Влияние N,N-диметилимиддикарбоимида диамида (метформина гидгохлорида) на остеогенную дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток эпикардиальной жировой ткани

Обоснование. На сегодняшний день не разработано специфических методов профилактики и терапии коронарного кальциноза. Анализ литературы показал, что использование определённых фармакологических препаратов у пациентов с ишемической болезнью сердца существенно снижает риск развития данного патологического состояния. Препараты, механизм действия которых заключается в регуляции клеточного метаболизма, могут служить перспективным средством для управления остеогенной дифференцировкой мультипотентных клеток в сердечно-сосудистой системе и, как следствие, предотвращать появление массивного кальциноза сосудов сердца.

Цель. Оценить влияние разных концентраций N, N-диметилимиддикарбоимида диамида (ДМКД) на остеогенную дифференцировку мезенхимальных стволовых клеток (МСК) эпикардиальной жировой ткани (ЭЖТ).

Методы. МСК получали из биоптатов ЭЖТ, взятых во время операции коронарного шунтирования. Культуры клеток пассировали до 3-го пассажа, после чего проводили иммунофенотипирование и остеогенную дифференцировку. Для дифференцировки МСК использовали остеогенную среду нативно и с добавлением 10, 50 и 100 мкмоль ДМКД. Оценку остеогенеза проводили по измерению уровня в супернатантах клеточных культур белков (RUNX2, остеопонтина, щелочной фосфатазы) и окрашивания клеточных культур с последующим определением интенсивности окраски.

Результаты. На протяжении дифференцировки клетки, инкубирующиеся в среде с добавлением 50 мкмоль ДМКД демонстрировали высокие уровни синтетической активности остеогенных белков. Остеобласты, дифференцировавшиеся с добавлением 50 мкмоль ДМКД, синтезировали в 1,1 раза больше кальция по сравнению с МСК, инкубирующихся с другими концентрациями ДМКД, и в 1,3 раза больше, чем в контрольных культурах (р = 0,001).

Вывод. Добавление ДМКД в среды для дифференцировки МСК ЭЖТ пациентов с ИБС значительно усиливает синтез ключевых маркеров остеобластной дифференцировки. Особенно выраженное влияние было отмечено при концентрации 50 мкмоль препарата.

1. Бойцов С.А. Состояние кардиологической помощи в субъектах Центрального, Уральского, Сибирского и Дальневосточного федеральных округов Российской Федерации. Cardioweb.ru. 2023. URL: https://cardioweb.ru/files/glavny-kardiolog/2023/Boytsov [date of access: 02.11.2025].

2. Bourantas CV, Zhang YJ, Garg S, Mack M, Dawkins KD, Kappetein AP, et al. Prognostic implications of severe coronary calcification in patients undergoing coronary artery bypass surgery: an analysis of the SYNTAX study. Catheter Cardiovasc Interv. 2015; 85(2): 199-206. doi: 10.1002/ccd.25545

3. Майоров Г.Б., Курбанов С.К., Власова Э.Е., Галяутдинов Д.М., Васильев В.П., Ширяев А.А. и др. Проблема кальциноза при коронарной болезни сердца: вопросы диагностики, прогноза и выбора лечения. Кардиологический вестник. 2018; 13(4): 4-10. doi: 10.17116/Cardiobulletin2018130414

4. Liu W, Zhang Y, Yu CM, Ji QW, Cai M, Zhao YX, et al. Current understanding of coronary artery calcification. J Geriatr Cardiol. 2015; 12(6): 668-75. doi: 10.11909/j.issn.1671-5411.2015.06.012

5. Lu Y, Wang Y, Weng T, Chen Z, Sun X, Wei J, et al. Association between Metformin Use and Coronary Artery Calcification in Type 2 Diabetic Patients. J Diabetes Res. 2019; 2019: 9484717. doi: 10.1155/2019/9484717

6. Smieszek A, Tomaszewski KA, Kornicka K, Marycz K. Metformin promotes osteogenic differentiation of adipose-derived stromal cells and exerts pro-osteogenic effect stimulating bone regeneration. J Clin Med. 2018; 7(12): 482. doi: 10.3390/jcm7120482

7. Cao X, Li H, Tao H, Wu N, Yu L, et al. Metformin inhibits vascular calcification in female rat aortic smooth muscle cells via the AMPK-eNOS-NO pathway. Endocrinology. 2013; 154(10): 3680-9. doi: 10.1210/en.2013-1002

8. Phadwal K, Koo E, Jones RA, Forsythe RO, Tang K, et al. Metformin protects against vascular calcification through the selective degradation of Runx2 by the p62 autophagy receptor. J Cell Physiol. 2022; 237(11): 4303-4316. doi: 10.1002/jcp.30887

9. Rao KS, Spees JL. Harnessing Epicardial Progenitor Cells and Their Derivatives for Rescue and Repair of Cardiac Tissue After Myocardial Infarction. Curr Mol Biol Rep. 2017; 3(3): 149-158. doi: 10.1007/s40610-017-0066-6

10. Boström KI, Yao J, Guihard PJ, Blazquez-Medela AM, Yao Y. Endothelial-mesenchymal transition in atherosclerotic lesion calcification. Atherosclerosis. 2016; 253: 124-127. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2016.08.046

11. Kostina A, Lobov A, Semenova D, Kiselev A, Klausen P, Malashicheva A. Context-Specific Osteogenic Potential of Mesenchymal Stem Cells. Biomedicines. 2021; 9(6): 673. doi: 10.3390/biomedicines9060673

12. Учасова Е.Г., Дылева Ю.А., Слесарева Т.А., Белик Е.В., Понасенко А.В., Великанова Е.А. и др. Остеогенный потенциал мезенхимальных стволовых клеток эпикардиальной жировой ткани у пациентов с ишемической болезнью сердца. Бюллетень сибирской медицины. 2025; 24(1): 86-95. doi: 10.20538/1682-0363-2025-1-86-95

13. Слесарева Т.А., Учасова Е.Г., Дылева Ю.А., Горбатовская Е.Е., Белик Е.В., Матвеева В.Г. и др. Возрастные особенности иммунофенотипа мезенхимальных стволовых клеток периваскулярной жировой ткани у пациентов с пороками сердца. Гены и Клетки. 2025; 20(2): 141-151. doi: 10.17816/gc643445

14. Dominici M, Le Blanc K, Mueller I, Slaper-Cortenbach I, Marini F, Krause D, et al. Minimal criteria for defining multipotent mesenchymal stromal cells. The International Society for Cellular Therapy position statement. Cytotherapy. 2006; 8(4): 315-7. doi: 10.1080/14653240600855905

15. Graham GG, Punt J, Arora M, Day RO, Doogue MP, Duong JK, et al. Clinical pharmacokinetics of metformin. Clin Pharmacokinet. 2011; 50(2): 81-98. doi: 10.2165/11534750-000000000-00000

16. Turkistani A, Al-Kuraishy HM, Al-Gareeb AI, Alexiou A, Papadakis M, et al. Pharmacological characterization of the antidiabetic drug metformin in atherosclerosis inhibition: A comprehensive insight. Immun Inflamm Dis. 2024; 12(8): e1346. doi: 10.1002/iid3.1346

17. Davidsen L, Jensen MH, Cook ME, Vestergaard P, Knop FK, et al. Metformin treatment is associated with reduced risk of hypoglycaemia, major adverse cardiovascular events, and all-cause mortality in patients with post-pancreatitis diabetes mellitus: a nationwide cohort study. Eur J Endocrinol. 2024; 190(1): 44-53. doi: 10.1093/ejendo/lvad175

18. Bu Y, Peng M, Tang X, Xu X, Wu Y, Chen AF, et al. Protective effects of metformin in various cardiovascular diseases: Clinical evidence and AMPK-dependent mechanisms. J Cell Mol Med. 2022; 26(19): 4886-4903. doi: 10.1111/jcmm.17519

19. Schernthaner G, Brand K, Bailey CJ. Metformin and the heart: Update on mechanisms of cardiovascular protection with special reference to comorbid type 2 diabetes and heart failure. Metabolism. 2022; 130: 155160. doi: 10.1016/j.metabol.2022.155160

20. Qiu X, Xu Q, Xu T, Wan P, Sheng Z, Han Y, et al. Metformin alleviates β-glycerophosphate-induced calcification of vascular smooth muscle cells via AMPK/mTOR-activated autophagy. Exp Ther Med. 2021; 21(1): 58. doi: 10.3892/etm.2020.9490

21. Deng M, Su D, Xu S, Little PJ, Feng X, Tang L, et al. Metformin and Vascular Diseases: A Focused Review on Smooth Muscle Cell Function. Front Pharmacol. 2020; 11: 635. doi: 10.3389/fphar.2020.00635

22. Zhao X, Pathak JL, Huang W, Zhu C, Li Y, Guan H, et al. Metformin enhances osteogenic differentiation of stem cells from human exfoliated deciduous teeth through AMPK pathway. J Tissue Eng Regen Med. 2020; 14(12): 1869-1879. doi: 10.1002/term.3142

23. Lei T, Deng S, Chen P, Xiao Z, Cai S, Hang Z, et al. Metformin enhances the osteogenesis and angiogenesis of human umbilical cord mesenchymal stem cells for tissue regeneration engineering. Int J Biochem Cell Biol. 2021; 141: 106086. doi: 10.1016/j.biocel.2021.106086

24. Komori T. Regulation of osteoblast differentiation by Runx2. Adv Exp Med Biol. 2010; 658: 43-9. doi: 10.1007/978-1-4419-1050-9_5

25. Phadwal K, Koo E, Jones RA, Forsythe RO, Tang K, Tang Q, et al. Metformin protects against vascular calcification through the selective degradation of Runx2 by the p62 autophagy receptor. J Cell Physiol. 2022; 237(11): 4303-4316. doi: 10.1002/jcp.30887

26. Phadwal K, Tan X, Koo E, Zhu D, MacRae VE. Metformin ameliorates valve interstitial cell calcification by promoting autophagic flux. Sci Rep. 2023; 13: 21435. doi: 10.1038/s41598-023-47774-6

27. Liang G, Feng Y, Jiang Y, Qu F. The Potential Therapeutic Role of Metformin in Diabetic and Non-Diabetic Bone Impairment. Pharmaceuticals (Basel). 2022; 15(10): 1274. doi: 10.3390/ph15101274

28. Si J, Wang C, Zhang D, Wang B, Zhou Y. Osteopontin in Bone Metabolism and Bone Diseases. Med Sci Monit. 2020; 26: e919159. doi: 10.12659/MSM.919159

29. Malaval L, Follet H, Farlay D, Gineyts E, Rizzo S, Thomas C, et al. OPN, BSP, and Bone Quality-Structural, Biochemical, and Biomechanical Assessment in OPN-/-, BSP-/-, and DKO Mice. Calcif Tissue Int. 2024; 115(1): 63-77. doi: 10.1007/s00223-024-01217-0

30. Seung Min. The Role of Alkaline Phosphatase in Bone Mineralization: Mechanisms and Clinical Implications. Bioceram Dev App. 2024; 14(2): 257. doi: 10.37421/2090-5025.2024.14.257