Обряд переходу людського молока від синтезу в утробі матері до шлунку дитини
Втручання професора Хартмана на Міжнародний день грудного вигодовування 2011 року
Професор Пітер Гартман. Відділ біомедичних, біомолекулярних та хімічних наук, M310. Університет Західної Австралії, Перт, Західна Австралія.
35 Шосе Стірлінга, Кроулі, WA 6009, Австралія
Для того, щоб розмножуватися, тварини повинні не тільки народити нове покоління, але вони також повинні знайти спосіб правильно годувати своїх дитинчат. Кожен вид розробив стратегію для цього. Ссавці характеризуються виділенням спеціальними залозами рідини, призначеної для живлення молодняку виду після народження. Використання цього терміна для класифікації виду є незвичним, оскільки характеризує функцію, яка існує лише у самок. В даний час існує понад 4000 видів ссавців, які мешкають на 5 континентах і в морях. Ставок пояснює різноманітність цього середовища існування перевагою лактації: мати виробляє собі те, що потрібно для годування молодняку, а не залежно від середовища для цього. Еволюційне походження цієї специфіки важко встановити. Офтедал і Ворбах розробили інноваційні теорії щодо зовнішнього вигляду молочних залоз та розвитку лактації.
Походження молока: історична перспектива
Протягом тисячоліть походження грудного молока викликало багато гіпотез. У Стародавній Греції було встановлено, що жінки не мали періодів під час вагітності та годування груддю, і що багато жінок відчували відчуття живота (скорочення матки), коли годували грудьми своїх дітей. Гіппократ, тодішній Гален, дійшов висновку, що між маткою та грудьми існує зв’язок і що менструальна кров відводиться до грудей, щоб живити дитину після народження. Ця давня віра все ще жива у фразі "молочний схід". Італійський анатом Гаспаро Аселлі (1627) вважав, що молоко отримують безпосередньо з хилу, спостерігаючи за кольором цієї рідини (ліпідна емульсія з травної системи, поглинається лімфатичною системою). Він прийшов до висновку, що чилес був піднесений до грудей лімфатичними судинами. Ця теорія була підірвана роботою Естлі Купера в 1840 р. Проте фон Халлер ще в 1778 р. Висунув теорію про те, що молоко виробляється з речовин, що містяться в материнській крові.
Коли ідея про те, що молоко виробляється молочною залозою з компонентів, отриманих з материнської крові, отримала широке визнання, дискусія зосереджувалася на механізмах виробництва молока. Спочатку вважалося, що молочна залоза фільтрує кров лише для утримання необхідних компонентів. Але в 19 столітті було встановлено, що молоко містить молекули, яких не було в крові, тому було зроблено висновок, що молочна залоза синтезувала деякі компоненти молока. Розуміння механізмів вироблення молока тоді залишалося нерухомим протягом століття через помилкове переконання, що рефлекс викиду молока, який спостерігається під час стимуляції грудей, є фазою активного синтезу молока, і цей синтез вважається дуже низьким поза періодами стимуляції . З огляду на сучасні знання, це означає, що фаза активації секреції відбувається принаймні з кожним годуванням. Крім того, ця фаза повинна бути достатньо вражаючою, щоб виробляти 500 мл молока менш ніж за 10 секунд у свиноматки.
Саме в 1915 році Гейнс чітко розрізнив секрецію молока та викид молока, причому перша, ймовірно, була безперервною, а друга - переривчастою. Він також виявив, що вигнання молока було спричинено скороченням м’язів, що підвищувало тиск у молочній залозі. Він також виявив, що анестезія матері знизила кількість молока, яке отримувала дитина, і зробив висновок про існування рефлекторної дуги, що залучає центральну нервову систему. У 1941 році спостереження Елі та Петерсена підтвердили роль заднього гіпофіза в рефлексі викиду. Вони також виявили, що стрес гальмує рефлекс викиду. Гістологічні дослідження Річардсона виявили існування міоепітеліальних клітин навколо молочних альвеол. А в 1942 р. Гюнтер вперше точно описав фізіологію викидного рефлексу і стверджував, що викидний рефлекс був результатом активації нейрогормонального рефлексу, що було підтверджено роботами Ньютона і Ньютона над викидом рефлекс і роль окситоцину.
Перша згадка про посилення потоку молока після народження була зроблена Кадоганом в 1748 році. Однак час цього потоку варіювався від жінки до жінки, і деякі жінки успішно годували грудьми, не маючи помітного сплеску молока. Порівняння між моментом, коли потік молока стає клінічно видимим, і моментом, коли відбуваються зміни деяких маркерів секреторної активації (падіння рівня натрію в молоці та підвищення рівня лактози) показало, що секреторна активація передує потоку молока . Насправді, здається, що потік молока є явищем гіперактивації секрету, останньому потім доводиться зменшуватися, щоб адаптуватися до потреб немовляти.
На відміну від того, що спостерігається у інших ссавців, секреторна активація відбувається після пологів у людини та невеликої кількості молозива (
30 мл/24 години) виділяється протягом перших 30-40 годин після пологів. І на відміну від інших дрібних ссавців, новонароджена людина народжується з легко мобілізованими запасами енергії, що дозволить їй чекати початку рясного виробництва молока. Жир при народженні становить лише 2% маси тіла порося, але більше 10% у новонародженої людини. Перевага цієї затримки між пологами та секреторною активацією полягає в тому, що вона дозволяє дитині набути міцного захисту у своїх слизових оболонках завдяки високому рівню антитіл, що містяться в малому обсязі молозива. У 50-х роках науковці загалом визнали той факт, що рефлекс викиду молока являв собою вигнання накопиченого молока з грудей, а не результат прискореного синтезу молока під час вигодовування, хоча ця концепція прискореного синтезу все ще діє в деяких медичних закладах професіоналів.
Походження лактації: нові теорії
Офтедал висуває гіпотезу про багатофункціональний підхід, що призвів до поступового розвитку здатності годувати грудьми. Він вважає лактацію відмітною ознакою ссавців, але вона еволюціонувала як репродуктивний фактор задовго до існування ссавців. Молочні залози походять від предкових апокриноподібних залоз, які були пов'язані з фолікулами волосся. Початкова роль їх секреції, мабуть, полягала у забезпеченні вологого клімату та антимікробних факторів у яєчній шкаралупі. Монотреми (яйцекладні ссавці), такі як єхидни або качкодзьоб, відкладають яйця з гнучкими і проникними оболонками, і вони виділяють молоко простими трубчастими залозами, організованими в мамопіло-сальних бляшках. Згодом ці виділення стали важливим джерелом харчування для молодняку після вилуплення, забезпечуючи білок, який замінює білок яєць. Здається, ця гіпотеза підтверджується поступовою втратою функції вітелогенінів - білків, які несуть поживні речовини з жовтка яйцеклітини.
Ворбах досліджував метаболічну та молекулярну синергію між імунною системою, складом молока та регулюванням лактації. Ми знаємо, що грудне молоко захищає немовлят від багатьох хвороб, і це теж є підказкою: материнське молоко є не лише джерелом поживних речовин, воно також є захисним фактором. Здається, що багато захисних компонентів молока еволюціонували з антибактеріальних ферментів, що виділяються шкірними залозами, щоб захистити шкіру від певних атак. З цієї точки зору, можливо, що основною функцією секреції молока була захист молодняку виду, еволюція до настільки ж поживного продукту відбулася після цього. Ксантиноксидоредуктаза (XOR) та лізоцим - це ферменти, що мають важливі антимікробні властивості, але вони також відіграють ключову роль у регуляції харчових компонентів молока, і Vorbach та ін. Вважають, що XOR відігравав центральну роль у розвитку лактації. Ще одним моментом на користь цієї теорії є головна роль NF-каппи у запаленні та лактації, продемонстрована в ряді досліджень (Цао, Бріскен, Нішиморі, Фрідріхсен, Терзіду).
Тривалість грудного вигодовування та зростання дитини
Краще розуміння того, як розвивалася здатність до грудного вигодовування, має важливе значення для визначення екологічних змін, які можуть поставити під загрозу виживання понад 4000 видів ссавців, що мешкають на нашій планеті. Вивчення лактації у різних ссавців забезпечує дуже важливі елементи для розуміння історії розвитку лактаційної здатності та її корисності. Ссавці мають найрізноманітніші моделі лактації, які є центральним компонентом їх еволюційної адаптації. Наш вид навчився одомашнювати певні види ссавців за молоком і поступово відбирати «вищі» види з цієї точки зору. Але жінку не можна розглядати ні як «дикого» ссавця, ні як «одомашненого» ссавця, і тому розуміння фізіології лактації у нашого виду створює певну кількість проблем. Ми вирішили порівняти різні компоненти лактації між дуже різними видами: кваккою (невеликою сумчастою твариною) та хасе (2 диких види), свиноматою та коровою (2 види, вирощені людиною) та дружиною.
У квакки, як і у всіх сумчастих тварин, лактацію можна розділити на 4 фази. Дитина народжується надзвичайно незрілою, і вона буде годуватися грудьми приблизно 300 днів; протягом перших 70 днів воно залишається прикріпленим до вимені постійно; між 70 і 180 днями він постійно залишається в материнській сумці і смокче за бажанням; між 180 і 200 днями він все частіше виходить з мішка, а через 200 днів проводить більшу частину часу з мішка, але регулярно повертається до годувальниці (Міллер; Щит; Тротт). Маленький квакка подвоює свою вагу при народженні за 3 дні, а на момент відлучення його вага при народженні зросла з 5600 (у жінок) до 6700 (у чоловіків). З іншого боку, вага на момент відлучення лише у 4-6 разів перевищує вагу при народженні у молодих кроликів, поросят, телят та маленької людини.
Якщо самка квакки одночасно народжує лише одного молодняка, хасе має в середньому по 6 молодняків у кожному посліді. Молодняк дуже незрілий і залишається в гнізді. Немовлята подвоюють вагу при народженні за 6-7 днів, починають споживати іншу їжу приблизно через 3 тижні, а відлучення від грудей відбувається через 4-5 тижнів (Cowie). Протягом періоду вигодовування однієї невеликої квакки хас може вигодовувати та відучувати 3 посліди. З екологічної точки зору виявляється, що тривалість лактації сильно корелює з умовами навколишнього середовища. Квокка живе в пустельному середовищі, і дуже важливо, щоб самка могла вирощувати молодняк в умовах, коли продовольчі ресурси дуже обмежені протягом тривалого періоду.
Дика свиноматка будує гніздо для своїх дитинчат, і вони залишаються там близько 2 тижнів. Відлучення від грудей відбувається приблизно через 8 тижнів (Хартманн; Сміт). Порося вдвічі збільшує вагу при народженні протягом 1 тижня, а у фермах його зазвичай відлучають через 3 тижні, щоб свиноматка могла знову швидко запліднюватися. У молочних корів, навпаки, виробництво молока є фактором відбору, і теля існує лише для того, щоб запустити це виробництво. Мета - отримати теля щороку. Теля вже досить зріле при народженні, і може рухатися через кілька хвилин. Він збільшує вагу при народженні вдвічі приблизно за 36 днів, і якщо малюк залишається з матір’ю, його годують грудьми протягом 6 - 8 місяців (Коутс, Грондаль).
Тому ми могли б вважати, що практика грудного вигодовування, що діє в племенах мисливців на збирачів, є "нормою" для людського виду, але це не враховує того факту, що в Homo sapiens їжа також є носієм символів та міфів., і що на це буде сильно впливати культура. І ця культура також мала вплив на грудне вигодовування. Наприклад, молозиво вважається “поганим” у багатьох традиційних суспільствах. Немовлята вдвічі збільшують свою вагу при народженні на 15 тижні для хлопчиків та 18 тижнів у дівчаток, і ріст у них набагато повільніший, ніж у інших ссавців. Тривалість грудного вигодовування коливається в широких межах, в тому числі в традиційних суспільствах: до 6 років серед австралійських аборигенів (Томсон), але серед готтентотів (Вікс) лише кілька місяців. Однак можна підрахувати, що середня тривалість грудного вигодовування у людей становить від 3 до 4 років. Зазвичай молодняк відлучають від грудей, коли вони можуть споживати та перетравлювати достатню кількість їжі, яку споживають дорослі.
Частота годувань
Маркери секреторної диференціації та секреторної активації
Перші дослідження з цього питання досліджували вплив місцевих ін’єкцій пролактину. Тоді було зрозуміло, що кращі результати можна отримати за допомогою гістологічних та біохімічних досліджень. І тоді було виявлено, що якщо потрібно було почекати пологів, щоб побачити рясне вироблення молока, існували цитологічні, імунологічні та біохімічні ознаки, що демонструють наявність секреторної диференціації протягом другої половини вагітності.
На початку 1950-х років дослідження з використанням ізотопних індикаторів показали, що вуглець 14 вбудовується в жирні кислоти, присутні в молочній залозі вагітних кроликів. Фоллі та Грінбаум виявили, що рівень лужної фосфатази в молочній залозі самок щурів був збільшений в десятки разів наприкінці вагітності, цей рівень залишався високим під час лактації, щоб знизитися під час інволюції грудей. Протягом наступних років лабораторія Фоллі розробляла вивчення біохімічних методів, що призвело до значного прогресу в наших знаннях про секреторну диференціацію та активацію. Дослідження Лінцелла in vivo з трансплантацією молочної залози на шию кози, васкуляризованої анастомозом, дозволило виміряти різницю в складі між вхідною та вихідною кров’ю. Нещодавно дослідження групи Невілла вивчали зміни в експресії генів молочної залози під час гестації та лактації у мишей; в ньому буквально задіяні тисячі генів. Однак ці дослідження є делікатними та дорогими.
Більшість методів, що використовуються для вивчення лактації у молочних видів та лабораторних тварин, не можуть застосовуватися у жінок. Однак щільні місця з'єднання відносно проникні під час вагітності, і лактоза (специфічний молочний цукор), яка переходить у кров і виділяється з сечею, може використовуватися як непрямий маркер секреторної диференціації у жінок. За загальною кількістю лактози, що виділяється із сечею протягом 24 годин, та рівня лактози, присутньої в молозиві, можна було оцінити