Экспериментальные модели повреждения слюнных желез. Обзор морфофункциональных и молекулярных аспектов

Слюнные железы играют важнейшую роль в поддержании гомеостаза полости рта: их секрет обеспечивает смазывание слизистой, способствует реминерализации эмали, регулирует микробиоценоз и участвует в начальных этапах пищеварения. Нарушение функции этих органов сопровождается ксеростомией, снижением локального иммунитета и ростом риска стоматологических осложнений, включая кариес, гингивит и атрофические изменения слизистой [1, 2].

Поражения слюнных желез вызываются разнообразными причинами: радиационное воздействие [3—6], цитостатическая терапия [7], токсическое действие химических соединений [8], аутоиммунные [9—11], эндокринные и метаболические нарушения [12, 13].

Оценка тяжести поражения слюнных желез и динамики фиброзных изменений требует применения объективных количественных методов. Традиционные визуальные и полуколичественные подходы недостаточны для проведения сравнительного анализа различных моделей и достоверной оценки эффективности терапевтических вмешательств. В последние годы в качестве стандартизированного подхода активно используется концепция индекса фиброза (IF), отражающего долю площади коллагеновых волокон относительно общей площади железистой ткани, что позволяет проводить более точный морфометрический анализ [14].

Экспериментальные модели на грызунах предоставляют уникальные возможности для воспроизведения различных вариантов повреждений слюнных желез, включая как системные, так и локальные воздействия, а также для изучения механизмов регенерации и тестирования потенциальных терапевтических стратегий [15, 16]. В фундаментальных исследованиях А.Б. Денисова были разработаны и подробно описаны раздельные экспериментальные модели сиалоаденита и сиалоаденоза [17]. В моделях сиалоаденита воспроизводился воспалительный процесс в слюнных железах с типичными морфологическими признаками: альтерация ацинарного эпителия, инфильтрация стромы, сосудистые реакции, последующее развитие склеротических изменений. В моделях сиалоаденоза (сиалоза) формировались преимущественно дистрофические и нейрогуморально-обусловленные изменения без первичных признаков воспаления: гипертрофия/дистрофия ацинарных клеток, нарушение секреторной функции, изменения микроциркуляции и иннервации. Подчеркивалась патогенетическая самостоятельность этих состояний при клинико-морфологическом разграничении.

Настоящий обзор направлен на систематизацию данных последних лет о различных экспериментальных моделях ксеростомии и фиброза слюнных желез у грызунов с особым акцентом на количественную морфометрию, функциональную оценку и перспективы применения новых терапевтических подходов, включая стволовые клетки, экзосомы и диетические вмешательства. Такая систематизация позволит не только улучшить стандартизацию исследований, но и создать основу для более точной трансляции полученных результатов в клиническую практику.

Радиационные модели повреждения слюнных желез являются одними из наиболее изученных экспериментальных систем для воспроизведения ксеростомии и последующего фиброза, поскольку они максимально приближены к патологии, наблюдаемой у пациентов после лучевой терапии по поводу опухолей головы и шеи [5, 18]. Исследования in vivo показывают, что облучение приводит к выраженной гипосаливации, потере секреторной функции, деструкции ацинарных клеток и развитию интерстициального фиброза в железистой ткани [19]. Это делает такие модели особенно актуальными для тестирования антифибротических и регенеративных вмешательств.

В ряде экспериментальных работ на животных уже в первые дни после локального облучения слюнных желез отмечено значительное снижение выделения слюны, сопровождающееся нарушением ацинарной структуры и изменениями в составе секрета. Хронические изменения включают прогрессирующее накопление коллагена и перестройку стромы, что подтверждается морфометрическим увеличением межклеточного матрикса и интерстициального фиброза через несколько месяцев после облучения [20, 21]. Молекулярные механизмы такого повреждения включают активацию путей клеточного старения и воспаления, в том числе участие сигнальных каскадов, связанных с трансформирующим фактором роста-β (TGF-β) и кальциевой сигнализацией, что стимулирует экспрессию профибротических факторов и накопление коллагена в ткани [4, 22]. В моделях на мышах было показано, что после фракционного облучения в дозе 66 Гр наблюдается статистически значимое увеличение содержания коллагена в поднижнечелюстных и подъязычных железах по сравнению с контрольными животными, функция слюноотделения при этом существенно снижалась [14, 21, 22].

Кроме того, последние исследования указывают на то, что клеточное старение (сенесценция) и связанный с ним секреторный фенотип (SASP) в ответ на радиационное повреждение усиливают воспалительную реакцию и способствуют ремоделированию ткани, включая фибротические процессы [23—25]. Эти механизмы подтверждаются наблюдениями увеличения маркеров SASP и TGF-β после радиации, что связывают с усугублением фиброза в железах.

Таким образом, радиационные модели на грызунах демонстрируют клинически значимые варианты гипосаливации и фиброза, подтвержденные количественными морфологическими и функциональными данными, что делает их важными инструментами для доклинической оценки новых терапевтических стратегий.

Помимо облучения современные исследования выделяют модели, основанные на медикаментозных или токсических воздействиях. Например, исследование G.C. Park и соавт. (2025) показало, что в модели овариэктомированных (OVX) крыс развитие фиброза желез сопровождалось активацией ферроптоза и митофагии, при этом применение ферростатина-1 предотвращало структурные и функциональные нарушения [26]. Также изучена роль пути NF-κB при лигировании выводного протока слюнной железы у крыс [27, 28].

В этой группе особо выделяются три модели:

1. Модель иммуносупрессии, индуцированная циклофосфамидом, изучалась на мышах линии BALB/C. Однократное внутрибрюшинное введение циклофосфамида в дозе 150 мг/кг вызывало транзиторную, но выраженную иммуносупрессию, с максимальными изменениями на 5-й день. Проводились оценка массы тимуса и селезенки, подсчет общего числа лимфоцитов, анализ их субпопуляций (T- и B-лимфоциты, CD4+ и CD8+) и уровня IgG. Результаты показали динамику клеточного и гуморального звена иммунитета с постепенным восстановлением к 18-му дню. Циклофосфамид вызывает апоптоз ацинарных клеток, снижение секреторной активности и формирование вторичного фиброза. Такая модель может быть использована для доклинической оценки эффективности иммуномодулирующих препаратов [7].

2. Модель хронического сиалоаденита у крыс, индуцированного введением MgSO₄25% (1,5—2 мл). Сульфат магния преимущественно воздействует локально, вызывая осмотическое и ионное повреждение, что постепенно приводит к активации фибробластов, изменению структуры стромы и нарушению дольковой архитектуры желез. Этот метод позволяет воспроизвести процессы фиброзирования околоушной слюнной железы, сходные с клиническими проявлениями хронического сиалоаденита и реактивно-дистрофических заболеваний. На 4-м месяце эксперимента отслеживалось статистически значимое увеличение индекса фиброза (p≤0,05). Данная модель предоставляет возможность исследования морфологических и функциональных изменений железы при хроническом и обостренном патологическом процессе [29].

3. Цисплатин (Cisplatin) как модель токсического повреждения слюнных желез. Цисплатин (платинсодержащий химиотерапевтический агент) широко используется в экспериментальных исследованиях для моделирования цитотоксического повреждения экзокринных тканей, включая слюнные железы у крыс. Его механизм действия основан на формировании аддуктов с ДНК, нарушении репликации и инициировании апоптоза, что приводит к выраженному повреждению как опухолевых, так и нормальных клеток. Экспериментальные схемы воздействия включают однократное или многократное внутрибрюшинное введение цисплатина в дозах 5—8 мг/кг. Такие дозы индуцируют выраженную атрофию ацинарных клеток, вакуолизацию цитоплазмы, апоптоз, повреждение протоковой части железы и деструкцию митохондрий. Гистологические и ультраструктурные исследования показывают, что после введения цисплатина наблюдаются выраженное снижение массы и веса слюнных желез; дегенерация ацинарных клеток с вакуолизацией; пикноз ядер и частичная потеря базальных бороздок в клетках протоков, а также утрата внутренней структуры митохондрий; накопление активных форм кислорода и инициирование воспалительных/оксидативных процессов, приводящих к дальнейшим повреждениям тканей. Цисплатин-индуцированная модель используется для оценки механизмов цитотоксического воздействия и оценки стратегий цитопротекции, включая антиоксиданты и противовоспалительные соединения (например, мелатонин, астаксантин, растительные экстракты) [8].

Хирургическая окклюзия (лигирование) выводного протока подчелюстной и других слюнных желез у грызунов является распространенной моделью для имитации хронической обструктивной сиалоаденопатии и изучения механизмов воспаления, атрофии, фиброза и функциональной дисфункции железы. Комбинирование лигирования с биохимическими агентами (например, липополисахаридами (LPS) или цитотоксинами) усиливает воспаление и активирует пути воспалительной сигнализации (NF-κB, TGF-β), что приводит к развитию атрофии, фиброзных изменений и нарушению функциональной активности. В ходе операции основная выводная протока пересекается и закрепляется, что вызывает ретроградное накопление секрета, стеноз и механическое растяжение ткани, запускающее каскад клеточных и молекулярных реакций, аналогичных человеческим обструктивным сиалоаденитам и другим хроническим заболеваниям слюнных желез. Лигирование приводит к значительной ацинарной атрофии, уменьшению секреторной функции и апоптозу паренхимальных клеток уже в первые дни после операции, при этом протоки и набор предшественников эпителия сохраняют пролиферативный потенциал, что важно для изучения процессов регенерации после делигирования [20, 27].

После хирургического лигирования наблюдается активация интенсивного воспалительного ответа с участием провоспалительных цитокинов (TNF-α, IL-1β, IL-6), что отражает патофизиологические изменения при обструктивном сиалоадените и стимулирует клеточную инфильтрацию, продукцию экстрацеллюлярного матрикса и ремоделирование ткани. Ключевыми модуляторами этих процессов являются следующие сигнальные каскады.

NF-κB (nuclear factor kappa-B). Этот классический путь транскрипционной активации провоспалительных генов существенно активируется после лигирования, способствуя экспрессии цитокинов, хемокинов и факторов клеточного выживания. В модели лигирования подчелюстных желез у крыс было показано, что NF-κB-зависимые гены участвуют в прогрессировании атрофии и воспаления, а активность пути коррелирует с усилением фибротической перестройки.

TGF-β(transforming growth factor beta) — этот ростовой фактор играет центральную роль в индукции фиброза после обструкции. Стимуляция TGF-β-SMAD-сигнализации ведет к повышенной продукции коллагена и других компонентов экстрацеллюлярного матрикса со стороны эпителиальных, эндотелиальных и стромальных клеток, что обусловливает прогрессирующий фиброз железы [28, 30].

Комбинирование хирургического лигирования с введением провоспалительных агентов, таких как липополисахарид (LPS) или специфические цитокины (например, TNF-α, IL-1β), усугубляет воспалительный ответ и активирует TLR-зависимые пути распознавания паттернов (например, TLR4), усиливая экспрессию NF-κB-опосредованных генов и стимулируя продукцию провоспалительных медиаторов. Это моделирует более тяжелые формы хронического воспаления, приближая эксперимент к клиническим ситуациям обструктивного сиалоаденита с компонентами инфекции и иммунной дисрегуляции. Кроме того, сочетание лигирования с модуляторами сигнализации (например, ингибиторами SMAD-сигнализации) используется для разделения механизмов воспаления и фиброза, позволяя делать выводы о терапевтическом потенциале направленных ингибиторов TGF-β-SMAD-пути и их влиянии на функциональную регенерацию после обструкции. Сложные модели включают сочетание химиотерапии с физическими патологиями, например лучевой терапией, обструкцией протока или хроническими воспалительными стимулами. Такие модели ближе к клиническим синдромам, ассоциированным с сочетанными повреждениями (например, синдром «сухости» после лучевой терапии плюс химиотерапия), позволяя изучать взаимодействия между различными патогенетическими механизмами [28, 30].

Возрастные и метаболические модели (например, D-галактоза, гипоэстрогения) показывают, что оксидативный стресс, активация ферроптоза и накопление соединительной ткани могут служить механизмами фиброза слюнных желез. Среди таких моделей широко используются индукция ускоренного старения с помощью D-галактозы, а также гормональные модели гипоэстрогении (например, после овариэктомии). Они выявляют комплекс взаимосвязанных патологических процессов — от оксидативного стресса до программируемой клеточной смерти — которые способствуют развитию гипосаливации и фибротическим изменениям паренхимы [26].

Мыши и крысы, которым системно вводят D-галактозу, демонстрируют ускоренное развитие фенотипа старения, включающее снижение секреции слюны, уменьшение содержания амилазы и повреждение ацинарных клеток. Этот эффект тесно связан с накоплением реактивных форм кислорода (ROS) и образованием конечных продуктов гликации (AGEs), которые способствуют нарушению функции и структуры слюнных желез. Увеличение ROS и AGEs коррелирует с атрофией ацинусов и признаками апоптоза, а также с повышенными маркерами воспаления и стресс-ответа в ткани железы. Кроме того, возрастные изменения сопровождаются накоплением сенесцентных клеток, которые через фенотип, ассоциированный с выделением провоспалительных факторов (SASP), усиливают локальное воспаление [23, 24].

В моделях гормонального дефицита, таких как крысы после овариэктомии (OVX), дефицит эстрогенов приводит к нарушению антиоксидантной защиты, накоплению железа, повышению продукции ROS и снижению активности ключевых защитных ферментов, таких как GPX4. Эти нарушения создают условия, благоприятные для ферроптоза, — специфической формы клеточной смерти, обусловленной пероксидацией липидов и перегрузкой железом. Активирование ферроптоза в саливаторной ткани сопровождается ухудшением морфологии ацинусов, нарушением митохондриальной динамики и последовательным снижением секреторной функции [26].

Важно отметить, что ферроптоз не только вызывает гибель клеток, но и служит катализатором фибротических процессов через активацию сигнальных путей, связанных с ремоделированием экстрацеллюлярного матрикса, включая TGF-β-сигнализацию [30].

В дополнение к возрастным и гормональным моделям метаболические стрессы (например, ожирение и инсулинорезистентность) также негативно влияют на состояние слюнных желез. В моделях ожирения на мышах наблюдаются накопление липидов, нарушение метаболизма железа, усиленная липопероксидация и повышенный уровень ROS, что сопровождается активацией ферроптоза и прогрессированием фибротической перестройки ткани. Применение ингибиторов ферроптоза, таких как ферростатин-1 или дефероксамин, ослабляет эти патологические изменения и частично восстанавливает функциональную активность желез [26].

В клинических наблюдениях у пациентов с метаболическим синдромом и сахарным диабетом отмечаются дистрофические изменения и функциональное нарушение слюнных желез, что подтверждает роль метаболических факторов в патогенезе сиалозов и хронологического ухудшения функции желез.

Сопутствующие механизмы фибротического ремоделирования в возрастных и метаболических моделях включают оксидативный стресс, который инициирует повреждение клеточных мембран и активацию сигнальных каскадов, способствующих пролиферации фибробластов; ферроптоз, создающий локальные очаги гибели клеток и провоцирующий продукцию профибротических медиаторов; секреция SASP-факторов от сенесцентных клеток, которая активирует TGF-β и другие ключевые профибротические пути; нарушение митохондриального гомеостаза, влияющее на энергетический метаболизм и устойчивость эпителиальных клеток к стрессу.

Эти механизмы взаимосвязаны и усиливают друг друга, формируя прогрессирующий цикл воспаления, клеточной гибели и фиброза, что делает данные модели особенно подходящими для исследования патогенеза возрастной гипосаливации и связанных с метаболическими расстройствами патологий. Морфология поражения характеризуется атрофией ацинусов, расширением стромы, активностью фибробластов и накоплением коллагена. Количественная морфометрия показывает нарастание площади коллагена во времени. Функционально наблюдаются снижение объема слюны и активности ферментов [16]. На молекулярном уровне это реализуется через пути TGF-β, NF-κB, ферроптоза и митофагии [30]. Современные подходы включают применение мезенхимальных стволовых клеток (MSC) и экзосом для восстановления функции желез, а также внедрение антиферроптозных препаратов и диетических вмешательств. Эти методы находятся в стадии активной разработки.

Систематизация экспериментальных моделей повреждения слюнных желез у грызунов демонстрирует разнообразие подходов, каждый из которых отражает определенные аспекты патогенеза ксеростомии и фиброза. Радиационные модели воспроизводят быстрое и выраженное повреждение ацинарных клеток с последующей активацией фибротических механизмов, включая TGF β-опосредованную продукцию коллагена и SASP-фенотип сенесцентных клеток. Их преимущество заключается в высокой клинической релевантности для пациентов после лучевой терапии опухолей головы и шеи и возможности тестирования антифибротических стратегий в условиях быстропрогрессирующего фиброза. Однако высокая интенсивность повреждения и выраженный стресс могут не полностью отражать постепенное течение хронических воспалительных и возрастных процессов [19, 21, 22].

Медикаментозные и токсические модели, включая воздействие циклофосфамида, цисплатина, 5-FU и других цитостатиков, а также локальное химическое повреждение MgSO₄, позволяют воспроизвести различные механизмы повреждения — от апоптоза и митохондриальной дисфункции до активации воспалительных и профибротических сигнальных путей (NF κB, TGF β). Эти модели полезны для изучения специфических клеточных и молекулярных механизмов повреждения и тестирования цитопротективных или антиоксидантных вмешательств. Ограничением является вариабельность ответов у разных линий животных и необходимость точной стандартизации доз и схем введения агентов [7, 8, 29, 31, 32].

Хирургические и комбинированные подходы, такие как лигирование выводного протока с последующей стимуляцией провоспалительными агентами, позволяют моделировать хронические обструктивные и воспалительные состояния, которые часто встречаются у пациентов с сиалоаденитами и смешанными повреждениями желез. Эти модели демонстрируют ценную возможность изучения процессов регенерации и оценки терапевтических вмешательств после восстановления проходимости протока. Основной недостаток заключается в высокой инвазивности процедур и необходимости контролировать степень воспалительной реакции, чтобы обеспечить воспроизводимость результатов [20, 27].

Возрастные и метаболические модели (D-галактоза, гипоэстрогения, ожирение, диабет) выявляют ключевые механизмы хронического повреждения: оксидативный стресс, ферроптоз, накопление AGEs и SASP-факторы, которые способствуют постепенному развитию фиброза и функциональной дисфункции желез. Они особенно актуальны для исследования возрастной гипосаливации и патологий, связанных с метаболическими нарушениями, и позволяют тестировать методы, направленные на замедление старения ткани и улучшение антиоксидантной защиты. Главный вызов этих моделей — медленное течение патологического процесса, что требует длительных экспериментов и тщательного мониторинга функциональных и морфологических параметров [23—25, 33].

Объединяющим ограничением всех моделей остается недостаточная стандартизация количественных методов оценки фиброза. Несмотря на активное использование индекса фиброза (IF), различия в морфометрических подходах и интерпретации данных затрудняют прямое сравнение результатов между исследованиями. Необходима унификация протоколов, включая сочетание морфометрических, функциональных (объем и состав слюны, активность ферментов) и молекулярных (маркерные сигнальные пути) параметров, а также более детальное описание временной динамики развития повреждений и фибротических изменений [14].

Перспективным направлением являются комбинированные модели, объединяющие системные и локальные повреждения, которые более адекватно отражают клинические сценарии, такие как сочетание лучевой терапии с химиотерапией или хроническим воспалением. Также активно развиваются терапевтические подходы, включающие мезенхимальные стволовые клетки, экзосомы, антиферроптозные препараты и диетические вмешательства, которые могут частично восстанавливать функцию желез и замедлять прогрессирование фиброза. Ключевым аспектом дальнейших исследований станет сопоставление эффективности этих методов в разных моделях и выявление оптимальных временных окон для вмешательства.

В целом обзор подтверждает, что выбор модели зависит от исследовательской цели: радиационные и цитотоксические модели подходят для изучения острых и выраженных повреждений, хирургические и LPS-модели — для изучения воспалительных процессов и регенерации, а возрастные и метаболические модели — для долгосрочного изучения хронических фибротических изменений. Интеграция различных подходов с количественной морфометрией и функциональной оценкой позволит сформировать комплексное понимание патогенеза повреждений слюнных желез и ускорить трансляцию экспериментальных данных в клиническую практику.

Экспериментальные модели ксеростомии и фиброза слюнных желез продолжают активно развиваться и предоставляют важные сведения о молекулярных и клеточных механизмах повреждения желез, а также о потенциальных терапевтических подходах. В то же время для повышения научной достоверности и трансляционной ценности результатов необходима унификация методик: стандартизация морфометрических показателей, широкое внедрение индекса фиброза и интеграция данных морфологии, функциональной активности и молекулярных маркеров. Такое комплексное исследование позволит более точно воспроизводить клинические сценарии и оценивать эффективность новых регенеративных и противофибротических стратегий. В перспективе это создает прочную научную платформу для разработки инновационных терапевтических подходов в стоматологии, гериатрии и смежных областях медицины, направленных на восстановление функции слюнных желез и улучшение качества жизни пациентов с хронической гипосаливацией.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.