Молочная железа

Молочная железа – орган у млекопитающих женского пола, в котором вырабатывается молоко для кормления детенышей. Название млекопитающие произошло от слово «молочный». У людей молочные железы расположены на груди. У жвачных животных, таких как коровы, козы и овцы, молочные железы находятся в их вымени. Молочные железы у некоторых животных, обладающих более чем одной парой сосков, иногда называют вымя.

Молочная железа у людей

Гистология

Молочная железа – специфический тип апокринной железы, отвечающей за выработку молозива во время рождения. Молочная железа считается апокринной. Многие ученые утверждают, что молочные железы – это видоизмененные потовые железы. Но другие опровергают это мнение, утверждая, что молочные железы являются сальными железами.

Структура

Основным компонентом зрелой молочной железы являются альвеолы (полые впадины несколько миллиметров шириной), очерченные вырабатываемыми молоко кубовидными клетками и окруженные миоэпителиальными клетками. Эти альвеолы объединены в группы, известные как дольки, каждая из которых соединена с соском млечным протоком. Миоэпителиальные клетки способны сокращаться под действием окситоцина, вырабатывая, таким образом, молоко, выделяемое из альвеолярных единиц в люмен дольки к соску, где оно накапливается в млечных протоках. Когда младенец начинает сосать, срабатывает гормонально (окситоцином) обусловленный рефлекс и молоко матери начинает выделяться в рот младенца.

Всю выделяющую молоко ткань, ведущую к одному млечному протоку, называют «простой молочной железой»; а «сложной молочной железой» является совокупность всех молочных желез, ведущих к одному соску. У людей две сложных молочных железы, и каждая сложная молочная железа состоит из 10-20 простых желез. Наличие более двух сосков называется полителией, а наличие более двух сложных молочных желез называется гипермастией.

Для обеспечения корректной поляризованной морфологии структуры млечного протока служит другая важная составляющая – молочные эпителиальные клетки внеклеточного матрикса (ВКМ), которые в совокупности с адипоцитами, фибробластом, клетками воспалительного инфильтрата образуют структуру груди. Молочные эпителиальные клетки внеклеточного матрикса (ВКМ) состоят в основном из миоэпителиальной базальной мембраны и соединительной ткани. Они не только помогают поддерживать базовую структуру молочной железы, но и служат соединительным мостиком между молочными эпителиями и их местной и общей средой во всем органе.

Развитие и гормональный контроль

Молочные железы развиваются в ходе различных жизненных циклов. Они существуют у обоих полов в зачаточном состоянии, формируя рудиментарную структуру протоков. На этой стадии развитие молочной железы зависит от исходных гормонов, а так же от паракринной связи между соседними эпителиальными и мезенхимальными клетками паратиреоидным гормонсвязывающим белком. Благодаря этому белку между этими двумя типами клеток происходит внешняя и внутренняя реакция, в результате которой зародыш молочной железы эпителиальных клеток может получить развитие и расти вниз в мезенхимальный слой до тех пор, пока не достигнет скопления жировой ткани, чтобы начать первый этап ответвления.

В то же время эмбриональные мезенхимальные клетки вокруг эпителиального зародыша получают выделяемое вещество, активируемое паратиреоидным гормонсвязывающим белком, таким как BMP4, и могут преобразоваться в плотную, специфичную молочную мезенхиму, которая позже разовьется в соединительную ткань с волокнистыми нитями, формируя кровеносные сосуды и систему лимфы. Базальная мембрана, содержащая главным образом ламинин и коллаген, сформированная чуть позже дифференцированными миоэпителиальными клетками сохраняет направленность структуры протоков.

Развитие млечных протоков происходит у женщин в ответ на циркуляцию гормонов, первый этап развития наблюдается в течение предродовой и послеродовой стадии и позже в ходе полового созревания. Эстроген способствует дифференцированию ответвлений, у мужчин же тестостерон его сдерживает. Структура протоков, достигая пределов скопления жировой ткани молочной железы, раздваивается на конце, вторичные ответвления также раздваиваются, создавая, таким образом, люмен протоков. Эти процессы моделируются компонентами млечных эпителиальных клеток, взаимодействующих с исходными гормонами и локальным выделяемым веществом.

Однако, для каждого механизма "ниша" эпителиальных клеток может быть уникальной с различными характеристиками и плотностью базальной мембраны от одного ответвления к другому с целью регуляции роста клеток или их локальной дифференциации. Важными компонентами являются бета-1 интегрин, рецептор эпидермального фактора роста, ламинин 1\5, коллаген-IV, металлопротеиназы, гепарансульфатпротеогликан и т.д. Повышенный уровень циркулирующих гормонов и эстрогена достигает мультипотентных клеток через тонкий слой базальной мембраны и способствует экспрессии гена.

Таким образом, клетки могут развиться в миоэпителиальные или люминальные (протоки) эпителиальные клетки, а повышенное количество металлопротеиназов может уменьшить окружающие эпителиальные клетки, способствуя дальнейшему росту протоков в скопления жировой ткани. С другой стороны, базальная мембрана вдоль зрелых молочных протоков плотнее с сильной адгезией к эпителиальным клеткам посредством слипания с интегриновыми и неинтегриновыми рецепторами. При развитии побочной ветви она прорастает вперед через миоэпителиальные клетки, уменьшая базальную мембрану, а затем нарастает на перидуктальный слой волокнистой стромальной ткани. Снижение фрагментов базальной мембраны (ламинин-5) способствует продвижению млечных эпителиальных клеток. Однако взаимодействие ламинин-1 с неинтегриновым рецептором оказывает негативное воздействие на организм в случае рака. Эти сложные перекрестные связи грудного внеклеточного матрикса и эпителиальных клеток обеспечивают правильное здоровое развитие молочных желез.

Секреторные альвеолы развиваются в основном при беременности, когда повышающиеся уровни пролактина, эстрогена и прогестерона вызывают дальнейшее образование ответвлений, вместе с увеличением жировой ткани и кровотока. При беременности прогестерон сохраняется на стабильно высоком уровне концентрации, таким образом, сигнализирование через рецепторы происходит постоянно. Когда формирование млечного протока почти завершено, «листья» альвеол дифференцируются от люминала эпителиальных клеток и раскрываются на конце каждой ветви.

На поздней стадии беременности и в первые дни после рождения вырабатывается молозиво. Выработка молока (лактация) начинается через несколько дней вследствие снижения циркуляции прогестерона и наличия другого важного гормона пролактина, который способствует дальнейшему альвеологенезису, производству молочного белка и регулирует осмотический баланс и функцию плотного сочленения.

Ламинин и коллаген в миоэпителиальной базальной мембране, взаимодействующие с бета-1 интегрином на эпителиальной основе, являются важным составляющим этого процесса. Их сочленение обеспечивает правильное расположение рецепторов пролактина на базальной латеральной стороне альвеолярных клеток. Сосание ребенка вызывает выпуск гормона окситоцина, стимулирующего сокращение миоэпителиальных клеток. Благодаря такому двойному контролю внутриклеточного матрикса и системных гормонов секреция молока усиливается для обеспечения достаточным количеством питательных веществ младенца.

В момент открывания от груди, сниженный пролактин вследствие отсутствия механической стимуляции (сосание ребенка) и изменений в осмотическом балансе, вызванных молочным застоем и ослаблением плотного сочленения, вызывает прекращение производства молока. У некоторых видов животных наступает полное или частичное уменьшение альвеолярных структур в момент открывания. У людей снижение лишь частичное и уровень снижения зависит от конкретного человека. У некоторых других видов (пр. у коров) все альвеолы и секреторная структура протоков разрушаются апоптозом и аутофагией вследствие отсутствия факторов, способствующих росту со стороны или внутриклеточного матрикса или циркулирующих гормонов.

В то же время апоптоз эндотелиальных клеток кровеносного капилляра ускоряет регресс поддерживающей ткани лактационных протоков. Сужение структуры млечных протоков и реконструкция внутриклеточного матрикса различной протеиназой находится под контролем соматостатина и других гормонов, препятствующих росту, и локальных факторов. Но функциональная структура млечных протоков вновь формируется при повторной беременности.

Рак груди

Образование опухолей в молочных железах может быть вызвано биохимически аномальным уровнем циркулирующих гормонов или локальными компонентами внутриклеточного матрикса, а также механическим изменением напряженности млечной основы. Вследствие одной из этих причин млечные эпителиальные клетки начинают бесконтрольный рост, что может привести к раку. Почти все случаи рака молочной железы происходят в дольках или протоках молочных желез.

Молочные железы у других млекопитающих

Выдающаяся грудь взрослой женщины, необычно крупной относительно размера тела, является уникальным элементом эволюционного развития, цель которого еще не полностью известна; другие млекопитающие склонны иметь менее заметные молочные железы, которые выдаются только при заполнении молоком. Количество и расположение сложных и простых молочных желез значительно различаются у различных млекопитающих. Соски и железы могут располагаться в любом месте вдоль двух молочных линий, двух примерно параллельных линий вдоль брюшной полости тела. В общем, у большинства млекопитающих молочные железы развиваются парно вдоль этих линий в количестве примерно равному количеству рождаемых однократно. Количество сосков варьируется от 2 (у большинства приматов) до 18 (у свиней). У Виргинского опоссума 13 сосков, это одно из немногих известных животных с нечетным количеством сосков. В следующей таблице перечислено количество и расположение желез у различных представителей млекопитающих:

У мужских особей млекопитающих также присутствуют рудиментарные молочные железы и соски, но есть и исключения: у самцов мышей нет сосков, а у жеребцов нет ни сосков, ни молочных желез. У Бурого крылана присутствуют молочные железы, выделяющие молоко; выделение молока у мужских особей встречается у некоторых видов млекопитающих, в том числе у людей.

Молочные железы можно назвать фабриками по производству протеина. Созданы лаборатории, выращивающие животных, в основном коз и коров, для производства протеинов в фармакологических целях. Сложные гликопротеины, такие как моноклональные антитела или антитромбин не могут быть произведены генетически спроектированными бактериями, и производство у живых млекопитающих намного более дешево, чем использование клеточных культур млекопитающих.

Эволюция молочной железы

Считается, что молочные железы – это трансформированные потовые железы, а точнее с апокринные потовые железы. Многие современные теории основаны на сравнении линий существующих млекопитающих - однопроходных яйцекладущих, сумчатых и плацентарных млекопитающих. Одна из теорий утверждает, что молочные железы развились из желез, в которых хранились яйца древних млекопитающих и которые защищали яйца от инфекции. Другие теории предполагают, что секреции использовались вылупившимися детенышами и что запах секреций помогал детенышам отыскивать мать.

Лактация развилась задолго до развития молочной железы и млекопитающих.