Biología de la leche

Biología de la leche

La producción de leche para nutrir a las crías pudo ser un rasgo evolutivo asociado a la hormona prolactina. Se sabe que algunas especies de peces del género Symphysodon nutren a sus crías con un fluido semejante a la leche.

La llamada «leche de buche» está presente en diversos grupos de aves, como las palomas, los flamencos o los pingüinos. Desde el punto de vista biológico se trata de una verdadera leche, secretada por glándulas especializadas.​

Sin embargo, es en los mamíferos donde esta adaptación evolutiva se hace característica. Se cree que estos proceden de un grupo cercano a los tritelodóntidos de finales del periodo triásico. Estas mismas fuentes creen que ya mostraban signos de lactancia.

Entre las muchas teorías existentes, se ha propuesto que la producción de leche surgió porque los antepasados sinápsidos de los mamíferos tenían huevos con cáscara blanda, como los actuales monotremas, lo cual provocaba su rápida desecación. La leche sería de ese modo una modificación de la secreción de las glándulas sudoríparas destinada a transferir agua a los huevos.​ Otros autores, en una teoría que puede ser complementaria de la anterior, opinan que las glándulas mamarias proceden del sistema inmunitario innato y que la lactación sería, en parte, una respuesta inflamatoria al daño tisular y la infección.​ Aunque existen dificultades, varios enfoques aproximan la fecha de aparición en la historia evolutiva:

• En primer lugar, la caseína tiene una función, comportamiento e incluso motivos estructurales similares a la vitelogenina. La caseína apareció hace entre 200 y 310 ma. Se observa que, aunque en monotremas aún existe esta proteína, fue sustituida progresivamente por la caseína, permitiendo un menor tamaño de los huevos y finalmente su retención intrauterina.​
• Por otra parte, se observan modificaciones anatómicas en los cinodontos avanzados que solo se explican por la aparición de la lactancia, como el pequeño tamaño corporal, huesos epipúbicos y bajo nivel de reemplazo dental.​

El fósil más antiguo de los mamíferos placentarios descubierto hasta la fecha es Eomaia scansoria, un pequeño animal que exteriormente se asemejaba a los roedores actuales y vivió hace ciento veinticinco millones de años durante el periodo Cretácico. Es casi seguro que este animal produjo leche como los mamíferos placentarios actuales.​

Genética, histología y citología

La genética de la leche trata, por una parte, de describir los genes implicados en su biosíntesis, así como su regulación y, por otra, de la selección de razas o individuos o su modificación genética para aumentar la producción, su calidad o utilidades. De esto último también se ocupa la zootecnia.

Regulación

La producción de leche está regulada por hormonas lactogénicas (insulina, prolactina y glucocorticoides), citoquinas y factores de crecimiento y por sustrato. Estas activan factores de transcripción, tales como Stat5 (activado por prolactina). Se han identificado varias secuencias diana de estos factores, como el anterior y también para BLGe-1, OCT-1, C/EBP, Gr, Ets-1, YY1, Factor 5, Ying Yang 1 y la proteína de unión al promotor CCAAT.​ Estos elementos se suelen situar a una distancia variable, según especies (en las caseínas sensibles al calcio humanas es una de las más distantes al origen de la transcripción, a –4700/ –4550 nucleótidos) y se reúnen en grupos (clusters) que contienen tanto elementos negativos como positivos, regulándose por combinaciones de factores, de ahí la gran variabilidad en la regulación de cada proteína. Por ejemplo, las caseínas parecen regularse independientemente unas de otras. (Fox y McSweeney, 2003) Los transcritos (mRNA) de las proteínas de la leche llegan a constituir el 60-80 % de todo el ARN presente en una célula epitelial durante la lactancia.

Genómica

Las redes de regulación génica en la producción de leche no se comprenden bien todavía. De un estudio realizado mediante microarrays, localización celular, interacciones interproteicas y minería de datos génicos en la literatura se han podido extraer algunas conclusiones generales:​

• Cerca de una tercera parte del transcriptoma está implicado en la construcción, funcionamiento y desensamblaje del aparato de la lactancia.
• Los genes implicados en el aparato de secreción se transcriben antes de la lactancia.
• Todos los transcritos endógenos derivan de menos de 100 genes.
• Mientras que algunos genes se transcriben característicamente cerca del inicio de la lactancia, este inicio está mediado principalmente de forma post-transcripcional.
• La secreción de materiales durante la lactancia sucede no por sobrerregulación de funciones genómicas nuevas, sino por una supresión transcripcional generalizada de funciones como la degradación de proteínas y comunicaciones célula-ambiente.

Citología

Las células epiteliales secretoras de leche separan activamente los materiales procedentes de los vasos sanguíneos circundantes, en lo que se ha llamado “barrera mamaria” (en analogía a la barrera hematoencefálica). Una vez franqueada la barrera, las células obtienen los precursores que necesitan para la fabricación de leche a través de su membrana basal y basolateral, que serían: iones, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos. En rumiantes también se utiliza el acetato y el β-hidroxibutirato como precursores. Algunas proteínas, en especial las inmunoglobulinas también pueden traspasar esta barrera. La leche es expulsada por la membrana apical. Los lípidos de la leche se sintetizan en el retículo endoplásmico liso, en tanto que la caseína debe madurar en el aparato de Golgi, donde también tiene lugar la biosíntesis de la lactosa.

Histología

Desde el punto de vista histológico, la leche se produce en las glándulas mamarias, que son una evolución por hipertrofia de las glándulas sudoríparas apocrinas asociadas al pelo, lo cual aún se evidencia en los ornitorrincos.​ La glándula mamaria activa está compuesta por lóbulos, cada uno de los cuales posee numerosos lobulillos y estos a su vez pequeños alvéolos con células epiteliales cilíndricas altas o bajas, dependiendo del ciclo de actividad, que son las encargadas de producir la leche. Entre estas y la lámina basal del alvéolo se encuentran algunas células mioepiteliales estrelladas. El epitelio de los conductos entre los lobulillos es un ejemplo destacado de epitelio biestratificado cúbico (Bloom-Fawcet, 1999).