تحديد الجلوكوز الأيض حركية عن طريق 18 F-FDG مايكرو-PET / CT
مايو 2, 2017
تصف هذه الدراسة بروتوكولا يستخدم 18F-FDG والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني / التصوير المقطعي المحوسب (PET / CT) ، جنبا إلى جنب مع النمذجة الحركية ، لتحديد امتصاص 18F-FDG في الجسم الحي في الأنسجة.
الهدف العام من بروتوكول التصوير هذا هو تحديد امتصاص الجلوكوز في الوقت الفعلي في الجسم الحي من مجرى الدم إلى أنسجة معينة في الفئران. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في مجال مرض السكري والتمثيل الغذائي ، مثل تأثير أي علاجات لمرضى السكري على امتصاص الجلوكوز والتمثيل الغذائي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن إجراء التجارب طوليا لتقييم تأثير العمر أو النظام الغذائي على استقلاب الجلوكوز على سبيل المثال.
يوفر تعلم هذه الطريقة معلومات حول استقلاب الجلوكوز في عضلة الصلبة. كما أنه مفيد في الأنسجة الأخرى مثل الكبد والدماغ وقابل للنقل إلى الفئران. يعد العرض المرئي لهذه الطريقة أمرا بالغ الأهمية ، حيث يجب إكمال الحصول على التصوير وخطوات التحليل بشكل صحيح لضمان نتائج دقيقة.
أولا ، امسح غرفة الحث وسرير التصوير والوسادة الحرارية بنسبة 80٪ من الإيثانول. ضع موضوع الفأر في غرفة الحث وقم بتخدير الفأر بنسبة 5٪ من الأيزوفلوران والأكسجين. قم بتأمين وسادة تسخين كهربائية ووسادة استشعار على سرير التصوير.
ضع الماوس في وضع الانبطاح واستمر في توصيل لتر واحد في الدقيقة من 1.5 إلى 2٪ isoflurane بواسطة مخروط الأنف. ضع مرهما بيطري على عيون الفأر لمنع الجفاف. ثم قم بتسخين ذيل الماوس لمدة دقيقة إلى دقيقتين.
بمجرد توسيع وريد الذيل الجانبي ، أدخل إبرة قياس 30 في الوريد. ثبت الإبرة في مكانها بالغراء الجراحي وقم بتوصيل قسطرة بالإبرة. قم بتحميل سرير التصوير في الماسح الضوئي PET / CT ووضع السرير بحيث يمكن الوصول إلى القسطرة من الجزء الخلفي من الجهاز.
قم بتأمين حقنة تحتوي على جرعة F18-FDG العشرة ميجا للقطرة. بعد فترة زمنية محددة بعد تحريض التخدير ، ابدأ فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني لمدة ساعة واحدة وحقن جرعة F18-FDG. عند الانتهاء من فحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ، قم بإجراء فحص التصوير المقطعي المحوسب لمدة 10 دقائق.
بعد الفحص المقطعي المحوسب، انقل سرير التصوير إلى موضعه الأولي وأخرج الماوس من السرير. إما أن تقتل الفأر عن طريق خلع عنق الرحم تحت التخدير ، أو تسمح للفأر بالتعافي في مبيت واحد تحت المراقبة. لبدء معالجة الصور ، قم بتحميل صور التصوير المتوافق مع الإصدار البوزيتروني والتصوير المقطعي المحوسب المعاد بناؤها.
تعيين بيانات التصوير المقطعي المحوسب كمصدر وبيانات التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني كهدف. شارك في تسجيل البيانات ومحاذاة الصور حسب الحاجة. ثم حدد التقدير الكمي لعائد الاستثمار.
استخدم أدوات التحريك والتكبير/التصغير لتحديد منطقة الاهتمام المطلوبة في الصورة. انتقل إلى علامة التبويب إنشاء وحدد أداة فرشاة الرسم. ارسم عائد استثمار يتوافق مع عضلة المعدة.
بعد ذلك ، استخدم وظيفة القياس الكمي لحفظ عائد الاستثمار لاستخراج بيانات نشاط وقت الأنسجة كملف CSV. قم بإلغاء الالتفاف على وظيفة انتشار نقطة النظام المقدرة لخمسة تكرارات باستخدام طريقة فك الالتفاف Van Cittert. بعد ذلك ، ارسم عائد استثمار يتوافق مع الوريد الأجوف.
قم بتصدير بيانات نشاط وقت وظيفة إدخال الدم من صور ما بعد إزالة الالتفاف كملف CSV. قم باستيراد ملفات CSV إلى برنامج جداول البيانات. احفظ البيانات كملفات CSV جديدة وقم بتحويل قيم الامتصاص إلى النسبة المئوية للجرعة المحقونة لكل سنتيمتر مكعب.
ارسم منحنيات نشاط الوقت باستخدام برنامج جدول البيانات. بعد ذلك ، احفظ بيانات الوريد الأجوف المعالجة في ملف CSV جديد. قم بتحويل بيانات الوريد الأجوف إلى وظيفة إدخال البلازما.
حدد الحركية في أداة النمذجة الحركية. استيراد ملفات بيانات عدد النشاط الإجمالي للأنسجة والبلازما. اختر نموذجا من منديلين وثلاثة أقصور.
تأكد من أن معدل إزالة الفسفرة F18-FDG ، K4 ، غير محدد وله قيمة صفر. اضبط جزء حجم الدم ، VB ، على 2٪ لإضافة تشتت إلى وظيفة الإدخال المشتقة من الوريد الأجوف ، استخدم برنامجا مثل disp4dft لإنشاء وظائف إدخال متعددة بأوقات تشتت مختلفة. ثم قم بتحميل وظائف الإدخال مع التشتت واحدة تلو الأخرى وحدد تناسب المنطقة الحالية.
كرر للعثور على وظيفة الإدخال مع التشتت الذي يحتوي على أقل قيمة ChiSquared. باستخدام وظيفة الإدخال المحسنة ، اضبط كسر حجم الدم على قيمة عائمة. قم بملاءمة المنطقة مرة أخرى لتحديد ثوابت المعدل الإقليمية.
ثم احسب ثابت التدفق الإقليمي. تم تصوير الفئران DBDB البالغة من العمر ستة أسابيع المعالجة بالأنسولين أو المحلول الملحي المخزن بالفوسفات بهذه الطريقة. أظهرت الفئران المعالجة بالأنسولين زيادة في نشاط F18-FDG في عضلة المعدة مقارنة بالفئران الضابطة.
لم يلاحظ أي نشاط متزايد في الوريد الأجوف. تم استخدام نموذج من نسيجتين وثلاثة مقصورات للنمذجة الحركية. لم يلاحظ اختلاف معتد به من العنصر الضابط في معدل انتقال F18-FDG من بلازما الشرايين إلى الفضاء داخل الخلايا أو العكس.
ومع ذلك ، كان معدل الفسفرة F18-FDG أعلى بكثير في الفئران المعالجة بالأنسولين. كان ثابت التدفق أعلى في المقابل بالنسبة للفئران المعالجة بالأنسولين. بعد مشاهدة الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تصوير الفئران بشكل صحيح ، ورسم مناطق الاهتمام ، وحساب المعلمات الحركية.
لا تنس أن العمل مع الإشعاع يمكن أن يكون خطيرا ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل التدريب المناسب واستخدام التدريع ومراقبة التعرض عند تنفيذ هذا الإجراء.
اعرض النص الكامل واحصل على الوصول إلى آلاف الفيديوهات العلمية
نظرة عامة
تصف هذه الدراسة بروتوكولاً يستخدم 18 F-FDG وتصوير PET/CT لقياس كمية امتصاص الجلوكوز في الأنسجة داخل الجسم الحي. وتعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص لاستقصاء استقلاب الجلوكوز في أنسجة مختلفة، بما في ذلك العضلات والكبد والدماغ.
المكونات الرئيسية للدراسة
مجال العلم
- علم الأعصاب
- التمثيل الغذائي
- تقنيات التصوير
خلفية علمية
- يركز البروتوكول على امتصاص الجلوكوز من مجرى الدم في الوقت الفعلي.
- يتناول البروتوكول أسئلة جوهرية في أبحاث السكري والتمثيل الغذائي.
- يمكن للتجارب الطولية تقييم تأثير العمر أو النظام الغذائي على استقلاب الجلوكوز.
- يعد العرض المرئي أمراً بالغ الأهمية لضمان دقة الحصول على الصور وتحليلها.
الغرض من الدراسة
- لقياس كمية امتصاص الجلوكوز في أنسجة محددة لدى الفئران.
- لتقييم آثار علاجات مرض السكري على استقلاب الجلوكوز.
- لتوفير رؤى حول العمليات الاستقلابية في الأنسجة المختلفة.
الطرق المستخدمة
- استخدام 18 F-FDG لتصوير امتصاص الجلوكوز.
- التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/التصوير المقطعي المحوسب (PET/CT).
- النمذجة الحركية لتحليل استقلاب الجلوكوز.
- تصميم دراسة طولية للقياسات المتكررة.
النتائج الرئيسية
- إثبات القدرة على قياس امتصاص الجلوكوز في الوقت الفعلي.
- توضيح مدى قابلية تطبيق هذه الطريقة على أنسجة مختلفة.
- توفير إطار عمل للدراسات المستقبلية حول عملية التمثيل الغذائي.
- تسليط الضوء على أهمية الطرق البصرية في ضمان دقة النتائج.
الاستنتاجات
- يعد بروتوكول التصوير فعالاً لدراسة استقلاب الجلوكوز.
- ويمكن تطويعه للاستخدام في نماذج حيوانية أخرى، مثل الجرذان.
- توفر هذه الطريقة رؤى قيمة حول الصحة الأيضية والأمراض.
الأسئلة الشائعة
الأهمية التنفيذية في القطاع الصناعي
يتيح تحديد كمية حركية استقلاب الجلوكوز داخل الجسم (in vivo) الحد من المخاطر الميكانيكية للمرشحات العلاجية التي تستهدف مقاومة الإنسولين وداء السكري. وتدعم هذه الطريقة التحقق من الهدف من خلال تقديم قراءات كمية طولية لمعدلات امتصاص وفسفرة الجلوكوز النوعية للأنسجة. كما تعزز الثقة التنبؤية في النماذج قبل السريرية عن طريق ربط التأثيرات الديناميكية الدوائية بالنتائج الاستقلابية الوظيفية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- القيمة العلمية: تتيح استقصاء الفرضيات العلاجية المتعلقة بنقل الجلوكوز وفسفرته في الأنسجة ذات الصلة بالمرض.
- القيمة التشغيلية: توفر دالة إدخال مشتقة من الصور عبر عملية فك الالتفاف التكرارية، مما يلغي الحاجة إلى أخذ عينات من الدم الشرياني ويزيد من معدل الإنتاجية.
- القيمة التنبؤية: تقدير المعاملات الدقيقة الحركية (K1, k2, k3) لتقييم ارتباط الهدف وتعديل المسار.
الفحص وتطوير المقايسة
- جاهزية المقايسة: توليد منحنيات زمنية معيارية لنشاط الأنسجة بناءً على القياس الكمي لمنطقة الاهتمام (ROI) لضمان تكرار نتائج فحص المركبات.
- المخرجات الكمية: تحويل قيم الامتصاص إلى نسبة مئوية من الجرعة المحقونة لكل cm³، مما يسمح بالمقارنة بين الدراسات المختلفة ونمذجة الاستجابة للجرعة.
- القابلية للتوسع: دعم تصميم الدراسات الطولية لتقييم آثار الجرعات المزمنة على استقلاب الجلوكوز.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- الصلة بالمرض: ينمذج ضعف امتصاص الجلوكوز في حالات مقاومة الأنسولين، وهو ما يمكن ترجمته مباشرة إلى الفسيولوجيا المرضية لمرض السكري من النوع 2.
- الاستمرارية الانتقالية: يسهل تقييم الفعالية العلاجية بدءاً من مراحل الاكتشاف وصولاً إلى المراحل قبل السريرية باستخدام نقاط نهاية حركية متسقة.
- قرارات معدلة حسب المخاطر: يتيح التمييز بين المركبات التي تؤثر على الفسفرة (k3) مقابل تلك التي تؤثر على النقل (K1/k2)، مما يدعم عملية الفرز القائمة على الآلية.
تكامل خطوط المعالجة وسير العمل
تتكامل هذه الطريقة ضمن سلسلة عمليات الاكتشاف، بدءاً من التحقق من الهدف وصولاً إلى تحسين الرصاص، وذلك من خلال توفير التنميط الميتابولي الكمي.
- بيولوجيا الاكتشاف: يدعم اختبار الفرضيات الخاصة بمحسنات حساسية الإنسولين من خلال قياس معدل فسفرة F18-FDG (k3) في العضلات الهيكلية.
- الفحص: يتيح توحيد المقايسات من خلال استخراج بيانات النشاط الزمني للأنسجة والوريد الأجوف استناداً إلى المنطقة ذات الاهتمام (ROI) في شكل ملفات CSV.
- التحليلات: يستخدم نمذجة ذات نسيجين وثلاث حجرات لاستخلاص ثابت التدفق الإقليمي (Ki) كقياس صافٍ لفسفرة الجلوكوز.
- الأبحاث الانتقالية: يربط بالتحقق قبل السريري من خلال إظهار زيادة في Ki لدى الفئران المصابة بالسكري والمعالجة بالإنسولين، مما يعكس تعديل المسار المستهدف.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: يؤسس لسير عمل قابل لإعادة الاستخدام في التصوير والتحليل الحركي يمكن تطبيقه عبر نماذج الأمراض الأيضية المختلفة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: يقلل من الغموض الميكانيكي من خلال التمييز بين حركية النقل وحركية الفسفرة في استقلاب الجلوكوز.
- القيمة التشغيلية: يلغي الحاجة إلى أخذ عينات شريانية عبر دالة إدخال مشتقة من الصور، مما يقلل من إجهاد الحيوانات والتباين التقني.
- القيمة الاستراتيجية: يحسن قرارات المضي قدماً أو التوقف من خلال توفير مؤشرات حيوية ديناميكية دوائية كمية ومبكرة لتعديل الهدف.
- التأثير على المحفظة: يتيح تحديد أولويات المركبات المعدلة وفقاً للمخاطر بناءً على التأثيرات المعتمدة على الجرعة لـ Ki في الأنسجة ذات الصلة بالمرض.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني/التصوير المقطعي المحوسب (PET/CT) للحيوانات الصغيرة، والتعامل مع الكواشف المشعة، وبرمجيات النمذجة الحركية.
- يعتمد على توفر ماسح micro-PET/CT، وتخليق النظائر (18F-FDG)، وأدوات تصحيح التشتت (مثل disp4dft).
- يستلزم توحيد معايير تحديد مناطق الاهتمام (ROI) (مثل العضلة التوأمية الساقية، والوريد الأجوف) ومعاملات فك الالتفاف بين الفرق لضمان إمكانية التكرار.
- يتطلب التكيف عبر الأنظمة النموذجية (مثل الجرذان) التحقق من استقرار الدالة المدخلة ومدى ملاءمة النموذج الحجيري.
- قيد عملي: تفترض الطريقة أن عملية نزع الفسفرة لـ F18-FDG مهملة (k4=0)، وهو ما يجب تأكيده وفقاً لسياق الأنسجة.
![الكمي للنشاط وحة تصلب الشرايين والتهاب الأوعية الدموية باستخدام [18-F] انبعاثات الالكترونات الايجابية Fluorodeoxyglucose التصوير المقطعي / التصوير المقطعي (FDG-PET/CT)](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F3777.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A08.340Z&w=384&q=75)
![شبه كمي تقييم استخدام التتبع فدج [18و] في المرضى الذين يعانون من إصابات الدماغ الشديدة](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F58641.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A20.333Z&w=384&q=75)
![التصور والقياس الكمي للأنسجة الدهنية البنية والبيج في الفئران باستخدام [18F] FDG Micro-PET / MR التصوير](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A22.161Z&w=384&q=75)
