Физиология лактации, физиологические основы машинного доения коров

      У коров на 7 – 8 мес. беременности в  просветах альвеол накапливается значительное количество лейкоцитов, которое сразу же после отела выдаивается с молоком. Количественное соотношение лейкоцитов в молозиве  в общих чертах такое же, как и в крови, но в молозиве больше моноцитов. Фагоцитируя, жировые шарики, а также другие клетки, моноциты образуют так называемые молозивные тельца. Наибольшее количество клеток содержится в секрете первых часов после отела. В этот период в молозиве преобладают нетрофилы. В последующие дни среди клеток увеличивается доля лимфоцитов.

      Образование альвеолярно – дольчатой структуры  железы и секреция молозива происходит еще во время беременности под  действием последовательного поступления в кровь эстрогенов, прогестерона, пролактина, адреналина и кортикойдов. За 1-2 дня до отела наблюдается максимальный переход γ – имуноглобулинов из крови в секрет молочной железы. Этот процесс совпадает с появлением рецепторов этого вида глобулинов в эпителии альвеол железы. Секреция молозива начинается во время беременности вслед за стойким снижением уровня прогестерона в крови. Способность тонкого отдела адсорбировать иммуноглобулины продолжается около 24 часов, но самой высокой она бывает в первый час жизни, затем резко падает. Через слизистую оболочку кишечника, проницаемую вначале для белковых веществ, иммуноглобулины поступают в лимфатические пути, а оттуда в кровянное русло. Поэтому важно выпоить молозиво в первые часы жизни новорожденного, что снижает их отход. Теленок в возрасте 24 часов не способен абсорбировать иммуноглобулины, и поэтому уже невозможно молозивом увеличить уровень циркулирующих антител, однако продолжение скармливания молозива может увеличить локальный иммунитет в пищеварительном тракте. Защитные свойства молозива в известной мере связаны и с высокой кислотностью, которая предупреждает развитие гнилостной микрофлоры в желудке телят.

      Высокой кислотностью и содержанием большого количества солей объясняется и  послабляющее действие молозива, способствующее очищению кишечника и стимулирующего его работу в первые дни жизни.

      Молозиво  также содержит лизоцим, который  выполняет защитную функцию, так  как способен разрушить микробы попадающие в желудочно-кишечный тракт.

      В профилакторный период выращивания телят основная задача состоит в том, чтобы с помощью молозива создать пассивный, а затем активный иммунитет, помочь формированию нормальной микрофлоры желудочно – кишечного тракта и тем самым предупредить желудочно – кишечные заболевания.

      У человека передача материнских иммуноглобулинов плоду происходит внутриутробно через плаценту и мембрану желточного мешка. Молоко человека содержит 10 – 20 мг/мл иммуноглобулинов, молозиво коров 50 –150 мг/мл. 
 

      Образование молока

      Главный интерес в физиологии и биохимии лактации фокусируется на изучении механизмов синтеза и секреции компонентов молока.

Формирование  дольчато - альвеолярной структуры  органа в ходе маммогенеза во многом определяет в последующей лактации интенсивность и качество секреторного процесса.

      Секреторный процесс осуществляется непосредственно  в клетках эпителия альвеол и  мелких протоках, причем каждая эпителиальная  клетка производит все составные  части молока. Образующийся продукт  выделяется в полость альвеол, накапливается  в них, переходя в процессе доения в протоки и молочную цистерну. Переполнение альвеол молоком тормозит секрецию, периодическое опорожнение желез стимулирует ее.

      В процессе секреции молока железистые клетки постоянно проявляют активность. Они накапливают в себе одни составные части молока и преграждают путь другим. В сравнении с плазмой крови молоко коров содержит в 90-95 раз больше сахара, в 26 раз жира, в 14 раз кальция, в 9 раз калия; но меньше: белков в 2 раза, натрия в 7 раз.

      Образование молока – это сложный процесс, в котором выделяют следующие этапы:

1. Сорбция предшественников молока из крови;
2. Синтез составных частей молока в секреторных клетках молочной железы;
3. Формирование, накопление и перемещение синтезированных продуктов в   цитоплазме секреторных клеток;
4. Отделение молока секреторными клетками в полость альвеол.

В лактации различают  два процесса: лактогенез и лактопоэз.

      Лактогенез  – это процесс наступления  секреции молока в заключительный период беременности и ее развитие в первые дни после отела до наступления полноценной лактации.

      Лактопоэз – процесс образования молока в ходе установившейся лактации.

      Лактогенез  можно разделить на две фазы: 1) период до родов; 2) перинартальный период. Если первую фазу не рассматривать, то лактогенез начинается с момента массовой секреции молока. Лактогенез вызывается главным образом спадом уровня прогестерона. Рост и развитие молочных желез в период лактогенеза контролируется нервной системой и эндокринными железами.

В интенсификации секреции в этот период решающую роль играет импульсации с молочной железы,  влияющие у жвачных на процесс молокообразования через активацию гипоталамуса – аденогипофизарной системы и выделение пролактина.

      Вымя  коровы   иннервируется афферентными и эфферентными симпатическими нервными волокнами, после денервации одной половины вымени афферентная импульсация с этого органа в центральную нервную систему сохраняется со второй, интактной половины. Поэтому денервация половины вымени дает возможность оценить прежде всего эффекты выключения эфферентной иннервации этого органа. Денервация всего вымени приводит к выключению как эфферентной, так и афферентной иннервации вымени. Операцию денервации проводят под наркозом. Из всех нервов, направляющихся к вымени (подвздошно – подчревного, подвздошно – пахового, наружного семенного и промежуточного нервов),  вырезают куски длинною в несколько сантиметров. Оказалось, что денервация половины вымени коровы не оказывает пускового влияния на секреторную деятельность. После полной денервации вымени продуктивность коров весьма мало отличается от контрольно – оперированных животных при условии опорожнения альвеолярного отдела в каждую дойку с помощью окситоцина. Прекращение периодического опорожнения альвеолярного отдела у оперированных животных резко затормаживает секрецию.(Боков Е.В., Тверской Г.Б. ).  Это означает, что уровень секреторной активности определяется не афферентными влияниями ЦНС, а состоянием самих клеток альвеолярного эпителия. В это же время у моногастричных животных афферентная импульсация при сосательных стимулах способствует его секреции через пролактин в гормональных потребностях для поддержания лактопоэза. Так, у кроликов установившуюся лактацию можно поддерживать одним гормоном аденогиофиза – пролактином, у крыс, мышей, морских свинок – двумя – пролактином и аденокортикотропным гормоном гипофиза, у жвачных – несколькими гормонами – пролактином, соматотропином, аденокортикотропным, тириотропным гормонами гипофиза. Основным гормоном у всех видов, кроме жвачных, является пролактин, у жвачных – соматотропин. Он может оказывать прямой эффект на альвеолярный эпителий вымени, а также воздействовать на различные стороны белкового, углеводного и липидного обменов, при этом в крови возрастает концентрация предшественников – составных частей молока – глюкозы, кетоновых тел, свободных жирных кислот, фосфолипидов, аминокислот. Пролактин у жвачных животных также непосредственно воздействует на эпителиальные клетки молочной железы, где находятся связующие его рецепторы. Он стимулирует синтез белков, липидов и углеводов молока. Аденокортикотропный и тиреотропный гормоны гипофиза оказывают свое влияние на лактацию через контролируемые ими эндокринные органы – надпочечники и щитовидную железу. Удаление надпочечников в ходе установившейся лактации ведет к прекращению секреции молока, удаление щитовидной железы – к снижению удоя. Гормон поджелудочной железы – инсулин – является также необходимым компонентом гормонального комплекса, поддерживающего установившуюся лактацию. Он влияет на поглощение глюкозы молочными железами, а также участвует в перераспределении предшественников молока между выменем и периферическими тканями. 
 

Секреция  компонентов молока. Общие данные

      Подробно  информация по данному разделу дана в учебниках по курсу биохимии.

      В настоящее время накоплено достаточное количество сведений, характеризующих морфологические изменения клеточных органелл, принимающих участие в секреторном процессе.

      Казеин, β – лактоглобулин, α – лактоальбумин  образуются из свободных аминокислот, которые переходят в эпителиальные клетки из крови. Часть аминокислот синтезируется в вымени из низкомолекулярных жирных кислот. Иммуноглобулины и альбумины сыворотки крови поступают в молоко непосредственно из крови. Отдельные белковые фракции синтезируют рибосомы, связанные с мембраной эндоплазматической сети. Казеиновые мицеллы формируются в вакуолях аппарата Гольджи.

      Липидные  глобулы, состоящие в основном из триацилглицеридов, формируются в  цитоплазме и стабилизируются поверхностно активными молекулами. Они образуются вблизи гладкого эндоплазматического ретикулума в такой последовательности, которая позволяет избежать транспорта гидрофобных молекул через цитоплазму. Жировые глобулы затем мигрируют к апикальной клеточной мембране, которой они окутываются во время экструзии из клетки.

      Жировые кислоты частично происходят из липидов крови, а главным образом синтезируются самой молочной железой. Основное количество жирных кислот жвачные синтезируют из ацетата и оксибутирата, которые образуются в рубце животных при сбраживании клетчатки корма микроорганизмами. Глицерин молочного жира синтезируется в молочной железе из глюкозы крови, а также поступает из крови.

      Определить  наступление секреции можно по наличию  лактозы в молочной железе. Это связно с тем, что появление молочного сахара соответствует периоду образования в ткани альвеол с расширенным просветом и активации железистого эпителия. Лактоза синтезируется в аппарате Гольджи секреторных клеток молочной железы. В молекулу лактозы входят Д – глюкоза и Д – галактоза. Глюкоза содержится в крови.  Галактоза образуется  из глюкозы крови. Небольшая часть глюкозы образуется из остатков уксусной кислоты или дезаминированных аминокислот крови. 

      Емкостная система вымени

      В отличие от других желез, вырабатывающих секреты, молочная железа выводит свой секрет наружу непостоянно по мере выработки, а периодически, при специфических  воздействиях – сосании или доении. Непрерывно образующееся молоко вначале заполняет альвеолы и мелкие протоки, затем средние и только после этого продвигается в цистерны.

      Емкостная  система молочной железы – это  полость, образованная альвеолярными  протоками разного калибра и  цистерной железы и соска. Она  состоит из:

1. Цистернального отдела молочной железы – полости, образованной крупными протоками и цистерной железы и соска.;
2. Альвеолярного отдела молочной железы, полости, образованной альвеолами и мелкими протоками. Емкость вымени служит одним из показателей продуктивности коровы. Емкость вымени – это максимальное количество молока, которое может вместить вымя без заметного снижения скорости секреции. У среднепродуктивных коров она  составляет 8 – 10 л, у высокопродуктивных – 12 – 16л.

      Емкость вымени и ее четвертей находится  в прямой зависимости от внутривыменного  давления. Последнее тесно связано с количеством образовавшегося молока и тонусом гладкой мускулатуры. Когда давление  достигает уровня близкого к давлению в капиллярах, оно становится лимитирующим фактором молокообразования. Это происходит у высокопродуктивных коров на 10 - 12-м часу после доения, когда емкость вымени заполняется на 85 – 90 %. Отсюда ясно, что чем больше емкость вымени, тем дольше коровы могут накапливать молоко без заметного повышения давления и снижения синтеза молока. Это позволяет увеличивать интервал между доениями, а значит повышать эффективность молочного скотоводства.

      Емкость вымени определяют по максимальному  разовому удою в первые месяцы лактации при отставлении на некоторое  время очередной дойки. С увеличением  промежутка между дойками емкостная  система переполняется молоком. При этом проницаемость альвеол увеличивается и часть лактозы через кровь переходит в мочу. Лактозурия является показателем наивысшего наполнения вымени молоком, и в данном случае физиологическая емкость вымени исчерпана.

      Трехкратное доение коров дает возможность получать больше молока, чем двукратное, так как более частая стимуляция коровы вызывает большее выделения гормона окситоцина, стимулирует и гипофиз, который вследствие этого выделяет больше гормонов, способствующих более интенсивному образованию молока. Кратность доения устанавливается с учетом молочной продуктивности животных, обеспеченности ферм рабочей силой, механизации трудоемких процессов, других условий. При хорошем кормлении трехкратное доение по сравнению с двукратным обычно дает повышение надоя молока при суточных надоях 10 кг – на 3-5 %; при 15 – 20кг – 7-8 %, при 25-30 кг – на 20-30 %.  Для лучшего раздоя животных при распорядке дня с двукратным доением новотельных и высокопродуктивных коров доят 3 - 4 раза.