本研究描述了一种利用 18F-FDG 与正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）成像结合动力学建模，用于定量分析 体内实时摄取 18F-FDG 进入组织。
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本文内容
摘要
摘要
本文描述了以下方法的使用： 18F-FDG 与微型 PET/CT 成像以确定 体内 小鼠葡萄糖代谢动力学（可推广至大鼠）。由于胰岛素抵抗导致多种器官系统对葡萄糖的摄取和代谢受损，是2型糖尿病的典型特征。该技术通过迭代去卷积方法从下腔静脉提取图像衍生的输入函数，从而无需采集动脉血样。将组织和下腔静脉的时间-放射性曲线拟合至双组织三室模型，可估算与葡萄糖代谢相关的动力学微参数 18F-FDG 从血浆到细胞内空间的摄取率、从细胞内空间到血浆的转运速率以及 18F-FDG 磷酸化。该方法能够在纵向研究中对葡萄糖摄取和代谢动力学进行多项测量，同时为治疗干预的效果提供深入见解。
引言
本研究的目的是开发一种基于正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）的方法，用于定量分析 体内，小鼠特定组织从血液中实时摄取葡萄糖。这是通过使用 18F标记的氟脱氧葡萄糖（FDG）用于测量葡萄糖摄取，并结合动力学建模以估算代谢速率 18F-FDG 从血浆到细胞内空间的摄取率、从细胞内空间回到血浆的转运速率以及 18F-FDG 磷酸化。
在啮齿类动物中, 18F-FDG 已被用于多种癌症治疗的临床前评估1，肿瘤进展的研究2 以及肿瘤代谢3 以及棕色脂肪库的成像4神经炎症5 以及脑代谢6.
传统方法用于检测小鼠（和大鼠）组织特异性葡萄糖摄取时，通常涉及使用3H或14C放射性标记的2-脱氧葡萄糖进行处理，随后实施安乐死，采集组织并测量各组织中的放射活性7。而PET/CT技术能够在活体动物中同时无创地测定多个器官和区域的葡萄糖....
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方案
本研究中描述的所有实验程序均经悉尼地方卫生区和悉尼大学动物伦理委员会批准，并遵循美国国立卫生研究院（NIH）的指导原则 实验动物护理和使用的指南第八版（2011年）
1. 动物准备
注意：本方案中使用雄性 db/db 小鼠（BKS.Cg-Dock7m +/+ Leprdb/J) 在群体饲养条件下维持培养 随意摄取 6周龄前可自由进食和饮水。成像时小鼠体重约为30 g。本方案所用小鼠的空腹血糖水平均在10至14 mmol/L之间。
- 如有需要，对小鼠进行禁食处理。在本示例中，在实验操作前对小鼠禁食 5 h。
- 在成像开始前，用目标试剂（e.g. 药物、蛋白质、多肽）处理小鼠。在本例中，在成像开始前 30 min，皮下注射胰岛素（3 U/kg 人胰岛素）或等体积的 PBS。
2. 设置工作流程
注意：本方案在 PET/CT 扫描仪上实施。先采集 PET 数据，再采集 CT 数据。
- PET 设置：
- 选择同位素为 18F，扫描持续时....
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结果
我们此前曾利用 db/db 小鼠模型，研究提高血浆 apoA-I 水平对葡萄糖摄取和代谢动力学的影响13。在本研究中，我们采用胰岛素治疗的 db/db 小鼠，以证明 PET/CT 成像技术在实时监测 18F-FDG 从血浆进入腓肠肌摄取过程中的应用价值。
6 周龄的 db/db 小鼠在 PET 扫描开始前 30 分钟，通过皮下注射给予 3 U 人胰岛素/kg 或等体积的 PBS 进行麻醉处理。小鼠通过静脉注射给予 10 MBq 的 18F-FDG，并通过 PET 测量 60 分钟内的摄取情况。随后进行 CT 扫描以提供解剖学参考。
使用 CT 图像在下腔静脉和腓肠肌上绘制感兴趣区域（图 2）。对 db/db .......
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讨论
本文所述方案代表了一种可靠且非侵入性的方法，用于测定葡萄糖从小鼠血液进入组织的摄取动力学及其后续代谢过程。
db/db 小鼠是2型糖尿病的一种公认动物模型14，已被广泛用于研究胰岛素抵抗及相关干预措施。然而，既往研究仅对心脏15以及心脏和骨骼肌16中的终点摄取进行了定量分析。
利用动力学分析来确定生理速率常数，并对18F-FDG从血浆进入组织的摄取过程进行建模，有助于深入了解抗糖尿病治疗对葡萄糖摄取和代谢的影响。此外，这些实验可进行纵向重复，以评估例如年龄或饮食对葡萄糖代谢的影响。相比传统方法——需处死动物并采集目标器官，因而仅能提供单时间点信息——该方法具有明显优势。
尽管先前已使用完整心脏17以及小鼠的心脏、肝脏和血液样本.......
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
本工作获得了澳大利亚国家成像设施补贴访问资助（授予BJC）以及澳大利亚国家卫生与医学研究委员会项目资助（482800，授予KAR和PJB）的支持。作者谨此感谢Andrew Arthur、Hasar Hazme和Marie-Claude Gregoire在本方法开发过程中提供的支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 正电子发射断层扫描/计算机断层扫描仪 | 西门子 | Inveon | |
| 18F-FDG | PETNET Solutions | ||
| 异氟烷 | Pharmachem | ||
| 30 号针头 | BD | 305106 | |
| PMOD 建模软件 | PMOD Technologies | ||
| BKS.Cg-Dock7m +/+ Leprdb/J 小鼠 | 杰克逊实验室 | 000642 | |
| 人胰岛素 | Sigma-Aldrich |
参考文献
- Jensen, M. M., Kjaer, A. Monitoring of anti-cancer treatment with (18)F-FDG and (18)F-FLT PET: a comprehensive review of pre-clinical studies. Am J Nucl Med Mol Imaging. 5, 431-456 (2015).
- Duncan, K., et al.
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