условия доения).

      Торможение  рефлекса молокоотдачи

      В практике молочного животноводства нередко приходится сталкиваться с торможением рефлекса молокоотдачи, вызванным воздействием на корову перед началом или же в ходе доения различных стресс – факторов. Неполноценное проявление рефлекса молокоотдачи может быть вызвано изменением безусловнорефлекторного воздействия на молочную железу, как неадекватная стимуляция, боль, или условнорефлекторного – нарушения стереотипа доения. Влияние стресс – факторов обуславливается также гиподинамией, скученностью, перегруппировкой животных и переводом их из цеха в цех, отъемом телят, запуском коров, технологическими шумами, задержкой кормления и доения, переохлаждением или перегревом животного, грубым обращением и т. п.

      Торможение  рефлекса молокоотдачи приводит к снижению удоя, а если оно происходит систематически, то и преждевременному запуску коровы. Торможение рефлекса молокоотдачи может быть обусловлено как освобождением окситоцина из нейрогипофиза (центральное торможение рефлекса молокоотдачи), так и процессами, реализация которых завершается в молочной железе (периферическое торможение рефлекса молокоотдачи).

      Периферическими физиологическими механизмами, обеспечивающими торможение рефлекса молокоотдачи, могут быть: во – первых,  – эфферентная иннервация вымени, и во - вторых, катехоламины рефлекторно освобождаемые надпочечниками.

      Центральное торможение, освобождение окситоцина из нейрогипофиза заключается в следующем: нервные импульсы, возникающие в рецепторах сосков при доении, не вызывают освобождение окситоцина из нейрогипофиза в кровоток. По – видимому,  поступление этих импульсов в нейрогипофиз блокируется потоком других импульсов, возникающих в результате стресс – воздействия. Поскольку окситоцин не поступает в кровоток или же выделяется в сосудистое русло в недостаточных количествах, молокоотдача, несмотря на доение коровы, не наступает или же протекает неполноценно.

      Второй  физиологический механизм заключается  в высвобождении катехоламинов, рефлекторно освобождаемых из хромаффильных  клеток надпочечных желез, которые с током крови достигают вымени, где оказывают разнообразные воздействия на сократительные элементы вымени, ведущие в конечном итоге к нарушению рефлекса молокоотдачи. Адреналин может вызывать сужение кровеносных сосудов вымени, что будет препятствовать контакту циркулирующего в крови окситоцина с миоэпителиальными клетками альвеол. Он может вызвать спазм выводных протоков вымени, что будет препятствовать поступлению молока из альвеолярного отдела в цистернальный. И, наконец, адреналин может блокировать чувствительность миоэпителиальных клеток к окситоцину, вследствие чего циркулирующий в крови гормон не сможет вызвать их сокращение.

      В повышении эффективности селекции и отборе животных по их пригодности  для машинного доения важное значение имеет оценка стрессоустойчивости коров.

      Различают три степени интенсивности торможения рефлекса молокоотдачи: слабое, среднее и сильное. При слабом торможении затрагиваются лишь условнорефлекторные компоненты молокоотдачи. Торможение средней интенсивности частично затрагивает и безусловные компоненты. Сильное торможение охватывает полностью и условно – и безусловнорефлекторные компоненты, снижает полноту выдаивания, а иногда ведет и к нарушению секреции.

      Физиологические основы машинного  доения

      Сельское  хозяйство – есть использование  человеком солнечной энергии, падающей на Землю (Чаянов А.В.). С этой точки зрения производство молока представляет собой поэтапное превращение энергии в системе «солнечная энергия – корм – животное - молоко». Доение завершает этот весь многоэтапный процесс.

      К технике предъявляются требования по биологизации, по экологизации, по электронизации – поэтому в обиход входит понятие «инженерия» вместо механизации, электрофикации и автоматизации. С этим же связано понятие «биоресурсная инженерия».То есть к технологическим средствам предъявляется требование - обеспечить реализацию заложенного в них потенциала по продуктивности - биоресурса.

      Истинная  доярка всегда мечтает о большом  молоке. Где же начало его истоков. Если спросить у фуражира, он непременно ответит: высокие удои – от обильного  кормления животных, полноценных  рационов. Скотник наверняка добавит: надои растут, потому что заботливо ухаживает за коровами, стадо содержится в чистоте, добротных сухих помещениях, ежедневно выводится на прогулку. И они по – своему правы. Удои увеличиваются также благодаря квалифицированному труду зоотехников, ветеринаров, агрономов, отвечающих за фуражное поле, механизаторов – кормозаготовителей. Но центральной фигурой на ферме остается оператор машинного доения. Им поручена заключительная операция в производстве молочной продукции. Доить коров надо уметь. Способ извлечения молока из молочной железы влияет на уровень ее секреторной активности: при сосании продуктивность выше, чем при доении, при ручном доении выше, чем при машинном.

      Причина лучшего результата при сосании  – более высокая степень адекватности комплекса условно – безусловных раздражений молочной железы. Ниже степень адекватности раздражений при машинном доении обусловлена изменчивостью параметров молокоотдачи в ходе лактации, с одной стороны, и жесткостью конструктивно заложенных параметров доильных аппаратов, – с другой.

      По  величине сил давления на поверхность  соска при доении на первом месте находится рука доярки во время ручного доения. Сжатие соска при этом  происходит постепенно от основания к его верхушке. С наибольшей силой сжимается основание соска и прилегающая к нему зона (55 – 80 кПа), а верхушка соска сжимается с силой 25 – 30 кПа.

      На  втором месте находится сосательный  аппарат теленка. В извлечении молока им участвуют как вакуум в ротовой полости, так и сила давления языка. Вакуум здесь редко превышает 20 кПа, что значительно ниже уровня вакуума в современных доильных аппаратах. Давление распределяется по участкам соска так же, как и при ручном доении, однако величина сил давления в 1,5 – 2 раза ниже.