反刍动物乳腺底物供应与乳腺血流调节的相互关系

2010-09-22马燕芬

饲料工业 2010年1期

马燕芬

在反刍动物中，乳腺是乳的主要合成场所。泌乳动物的乳腺依靠血液在合适的流速下提供底物合成牛奶，乳腺血流速率是牛奶合成速率的关键因素之一，通常流进乳腺400～500 L血液才可生成1 L的牛奶。对于一头产奶中等水平的奶牛，这种转化占心脏完全输出量的20%，产前2～3 d乳腺血流量将提高2～6倍。但是，随着泌乳期的延长产奶量的下降与血流的下降无关，这表明通过乳房血液中的有效成分是非常重要的。乳腺底物供应速率主要通过血液中的底物浓度和乳腺血流速度来测定，乳房的营养供应(浓度和流速)对于维持牛奶合成的最大速率通常并不是足够的。因此，乳腺可能在低于自身潜在的速率下合成牛奶。

牛奶合成速率是乳腺分泌上皮细胞及其代谢活性的作用，而限制乳腺底物供应则可降低此功能作用。有试验表明，通过日粮供应、真胃灌注或静脉灌注特殊的底物提供营养供应可提高泌乳动物的产奶量，而绝食48 h后山羊乳腺分泌速率下降到低于正常水平，原因之一可能是由于泌乳细胞的退化。

泌乳动物乳腺的合成能力极大地取决于动物本身提供合成牛奶的底物。当暂停对泌乳动物1/4个乳房挤奶时，同侧另一个乳房产奶量就可获得补偿性增加（10%～20%），增加的原因主要是底物的可利用率获得增加。通过采用秋水仙素药物处理山羊乳房的实验表明，当用秋水仙素药物抑制山羊一侧乳区的其中一个乳房的产奶量时，另一个乳房则可补偿性的增加10%～20%的产奶量。但其产奶量提高的原因并不是底物供应的直接作用，而是由于激素的间接作用提高了营养物质的浓度。最近几年许多研究已经对乳腺营养供应和营养分配，血流和底物需求进行了综述。但是更多的要考虑乳腺生理方面的需求以及乳腺营养底物的利用。

1 乳腺血流

1.1 乳腺血管的构造

1.1.1 乳腺动脉

动物乳腺两侧的阴外动脉(External pudic arteries,EPA)是提供给绵羊、奶牛和山羊等泌乳动物乳房血流的主要动脉，两侧的阴外动脉分别提供给同侧乳房动脉血，主要通过腹股沟管道从腹腔进入乳腺。当阴外动脉进入到乳腺组织时，阴外动脉成为S状，当乳房充满牛奶时即开始下沉。当乳动脉的血液流经到乳腺进入头乳动脉（主要供应乳房前部的血液）和尾乳动脉（主要供应乳房后部的血液）后，乳动脉开始出现分支，乳动脉的许多分支给乳房的各个部分提供氧。乳房的静脉排出物主要是通过阴外静脉和皮下腹主静脉（乳静脉）而排出，而皮下腹主静脉的阀门却在泌乳动物中是不起作用的。阴外动脉的阀门有时在老龄、妊娠和俯卧的动物中也是不起任何作用的。

1.1.2 乳腺静脉

牛体一侧乳房中的血液通过同侧两根静脉从乳房中排出，即阴外静脉和皮下腹主静脉（乳静脉），从乳腺出来的静脉血逆平行道到达动脉。牛体两侧的静脉血中均携带着CO2返回到心脏。其中，两根阴外静脉将最终与静脉腔汇合在一起把乳房中的血液运输到心脏；而两根皮下腹主静脉（乳静脉）中大的乳静脉向牛体前方延伸，一直延伸到皮下腹壁，并在乳井处穿透胸腔最终汇集于动静脉腔。其它的路径取决于动物所处的状态，当牛站立的时候，血液通过乳静脉返回到心脏；但是当牛卧着时，乳静脉关闭，但产奶量并不受影响，因为血液可通过其它的途径返回到心脏。许多乳头状静脉从乳头向上，与几个大的乳静脉共同形成了环形静脉，通过环形静脉圈之后，乳房中的血液通过牛体一侧静脉从乳房中排出。

1.1.3 乳腺的神经系统

乳腺的传出神经起源于交感神经，神经的刺激导致乳腺产生血管收缩反应，这种收缩反应主要是因为流经乳腺的血液流速下降而对牛奶的分泌产生显著影响。传出神经刺激叶、小叶及血管周围连接组织内的肌纤维，但是这些神经并不会戳穿肺泡，传出纤维神经对支配小叶内平滑肌起重要作用，尤其在挤奶之间保持着乳头的关闭。乳腺神经系统具有以下特点：①与其它组织相比，乳房的神经支配是稀疏的；②交感传入神经存在于乳头及其皮肤周围，主要刺激牛奶的排出；③与其它的皮肤腺相似，乳腺周围没有副交感支配；④交感神经与动脉相关但与肺泡没有相关性；⑤分泌系统没有交感神经支配，在缩宫素的作用下肌上皮细胞产生收缩，但并不受交感神经的支配；⑥乳房内部很少有神经。

乳房支配神经纤维的主要作用就是对流进乳房的血液供应起控制作用，对收集奶的管道周围的平滑肌和乳头内部的括约肌起神经支配作用，刺激交感神经系统而使血管收缩，而且还可抑制牛奶的分泌。

1.2 测定血流的方法

测定乳腺血流的方法有很多种，其中常用的技术包括染料稀释法（对氨基马尿酸法/PAH法）、温差稀释法、电磁流量法以及基于此原理的各种方法，例如乳腺蛋氨酸吸收法、α-氨基氮吸收法或3H2O扩散法。一般PAH法测定乳腺血流量有三种方法：颈静脉灌注颈动脉和乳静脉采血测定；乳静脉灌注乳静脉下游和颈动脉采血测定；阴外动脉灌注阴外动脉下游采血和乳静脉采血测定的方法。电磁流量法对于评定血流每分钟的变化量是最适合的方法。通过在体内直接测量动脉血流可解决校准的问题。

Bequette等试验表明，体重63 kg、产奶3.6 kg的英国萨能奶山羊的乳腺一侧血流量为19.41 kg/h,每天血流量为931.68 kg/d。血液比重按1估计,每天血流量为931.68 L/d。孙满吉试验结果表明,体重45 kg、产奶为1.6 kg关中奶山羊乳腺血流量为830 ml/d；并表明用乳静脉和阴外动脉PAH法测定血流量较准确，颈静脉测定血流量值显著偏低（P＜0.05）。用乳静脉PAH法虽然测定也校准确，但在计算整个乳腺血流量是需要用乳静脉流量是阴外动脉流量1/3这个值估算，因此误差要大一些，可以肯定的是阴外动脉PAH法测定乳腺血流量是直接测定阴外动脉血流量，故是最可靠的。

电磁流量法对于超过8周泌乳奶牛的阴外动脉也起作用，其对绵羊乳腺血流的测定显著高于奶牛和山羊。采用乳腺蛋氨酸动静脉差所区分的乳蛋氨酸输出率的乳腺血流测定方法对绵羊乳腺血流的测定也显著高于奶牛和山羊。蛋氨酸法的不足之处主要是不能尽可能地充分利用红血细胞中的蛋氨酸，更大的不足之处主要是动静脉差中的“点”测量与每小时或每天所测定的牛奶蛋白质整体输出量之间的关系。3H2O扩散法的不足之处主要在于需要对反刍动物乳腺中所生成的乳的单位体积进行测定。一般绵羊和山羊与奶牛乳腺中分泌乳的单位体积中氧的吸收量是相似的，但绵羊和山羊乳腺所合成的脂肪和蛋白含量要高于奶牛乳腺中所合成的脂肪和蛋白含量，因此3H2O血流测定法所测定的绵羊和山羊血流速度较真实值偏低。

最近，超声波技术的发展表明可连续的测定乳腺动脉或静脉血流流速，而且这种技术操作简单也具有一定的稳定性。

1.3 乳腺血流和营养分配

测定动物乳腺血流速度主要是测定乳腺底物供应速度。当一些牛奶前体物中乳腺血液排出物（如乙酸和蛋氨酸）高时，表明乳腺吸收率主要取决于血流速度。因此，奶牛和山羊乳腺每单位组织重中血流速度与产奶量之间呈现相关性。但是，关于乳腺代谢是否影响血流或血流是否影响乳腺代谢这一关系目前还无定论。

乳腺血流和心输出量均可显著延长分娩时间，乳腺血流还可提高心输出量的比例。当通过生长激素提高牛奶产量时(从16.3 kg/d提高到19.6 kg/d),分配到乳房的心输出量比例也从14.6%提高到17.6%,同时生长激素处理组也可提高牛奶合成中所需要的营养比例;采用甲状腺素处理也可从16.6%提高到17.6%。研究表明通过采用对奶牛使用甲状腺素与对山羊和奶牛使用生长激素提高产奶量的同时，也可提高乳腺血流量，相反，当奶牛和山羊分别绝食24和48 h时,乳腺血流和心输出量均降低，其中前者降低到正常血流速度的一半还低（见表1），分配到乳房的心输出量的比例从16%下降到9%左右(见表1)。通过乳腺血流控制营养分配的途径相对来说是一种简单的机制，但在整个绝食过程中，这种乳腺血流控制机制的本质还没有被完全阐明。

流经到乳房的心输出量的比例显著影响牛奶合成和体组织之间的营养分配。对泌乳反刍动物乳房灌注强心剂其输出量碎片对调节牛奶和体组织中营养分配起主要作用。在饱食动物中，这种碎片输出量是强心剂输出量的15%～16%，而在绝食状态下则降到8%～9%，采用生长激素处理后则上升到17.6%；对牛或山羊绝食后再饱食，乳腺血流在间隔几个小时后恢复为正常水平。就动物对识别自身营养状态和营养分配而言，这种自我反应机制调查能充分证明产奶量和采食饲料的数量和质量之间变化的原因。

表1 绝食对泌乳山羊和泌乳牛乳腺血流和心输出量的影响[8]

2 调节乳腺血流的方法

2.1 激素对乳腺血流速度的影响

Linzell对乳腺血流的调节机制、使用血管活性药物后的乳腺中乳的生成以及乳腺交感神经的活性进行了详细的阐明，其中后者在维持乳腺“正常”的血流中起作用，这主要是因为在绵羊乳房的交感神经切除术之后所引起的暂时性的充血。在夹住山羊的阴外动脉之后，当乳房再次发生充血时，就可使血管扩张。当使用腺嘌呤核苷作为血管激活剂时，这些被激活的内部血管对其它组织也起着调控作用。前列腺素也可对乳腺血管的扩张起调控作用。山羊乳腺组织可自身产生前列腺素，其前列腺素合成酶抑制剂可使山羊乳房血管产生强烈而持久的收缩。通过在乳腺动脉灌注2α-前列腺素也可使山羊乳房血管收缩。

能使血管产生扩张的药物与氧化代谢有关，因为当使用秋水仙素作用于乳房时可抑制牛奶的分泌，但并不能降低乳腺血流或氧的吸收。但是Burvenich的实验表明秋水仙素作为炎症反应类型的物质也可引起血管扩张，在产奶牛中则可降低乳脂肪含量，抑制乳腺内脂肪酸合成，但不改变乳腺血流，这表明能使血管扩张的物质主要与乳腺代谢的特殊面积有关。

通过测定药理学剂对体内和体外乳腺血流的影响，结果表明药理学剂主要是提高了乳腺血流对乳房、挤奶、催产素注射的反应程度。这种提高主要是通过毛细血管的增加而不是通过毛细血管血流速度的增加而提高的。循环的儿茶酚胺和共鸣神经系统的活性相关的乳腺组织中血管收缩可抑制毛细管的增加，通过注射催产素可部分地解释儿茶酚胺抑制牛奶分泌的功能。

2.2 挤奶对乳腺血流速度的影响

挤奶可提高其它催乳激素到达乳腺分泌上皮细胞的速度，因此在整个挤奶过程中通过乳房内的催乳激素也会对乳腺动静脉浓度差产生显著影响。对老鼠乳腺组织血管的研究表明催乳激素接收器的数目影响着乳腺分泌细胞的数目。对娟姗牛在整个挤奶过程中的试验可知乳腺血流提高了，这种作用效果持续好几分钟，通过静脉注射2个单位的催产素，乳腺血流还可加倍。24 h绝食后其在挤奶过程中的乳腺血流并不会增加到正常采食时的乳腺血流。这表明催产素的抑制作用以及采食饲料可能与产奶效率之间具有相互作用。

在乳腺血流速度达到正常水平之前，重新饲喂绝食奶牛和山羊几个小时，这些动物是如何提高自身的营养状态和反应过程至今还没有被完全弄清楚。尽管静脉灌注葡萄糖可提高产奶水平，但在有限数量的绝食山羊的试验中，Linzell通过动脉灌注葡萄糖、乙酸或氨基酸并没有发现血流速率发生改变。

2.3 胰岛素对乳腺血流速度的影响

胰岛素所引起的低血糖可提高清醒状态绵羊肾上腺素的分泌，当乳腺葡萄糖动静脉差改变很小时，这可能就是采用胰岛素处理的山羊产奶量降低的主要因素，当严重低血糖时可严重降低乳腺血流。尽管采用胰岛素处理可降低奶牛乳腺内牛奶的分泌速度，但与对奶牛在这段时间内所累积的乳腺压力至少在短时期内并不影响乳腺的血流速度，但是，当乳腺压力超过生理最大承受能力的两倍时，则可显著降低血流速度。