Cultivo de fibroblastos cardíacos sobre hidrogeles de rigidez variable : adhesión, morfología, proliferación y senescencia

Abstract

Los cultivos celulares o estudios in vitro son una de las principales herramientas utilizadas para el estudio del comportamiento de las células bajo determinadas condiciones. Sin embargo, estos estudios tienen varias limitaciones, entre las cuales se tiene la rigidez de la matriz de cultivo celular. Las placas de cultivo celular para estudios in vitro suelen estar hechas de poliestireno o vidrio, con valores de rigidez del orden de 3 GPa (3000 KPa), mientras que los tejidos humanos suelen estar por valores del orden de 10 KPa, una diferencia abismal. En el presente trabajo se propone un nuevo protocolo para fabricar matrices blandas para cultivo celular. Estas matrices están hechas de poliacrilamida, mediante un protocolo simple y fácil de reproducir, además de tener un bajo costo. Se pretende encontrar una forma de acercarnos a la rigidez observada en el tejido cardiaco. Se trabajará con fibroblastos cardíacos, los cuales serán cultivados en distintos tipos de matrices, entre los cuales la de principal interés es de poliacrilamida, sin embargo, también se comparará este comportamiento con matrices blandas hechas a partir de dimetilpolisiloxano (PDMSO) y también con las clásicas placas de cultivo de poliestireno. Se evaluó en primer lugar la adhesión, seguido de la morfología y el área celular; luego la proliferación y por último se evaluó la senescencia inducida por doxorrubicina a diferentes niveles de rigidez. Se pudo apreciar cómo la rigidez afecta en los parámetros celulares evaluados en fibroblastos, demostrándose que a mayor rigidez de la matriz aumenta la adhesión, aumenta la proliferación y disminuye la senescencia; mientras que en cuanto a la morfología se pudo observar que a menor grado de rigidez hay una predominancia de células irregulares, indicando mayores posibilidades de senescencia a este nivel de rigidez.

Cell cultures or in vitro studies are one of the main tools used to study cell behavior under certain conditions. However, these studies have several limitations, including the stiffness of the cell culture matrix. Cell culture dishes for in vitro studies are typically polystyrene or glass, with stiffness values of 3 GPa (3000 KPa). At the same time, human tissues usually have stiffness values in the order of 10 KPa, which is a huge difference. This work proposes a new protocol for manufacturing soft matrices for cell culture. These matrices are made of polyacrylamide, using a simple and easy-to-reproduce protocol, and are also low-cost. The goal is to find a way to approximate the stiffness observed in cardiac tissue. We will work with cardiac fibroblasts, which will be cultured in different matrices, the main one of interest being polyacrylamide. However, this behavior will also be compared with soft matrices made from dimethylpolysiloxane (PDMSO) and traditional polystyrene culture plates. Adhesion was evaluated first, followed by morphology and cell area; then proliferation; and finally, doxorubicin-induced senescence at different stiffness levels. It was possible to observe how stiffness affects the cellular parameters evaluated in fibroblasts, demonstrating that greater matrix stiffness increases adhesion and proliferation and decreases senescence. Regarding morphology, it was observed that there is a predominance of irregular cells at lower stiffness levels, indicating a greater likelihood of senescence at these low stiffness levels.