Грудная железа – это орган млекопитающих, который вырабатывает и выделяет молоко для вскармливания новорожденных. Оно является одной из отличительных характеристик млекопитающих и основой термина «млекопитающие», введенного Карлом Линнеем. Грудное молоко – это питательное вещество, состоящее из белков, жиров, сахаров и воды. Оно обеспечивает основной источник питания новорожденных до того момента, как они смогут переваривать другую пищу и освободят мать от необходимости создавать специальные условия для вскармливания.
Выработка молока обеспечивает период тесного материнского взаимодействия с новорожденным во время раннего поведенческого развития. Среди приматов, женщины проводят со своими новорожденными детьми больше времени, чем особи женского пола других видов.
В общем, железа – это группа клеток или орган, который вырабатывает выделения для использования в других частях тела, в полостях или для выведения веществ из организма. Грудная железа входит во внешнесекреторную систему, которая состоит из протоков, например, слюнных желез (которые вырабатывают слюну). Более того, грудные железы является увеличенными и измененными потовыми железами. Они имеют большое значение для ученых и исследователей из-за уникальных особенностей развития и сложной регуляции гормонов и факторов роста. В дополнение к этому, грудная железа подвержена вирусам, химикатам и воздействию канцерогенов, что создает условия для развития различных новообразований.
Структура грудных желез
Она состоит из двух компонентов, паренхимы и окружающей ее стромы. Паренхима – ткань, выполняющая особую функцию органа, а строма является соединительной тканью структуры органа. Парехима состоит из альвеол, похожих на кисти винограда, где хранится молоко, и 10-15 разветвленных протоков, трубчатых каналов, распространяющих секрецию. Каждый проток функционирует для определенной доли. Разветвленные протоки состоят из двух видов клеток: внутренних эпителиальных клеток, которые вырабатывают молоко, и внешнего слоя миоэпителиальных клеток. Миоэпителиальные клетки обычно представляют собой крупные, сократительные клетки, которые функционируют на основе секреторных клеток железы. Разветвленные молокогонные протоки сами присоединяются к главному протоку, который выводится к отверстиям в соске. Выведение молока входит в функции миоэпителиальных клеток, которые при сокращении расширяют и сужают протоки, продвигая молоко по молокогонным протокам в основной проток, и затем к соску, где молоко накапливается в пазухах протоков.
Грудной ребенок выдавливает молоко из этих пазух. Наконец, сосок окружен областью пигментированной кожи, которая содержит сальные и потовые железы. Ареолы являются конечной точкой четвертого межреберного нерва, который посылает информацию от рецепторов о сосании молока в спинной и головной мозг.
Видео о грудных железах
Функция
Функция у особей женского пола всех млекопитающих заключается в вскармливании детей путем выработки молока, которое выделяется через соски во время лактации. Однако, зоологи отмечают, что в отличие от других млекопитающих только у людей размер груди у особей женского пола практически не изменяется относительно периода грудного вскармливания. Это дает предположить, что внешний вид груди связан не только с лактацией. Грудные железы, которые выделяют молоко, составляют маленькую часть всей грудной ткани. Обычно, биологи считают, что у людей грудь является вторичным половым признаком, связанным с привлекательностью. Другие считают, что человеческая грудь изменилась, чтобы избежать удушения новорожденных во время кормления. Дети не имеют выступающей челюсти, как другие приматы, поэтому плоская женская грудь могла бы блокировать нос ребенка во время кормления. Согласно данной теории, человеческая челюсть стала менее выступающей, и поэтому грудь стала больше для компенсации.
Развитие и гормональная регуляция
Процесс роста и видоизменения вовлекает множество факторов роста и гормонов, включая эстроген, прогестерон и пролактин. Национальный институт здоровья США выделил семь стадий: эмбриональная, постнатальная, ювенальный, пубертатный, пренатальный, период кормления грудью и инволюция.
Эмбриональный: у эмбрионов наблюдается признаки формирования грудных желез на ранних сроках развития. При рождении присутствует несколько молочных протоков и слой жировой ткани для поддержки развития маммарного эпителия в протоки и доли.
Постнатальный: молочные протоки удлиняются и изометрически разветвляются, подстраиваясь под рост всего тела.
Ювенальный: скорость роста увеличивается. Концевые нервные окончания, которые являются пролиферативными структурами, расположенными на концах отростков протоков, проникают в жировой слой стромы и разрастаются. Концевые нервные окончания состоят из двух видов клеток: эндотелия и соматических клеток. Клетки эндотелия создают внешний слой конца нервного окончания и взаимодействуют с окружающей их стромой, в то время как соматические клетки заполняют внутреннее пространство окончания. Во время пубертатного периода возникает апоптоз (процесс запрограммированной гибели клеток) соматических клеток. Интересно заметить, что исследователи обнаружили, что апоптоз является важным механизмом видоизменения и роста протоков.
Пубертатный: хотя грудные железы присутствуют у особей обоих полов, они начинают изменяться у женщин только после начала пубертатного возраста в ответ на гормоны яичников. Эстроген способствует развитию, в то время как тестостерон замедляет его. Эстроген стимулирует разрастание системы протоков в строме и превращению в шарообразные клетки, которые станут секреторными альвеолами во время беременности.
Беременность: примерно 50% роста происходит во время беременности. Под влиянием эстрогена и других плацентарных гормонов, молочные протоки проходят период интенсивного и быстрого разрастания и роста. Маммарный эпителий распространяется и заполняет строму между протоками. Однако, выделение молока сдерживается высокой концентрацией половых стероидных гормонов, в первую очередь прогестероном. Колострумом или молозивом называют желтоватую жидкость с высоким содержанием антител и минералов, которая вырабатывается в грудных железах во время беременности и первых нескольких дней после рождения. За выделением молозива следует выработка молока.
Период кормления грудью: лактация, выработка и выделение молока вызваны снижением эстрогена и прогестерона. Развитие маммарного эпителия продолжается до начала лактации, составляя практически 20% общего увеличения груди, которое происходит при начале лактации. Во время кормления грудью молоко постоянно вырабатывается в альвеолах и хранится там, пока ребенок не вызывает сокращение миоэпителиальных клеток. Пролактин, инсулин и глюкокортикоид участвуют в поддержании выработки молока.
Инволюция: после отнятия ребенка от груди, когда ребенок больше не нуждается в питании через сосание грудного молока, выработка молока уменьшается и грудная железа уменьшается. В ходе этого процесса проявление гена белка, стимулирующего выработку молока, тормозится, структура маммарных альвеол разрушается, и секреторные эпителиальные клетки погибают.
Во время каждой беременности все описанные этапы выработки молока повторяются.
Образование молока
Процесс образования молока разделен на две части. На первой стадии железа видоизменяется для выработки небольшого количества определенных компонентов, например, казеина и лактозы. Вторая стадия начинается после рождения ребенка и связана с выработкой большого количества молока. Полностью видоизмененный маммарный эпителий необходим для наступления второй стадии. У людей этот момент наступает примерно в середине беременности.
Хотя, маммарные эпителиальные клетки изначально отвечают за превращение клеток из крови и межклеточной жидкости в составляющие молока и транспортировку в альвеолы, где молоко хранится, в выработке молока участвуют и другие клетки. Как было отмечено ранее, миоэпителиальные клетки сокращаются для выделения молока из груди. В строме, где находятся маммарные протоки и ольвеолы. Маммарная строма содержит фибробласты, адипоциты, плазмоциды и кровеносные сосуды. Фибробласты – клетки, которые активируют соединительную ткань, адипоциты отвечают за хранение жира, а плазмоциды вырабатывают антитела. Кровеносные сосуды включают артерии, вены и капилляры. Было обнаружено, что стромальные фибробласты и адипоциты являются источником различных факторов роста, например, гепатический фактор роста и IGF-1, а также ответственны за выработку фермента липопротеинлепазы, который важен для синтеза липида молока. Плазмоциды в частности отвечают за выработку иммуноглобулинов (специальные антитела), которые попадают в молоко во время лактации. Поэтому маммарный эпителий является главным интегратором, который координирует активность различных клеток, чтобы вырабатывать молоко, богатое питательными веществами.
До фактического молокообразования на раннем постродовом этапе выделяется молозиво. Эта жидкость имеет высокую концентрацию иммуноглобулинов и защитного протеина, лактоферрина, который подавляет рост бактерий и грибков. У таких видов как жвачные животные (крупный рогатый скот, овцы, козы, олени, жирафы), у которых отсутствует трансплацентарное перемещение иммуноглобулинов, молозиво обеспечивает иммунную защиту детенышу, пока его иммунная система не начнет функционировать. Однако, у людей при наличии трансплацентарного перемещения иммуноглобулинов молозиво на раннем постродовом периоде важно для защиты слизистых поверхностей от инфекции, особенно в условиях, когда невозможно поддерживать необходимые санитарные нормы гигиены.
Состав человеческого грудного молока
Состав грудного молока у людей претерпевает некоторые изменения в первую неделю после родов. Они начинаются со смыкания узких перегородок между эпителиальными клетками. Первыми изменениями химического состава молока являются снижение содержания натрия и хлора и повышение содержания лактозы. Эти изменения завершаются примерно через 72 часа после родов. При смыкании узких перегородок межклеточные пути блокируются и лактоза, выработанная эпителиальными клетками, не может проникать в плазму, в то время как натрий и хлор не могут перемещаться из межклеточной жидкости в альвеолярные мешки. Следующим изменением является транзиторное повышение активности выработки иммуноглобулина А и лактоферрина. Концентрация этих двух важных защитных протеинов составляет примерно 10% всего молока. Затем после 36 часов после родов, объем молока увеличивается в 10 раз от 50 мл в день до 500 мл в день. Увеличение объема вызвано резким ростом синтеза и секреции основных компонентов молока, включая лактозу, казеин, альфа-лактальбумин, липид, кальций, калий. Также уровень иммуноглобулина А и лактоферрина падает после 48 часов из-за снижения абсолютной скорости секреции из-за увеличения объема выработки молока.
Через пять дней после родов процесс молокообразования, который заключается в серии резких и быстрых изменения в активности маммарных клеток, завершается. Для ученых становится предельно ясно, что грудное молоко является наиболее подходящим источником питания для детей до шестимесячного возраста. Большинство компонентов человеческого молока, включая лактоферрин, факторы роста, длинную цепь полиненасыщенных жирных кислот, липазу, активируемую желчными солями и противоинфекционные гликоконъюгаты не присутствуют в коровьем молоке, которое часто используют в качестве замены.
Окситоцин и секреция молока
Молоко выделяется из груди путем сокращения миоэпителиальных клеток, которые формируют сеть вокруг альвеол, где хранится молоко. Для сокращения миоэпителиальных клеток и выделения молока из альвеол в протоки и субареолярные расширения клетки должны быть активированы гормоном окситоцином. Окситоцин попадает в грудную железу через кровь, где он взаимодействует со специальными рецепторами на миоэпителиальных клетках, подающий сигнал о сокращении и расширении протоков, позволяя молоку свободно двигаться к соску. Выброс окситоцина в кровоток вызывается сосательным рефлексом ребенка. У людей выработка молока может сопровождаться «покалывающим ощущением» в груди. Миоэпителиальные сокращения, вызывающие эти ощущения, длятся примерно минуту и возникают с частотой 4-10 сокращения каждые 10 минут.
Когда ребенок сосет сосок матери, нервные окончания в ареоле (пигментированная область вокруг соска) стимулируются и информация отправляется в центральную нервную систему – спинной и головной мозг. После спинного мозга информация попадает в гипоталамус и затем в гипофиз, который высвобождает окситоцин в кровь. Гипофиз располагается во впадине нижней части черепа. С помощью стебля гипофиз присоединен к гипоталамусу, который включен во многие гомеостатические регуляторные системы. Гипофиз разделен на две части: заднюю и переднюю. Задняя часть вырабатывает два пептидных гормона, окситоцин и вазопрессин. Фактически, эти два гормона синтезируются в гипоталамусе, и поэтому называются нейрогормонами. После выработки в гипоталамусе окситоцин транспортируется по аксонам в заднюю долю гипофиза. Пузырьки хранятся в аксонах до поступления нервного импульса, такого как сосательного рефлекса ребенка, который стимулирует высвобождение окситоцина в кровоток. Иногда матери достаточно видеть и слышать ребенка, чтобы стимулировать выработку окситоцина и молока.
В добавление к влиянию на грудные железы окситоцин стимулирует маточные сокращения. Перед родами сокращения матки вызваны высвобождением окситоцина в задней доле гипофиза. Более того, женщины, которые кормят грудью ребенку сразу после родов, чувствуют сокращения матки. Окситоцин также участвует в цепи положительной обратной связи, способствуя высвобождению пролактина. Пролактин стимулирует выработку и секрецию молока.
Было обнаружено, что на высвобождение окситоцина влияют эмоции. В 1948 году было доказано, что стресс и боль снижают выработку молока. Однако, у расслабленных и спокойных женщин высвобождение окситоцина начинается, когда ребенок начинает сосать грудь или когда ребенок начинает плакать.
Грудная железа у других млекопитающих
Развитие грудных желез у млекопитающих происходит с такой же последовательностью событий, как описано выше. Однако, длительность каждой стадии зависит от вида. Также месторасположение и внешняя форма грудной железы отличается в зависимости от вида. Соски и железы могут быть расположены в любом месте вдоль двух молочных гребней. Это две утолщенные параллельные полосы, расположенные вдоль туловища. Молочные гребни легко заметить у собак и кошек, у которых обычно по 3-5 пар сосков, расположенных вдоль двух полос. Обычно у млекопитающих грудные железы расположены вдоль этих линий, с количеством сосков соответствующим среднему числу детенышей. Наличие более двух сосков называется полителией, а более двух грудных желез – полимастией. У особей мужского пола обычно присутствуют рудиментарные грудные железы и соски. Исключениями являются особи мужского пола крыс и мышей, у которых нет сосков, и лошадей, у которых нет грудных желез и сосков.
Хотя грудные железы могут выглядеть по-разному у разных видов, механизмы выработки молока практически одинаковые. Разница заключается в скорости и продуктах синтеза, что влияет на состав молока разных видов. Режим выработки молока также может сильно различаться среди видов млекопитающих. Например, крольчиха кормит крольчат молоком один раз в день, вырабатывая 250 мл молока каждые 2-5 минут в ответ на один выброс окситоцина, а крыса кормит своих детенышей каждые полчаса ежедневно.
Грудные железы являются настоящими заводами по производству белка, поэтому некоторые компании создали трансгенных животных, в основном коз и коров, для выработки белка в фармацевтических целях. Сложные гликопротеины, например, моноклональные антитела или антитромбин не могут быть произведены генетически модифицированными бактериями. Более того, их выработка живыми млекопитающими дешевле, чем использование культур клеток млекопитающих.
Опухоли грудной железы
Как было описано выше, рост и размножение клеток грудной железы легко вызывается гормонами. Рак развивается, когда этот рост становится неконтролируемым. Практически во всех случаях рак возникает в долях или протоках грудной железы. Развитие заболевания начинается с внутрипротоковой эпителиальной гиперплазии и прогрессирует до закупоривания или перекрытия протока. Наиболее опасная форма гиперплазии называется внутрипротоковой карциномой. Внутрипротоковая карцинома прогрессирует в инвазивную карциному с распространением метастаз в легкие, кости и печень.
Опухоли разделены на несколько классов:
фиброаденома: доброкачественная опухоль, которая не требует лечения.
«смешанная» опухоль грудной железы: опухоль состоит из эпителиальных клеток, которые выстилают железистую ткань и мезенхимальных клеток.
аденокарцинома: злокачественная опухоль, возникающая в железистой ткани.
воспалительная карцинома: злокачественная опухоль, вызывающая локальное воспаление с образованием язв, гноя. Воспалительная карцинома возникает в 5% случаев рака грудной железы.
Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.
Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".
