Summary
Funktionell avbildning och mängd av termogena fettdepåer hos möss med hjälp av en mikro-PET/MR imaging-baserad metod.
Abstract
Bruna och beige adipocyter är nu erkända som potentiella terapeutiska mål för fetma och metabola syndrom. Icke-invasiva molekylära bildframställning metoder är avgörande för att ge kritiska insikter i dessa termogena fettdepåer. Här presenterar protokollet en PET/MR imaging-baserad metod för att utvärdera aktiviteten hos bruna och beige adipocyter i mus interscapular brun fettvävnad (iBAT) och inguinal subkutan vit fettvävnad (iWAT). Visualisering och kvantifiering av de termogena fettdepåerna uppnåddes med hjälp av [18F]FDG, den icke-metaboliserbara glukos analogen, som radiotracer, i kombination med den exakta anatomiska informationen som tillhandahålls av MR imaging. PET/MR imaging genomfördes 7 dagar efter kall acklimatisering och kvantitet av [18F]FDG signal i olika fettdepåer genomfördes för att bedöma den relativa mobilisering av termogena fettvävnader. Avlägsnande av iBAT väsentligt ökad kall-framkallad [18F]FDG upptaget i iWAT av mössen.
Introduction
Som svar på förändrade näringsbehov fungerar fettvävnad som en energicachen för att anta antingen lipidlagring eller mobiliseringsläge för att möta kroppens behov1. Dessutom spelar fettvävnad också en nyckelfunktion i termoregulering, via en process som kallas icke-rysande termogenes, även kallad fakultetstermogenes. Detta uppnås vanligtvis av den bruna fettvävnaden (BAT), som uttrycker riklig nivå av mitokondrimembranprotein som inte frikopplar protein 1 (UCP1). Som protonbärare genererar UCP1 värme genom att koppla loss protontransporten och ATP-produktionen2. Vid kall stimulering sätts termogenes i BAT i rörelse genom aktivering av det sympatiska nervsystemet (SNS), följt av frisättning av noradrenalin (NE). NE binder till β3 adrenergiska receptorer och leder till höjning av intracellulär cyklisk AMP (cAMP). Till följd av detta stimulerar cAMP/PKA-beroende engagemang av CREB (cAMP-responselementbindande protein) Ucp1-transkription via direkt bindning på CREB-responselement (CRE)2. Förutom BAT finns brunliknande adipocyter också i vit fettvävnad och kallas därför beige eller brite (brun-i-vitt) celler1,3. Som svar på specifika stimuli (såsom kyla) är dessa annars quiescent beige celler ombyggda för att uppvisa flera brunliknande funktioner, inklusive multilokala lipiddroppar, tätt packade mitokondrier och förstärkt UCP1 uttryck3,4,5.
Djurstudier har visat att bruna och beige adipocyter har flera metaboliska fördelar utöver dess fettreducerande effekt, inklusive insulinsensibilisering, lipidsänkande, anti-inflammation och anti-ateroskleros6,7. Hos människor är mängden beige/brunt fett omvänt korrelerat med ålder, insulinresistensindex och kardiometaboliska störningar8. Dessutom ger aktivering av beige/bruna adipocyter hos människor genom antingen kall acklimatisering eller β3 adrenerga receptoragonist skydd mot en serie metaboliska störningar4,9,10. Dessa bevis visar kollektivt att induktion av brun och beige fettvävnad är en potentiell terapeutisk strategi för hantering av fetma och dess relaterade medicinska komplikationer8.
Intressant, även om de delar liknande funktion, kommer beige och klassiska bruna adipocyter från olika prekursorer och aktiveras av överlappande men distinkta mekanismer1. Därför är in vivo imaging och kvantifiering av bruna och beige adipocyter avgörande för att uppnå en bättre förståelse av den molekylära kontrollen av dessa fettvävnader. För närvarande 18F-fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) positron emissionstomografi (PET) skanning i kombination med datortomografi (CT) är fortfarande guldstandarden för karakterisering av termogena bruna och beige celler i kliniska studier8. Magnetisk resonanstomografi (MRI) använder kraftfulla magnetfält och radiofrekvenspulser för att producera detaljerade anatomiska strukturer. Jämfört med datortomografi genererar MRT bilder av organ och mjuka vävnader med högre upplösning. Här tillhandahålls ett protokoll för visualisering och kvantifiering av funktionella bruna och beige adiposer i musmodeller efter acklimatisering till kall exponering, ett vanligt och mest tillförlitligt sätt att inducera fettbrunning. Denna metod kan tillämpas för att karakterisera de termogena fettdepåerna i små djurmodeller med hög precision.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Protokollet som beskrivs nedan följer djurvårdsriktlinjerna från University of Hong Kong. Djuren som användes i studien var 8 veckor gamla C57BL/6J-möss.
1. Djurkirurgiska ingrepp och kall utmaning
- Utför interscapular BAT (iBAT) dissekering.
- Bedöva mössen genom intraperitoneal injektion av ketamin/xylazin (100 mg/kg kroppsvikt ketamin och 10 mg/kg kroppsvikt xylazin). Efter anestesi, raka musens hår från nacken till strax under scapulae.
- Placera mössen på värmedynan efter desinfektion och gör ett 2 cm snitt längs mössens dorsala mittlinje.
- Ta bort iBAT-kuddarna (bilaterala). I den skenstyrda gruppen, gör samma snitt men lämna iBAT-kuddarna intakta.
- Stäng snittet med 7 mm sårklämmor i rostfritt stål efter att blödningen upphört.
- Efter operationen, ge meloxicam (5 mg/kg i dricksvatten) till mössen i 6 dagar och inhysa dem på en intensivvårdsavdelning (IVA) i 14 dagar. Ta bort klämmorna så snart såret är läkt (7-10 dagar).
- Mössens kalla utmaning: Hys mössen vid termoneutralitet (30 °C) i 14 dagar. På dag 13, förkyla djurburarna i kyla (6 °C) över natten. På dag 14, sätt mössen vid 6 °C i miljökammaren i 7 dagar. Placera två möss i varje bur.
2. Mikro-PET/MR-kalibreringar och arbetsflödesinställningar
OBS: Micro-PET/MR imaging utförs med hjälp av ett sekventiell PET/MR-system (se Tabell över material). Varje mus placeras på bildbädden; första skanning med MR för en anatomisk referens (scoutvy) innan du avancerar till mitten av PET field-of-view (FOV) för en statisk [18F]FDG PET förvärv, följt av MR imaging för anatomisk referens. Ett bildarbetsflöde skapas i skanneroperativprogramvaran (se Tabell över material) för att möjliggöra automatiska, sekventiella PET/MR-skanningar före avbildningssessionen.
- Skapa ett bildarbetsflöde i den operativa programvaran som inkluderar statisk PET-förvärv, MRI-förvärv för dämpningskorrigering och anatomisk referens med hjälp av T1-weigthed 3D-avbildning respektive T2-viktad 2D-avbildning.
- För att förvärva PET, ställ in 400-600 keV nivå diskriminering, F-18 studie isotop, 1-5 tillfällighetsläge och 20 min skanningar.
- För att förvärva T1-viktad MR (för dämpningskorrigering) ställer du in Gradient Echo-3D (TE = 4,3 ms, TR = 16 ms, FOV = 90 x 60 mm, antal excitationer (NEX) = 3, 28 skivor med 0,9 mm tjocklek, voxelstorlek = 0,375 x 0,375 x 0,9 mm).
- För att förvärva T2-viktad MR (anatomisk referens), ställ in Fast-spin Echo 2D (TE = 71,8 ms, TR = 3000 ms, FOV = 90 x 60 mm, NEX = 5, 32 skivor med 0,9 mm tjocklek, voxelstorlek = 0,265 x 0,268 x 0,9 mm3).
- För att rekonstruera PET använder du Tera-Tomo 3D-algoritm (TT3D) (8 iterationer, 6 delmängder) med 1-3 tillfällighetsläge och med förfall, dödtid, slumpmässig, dämpning och spridningskorrigeringar för att skapa bilder med en total voxelstorlek på 0,3 mm3 .
- Utför ett PET-aktivitetstest av mikro-PET/MR-skannern en dag före avbildningsstudiens början för att kontrollera noggrannheten i PET-kvantiteten.
- Förbered en 5 ml-spruta fylld med [18F]FDG enligt tillverkarens riktlinjer (140-220 μCi/5-8 MBq i vatten eller saltlösning).
- Registrera sprutans aktivitet med en doskalibrator (se Materialtabell) och notera mättiden.
- Välj Interpolerad Ellipse ROI om du vill rita en intressevolym (VOI) på den rekonstruerade bilden för att jämföra den återställda aktiviteten med det värde som mäts enligt beskrivningen ovan. Den återställda aktiviteten för en välkalibrerad skanner är korrekt inom ±5%.
3. Injektion av [18F]FDG
- Beställ en klinisk dos på [18F]FDG (10 mCi/370 MBq) från leverantören för dess ankomst till bildlabbet cirka 30 min före den första planerade injektionen. Se till att bära lämplig personlig skyddsutrustning (PPE), såsom labbrock, handskar, personlig strålningsdosimeter t.ex. fingrar, helkropp när du tar emot förpackningen som innehåller radioaktiva material. Byt handskar regelbundet för att förhindra korskontaminering av radioaktiviteten och öka avståndet från den radioaktiva källan så mycket som möjligt.
- Använd tången för att försiktigt överföra [18F]FDG stockflaskan bakom en L-block bordsskiva sköld.
- Dispensera en alikvot på [18F]FDG och späd med steriliserad saltlösning för att ge en total aktivitetskoncentration vid 200-250 μCi/7-9 MBq) i 100-150 μL.
- Dra [18F]FDG-lösningen i en 1 ml-spruta med nål (se Materialtabell), mät radioaktiviteten med hjälp av en doskalibrator inställd på F-18 och registrera mättiden.
- Registrera musens vikt före injektionen. Injicera den beredda [18F]FDG-lösningen via svansvein. Notera injektionstiden och resterna av sprutans radioaktivitet för att möjliggöra sönderfallskorrigering.
- Sätt tillbaka musen i buret och tillåt [18F]FDG-upptag i 60 min innan PET-skanningar.
- Beräkna den injicerade [18F]FDG-aktiviteten med följande formel11:
Injicerad aktivitet (μCi/MBq)
= Aktivitet i sprutan före injektion
- aktivitet i sprutan efter injektion
4. Mikro-PET/MR förvärv
- Slå på luftvärmaren på musbädden så att varm luft kan passera genom den.
- Bedöva musen med 5% isofluran (1 L/min medicinsk O2). När du har inducerat, överför musen till den varma musbädden och behåll anestesi vid 2%-3% isofluran via en näsmaskkon. Placera musen huvudbenägen på bettstången och se till att musen inte sticker ut utanför sängens diameter. Applicera ögonsmörjmedel för att undvika torkning och bildandet av hornhinnans sår.
- Övervaka kroppstemperaturen och andningshastigheten med en termisk sond respektive en andningsplatta. Håll kroppstemperaturen vid 36-37 °C och andningshastigheten vid 70-80 andetag per minut (bpm) genom att justera isoflurannivån.
- Utför en scoutvy för att bestämma muspositionen. Justera musbäddspositionen så att hela muskroppen inkluderas och för att säkerställa att mr-mittFOV är i mitten av muskroppen.
- Under PET-förvärvet i fönstret studielista väljer du Scan Range on Previous Acquisition för att använda scoutvypositionen enligt beskrivningen ovan. Klicka på Förbered dig för att flytta djurbädden från MR till PET. Välj OK för att initiera PET-genomsökningen. Registrera injektionsdosen och injektionstiden mätt före och efter [18F]FDG-administrering i Radiopharmaceutical Editor. Ange musens vikt under menyn Ämnesinformation .
- När PET-skanningen är klar väljer du Förbered dig på att flytta till MR och slutför alla MR-förvärv i fönstret för studielistor. Välj OK för att starta MR-skanningarna.
- När hela arbetsflödet är klart utvärderar du kortfattat kvaliteten på de förvärvade MR-bilderna med hjälp av efterbehandlingsprogramvaran (se Tabell över material). Klicka på hemknappen för att flytta musbädden från MR till den ursprungliga positionen.
- Ta försiktigt bort musen från skannern och sätt tillbaka den i en ren husbur med en uppvärmd platta under för att möjliggöra återhämtning i varm miljö. Förse musen med mat och vatten. Systemet är nu klart för nästa mus i kön.
- Om du vill rekonstruera data väljer du PET-förvärv under Raw Scan-menyn för att läsa in den slutförda PET-genomsökningen. Välj T1-viktad MR-förvärv för skapande av materialkart. Rekonstruera data enligt beskrivningen ovan (se steg 2.5).
- Följ lokala och institutbestämmelser om vård och hantering av bildmus efter PET. Betrakta alla använda sprutor/nålar, handskar, sängkläder och avföring som radioaktivt avfall som kräver särskild hantering/bortskaffande i enlighet med lokala föreskrifter.
5. Analys efter avbildning
- Öppna programvaran Bildanalys (se Tabell över material) och klicka på Ladda DICOM-data för att hämta motsvarande MR- och PET-bilder.
- Utför samregistrering av MR- och PET-bilden genom att dra dessa bilder till visningsfönstret. Klicka på funktionen Automatisk registrering .
- Välj Stelomvandling under den nedrullningsbara menyn Registreringsinställningar . Kontrollera Skift och Rotation under menyn Rigid/Affine .
- Välj T1-viktat MR-förvärv som referens- och PET-förvärv som Reslice under menyn Globalt rollval .
- Kontrollera registreringen i alla tre dimensionerna för att säkerställa en perfekt justering mellan MR- och PET-bilder. För att justera det manuellt, klicka på Manuell registrering.
- Använd Interpolerad Ellipse ROI för att rita VOI på vävnaden av intresse, dvs. iBAT och inguinal vit fettvävnad (iWAT) med MR-bild som referens. Använd penselverktyget och radergummiverktyget för att definiera VOI-kantlinjen. därav vävnadens anatomi. Se till att det inte finns någon överlappningsupptag genom att använda PET-bilden för att undvika spridning från de närliggande organen. Upprepa processen bild för bild tills hela VOI är avgränsad. Om det behövs redigerar du VOI:erna för att upprätthålla konsekventa VOI-volymer mellan varje mus.
- Använd Ellipsoid VOI för att rita en 3 mm3 VOI på lungan som referensorgan. Undvik spillover från det närliggande hjärtat och muskeln.
- När du är klar klickar du på Visa ROI-tabell för att byta namn på varje VOI. Registrera den genomsnittliga radioaktiviteten med VOI och vävnadsvolymen i ett kalkylblad. Arkivera VOI-ritningarna och bilddata till en datalagringsenhet.
- Beräkna det standardiserade upptagningsvärdet (SUV) för alla VOI med hjälp av följande ekvation11:
SUVmean = VOI-radioaktivitet i kBq / (Decay - korrigerad injicerad dos i kBq / mus kroppsvikt i kg), förutsatt en vävnadstäthet på 1 g/ml.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Tre grupper av möss (n = 3 per grupp) genomgick mikro-PET/MR imaging i denna studie, där de var inrymda i antingen termoneutralitet (30 °C) eller kyla (6 °C) i 7 dagar. En grupp möss (n = 3) fick sin iBAT borttagen (iBATx) före kall behandling (figur 1A). Denna metod ledde till en förändring av den vita fettvävnadsaktiviteten hos alla tre mössen. I synnerhet observerades en anmärkningsvärd ökning av [18F]FDG-upptaget i iWAT med hjälp av mikro-PET/MR-avbildning (figur 1B-C). Dessa samregistrerade bilddata visas som maximal intensitet projektion (MIP), där iWAT tydligt avgränsades för att möjliggöra kvantifiering av [18F]FDG upptag. Konsekvent var multilocular adipocytes, som är karakteristiska morfologi för beige adipocyter, mer uttalad i iWAT från iBATx möss, jämfört med den sham drivs gruppen (figur 1D).
För att kontrollera om förändringar i iBAT- och iWAT-aktiviteter vid denna långvariga kallinduktion kan övervakas genom mikro-PET/MR-avbildning utfördes avbildningsstudier på möss som exponerats för 30 °C och 6 °C och resultaten mellan grupperna jämfördes. PET/MR imaging visade också att möss som utsätts för 6 °C har markant förhöjt [18F]FDG-upptag på iBAT hos sham-opererade möss (figur 2A), vilket överensstämmer med den tidigare rapporterade litteraturen11. Möss med sin iBAT borttagen (iBATx) före kall behandling visade det högsta [18F]FDG-upptaget i iWAT bland gruppen 30 °C och 6 °C (figur 2B). PET-bilder kvantifierades ytterligare med hjälp av en SUV-baserad metod. I iBAT orsakade kall exponering en 7-faldig ökning av [18F]FDG-upptag jämfört med 30 °C-gruppen. I iWAT var [18F]FDG-upptaget högre hos kallacklimatiserade iBATx-möss än de återstående grupperna (figur 2C). Avlägsnande av iBAT i de kallinducerade mössen resulterade i en 8-faldig ökning av upptaget av iWAT jämfört med termoneutrality möss, medan endast en blygsam ökning (2-faldig) observerades när iBAT var närvarande hos möss.
Figur 1: Micro-PET/MR Imaging av inguinal vit fettvävnad (iWAT) hos möss. Interscapular brun fettvävnad togs bort kirurgiskt (iBATx). Efter återhämtning var mössen inhyst vid 6 °C i 7 dagar före analys. (A) Flödesschema för kirurgiska och efterföljande ingrepp. B) Illustration av musens position och PET/MR-skannern. C) Maximal intensitetsprojicering (MIP) av samregistrerade PET/MR-bilder. Vita pilar: Plats för iWAT. A: Främre L: Vänster. D) Hematoxylin och Eosin (HE) färgning av iWAT hos sham- och iBATx-möss efter kall exponering. Skalningslist = 100 μm. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: Representativt in vivo [18F]FDG-upptag i brun fettvävnad vid den interscapular regionen (iBAT) och inguinaneous vit fettvävnad (iWAT). Möss inrymda vid termoneutralitet (30 °C), kallaccelererade (6 °C) och kallacklimatiserade + iBATx utsattes för [18F]FDG PET/MR imaging. A) Sagittal-delen av PET/MR-bilder som visar iBAT hos möss. (B) Axiell sektion av PET/MR-bilder som visar bilateral iWAT. C) Kvantitativ analys av [18F]FDG-upptag i iBAT (vänster) och iWAT (höger). Gula pilar: Plats för iBAT. Vita pilar: Plats för iWAT. n = 3 för varje grupp. Värden för SUVratio presenteras som medelvärde ±SD. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I denna studie beskrevs en PET/MR-baserad avbildning och kvantifiering av funktionella bruna och beige fettvävnad i små djur. Denna metod använder den icke-metaboliserbara glukosanalogen [18F]FDG som en avbildningsbiomarkör för att identifiera fettvävnaderna med hög glukosefterfrågan på ett icke-invasivt sätt. MR erbjuder bra mjukvävnad kontrast och kan bättre skilja fettvävnader från närliggande mjuka vävnader och muskler. I kombination med PET möjliggör detta avbildning och kvantifiering av de aktiverade adipocyterna som ett resultat av högt glukosutnyttjande på ett korrekt sätt. De experimentella tillstånd som beskrivs här belyser möjligheten att använda [18F]FDG PET för att studera uppreglering av iBAT och iWAT in vivo, och är potentiellt användbart för utvärdering av de termogena effekterna av nya läkemedelskandidater. Dessutom kan detta protokoll enkelt ändras till högt genomströmningsformat genom att samtidigt avbilda flera möss med hjälp av en specialdesignad djurbädd, vilket ökar den statistiska kraften och förtroendet för bilddata till en reducerad kostnad och tid12,13.
För närvarande är [18F]FDG PET/CT fortfarande det vanligaste tillvägagångssättet för att visualisera BAT hos människor och gnagare och standardprotokoll har etablerats väl8,11. Under de senaste åren finns det också flera studier med [18F]FDG PET/MR imaging för att bedöma BAT hos människor14,15,16. Däremot finns det ingen detaljerad beskrivning av [18F]FDG PET/MRI för små djur. Beskrivs här är ett detaljerat protokoll som bygger på användningen av ett kombinerat PET- och MR-bildsystem hos möss. Denna metod drar nytta av den högre upplösningen av MRI, särskilt på detektion av fettvävnader, vilket gör dem lätta att identifiera och segmentera jämfört med den vanliga CT-metoden. Det nuvarande tillvägagångssättet möjliggör därför en förbättrad noggrannhet i PET-kvantifieringen jämfört med PET/CT-metoden, som är av stort värde för studier på små djur med känsligare fettdepåer. Vid analys av resultaten av vävnader av intresse vid deras baslinjeupptag blir MRI ett viktigt verktyg för att noggrant rita VOI för att säkerställa konsekvens av deras volymer mellan möss och undvika införande av närliggande organ. Dessutom är korrekt bildbehandling som bildregistrering och VOI-avgränsning viktiga för att möjliggöra tillförlitlig kvantifiering. Den anatomiska platsen för den glukos-lyhörda BAT är distinkt mellan människor och mus. Medan den funktionella BAT lokaliserar i den interscapular regionen, [18F]FDG PET/MR imaging-baserade analys identifierar främst funktionella BAT i supraclavicular regionen hos människor14,15,16.
Mössens fasta eller matade status bör också beaktas vid utförandet av [18F]FDG-upptagsexperimentet. I vissa studier fastas mössen i flera timmar eller till och med över natten före upptagningsexperimentet eftersom det antas att endogen glukos kommer att konkurrera med [18F]FDG. I protokollet mättes [18F]FDG vid fed status och stark upptagningssignal observerades fortfarande i både iBAT och iWAT. Detta visar således att det inte är nödvändigt att sätta mössen på en fast status för robusta upptagningssignaler, vilket är mindre fysiologiskt relevant. Försiktighet bör faktiskt iakttas vid undersökning av BAT och beige adipocyter hos fasta djur eftersom ett tidigare fynd har rapporterat att den hypotalamus neuropeptid Y (NPY)-medierade hungersignalen verkar på de medullära motorsystemen för att hämma BAT thermogenesis genom att minska den sympatiska innervation17. Konsekvent, hos människor, föreslås att vid höga kaloriogena dieter, de termogena adipocyterna bränna ut extra kalorier för att upprätthålla energibalansen. När det däremot finns en näringsbrist aktiveras motreglerande mekanismer för att undertrycka energiavfall.
En annan faktor för [18F]FDG PET imaging omfattar vägarna för radiotracer administrering till möss. Intraperitoneala och intravenösa tekniker är två vanliga sätt att injicera [18F]FDG i möss, och båda metoderna resulterar i en relativt liknande biodistribution av [18F]FDG hos möss 60 min efter injektion18. Medan den intraperitoneala metoden är relativt lätt att utföra och injektionen kan göras snabbt för att undvika oönskad stress som läggs på mössen, är direkt injektion oavsiktligt i tarmen vanligt och identifieras inte omedelbart, vilket leder till opålitliga PET-resultat19. Intravenös metod är den föredragna metoden och används i denna studie. Framgångsrik svansveninjektion kan bestämmas när en synlig blod flashback observeras före infusion, vilket indikerar att nålen är korrekt placerad inuti venen för infusion. En begränsning av denna teknik är svårigheten att märka en synlig blod flashback, potentiellt på grund av lågt blodtryck och närvaron av mörkt hår på svansarna. Detta kan övervinnas genom att värma svansen med en varm tvättduk för att öka blodflödet, vilket förbättrar venens synlighet för nålinsättning.
En korrekt skanner och en relevant utrustning är andra viktiga faktorer för tillförlitlig KVANTIFIERING av PET-bilden. Det är absolut nödvändigt att utföra rutinmässiga kvalitetskontrollundersökningar på PET- och MR-komponenter i skannern. Mr-kvalitetskontroll innebär bedömning av signal-till-brus-förhållande på olika T1- och T2-viktade sekvenser, som bör utföras varje vecka i så att skannertillverkaren rekommenderar det. För PET måste aktivitetsnoggrannheten bestämmas med hjälp av en spruta som innehåller en känd koncentration av radioaktivitet varje vecka eller innan en viktig studie inleds. Detta kvalitetskontrollertest gör det också möjligt att fastställa samregistrering av PET- och MR-bilder. Kalibrering måste utföras om den återställda aktiviteten faller utanför det rekommenderade intervallet eller felregistrering mellan PET- och MR-bilder hittas. Dessutom bör doskalibratorn kalibreras regelbundet enligt tillverkarens riktlinjer eftersom detta är ett viktigt verktyg för kvalitetskontroll av skannern samt radioaktivitetsmätning för PET-avbildning.
Denna studie visar att aktiveringen av fettdepåer i både iBAT och iWAT hos möss kan visualiseras och kvantifieras med hjälp av [18F]FDG PET/MR imaging vid exponering för kall temperatur. Den aktuella studien begränsas dock av det faktum att [18F]FDG-upptaget i iWAT var relativt lågt om det inte saknades iBAT. Detta indikerar att jämfört med iBAT som lätt aktiveras av kall stimulans, är beige adipocyter relativt motvilliga att mobiliseras och fungera mer som en backup termogen depå av iBAT hos möss. Effektivare metoder för att inducera [18F]FDG-signalen i iWAT och/eller andra fettdepåer hos normala möss, såsom användning av beigespecifika aktivatorer eller starkare köldutmaningstillstånd, ska identifieras, vilket ligger utanför den aktuella studiens tillämpningsområde.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inga intressekonflikter att avslöja.
Acknowledgments
Vi tackar stödet från National Natural Science Foundation of China (NSFC) - Excellent Young Scientists Fund (Hong Kong and Macau) (81922079), Hong Kong Research Grants Council General Research Fund (GRF 17121520 and 17123419) och Hong Kong Research Grants Council Collaborative Research Fund (CRF C7018-14E) för små djurförsök.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 0.9% sterile saline | BBraun | 0.9% sodium chloride intravenous infusion, 500 mL | |
| 5 mL syringe | Terumo | SS05L | 5 mL syringe Luer Lock |
| Dose Calibrator | Biodex | Atomlab 500 | |
| Eye lubricant | Alcon Duratears | Sterile ocular lubricant ointment, 3.5 g | |
| Insulin syringe | Terumo | 10ME2913 | 1 mL insulin syringe with needle |
| InterView Fusion software | Mediso | Version 3.03 | Post-processing and image analysis software |
| Isoflurane | Chanelle Pharma | Iso-Vet, inhalation anesthetic, 250 mL | |
| Ketamine | Alfasan International B.V. | HK-37715 | Ketamine 10% injection solution, 10 mL |
| Medical oxygen | Linde HKO | 101-HR | compressed gas, 99.5% purity |
| Metacam | Boehringer Ingelheim | 5 mg/mL Meloxicam solution for injection for dogs and cats, 10 mL | |
| nanoScan PET/MR Scanner | Mediso | 3 Tesla MR | |
| Nucline nanoScan software | Mediso | Version 3.0 | Scanner operating software |
| Wound clips | Reflex 7 | 203-100 | 7mm Stainless steel wound clips, 20 clips |
| Xylazine | Alfasan International B.V. | HK-56179 | Xylazine 2% injection solution, 30 mL |
References
- Rosen, E. D., Spiegelman, B. M. What we talk about when we talk about fat. Cell. 156 (1-2), 20-44 (2014).
- Cannon, B., Brown Nedergaard, J. adipose tissue: function and physiological significance. Physiological Review. 84 (1), 277-359 (2004).
- Jal Wu,, et al. Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and. 150 (2), 366-376 (2012).
- Cypess, A. M., et al. Activation of human brown adipose tissue by a beta3-adrenergic receptor agonist. Cell Metabolism. 21 (1), 33-38 (2015).
- Ishibashi, J., Seale, P.
- Jal Schulz, T., et al. Brown-fat paucity due to impaired BMP signalling induces compensatory browning of white fat. Nature. 495 (7441), 379-383 (2013).
- Pal Cohen,, et al. Ablation of PRDM16 and beige adipose causes metabolic dysfunction and a subcutaneous to visceral fat switch. Cell. 156 (1-2), 304-316 (2014).
- Mal Cypess, A., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. New England Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).
- Aal vander Lans, A., et al. Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis. Journal of Clinical Investigation. 123 (8), 3395-3403 (2013).
- Jal Hanssen, M., et al. Short-term cold acclimation improves insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes mellitus. Nature Medicine. 21 (8), 863-865 (2015).
- Wang, X., Minze, L. J., Shi, Z. Z. Functional imaging of brown fat in mice with 18F-FDG micro-PET/CT. Journal of Visualized Experiments: JoVE. 69, (2012).
- Greenwood, H. E., Nyitrai, Z., Mocsai, G., Hobor, S., Witney, T. H. High-throughput PET/CT imaging using a multiple-mouse imaging system. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 61 (2), 292-297 (2020).
- Carter, L. M., Henry, K. E., Platzman, A., Lewis, J. S. 3D-printable platform for high-throughput small-animal imaging. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 61 (11), 1691-1692 (2020).
- Jal Andersson,, et al. Estimating the cold-induced brown adipose tissue glucose uptake rate measured by (18)F-FDG PET using infrared thermography and water-fat separated MRI. Scientific Reports. 9 (18), 12358 (2019).
- Eal Lundstrom,, et al. Brown adipose tissue estimated with the magnetic resonance imaging fat fraction is associated with glucose metabolism in adolescents. Pediatric Obesity. 14 (9), (2019).
- Eal Lundstrom,, et al. Magnetic resonance imaging cooling-reheating protocol indicates decreased fat fraction via lipid consumption in suspected brown adipose tissue. PLoS One. 10 (4), 0126705 (2015).
- Nakamura, Y., Yanagawa, Y., Morrison, S. F., Nakamura, K. Medullary reticular neurons mediate neuropeptide Y-induced metabolic inhibition and mastication. Cell Metabolism. 25 (2), 322-334 (2017).
- Jal Fueger, B., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 47 (6), 999-1006 (2006).
- Vines, D. C., Green, D. E., Kudo, G., Keller, H. Evaluation of mouse tail-vein injections both qualitatively and quantitatively on small-animal PET tail scans. Journal of Nuclear Medicine Technology. 39 (4), 264-270 (2011).
![Visualisering och kvantifiering av bruna och beige fettvävnader hos möss med [<sup>18F</sup>]FDG Micro-PET/MR Imaging](https://cloudfront.jove.com/CDNSource/teasers/62460.jpg)
