Uma técnica seminal que abriu caminho para importantes insights sobre a fisiologia do cardiomiócito é o isolamento de cardiomiócitos ventriculares vivos de corações intactos1. Cardiomiócitos isolados podem ser usados para estudar a estrutura e função celular normal, ou as consequências de experimentos in vivo; por exemplo, avaliar alterações na eletrofisiologia celular ou acoplamento excitação-contração em modelos animais de doença cardíaca. Além disso, cardiomiócitos isolados podem ser usados para cultura celular, intervenções farmacológicas, transferência genética, engenharia de tecidos e muitas outras aplicações. Portanto, métodos eficientes para isolamento cardiomiócito são de valor fundamental para a pesquisa cardíaca básica e translacional.
Cardiomiócitos de pequenos mamíferos, como roedores, e de mamíferos maiores, como porcos ou cães, são comumente isolados pela perfusão coronária do coração com soluções contendo colagens brutas e/ou proteases. Este foi descrito como o método "padrão ouro" para o isolamento do cardiomiócito, resultando em rendimentos de até 70% das células viáveis2. A abordagem também tem sido utilizada com corações humanos, resultando em rendimentos de cardiomiócitos aceitáveis3,,4,5. No entanto, como a perfusão coronária só é viável se o coração intacto ou uma grande cunha miocárdia contendo um ramo da artéria coronária estiver disponível, a maioria dos espécimes cardíacos humanos não são adequados para esta abordagem devido ao seu pequeno tamanho e à falta de vasculatura apropriada. Portanto, o isolamento dos cardiomiócitos humanos é desafiador.
As amostras do miocárdio humano consistem principalmente em pedaços de tecido de tamanho variável (aproximadamente 0,5 x 0,5 x 0,5 cm a 2 x 2 x 2 cm), obtidos através de biópsias endomyocárdias6,mectomias septal7,implantações VAD8, ou de corações explanados9. Os procedimentos mais comuns para isolamento cardiomiocócito começam com picar o tecido usando uma tesoura ou um bisturi. Os contatos célula-células são então interrompidos pela imersão em tampões livres de cálcio ou de baixo cálcio. Isso é seguido por múltiplas etapas de digestão com extratos de enzimas brutas ou enzimas purificadas como proteases (por exemplo, trippsina), colagenase, hialuronidase ou elastase, resultando em desintegração da matriz extracelular e liberação de cardiomiócitos. Em um passo final e crítico, uma concentração fisiológica de cálcio deve ser cuidadosamente restaurada, ou danos celulares podem ocorrer devido ao cálcio-paradoxo10,,11,12. Essa abordagem de isolamento é conveniente, mas geralmente ineficiente. Por exemplo, um estudo descobriu que quase 1 g de tecido miocárdio era necessário para obter um número suficiente de cardiomiócitos adequados para experimentos subsequentes13. Uma possível razão para baixos rendimentos é o método relativamente severo de picar o tecido. Isso pode danificar particularmente os cardiomiócitos localizados nas bordas do pedaço, embora esses miócitos sejam mais propensos a serem liberados por digestão enzimática.
Outro aspecto que pode influenciar a eficiência do isolamento e a qualidade das células obtidas a partir de espécimes humanos é a duração da isquemia tecidual. A maioria dos protocolos menciona o curto tempo de transporte para o laboratório como pré-requisito para bons resultados. Isso restringe o estudo de cardiomiócitos ventriculares humanos a laboratórios com instalações de cirurgia cardíaca próximas. Juntas, essas restrições dificultam a verificação de achados importantes de modelos animais em cardiomiócitos humanos. Protocolos de isolamento aprimorados que permitem altos rendimentos de cardiomiócitos de pequenas quantidades de tecido, de preferência sem danos graves após tempos de transporte prolongados, são, portanto, desejáveis.
Descrito aqui é um protocolo de isolamento baseado na digestão enzimática de finas fatias de tecido miocárdio geradas com um vibratome14,15. Demonstramos que o isolamento de fatias de tecido é muito mais eficiente do que o de pedaços de tecido picados com tesouras. O método descrito não só permite altos rendimentos de cardiomiócitos humanos viáveis de pequenas quantidades de tecido miocárdio, mas também é aplicável a espécimes armazenados ou transportados em solução cardioplégica fria por até 36 h.