Visualisierung und Quantifizierung von braunem und beigem Fettgewebe in Mäusen mittels [^18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

Die PET/MR-Bildgebung ermöglicht sowohl qualitative als auch quantitative Messungen an diesen metabolisch aktiven braunen und beigen Adipozyten bei lebenden Tieren, so dass die Aktivität dieser sogenannten thermogenen Adipozyten funktionell gemessen werden kann. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie die Erfassung und Kombination von PET- und MRT-Scans am selben Subjekt ermöglicht und somit eine präzise und gleichzeitige Erfassung von thermogenen Adipozyten in verschiedenen Depots des Kleintiers ermöglicht. Diese Methode kann leicht in jedes präklinische System übertragen oder durch gleichzeitige Bildgebung mehrerer Mäuse in ein Hochdurchsatzformat modifiziert werden, wodurch die statistische Aussagekraft der Bildgebungsdaten zu reduzierten Kosten und Zeit erhöht wird.

Um das interskapuläre braune Fettgewebe zu ernten, legen Sie eine betäubte 8 Wochen alte C57 Black 6-Maus auf ein Heizkissen und machen Sie einen 2-Zentimeter-Schnitt entlang der dorsalen Mittellinie. Entfernen Sie die iBAT-Pads aus dem interskapulären Bereich. Nachdem die Blutung aufgehört hat, verwenden Sie 7-Millimeter-Edelstahl-Wundclips, um den Schnitt zu schließen.

Wenn alle iBAT gesammelt wurden, bringen Sie die Mäuse 14 Tage lang auf einer Intensivstation unter. Verabreichen Sie den Mäusen sechs Tage lang 5 Milligramm pro Kilogramm Meloxicam und entfernen Sie die Clips, sobald die Wunde verheilt ist. Um automatisierte sequenzielle PET/MR-Scans vor der Bildgebung zu ermöglichen, stellen Sie das Unterscheidungsniveau auf 400 bis 600 Kiloelektronenvolt, den Konfidenzmodus auf 1-3, die Scanzeit auf 20 Minuten und das Studienisotop auf F-18 ein, um den Workflow für die PET-Erfassung festzulegen.

Um eine T1-gewichtete Magnetresonanz zur Dämpfungskorrektur zu erfassen, stellen Sie die Gradient Echo-3D-Parameter ein. Um die T2-gewichtete Magnetresonanz als anatomische Referenz zu erfassen, stellen Sie die Fast-Spin Echo 2D-Parameter ein. Um die Rekonstruktion der PET-Bilder zu ermöglichen, verwenden Sie den Tera-Tomo 3D-Algorithmus mit dem Koinzidenzmodus auf 1-3 und mit den Zerfalls-, Totzeit-, Zufalls-, Dämpfungs- und Streukorrekturen, um Bilder mit einer Gesamtvoxelgröße von 0,3 Kubikmillimetern zu erstellen.

Legen Sie einen Tag vor Beginn der bildgebenden Studie zur Überprüfung der Genauigkeit der PET-Quantifizierung die entsprechende PSA auf und füllen Sie eine 5-Milliliter-Spritze mit F18-FDG, wie vom Hersteller empfohlen. Verwenden Sie einen Dosiskalibrator, um die Aktivität der Spritze aufzuzeichnen und den Zeitpunkt der Messung zu notieren. Verwenden Sie in der Software den ROI der interpolierten Ellipse, um ein Volumen von Interesse auf das rekonstruierte Bild der Spritze zu zeichnen und die wiederhergestellte Aktivität mit dem mit dem Dosiskalibrator gemessenen Wert zu vergleichen.

Am Tag des bildgebenden Experiments platzieren Sie die 18F-FDG-Durchstechflasche vorsichtig mit einer Pinzette hinter einem L-Block-Tischschild und verdünnen ein Aliquot Radioisotop in 100 bis 150 Mikrolitern steriler Kochsalzlösung auf eine Gesamtaktivitätskonzentration von 200 bis 250 Mikrocuries. Ziehen Sie die 18F-FDG-Lösung in eine 1-Milliliter-Spritze, die mit einer Nadel ausgestattet ist, und messen Sie die Radioaktivität mit dem Dosiskalibrator wie gezeigt. Notieren Sie das Gewicht der abzubildenden Maus, bevor Sie die 18F-FDG-Lösung in eine Heckvene injizieren.

Beachten Sie die Injektionszeit und die Restradioaktivität der Spritze, um eine Zerfallskorrektur zu ermöglichen. Legen Sie die Maus dann für 60 Minuten zurück in ihren Käfig. Um die injizierte 18F-FDG-Aktivität zu berechnen, subtrahieren Sie die Aktivität in der Spritze vor der Injektion von der nach der Injektion gemessenen Aktivität.

Schalten Sie am Ende der Radioisotopenaufnahmeperiode den Lufterhitzer für das Mausbett des Mikro-PET/MR-Scanners ein. Legen Sie die betäubte FDG-injizierte Maus auf ein Atemkissen im Scannerbett und führen Sie eine Scout-Ansicht durch, um die Mausposition zu bestimmen. Stellen Sie die Position des Mausbetts so ein, dass der gesamte Körper beobachtet werden kann, um sicherzustellen, dass das Zentrum des MRT-Sichtfeldes mit dem Zentrum des Körpers zusammenfällt.

Wählen Sie unter PET-Erfassung die Option Scanbereich bei vorheriger Erfassung aus, um die Position der Scout-Ansicht zu verwenden, und klicken Sie auf Vorbereiten, um das Tierbett von MR zu PET zu verschieben. Wählen Sie OK, um den PET-Scan zu starten. Notieren Sie die Injektionsdosis und die Zeit, die vor und nach der 18F-FDG-Verabreichung im Radiopharmaceutical Editor gemessen wurden, und geben Sie das Gewicht der Maus im Menü "Betreffinformationen" ein.

Sobald der PET-Scan abgeschlossen ist, wählen Sie Vorbereiten, um zur MR-Bildgebung überzugehen und alle MR-Aufnahmen im Studienlistenfenster abzuschließen. Wählen Sie OK, um die MR-Scans zu starten. Nachdem der gesamte Workflow abgeschlossen ist, bewerten Sie kurz die Qualität der aufgenommenen MR-Bilder in der Nachbearbeitungssoftware und klicken Sie auf Home, um das Mausbett von der MR in die ursprüngliche Position zu bewegen.

Wenn alle Mäuse abgebildet wurden, wählen Sie, um die Daten im Menü "Rohscan" zu rekonstruieren, PET-Erfassung, um den fertigen PET-Scan zu laden, und wählen Sie T1-bewertete MR-Erfassung aus, damit eine Materialkarte erstellt werden kann. Verwenden Sie dann den Tera-Tomo 3D-Algorithmus, um die Daten wie demonstriert zu rekonstruieren. Die Entfernung von iBAT vor der Kaltbehandlung verändert die Aktivität des iWAT, wie der bemerkenswerte Anstieg der 18F-FDG-Aufnahme zeigt, der in iWAT durch Mikro-PET/MR-Bildgebung beobachtet wurde.

Darüber hinaus sind multilokuläre Adipozyten, die charakteristisch in beigem Fettgewebe beobachtet werden, bei iWAT von Mäusen nach iBAT-Entfernung stärker ausgeprägt als die bei iWAT von Scheintieren beobachtete Adipozytenmorphologie. Kaltbehandelte, scheinoperierte Mäuse zeigen eine deutlich erhöhte 18F-FDG-Aufnahme in iBAT. Mäuse, bei denen ihr iBAT vor der Kältebehandlung entfernt wurde, zeigen die höchste 18F-FDG-Aufnahme im iWAT.

Tatsächlich führt die Kälteexposition zu einem siebenfachen Anstieg der 18F-FDG-Aufnahme im iBAT von Scheinmäusen, während die Entfernung von iBAT bei den kälteinduzierten Mäusen zu einer achtfachen Zunahme der 18F-FDG-Aufnahme im Vergleich zu thermoneutralen Mäusen führt, bei denen nur eine bescheidene zweifache Zunahme beobachtet wird. Bei diesem Verfahren ist es wichtig, jede Maus für jede PET/MRT-Aufnahme in eine gleiche Position zu bringen, um die Visualisierung und Quantifizierung von braunen und beigen Adipozyten in verschiedenen Regionen zu verbessern. Mit dieser Methode und zusammen mit anderen MRT-Methoden, wie z.B. Diffusion mit Bildgebung oder Thermometrie, können weitere Einblicke in die räumliche Verteilung und Prävalenz von braunen und beigen Adipozyten bei Mäusen beginnen, die möglicherweise auf den Menschen übertragen werden können.

Diese Methode ermöglicht es den Forschern, die Funktion dieser thermogenen braunen und beigen Adipozyten zu untersuchen. Daher sind sie besonders mächtig, wenn es darum geht, die nichtklinischen thermogenen Signalwege zu untersuchen, bei denen diese klassischen Marker nicht verändert oder hochreguliert werden.