Verwendung einer Kombination aus indirekter Kalorimetrie, Infrarot-Thermografie und Blutzuckerspiegeln zur Messung der Thermogenese von braunem Fettgewebe beim Menschen

Dieses Protokoll quantifiziert die physiologische Bedeutung der Aktivität des menschlichen braunen Fettgewebes, indem es die Kohlenhydratbelastung mit indirekter Kalorimetrie und Änderungen der supraklavikulären Temperatur kombiniert. Dieses Protokoll setzt die Teilnehmer keiner ionisierenden Strahlung aus. Es erkennt Änderungen der gemessenen supraklavikulären Temperatur, kombiniert mit der Kerntemperatur und der Temperatur einer Referenzregion.

Beginnen Sie am Tag der Studie mit der Messung der Größe und des Gewichts der Teilnehmer. Bitten Sie die Teilnehmer, sich auf einen Sockel zu legen. Notieren Sie sich nach 30 Minuten die Basisparameter.

Erlauben Sie den Teilnehmern anschließend, zwischen null und 15 Minuten drei Kohlenhydratübungen von jeweils 90 Gramm zu sich zu nehmen. Lassen Sie die Teilnehmer nach 45 Minuten nach der Kohlenhydratzufuhr die 100 Milligramm der Koffeinbehandlungskapseln einnehmen. Um eine indirekte Kalorimetrie durchzuführen, verwenden Sie einen kalibrierten Atemgasanalysator.

Setzen Sie die kaltsterilisierte Silikonmaske, die mit einem vorsterilisierten Rückatemventil ausgestattet ist, auf den Teilnehmer, um Raumluft zuzuführen. Befestigen Sie es mit einem Netzaufsatz auf dem Gesicht des Teilnehmers und prüfen Sie es auf Undichtigkeiten. Stellen Sie sicher, dass die inspiratorischen und exspiratorischen Schläuche verbunden sind.

Entfernen Sie nach der Probenahme der abgelaufenen Gase die Maske, um die zusätzlichen Messungen durchzuführen und die Substratoxidationsraten zu messen, wie im Textmanuskript beschrieben. Verwenden Sie nach jeder Runde abgelaufener Gasmessungen ein Blutzuckermessgerät, um den Blutzuckerspiegel zu messen. Richten Sie ein berührungsloses Thermometer auf die Mitte der Stirn des Teilnehmers.

Um Infrarot-Thermografie durchzuführen, lassen Sie die Teilnehmer in einer aufrechten Position sitzen und geradeaus schauen, wobei der Hals-zu-Brust-Bereich freiliegt. Positionieren Sie die Wärmebildkamera auf einem Stativ auf Halshöhe, etwa einen Meter vom Gesicht des Motivs entfernt. Stellen Sie nach dem Einschalten der Kamera den Fokus durch Drehen des Fokusrings ein.

Richten Sie einen Laserpointer auf die Mittellinie des Halses des Teilnehmers. Und klicken Sie auf ein Bild. Um die Infrarotbilder zu analysieren, beurteilen Sie die Oberflächentemperaturen der Thoraxregion, die braunes Fettgewebe enthält, indem Sie dreieckige Regionen von Interesse in der supraklavikulären Fossa und eine kreisförmige Region von Interesse auf dem Brustbein platzieren.

Betrachten Sie den Sternumbereich als Kontrollbezugspunkt, da dieser Bereich kein braunes Fettgewebe enthält. Nachdem die Regionen gekreuzt wurden, ermitteln Sie mit der Software den Durchschnitt und die Standardabweichung der Temperatur für jede Region. Die Auswirkungen der Koffeinintervention auf die Temperaturmessungen des Kerns und der supraklavikulären Fossa deuten auf die Thermogenese des braunen Fettgewebes hin.

Die Intervention zeigte einen deutlichen Effekt auf die metabolischen Messungen mit der Erhöhung der supraklavikulären Temperatur und der raschen Senkung des Blutzuckerspiegels. Diese Befunde, kombiniert mit fehlenden Temperaturänderungen in der Kern- und Referenzregion, deuten auf eine Thermogenese des braunen Fettgewebes hin. Ein erhöhter Energieverbrauch führte zu einem verringerten Atemaustauschverhältnis und gleichzeitig zu einer erhöhten Fettoxidation.

Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Raum auf einer stabilen Temperatur gehalten wird, die Silikonmaske richtig sitzt und sich die Wärmebildkamera auf Halshöhe befindet, mindestens einen Meter vom Teilnehmer entfernt. Es wäre ratsam, Blutmarker für Insulin zu messen. Die schnelle Rückkehr des Blutzuckerspiegels nach dem Eingriff deutet darauf hin, dass der Eingriff selbst die Insulinsignalisierung verbessert haben könnte.

Diese Technik ermöglicht die Analyse wiederholter Messungen. Dies ist etwas, das mit PET-Bildgebungsstudien nicht möglich ist. Das Ausmaß, in dem diätetische Inhaltsstoffe und pharmakologische Wirkstoffe die Aktivität des braunen Fettgewebes beim Menschen beeinflussen können, kann nun auf sichere und zugängliche Weise bewertet werden.