Laktationsphysiologie

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1 Laktationsphysiologie Anatomie der Milchdrüse und Milchzusammensetzung Heike Kliem Lehrstuhl für Physiologie TUM Weihenstephan SS 2011

2 Die Milchdrüse ist eine spezialisierte Hautdrüse Duftdrüsen apokriner Sekretionstyp (b) Sekret wird mit apikalem Teil der Zelle abgegeben verzweigt-alveolär Talgdrüsen (c) holokriner Sekretionstyp (d. h. Sekret besteht aus Zelldetritus) mehrschichtiges Epithel Schweißdrüsen (a) ekkriner Sekretionstyp (d. h. Zellen bleiben intakt) unterschiedliche Dichte bei verschiedenen Spezies Milchdrüse akzessorische Geschlechtsdrüse apokriner und ekkriner Sekretionstyp zusammengesetzte, tubulo-alveoläre Struktur

3 Anatomie der Milchdrüse Mammarkomplex = Drüsenkörper + Zitze Drüsenkörper ( d. h. Drüsenparenchym + Leitungsbahnen ) Drüsenparenchym (zahlreiche Milchdrüsenlappen; Lobi gland. mamm.) Milchdrüsenläppchen (Lobuli glandulae mammariae) Drüsenalvelolen (Drüsenendstücke) - einschichtiges, isoprismatisches Epithel Milchgänge (Ductus lactiferi) - geschichtetes, isoprismatisches Epithel Leitungsbahnen = Nerven und Gefäße im Bindegewebe Drüsenzisterne (Pars glandularis sinus lactiferi als Teil der Milchzisterne) Zitze Zitzenzisterne (Pars papillaris sinus lactiferi als Teil der Milchzisterne) Strichkanal (Ductus papillaris; mehrschichtige verhornte Schleimhaut)

4 Makroskopie der Mammarkomplexe beim Rind ( Reese, 2002 )

5 Drüsenzisterne, Zitzenzisterne und Strichkanal Kuh Stute ( Reese, 2002 )

6 Der Strichkanal ist eine wichtige Barriere gegenüber aufsteigenden Infektionen Sphinkter Keratin ( Petzl, 2006 )

7 Aufhängeapparat der Milchdrüse Abspaltungen der äußeren Rumpffaszie (Fascia trunci ext.) Laminae laterales (straffes Bindegewebe) Laminae mediales (rel. elastisch) Laminae suspensoriae ( Dyce et al., 1991 )

8 Aufhängeapparat der Milchdrüse Kuh mit schwacher Euteraufhängung (Vearl R. Smith, 1959)

9 Ruptur der Euteraufhängung ( Petzl, 2006 )

10 Lokalisation der Milchdrüse Euter / Gesäuge = Anordnung mehrerer Mammarkomplexe ( Bragulla & König, 2002 )

11 Anatomische Lokalisation der Milchdrüsen Species Thoracic Region Abdominal Region Inguinal Region Cattle Goat, Sheep Horse Pig Cat Dog Rat Mouse 6-4 Guinea pig Elephant Human ( Hurley, 2005 )

12 Die anatomische Organisation variiert zwischen den Spezies stark Species Number of complex glands Openings per teat Number of simple glands Cattle Goat, sheep Horse Pig Cat Dog Rat Mouse Guinea pig Elephant Human ( Hurley, 2005 )

13 Polythelie zusätzliche Brustwarze / Zitze Polymastie zusätzliche Milchdrüse Polythelie entlang der embryonalen Milchleiste Polymastie -Fälschung!

14 Aufbau eines Milchdrüsenläppchens ( Lobuli glandulae mammaria ) ( Austin & Short, 1984 )

15 Aufbau einer Alveole arterielles Blut Myoepithelzelle Milchzelle Kapillaren Lumen venöses Blut Milchkanal interlobulärer Kanal Myoepithelzelle ( Knobli & Neill, 1998 )

16 Struktur der Myoepithelzellen ( Anfärbung der alkalischen Posphatase ) ( Gaye & Denamur )

17 Histologischer Schnitt Parenchym Milchdrüse Rind

18 Aufbau einer Alveolarzelle (Gravert, 1983)

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20 Blutgefäßsystem und Milchdrüse A. pudenda externa A. mammaria caud A. mammaria cran. V. pudenda externa A. epigastrica caudalis superf. V. subcutanea abdominis R. Labialis dorsalis als Ast der A. pudenda interna R. labialis dors. der V. pudenda interna ( Bragulla & König, 2002 )

21 Blutversorgung des Euters ( Ellenberger & Baum, 1943 )

22 Blutversorgung des Euters (Vearl R. Smith, 1959) Ausgusspräparat der arteriellen und venösen Blutgefäße des Euters

23 Lymphgefäße (Vearl R. Smith, 1959)

24 Euterödem Wasseransammlung (Ödem) im Eutergewebe entsteht durch Überlastung der Lymphgefäße oder wenn diese verlegt sind. Tritt häufig zu Beginn der Laktation auf. Die Schwellung kann bis zum Nabel reichen.

25 Nervale Versorgung des Euters (Vearl R. Smith, 1959)

26 Milchejektion Neuroendokriner Mechanismus (G.H. Schmidt, 1971) Stimulation der Zitze bewirken eine Reizung der Druckrezeptoren. Diese leiten den Reiz über das Rückenmark bis zum Hypophysen-Hinterlappen. Ausschüttung von Oxytocin in die Blutbahn und Transport zu den mammären Myoepithelzellen.

27 Milchejektion Oxytocin Oxytocin Peptidhormon (9 AS) im Hypothalamus gebildet über Nervenfasern zum Hypophysenhinterlappen trasportiert wird dort gespeichert Halbwertszeit im Blut 2-3 min Stimuliert die Wehentätigkeit und die Milchejektion

28 Milchzusammensetzung Wasser Fett Proteine Kohlehydrate Mineralien Vitamine Hormone, Pharmaka, Schwermetalle, Insektizide Zusammensetzung ist bei verschiedenen Spezies unterschiedlich!

29 Blut-Euter-Schranke Lipoide Schranke aus Endothel der Blutgefäße intralobulärem Bindegewebe Epithel der Alveolarzellen Molekularer Filter Diffusion 1 / Ionisationsgrad 1 / Wasserlöslichkeit 1 / Molekülgröße 1 / Bindungsgrad an Proteine Konzentrationsgradient ph-wert: Blut: 7,4 Milch 6,6

30 Synthese der Milchbestandteile Übernahme aus dem Blut in die Alveolarzelle: Euterunspezifische Proteine: Albumin und Immunglobuline Aminosäuren Essig- und Buttersäure (für Synthese kurz- u. mittellanger Fettsäuren) Langkettige Fettsäuren (für Synthese der Triglyzeride) Glukose Vitamine Mineralien

31 Synthese der Milchbestandteile Synthese in den Alveolarzellen: Euterspezifische Proteine: Casein, alpha-laktalbumin, beta- Laktglobulin (werden im Golgi-App. gespeichert) Milchfett (schnürt sich in kleinen Tröpfchen vom Golgi-App. ab und wird mit einem Teil der Zellmembran in die Milch abgegeben) Milchzucker (Laktose): wird über die Laktosesynthase aus Glukose gebildet Die Laktosesynthase besteht aus Galactosyltransferase und alpha-laktalbumin - Proteine und Laktose wird in Membran-Vesikeln des Golgi- App. verpackt. Diese verschmelzen am luminalen Zellpol mit der Zellmembran zur Abgabe in das Alveolarlumen

32 Milchzusammensetzung verschiedener Spezies (%) Spezies Fett Total Protein Casein Lactose Asche TS Pferd Rind Ziege Schwein Schaf Hund Katze k. A Kaninchen Rentier Kamel k. A Bison k. A Büffel k. A Elefant Wal 44.0 k. A Seehund Mensch

33 Vergleich der Zusammensetzung von Milch der Frau und der Kuh (pro 100 ml) Frau Kuh Trockensubstanz (g) 12,0 12,5 Energie (kcal) Protein (g) 1,55 3,5 Casein (g) 0,85 2,8 Molkenprotein (g) 0,7 0,7 Kohlenhydrate gesamt (g) 7,5 4,5 Lactose (g) 6,5 4,5 Oligosaccharide (g) 1,0 Spuren Lipide gesamt (g) 3,5 3,6 Linolensäure (% Lipide) 10 3 Cholesterol (mg) Mineralstoffe gesamt (g) 0,2 0,7 Calcium (mg) Phosphor (mg) ( Massol, 1998 )

34 Reproduktionsstrategie und Milchzusammensetzung Nesthocker Muttertier lässt Junge über längere Zeit allein Säugen relativ selten trotzdem schnelles postnatales Wachstum protein- und fettreiche Milch, wenig Kohlenhydrate (KH) langsame Verdauung und nachhaltige Sättigung unreife Jungtiere können Körpertemperatur schwer stabil halten energiereiche Milch (Fett oder KH) Meeressäuger Isolation durch dicke Fettschicht fettreiche Milch Nestflüchter / Spezies, die ihre Jungen mittragen häufiges Saugen Milch mit wenig Fett und Protein, aber viel KH schnell und leicht verdaulich, aber keine nachhaltige Sättigung

35 Zusammensetzung der Milch verschiedener Spezies Nährstoffgehalt der Milch in % Verdopplung d. Geburtsgewichtes (Tage) Protein Fett Lactose MS Pferd 60 2,0 1,6 6,1 0,5 Kuh 47 3,5 3,6 4,8 0,7 Ziege 19 4,3 4,1 4,2 0,8 Schaf 10 5,4 6,2 4,3 0,9 Ratte 6 12,0 15,0 3,0 2,0 Mensch 180 1,2 0,4 7,0 0,2

36 Beginn der Laktation Mirounga leonina Copyright : SMRU Ende der Laktation Mirounga leonina Copyright : SMRU

37 Wachstum des Drüsenparenchyms bei HF und Hereford-Kühen während Trächtigkeit und Laktation Parenchym-Masse und DNA-Masse nimmt bei HF deutlich stärker zu als bei Hereford. Akers 2002

38 Milchdrüsenentwicklung während etablierter Laktation (bei Ratten und Ziegen) DNA- 30 RATTE Anzahl saugende Ratten Gehalt (mg) RNA- Gehalt (g) Tage pp ZIEGE Tage ap und pp Geburt

39 Milchdrüsenentwicklung bei aufeinanderfolgenden Laktationen (Rind) DNA-Gehalt Milchdrüsenparenchym Laktozytenzahl Trächtigkeit Laktation Nr Laktozytenzahl während jeder Trächtigkeit Milchleistung von 1. bis 5. Laktation Keine Zunahme der Laktozytenzahl während Laktation, Zunahme nach dem Trockenstellen