Образование и секреция грудного молока
Молочная железа состоит из железистой и соединительной тканей. Железистая ткань организована в виде альвеол, выстланных слоем эпителия, состоящего из лактоцитов. Образование молока осуществляется именно лактоцитами. Альвеолы окружены тонкой базальной мембраной, в которой проходят тесно прилегающие к лактоцитам кровеносные капилляры и нервные окончания. Молоко образуется в молочной железе из веществ, доставляемых к ней кровью. Между молоком и плазмой крови имеются качественные и количественные различия. Одни вещества, входящие в состав молока (витамины, минеральные соли) поступают в готовом виде из крови, а другие (белки, липиды, лактоза) образуются в молочной железе в результате сложных химических процессов, требующих значительного количества энергии. В ходе образования и секреции молока выделяют следующие процессы: 1) поглощение лактоцитами молекул-предшественников из крови и тканевой жидкости; 2) синтез составных частей молока в лактоцитах; 3) накопление и перемещение синтезированных компонентов к апикальной части секреторных клеток; 4) отделение секрета лактоцитами в полость альвеолы, а затем в мелкие и в более крупные выводные протоки молочной железы.
В молочной железе различные виды мембранного транспорта позволяют переносить ионы, глюкозу, аминокислоты, и микроэлементы из крови в лактоцит. Транспорт минеральных веществ обусловлен наличием транспортных белков в мембранах лактоцита, в целом характерных для эпителиев. Мембрана лактоцита имеет переносчики для ионов натрия, калия, хлора, кальция, йода, фосфата. Основным транспортером является Na+/K+-АТФаза. Глюкоза может транспортироваться не только переносчиком GLUT, но и натрий-зависимым транспортером.
Трансцитарный путь позволяет транспортировать макромолекулы из межклеточной среды через лактоцит в просвет альвеолы. Белки (иммуноглобулины, трансферрин, альбумин), гормоны (пролактин, эстроген, инсулин), секреторные антитела, цитокины и липопротеинлипаза подвергаются везикулярному трансцитозу. Этот путь включает захват молекулы путем эндоцитоза, а далее везикула транспортируется по клетке и секретируется путем экзоцитоза в просвет альвеолы.
Синтез белка в железистых клетках происходит из аминокислот на шероховатом эндоплазматическом ретикулуме. Специфическим белком грудного молока является казеин. В ходе посттрансляционной модификации молекулы казеина подвергаются фосфорилированию серина, что позволяет им образовывать стабильные мицеллы, содержащие ионы кальция. Эндоплазматическая сеть обеспечивает синтез не только секретируемых белков, таких как казеин, α–лактальбумин, но и мембранных белков. Синтезированные белки транспортируются в аппарат Гольджи, где они упаковываются для экспорта из клетки.
Глюкоза, поступившая внутрь лактоцита со стороны базальной мембраны с помощью мембранного белка-переносчика GLUT1, частично превращается в галактозу. Глюкоза и галактоза поступают в аппарат Гольджи, где из них синтезируется уникальный дисахарид молока - лактоза. На первом этапе синтеза лактозы происходит образование УДФ-галактозы в ходе реакций, характерных для синтеза углеводных компонентов гликопротеинов и протеогликанов (рис.1). Ключевой этап синтеза лактозы осуществляется при участии специфического фермента, называемого лактозосинтазным комплексом, который обнаруживается только в лактирующей молочной железе. Данный комплекс, состоящий из фермента β-галактозилтрансферазы и белка α-лактальбумина, осуществляет конденсацию УДФ-галактозы и глюкозы с образованием лактозы. Белок α-лактальбумин образуется только в молочной железе, он необходим ферменту β-галактозилтрансферазе для переноса фрагмента галактозы на глюкозу. Образование α-лактальбумина усиливается перед родами.
Рис 1. Биосинтез лактозы в лактоцитах.
Формирование лактозы приводит к значительному усилению поступления воды внутрь клетки, а затем – в аппарат Гольджи, где она становится частью секреторных пузырьков. Поэтому аппарат Гольджи играет важнейшую роль в синтезе белков молока, синтезе лактозы и обеспечении поступления воды внутрь клетки, которая затем становится частью молока.
Предшественники липидов молока поступают внутрь секреторных клеток через базальную мембрану. Основными компонентами синтеза являются жирные кислоты, глицерин и моноацилглицеролы, а также для синтеза жирных кислот могут использоваться кетоновые тела (ацетоацетат). Синтез жиров молока происходит в гладкой эндоплазматической сети, где из них формируются сначала небольшие жировые капли. Эти жировые капли по мере приближения к апикальной мембране сливаются друг с другом и образуют большую жировую каплю (глобулу). Затем они выпячивают плазматическую мембрану наружу, и постепенно отшнуровываются от клетки. Отшнуровавшиеся жировые капли, окруженные цитоплазматической мембраной, становятся жировыми глобулами молока.
Существует несколько механизмов выделения секрета (экструзии) лактоцитами в просвет альвеолы: мерокриновый, леммокриновый, апокриновый и голокриновый. При мерокриновом типе происходит выход секрета, главным образом, белковых гранул, через неповрежденную оболочку секреторной клетки или отверстия в ней, что не сопровождается гибелью клеток (лактоцитов). При леммокриновом типе секрет (преимущественно белки и лактоза) выделяется с частью плазматической мембраны и незначительно нарушает жизнедеятельность клеток. При апокриновом типе секрет отделяется вместе с апикальной частью клетки, например, жировые глобулы отшнуровываются с частью цитоплазматической мембраны. Голокриновая экструзия характеризуется выходом в альвеолу секрета вместе с клеткой, что сопровождается гибелью лактоцита.
Интенсивность и значимость механизмов секреции меняются в зависимости от периодов лактации. Также известно, что качественный состав молока зависит от типа экструзии. В промежутках между кормлениями, т. е. в состоянии покоя железистого аппарата, превалируют мерокриновый и леммокриновый типы экструзии. И в этом молоке, которое ребенок получит сразу после начала кормления, содержится меньше жира и больше лактозы. Это так называемое «переднее» молоко. В процессе кормления включается апокриновый тип экструзии, реже – голокриновый. В этом случае формируется так называемое «заднее» молоко, обладающее большей жирностью и энергетической ценностью.
Таким образом, образование молока в альвеолах представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих синтез органических веществ молока, формирование его ионного состава и выведение секреторных компонентов молока сначала в просвет альвеолы, а затем в протоковую систему.