Laktationsphysiologie

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1 Lehrstuhl für Physiologie TUM Weihenstephan SS Mai 2009 Laktationsphysiologie Mammogenese -Laktogenese D. Schams Lehrstuhl für Physiologie TUM Weihenstephan

2 Hormones that control lactation Reproductive hormones Metabolic hormones Oestrogens Porgesterone Prolactin Oxytocin Growth hormone Corticoids Insulin Thyroxin

3 Mammogenese Anlage, Entwicklung und Ausdifferenzierung der Milchdrüse bis zum Beginn der Laktation pränatale Phase postnatale Phase vor der Pubertät nach der Pubertät während der Gravidität Bildung von Milchdrüsengängen und -alveolen (tubulo-alveoläres Wachstum) wichtig für spätere Milchleistung, da diese wesentlich von der Zahl der Alveolarzellen abhängt

4 Stadien der Mammogenese

5 Pränatale Mammogenese zunächst Bildung der Milchdrüsenanlage (Milchleiste bzw. Mammarknospe als Verdickung der Epidermis) bei beiden Geschlechtern analog fötale Hodenhormone (Androgene: Testosteron) entscheiden über Weiterentwicklung ( "Basic Femaleness ). Vor allem Zitzenbildung (ab Tag 65) beim männlichen Fötus gehemmt. Rind Tag 40: Primärknospe (Embryo ca. 2 cm) Tag 80: Primärspross + Zitze (Embryo ca. 12 cm) Tag 90: Sekundärsprosse Entwicklung des Fettkörpers Tag 100: Gangbildung in Primär- und Sekundärsprossen (Fetus ca. 20 cm) Geburt: Zitze, Zitzenzisterne, Drüsenzisterne Die entscheidenden pränatalen Entwicklungen erfolgen bereits in der ersten Hälfte der Gravidität!

6 Die fötale Mammogenese wird gesteuert durch Steroidhormone und GH Testosteron hemmt Entwicklung bei männlichen Feten bei genetisch weiblichen Feten (Exp.: Injektion Muttertier) Östrogen: bei Injektion in Fetus oder Muttertier Hemmung der Bildung einer Mammaranlage (Zitzen ohne zusätzliche innere Strukturen) partielle Hemmung der Bildung von Mammarknospen GH : bei Injektion in Fetus vergrößerte Anlagen bei männlichen und weiblichen Feten

7 Formen der Milchdrüsenentwicklung

8 Postnatale Mammogenese Entwicklung der Milchdrüse post natum ca. 3 Monate isometrisch (betr. v. a. den Fettkörper) ca. 9 Monate allometrisch (Entwicklung von Milchgängen) anschließend isometrisch GH-Applikation: vermehrte Bildung von Parenchym aber: keine vermehrte Milchleistung in erster Laktation nach der Pubertät Östrogene: Gestagene: vermehrte Zellteilung and terminalen Knospen Entwicklung des Gangsystem Unterschiede in Abhängigkeit vom Cyclusgeschehen acyclisch: beträchtliche Entwicklung während des Östrus cyclisch: wiederholte Entwicklung ( Bursts ) und anschl. Regression im Metöstrus und Diöstrus

9 Das relative Wachstum der Milchdrüse unterscheidet sich zwischen den Spezies erheblich Schaf/Ziege Kaninchen Känguruh Pubertät (%) Gravidität (%) Laktation (%)

10 Entwicklung des Gangsystems in der Milchdrüse Maus (pubertär) Lamm (6 Wochen) Frau (postpubertär)

11 Mammogenese vor der Pubertät Milchdrüse eines weiblichen Lammes 4 Wochen alt dunkel: Milchgänge deutlich sichtbar die Endknospen übriges Gewebe: Stromazellen, Fettzellen ( Ellis, 1998 ) Milchdrüse eines weiblichen Rindes vor der Pubertät ( Capuco et al )

12 Die entscheidende postnatale Entwicklung erfolgt in der Gravidität

13 Milchdrüsenentwicklung während der Trächtigkeit beim Schaf NP: not present Labelling index: 3 H-Thymidin-Inkorporation während 1 h Inkubation (DNA-Synthese, Zellteilung) ( Smith et al )

14 Die Entwicklung des Drüsenparenchyms unterscheidet sich deutlich zwischen Milch- und Mastrassen ( Akers 2002 )

15 Milchdrüsenentwicklung während der Laktation DNA- Gehalt (mg) Ratte Anzahl Rattenwelpen DNA- Gehalt (g) RNA- Gehalt (g) Tage p. p. Ziege Tage a. p. und p. p.

16 Milchdrüsenentwicklung bei aufeinanderfolgenden Laktationen 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

17 Hormonale Kontrolle der Mammogenese: Ovarsteroide Präsenz essentiell; wichtig für Gang- und Alveolenwachstum Progesteron Alveolenwachstum Unterdrückung der Milchbildung Östrogene v.a. Gangwachstum und Zitzenwachstum bei Masttieren (auch männl.) Nachweis von (illegalem) Östrogen-Einsatz Wirkung direkt "Priming" der Alveolarzellen Stimulation der initialen Zellteilung indirekt Stimulation der Sekretion von Prolaktin und GH durch Östrogene Erhöhung der Empfindlichkeit gegenüber anderen mammogen wirkenden Hormonen (IGF-I, Prolaktin, plac.lactogen, Glucocorticoide)

18 Profile relevanter Hormone im Verlauf der Trächtigkeit beim Rind Akers 2002

19 Wachstum von Epithelzellen der Milchgänge nach Verabreichung von Östradiol und Progesteron

20 Schams et al (JoE) Immunohistochemical demonstration of ERa in bovine mammary gland. (a) Non-pregnant heifers; (b) first pregnancy (days ); (c) lactogenesis/galactopoiesis; (d) involution (3 4 weeks); (e) endometrium tissue (positive control); (f) endometrium tissue (negative control).

21 Schams et al (JoE) Distribution of PR in bovine mammary tissue by immunohistochemistry. PR was immunolocalised in the nuclei of gland cells, cells of the vascular system and in stromal cells. Strong staining of epithelial cells is observed in: (a) non-pregnant heifers; (b) primigravid animals (194 days of pregnancy); (c) lactation (13 months of lactation); (d) involution (3 4 weeks after the end of milking); (e) negative control when the primary PR antibody was replaced by non-immune serum.

22 Bei nicht-trächtigen Schafen lässt sich die Prolaktinsekretion durch den Dopamin-Agonisten Bromocriptin unterdrücken

23 Die Entwicklung des Drüsenparenchyms basiert auf der Wirkung von Östrogen, Progesteron und Prolaktin Östrogen Progesteron Östrogen Progesteron Bromocryptin Progesteron Kontrolle J. Endocr. 1984, 102:

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