3. Факторы защиты молочной железы и их взаимосвязь с общей неспецифической резистентностью организма

Факторы защиты молочной железы, как и всего организма, в основном имеют противомикробную направленность.

При наиболее частом – галактогенном пути инфицирования первым барьером для проникновения микроорганизмов в полость молочной железы являются сфинктер соска и сосковый канал. Помимо того, что сфинктер при сокращении кольцевой мышцы играет роль механического барьера, в сосковом канале между доениями образуется «пробка», состоящая из кератина, жирных ненасыщенных кислот, положительно заряженных секреторных белков, обладающих бактерицидными свойствами, и непатогенных микроорганизмов, являющихся, очевидно, антагонистами патогенных стафилококков и стрептококков. В связи с наличием в тканях соска лимфоцитов и плазматических клеток высказывается мнение о возможном участии в защите соскового канала иммунных факторов.

Преодолев защитный барьер соскового канала, микроорганизмы сталкиваются с неспецифическими факторами защиты секрета – лизоцимом, лактоферрином, лактопероксидазной и комплиментарной системами, иммуноглобулинами и другими веществами, обладающими неспецифическим антимикробным действием.

Лизоцим (мурамидаза, МЗ) – это фермент с множеством биологических свойств, одним из которых и хорошо изученных, является способность лизировать стенки граммотрицательных и граммположительных микроорганизмов. Кроме литического действия МЗ нарушает нуклеиновый обмен, метаболизм глутаминовой кислоты, блокирует клеточное дыхание бактерий. При интрацистернальном введении МЗ увеличивается приток лейкоцитов в молочную железу и возрастает их фагоцитарная активность. Предполагается, что МЗ обладает стимулирующим действием на антителообразование за счет продуктов бактериального лизиса, обладающих адъювантным действием.

Основным источником МЗ в организме животного являются клетки периферической крови (нейтрофилы и макрофаги) и гистиоциты тканей. Нейтрофилы высвобождают фермент лишь при дегрануляции и фагоцитозе бактерий, тогда как макрофаги и моноциты постоянно его вырабатывают и выделяют в окружающую среду. В секрете он может выделяться из альвеолярных макрофагов, а синтез его в этих клетках стимулируют микроорганизмы. Наличие МЗ в молоке коров сопряжено с количеством соматических клеток (СК) и зависит от стадии лактации: максимально – в период сухостоя, минимально – в начале лактации.

Лактоферрин (ЛФ). Антимикробное действие ЛФ обусловлено способностью конкурировать с бактериями за железо. Прикрепляясь к мембране микробной клетки в участок активного транспорта, белок ингибирует не только транспорт железа, но и других жизненно важных веществ, что приводит к нарушению синтеза ДНК и РНК, а в конечном итоге – к гибели клетки.

При изучении вопроса об источнике ЛФ в молоке здоровых коров была установлена положительная корреляция между его количеством и повышенным содержанием лейкоцитов, что дало основание предположить о его лейкоцитарном происхождении. Однако при мастите оказалось, что лишь около 5% ЛФ секрета пораженного вымени имеет лейкоцитарное происхождение при возросшем числе соматических клеток. На лабораторных животных было показано, что лактоферрин содержится в секреторных гранулах железистого эпителия молочной железы. Вероятно, и у коров местом локализации белка является также железистый эпителий вымени, из которого он поступает в секрет либо при интенсивном выделении, либо при деструкции клеток.

Лейкоцитарный ЛФ входит в состав секреторных гранул нейтрофилов и, высвобождаясь при их дегрануляции во время фагоцитоза, играет важную роль в патологическом процессе. Часть его, взаимодействуя со специфическими рецепторами на поверхности гранулоцитов, связывает железо, проникает обратно в клетку и усиливает там образование бактерицидного радикала OH^- из супероксида и перекиси водорода. Лейкоцитарный ЛФ непосредственно участвует в репликации лимфоцитов, тем самым стимулирует клеточный иммунитет, а также контролирует адгезивные свойства полиморфноядерных лейкоцитов, удерживая их в очаге воспаления.

Концентрация ЛФ в секрете вымени зависит от стадии лактации и физиологического состояния. Установлено, что у лактирующих коров в середине лактации уровень белка существенно не изменяется, а возрастает лишь в периоды сухостоя, после отела и при заболевании маститом.

Степень увеличения ЛФ в секрете поврежденного вымени зависит от тяжести воспалительного процесса и вида возбудителя.

Бактерицидное действие ЛФ на возбудителей мастита проявляется при высоких концентрациях его в секрете, характерных для сухостойного периода. Поэтому высокое содержание белка в секрете при инволюции молочной железы в конце лактации и в колоструме после отела гарантирует меньшую вероятность инфицирования молочной железы в эти сроки.

Коровы с низким содержанием ЛФ в секрете вымени или способные быстро его увеличивать при воспалении обладают лучшими защитными возможностями от мастита.

Лактопероксидаза (ЛПО). Большое значение в обеспечении неспецифической защиты молочной железы имеет система ЛПО, включающая фермент ЛПО, ион тиоцианата и перекись водорода. Являясь универсальной, эта система активно участвует в механизме фагоцитоза и метаболизме веществ микробной клетки, подавляя рост и вызывая ее гибель.

При определенном соотношении компонентов, вступивших в контакт с микробной клеткой, усиливается окисление иона тиоционата в присутствии перекиси водорода до образования промежуточных короткоживущих цитотоксических агентов, которые окисляют сульфгидрильные группы белков, входящих в состав бактериальных стенок.

Активность и содержание в молоке ЛПО зависят от стадии лактации, рациона, особенностей организма животного и других факторов. Источником ЛПО в молоке коров являются фагоциты и клетки паренхимы. Фагоциты почти постоянно экскретируют фермент, поскольку мицеллы казеина и жировые глобулы стимулируют «фальшивый» фагоцитоз.

Активность системы ЛПО обусловлена источником тиоционата и перекиси водорода. Концентрация тиоционата в секрете вымени зависит от поступающего в организм растительного корма. Перекись водорода может образовываться в процессе жизнедеятельности находящихся в секрете вымени микроорганизмов, в частности стрептококков, а также при «фальшивом» фагоцитозе. Стафилококки и кишечная палочка не продуцируют гидроперекиси, поэтому действовать на них система ЛПО сможет лишь при наличии эндогенного источника перекиси водорода.

Антигенная стимуляция резко активизирует потребление кислорода фагоцитами с последующим превращением его большей части в перекись водорода. Происходит так называемый «респираторный взрыв».

Основной путь утилизации перекиси водорода, образующейся при фагоцитозе в процессе «респираторного взрыва», – ферментативный с участием пероксидазы. При неферментативном разложении гидроперекиси, действуя совместно с железом, транспортируемым ЛФ или трансферрином, она может инициировать процессы перекисного окисления.

Уровень фермента и активность всей системы в молоке здоровых коров достаточно высоки. Меньше ЛПО обнаруживается в секрете сухостойных коров, а максимальное количество – после отела.

У больных маститом животных активность ЛПО значительно возрастает и коррелирует с увеличением количества СК и бактериостатической активностью секрета в начале болезни.

Гуморальное звено защиты молочной железы представлено иммуноглобулинами различных классов. Основной их функцией является нейтрализация антигенов и их опсонизация.

Больше всего в секрете молочной железы содержится иммуноглобулина класса –G (Jg G) , его подклассов G₁ и G₂ .

Считается, что JgG₁ поступает в секрет вымени из крови за счет селективного транспорта, а JgG₂ в основном синтезируется локально. Наибольшее количество Jg G₁ содержится в молозиве, а также в секрете при воспалительном процессе в молочной железе. Jg G₂ является единственным Jg, выполняющим опсонирование антигена. Увеличивая гидрофобность микробной клетки, он тем самым уменьшает естественное отталкивание между фагоцитами и бактериями, вызывая агглютинацию последних.

Из других Jg, участвующих в защите молочной железы, важное значение имеют Jg A и Jg M. Jg А не обладает опсонирующими свойствами, однако препятствуют адгезии микробов к эпителиальным мембранам. По сравнению с другими животными в тканях вымени жвачных Jg A образуется значительно меньше.

Jg М обладает более широкими возможностями, благодаря своей структуре и молекулярной массе. Его молекулы обладают преципитирующими, агглютинирующими, а при участии комплемента – и опсонирующими свойствами. Агглютинирующая активность Jg M против кокковой микрофлоры значительно выше, чем у Jg G₁ и Jg G₂, а опсонирующий эффект, по мнению некоторых исследователей, в секрете вымени создается только за счет этого Jg. К концу беременности в молочной железе активизируется система местного иммунитета. Возрастает миграция предшественников плазматических клеток, синтезирующих секреторные Jg, из лимфоидной ткани кишечника в молочную железу. Перед отелом и в первые дни после родов концентрация Jg в молочной железе возрастает, например, Jg G в сыворотке молозива в 2 раза больше, чем в крови. При воспалении, как и при любом антигенном раздражении, в иммунной системе активизируется образование антител, входящих в различные классы Jg. Процесс антителообразования начинается с синтеза нормального макроглобулина M, а затем, по мере созревания антителообразующих клеток происходит переключение на синтез Jg G.

Зрелые плазматические клетки продуцируют антитела с гораздо большей активностью, чем плазмобласты.

Находящиеся в молоке Jg А, G₁ и М совместно с комплементом контролируют рост и развитие попавших в молочную железу микроорганизмов, а JgG₂ играют важную роль в течении и исходе возникшего заболевания органа.

Лизоцимы. Важными защитными факторами секрета молочной железы являются лизоцимы, установленные и названы : лизоцим молока – ЛМ, лизоцим вымени – ЛВ, лизоцим колостральный – ЛК, лизоцим термостабильный – ЛТ, лизоцим инверсионный – ЛИ и лизоцим основной - ЛО. Они так названы потому, что подавляют рост только определенных тесткультур микробов и обнаруживаются в секрете молочной железы при различном ее функциональном состоянии: в период лактации, сухостоя, у больных маститом животных.

Уровень ЛМ в молоке свыше 25 мм является свидетельством высокой неспецифической резистентности не только самой молочной железы, но и всего организма животного.

Клеточный иммунитет играет важную роль в защите молочной железы от инфекции. Его эффективность зависит от скорости и количества мигрировавших полиморфноядерных лейкоцитов из крови, их фагоцитарной и бактерицидной активности.

Приток в молочную железу свежих лейкоцитов осуществляется путем хемотаксиса. Механизм хемотаксиса заключается в способности фагоцитов определять градиент концентрации хемотаксического хемоаттрактанта-агента, образующегося вблизи от попавших в молочную железу микроорганизмов или их токсинов. В сыворотке крови наиболее выраженным хемотаксическим фактором является пятый компонент комплемента – С5а, который стимулирует миграцию нейтрофилов, моноцитов, макрофагов, эозинофилов, базофилов. Однако в молочной железе коров С5а не высвобождается.

В молочной железе хемотаксическими факторами являются лимфолейкины, вырабатываемые лимфоцитами, после их сенсибилизации антигеном, представленным макрофагами. Кроме того, различные хемотаксические факторы высвобождаются в результате взаимодействия тучных клеток, тканевых базофилов с антигеном или различных веществ типа протеинов, полисахаридов с компонентами биологических жидкостей. Скорость мобилизации лейкоцитов из крови в молочную железу является лимитирующим фактором резистентности против одних форм мастита, например, колиформного, а для других представляет центральное звено пускового механизма процесса фагоцитоза, а следовательно, и защиты при мастите.

Несмотря на большое количество лейкоцитов, поступивших в секрет вымени, их фагоцитарная активность зависит от многих факторов. Некоторые патогенные возбудители, такие как золотистый стафилококк, имеют на своей поверхности антифагоцитарное вещество, препятствующее фагоцитозу, а если таковой и происходит, то микроорганизмы могут сохраняться и даже размножаться в фагоцитах.

Пониженная фагоцитарная активность лейкоцитов молока по сравнению с нейтрофилами крови обусловлена меньшим на 38% содержанием в них гликогена, блокированием Fe- и C₃ b-рецепторов частицами жира и глобулами казеина, низким содержанием кислорода в молоке, комплемента и опсонирующих иммуноглобулинов.

Наилучшими условиями для фагоцитоза является опсонизация антигена, когда он представлен иммунным комплексом – антиген + антитело или антиген + комплемент или антиген + комплемент + антитело. На поверхности фагоцитов расположены Fe–рецепторы для антигенов, связанных с JgG, многочисленные рецепторы для мономерных иммуноглобулинов, несколько для иммуноглобулина М, а также рецепторы для С₃ комплемента. Патогенные микробы опсонизируются антителами иммуноглобулинов, комплементом или антителами и комплементом, которые связываются с Fe-, C₃b- или обоими рецепторами фагоцитов. Образование иммунных комплексов наряду с активизацией фагоцитоза является стимулом для начала ряда важнейших процессов иммунного ответа: активации иммунокомпетентных клеток и выделения иммунных медиаторов.

Постоянное образование иммунных комплексов может привести к тому, что способность фагоцитов к их устранению будет превышена, и проявится повреждающее действие циркулирующих иммунных комплексов, особенно малых размеров, приводящее к выбросу лизосомальных ферментов, нарушению сосудистой проницаемости, супрессии Т-лимфоцитов.

При неспособности полиморфноядерных нейтрофилов к полному уничтожению антигенов в процессе фагоцитоза подключаются макрофаги, которые мигрируют в очаг воспаления под действием медиаторов, выделяемых нейтрофилами. Антиген, переработанный в лизосомах макрофагов, конъюгирует с цитоплазматической РНК с образованием комплекса, обладающего выраженным иммуногенным действием, который и передает информацию антителообразующим клеткам.

Выделяемые сенсибилизированными лимфоцитами лимфокины стимулируют приток свежих пероксидазоположительных макрофагов, благодаря которым в десятки раз увеличивается цитотоксичность фагоцитов. Медиаторы иммунитета вовлекают в процесс все новые макрофаги, полиморфноядерные лейкоциты и лимфоциты, повышая их метаболизм и активность.

Совместное действие продуктов метаболизма фагоцитов и Jg приводит к усилению бактерицидных механизмов. В присутствии JgА и JgG усиливается литическая активность ЛМ. ЛФ вместе со специфическими антителами повышает бактерицидное действие иммуноглобулинов по отношению к колиформным микроорганизмам.