Name: הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז בעכברים באמצעות 18F FDG מיקרו-PET/MR הדמיה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: למד הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [18F]FDG מיקרו-PET/MR. שיטה זו מאפשרת הערכה לא פולשנית של פעילות תרמוגנית ומוביליזציה של מצבורי שומן בתגובה לקור.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

אנו מודים לתמיכת הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (NSFC) - קרן מדענים צעירים מצוינים (הונג קונג ומקאו) (81922079), קרן המחקר של הונג קונג מעניקה קרן מחקר כללית של המועצה (GRF 17121520 17123419), וקרן המחקר של הונג קונג (CRF C7018-14E) לניסויי הדמיה לבעלי חיים קטנים.

הפרוטוקול המתואר להלן עוקב אחר הנחיות הטיפול בבעלי חיים של אוניברסיטת הונג קונג. בעלי החיים ששימשו במחקר היו עכברי C57BL/6J בני 8 שבועות.
1. הליכים כירורגיים בבעלי חיים ואתגר קור
<ol><li>בצעו ניתוח BAT (iBAT) אינטרסקולרי.<ol>
<li>מרדים את העכברים על ידי הזרקה תוך-פריטטונית של קטמין/קסילאזין (100 מ"ג/ק"ג קטמין במשקל גוף ו-10 מ"ג/ק"ג ק"ג ק"ג קסילאזין במשקל גוף). לאחר הרדמה, לגלח את השיער של העכבר מהצוואר ממש מתחת לעצם השכם.</li>
		<li>מניחים את העכברים על כרית החימום לאחר חיטוי ולעשות חתך 2 ס"מ לאורך קו האמצע הגבי של העכברים.</li>
		<li>הסר את רפידות iBAT (דו צדדי). בקבוצה המופעלת בלוף, לעשות את אותו חתך אבל להשאיר את רפידות iBAT ללא פגע.</li>
		<li>סגור את החתך באמצעות 7 מ"מ פצע נירוסטה קליפים לאחר הדימום מפסיק.</li>
		<li>לאחר הניתוח, יש לתת meloxicam (5 מ"ג/ק"ג במי שתייה) לעכברים למשך 6 ימים ולשכן אותם ביחידה לטיפול נמרץ (טיפול נמרץ) למשך 14 יום. הסר את הקליפים ברגע הפצע נרפא (7-10 ימים).</li>
	</ol>
</li>
	<li>אתגר קר של העכברים: לשכן את העכברים בתרמונוטרליות (30 °C (30 °F) במשך 14 ימים. ביום 13, מראש לצנן את כלובי בעלי החיים בקור (6 °F ) לילה. ביום 14, לשים את העכברים ב 6 °C (6 °F) בתא הסביבתי במשך 7 ימים. שים שני עכברים בכל כלוב.</li>
</ol>2. כיול מיקרו-PET/MR והגדרת זרימת עבודה
הערה: הדמיית Micro-PET/MR מתבצעת באמצעות מערכת PET/MR רציפה (ראה טבלת חומרים). כל עכבר ממוקם על מיטת ההדמיה; סריקה ראשונה עם ה- MR לקבלת הפניה אנטומית (תצוגת סקאוט) לפני התקדמות למרכז שדה הראייה PET (FOV) לקבלת רכישה סטטית [18F]FDG PET, ואחריה הדמיית MR לעיון אנטומי. זרימת עבודה של הדמיה נוצרת בתוכנת הפעלת הסורק (ראה טבלת חומרים) כדי לאפשר סריקות PET/MR אוטומטיות ורציפות לפני הפעלת ההדמיה.
<ol><li>צור זרימת עבודה של הדמיה בתוכנת ההפעלה הכוללת רכישת PET סטטית, רכישות MRI לתיקון הנחתה, והפניה אנטומית באמצעות הדמיה תלת-ממדית T1-weigthed והדמיה דו-ממדית משוקללת T2, בהתאמה.</li>
	<li>כדי לרכוש PET, להגדיר 400-600 qV רמה אפליה, איזוטופ מחקר F-18, מצב צירוף מקרים 1-5 וסריקות 20 דקות.</li>
	<li>כדי לרכוש MR משוקלל T1 (לתיקון הנחתה), הגדר את Gradient Echo-3D (TE = 4.3 אלפיות השנייה, TR = 16 אלפיות השנייה, FOV = 90 x 60 מ"מ, מספר הערעורים (NEX) = 3, 28 פרוסות בעובי 0.9 מ"מ, גודל voxel = 0.375 x 0.375 x 0.375 x 0.9 מ"מ).</li>
	<li>כדי לרכוש MR משוקלל T2 (הפניה אנטומית), הגדר הד ספין מהיר 2D (TE = 71.8 אלפיות השנייה, TR = 3000 אלפיות השנייה, FOV = 90 x 60 מ"מ, NEX = 5, 32 פרוסות עם עובי 0.9 מ"מ, גודל voxel = 0.265 x 0.268 x 0.268 x 0.9 מ"מ3).</li>
	<li>כדי לשחזר PET, השתמש באלגוריתם Tera-Tomo 3D (TT3D) (8 איטראציות, 6 תת-קבוצות) עם מצב צירוף מקרים של 1-3, ועם תיקוני ריקבון, זמן מת, אקראי, הנחתה ופיזור כדי ליצור תמונות עם גודל כולל של 0.3 מ"מ ווקסל .</li>
	<li>בצע בדיקת פעילות PET של סורק micro-PET/ MR יום אחד לפני תחילת מחקר ההדמיה כדי לבדוק את הדיוק של כמות PET.<ol>
<li>הכן מזרק 5 מ"ל מלא [18F]FDG כפי שהומלץ על ידי הנחיות היצרן (140-220 μCi/5-8 MBq במים או מלוחים).</li>
		<li>להקליט את הפעילות של המזרק באמצעות כיול מינון (ראה טבלת חומרים) ולשים לב לזמן המדידה.</li>
		<li>בחר החזר על סך הכלים של אליפסה אינטרפולציה כדי לצייר נפח עניין (VOI) בתמונה המשוחזרת כדי להשוות את הפעילות המשוחזרת לערך הנמדד כמתואר לעיל. הפעילות המשוחזרת עבור סורק מכויל היטב מדויקת בטווח של ±5%.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. הזרקה של [18F]FDG
<ol><li>הזמן מנה קלינית של [18F]FDG (10 mCi/370 MBq) מהספק להגעתו למעבדת ההדמיה כ-30 דקות לפני ההזרקה המתוכננת הראשונה. הקפד ללבוש ציוד מגן אישי מתאים (PPE), כגון חלוק מעבדה, כפפות, dosimeter קרינה אישית למשל אצבעות, כל הגוף בעת קבלת החבילה המכילה חומרים רדיואקטיביים. לשנות כפפות באופן קבוע כדי למנוע זיהום צולב של הרדיואקטיביות ולהגדיל את המרחק מהמקור הרדיואקטיבי ככל האפשר.</li>
	<li>השתמש במלקחיים כדי להעביר בזהירות את בקבוקון המניות [18F]FDG מאחורי מגן עליון של שולחן L-block.</li>
	<li>יש לפזר aliquot של [18F]FDG ולדלל עם תמיסת מלח מעוקרת כדי לתת ריכוז פעילות כולל ב 200-250 μCi/7-9 MBq) ב 100-150 μL.</li>
	<li>צייר את הפתרון [18F]FDG למזרק של 1 מ"ל עם מחט (ראה טבלת חומרים), מדוד את הרדיואקטיביות באמצעות כיול מינון המוגדר ל- F-18, ורשום את זמן המדידה.</li>
	<li>הקלט את משקל העכבר לפני ההזרקה. הזרקו את פתרון ה-FDG המוכן [18F]FDG באמצעות וריד הזנב. שימו לב לזמן ההזרקה ושאריות הרדיואקטיביות של המזרק כדי לאפשר תיקון ריקבון.</li>
	<li>החזירו את העכבר לכלוב ואפשרו [18F]FDG ספיגה למשך 60 דקות לפני סריקות PET.</li>
	<li>חשב את הפעילות המוזרקת [18F]FDG באמצעות הנוסחה הבאה11: פעילות מוזרקת (μCi/MBq) = פעילות במזרק לפני הזרקה - פעילות במזרק לאחר הזרקה</li>
</ol>4. רכישת מיקרו-PET/MR
<ol><li>הפעל את דוד האוויר למיטת העכבר כדי לאפשר לאוויר חם לעבור דרכו.</li>
	<li>להרדים את העכבר באמצעות 5% איזופלוריין (1 L / min רפואי O2). לאחר השריה, להעביר את העכבר למיטת העכבר החם ולשמור על הרדמה ב 2%-3 % איזופלוריין באמצעות חרוט מסכת אף. מקם את העכבר נוטה לראש על מוט הנשיכה וודא שהעכבר אינו בולט מחוץ לקוטר המיטה. החל חומר סיכה בעיניים כדי למנוע ייבוש ויצירת כיבים בקרנית.</li>
	<li>נטר את טמפרטורת הגוף ואת קצב הנשימה על ידי בדיקה תרמית ופנקס נשימה, בהתאמה. לשמור על טמפרטורת הגוף ב 36-37 °C (50 °F), ואת קצב הנשימה ב 70-80 נשימות לדקה (bpm) על ידי התאמת רמת isoflurane.</li>
	<li>בצע תצוגת סייר כדי לקבוע את מיקום העכבר. התאם את מיקום מיטת העכבר כך שתכלול את כל גוף העכבר וכדי להבטיח שה- FOV המרכזי של MR נמצא במרכז גוף העכבר.</li>
	<li>תחת רכישת PET בחלון רשימת המחקר, בחר טווח סריקה ברכישה קודמת כדי להשתמש במיקום תצוגת הצופים כמתואר לעיל. לחץ על היכונו כדי להעביר את מיטת בעלי החיים מ- MR ל- PET. בחר אישור כדי לאתחל את סריקת PET. הקלט את מינון ההזרקה ואת הזמן הנמדד לפני ואחרי [18F]FDG הממשל בעורך Radiopharmaceutical. הזן את עובי העכבר תחת תפריט מידע נושא .</li>
	<li>לאחר השלמת סריקת PET, בחר התכונן כדי לעבור ל- MR ולהשלים את כל רכישות MR בחלון רשימת המחקר. בחר אישור כדי להפעיל את סריקות MR.</li>
	<li>לאחר השלמת זרימת העבודה כולה, הערך בקצרה את איכות תמונות MR שנרכשו באמצעות התוכנה שלאחר העיבוד (ראה טבלת חומרים). לחץ על לחצן בית כדי להעביר את מיטת העכבר מ- MR למיקום המקורי.</li>
	<li>הסר בזהירות את העכבר מהסורק והחזר אותו לכלוב דיור נקי עם כרית מחוממת מתחת כדי לאפשר התאוששות בסביבה חמה. ספק לעכבר מזון ומים. המערכת מוכנה כעת לעכבר הבא בתור.</li>
	<li>כדי לשחזר נתונים, בחר רכישת PET בתפריט סריקה גולמית כדי לטעון את סריקת PET שהושלמה. בחר רכישת MR משוקלל T1 ליצירת מפת חומרים. שחזור הנתונים כמתואר לעיל (ראה שלב 2.5).</li>
	<li>פעל בהתאם לתקנות המקומיות ולתקנות המכון בנוגע לטיפול וטיפול בעכבר הדמיה לאחר PET. שקול את כל המזרקים /מחטים, כפפות, מצעים וחומר צואתי משומשים כפסולת רדיואקטיבית הדורשת טיפול / סילוק מיוחד בהתאם לתקנות המקומיות.</li>
</ol>5. ניתוח לאחר הדמיה
<ol><li>פתח את התוכנה לניתוח תמונות (ראה טבלת חומרים) ולחץ על טען נתוני DICOM כדי לאחזר את התמונות המתאימות של MR ו- PET.</li>
	<li>בצע רישום משותף של תמונת MR ו- PET על-ידי גרירת תמונות אלה לחלון התצוגה. לחץ על פונקציית הרישום האוטומטי .<ol>
<li>בחר המרה קשיחה תחת התפריט הנפתח הגדרת רישום . בדוק את Shift and Rotation תחת התפריט קשיח/אפין .</li>
		<li>בחר רכישת MR משוקלל T1 כרכישת Reference ו- PET כ- Reslice תחת תפריט בחירת תפקידים כללית.</li>
		<li>בדוק את הרישום בכל שלושת הממדים כדי לוודא יישור מושלם בין תמונות MR ו- PET. כדי להתאים אותו באופן ידני, לחץ על רישום ידני.</li>
	</ol>
</li>
	<li>השתמש ב- ROI אליפסה אינטרפולציה כדי לצייר VOI על רקמת העניין, כלומר, iBAT ורקמת שומן לבנה מפשעתית (iWAT) באמצעות תמונת MR לעיון. השתמשו בכלי מברשת ובכלי מחק להגדרת גבול ה-VOI; לפיכך, האנטומיה של רקמות. ודא שאין ספיגת חפיפה באמצעות תמונת PET כדי למנוע גלישה מהאיברים הסמוכים. חזור על שקופית אחר שקופית של התהליך עד לסימון ה- VOI כולו. במידת הצורך, ערוך את רכיבי ה- VOIs כדי לשמור על אמצעי אחסון עקביים של VOI בין כל עכבר.</li>
	<li>השתמש Ellipsoid VOI לצייר VOI 3 מ"מ3 על הריאה כאיבר התייחסות. יש להימנע מכל גלישה מהלב והשרירים הסמוכים.</li>
	<li>עם השלמת, לחץ על הצג טבלת החזר השקעה כדי לשנות את שמם של כל VOI. הקלט את הרדיואקטיביות הממוצעת עם נפח ה- VOI והרקמות בגיליון אלקטרוני. אחסן בארכיון את ציורי ה- VOI ואת נתוני ההדמיה בהתקן אחסון נתונים.</li>
	<li>חשב את ערך הספיגה המתוקנן (SUV) עבור כל רכיבי ה- VOIs באמצעות המשוואה הבאה11: SUVmean = רדיואקטיביות VOI ב- kBq / (Decay - תוקן מינון מוזרק kBq / משקל גוף העכבר בק"ג), בהנחה צפיפות רקמות של 1 גרם / מ"ל.</li>
</ol>

<ol><li>Rosen, E. D., Spiegelman, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+we+talk+about+when+we+talk+about+fat%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">What we talk about when we talk about fat.</a> Cell. 156 (1-2), 20-44 (2014).</li>
<li>Cannon, B., Brown Nedergaard, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((adipose+tissue%3A+function+and+physiological+significance%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Review%22%5BJournal%5D)">adipose tissue: function and physiological significance.</a> Physiological Review. 84 (1), 277-359 (2004).</li>
<li>Jal Wu,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beige+adipocytes+are+a+distinct+type+of+thermogenic+fat+cell+in+mouse+and%5BTitle%5D)+AND+%22%22%5BJournal%5D)">Beige adipocytes are a distinct type of thermogenic fat cell in mouse and.</a> 150 (2), 366-376 (2012).</li>
<li>Cypess, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+human+brown+adipose+tissue+by+a+beta3-adrenergic+receptor+agonist%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Activation of human brown adipose tissue by a beta3-adrenergic receptor agonist.</a> Cell Metabolism. 21 (1), 33-38 (2015).</li>
<li>Ishibashi, J., Seale, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beige+can+be+slimming%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Beige can be slimming.</a> Science. 328 (5982), 1113-1114 (2010).</li>
<li>Jal Schulz, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brown-fat+paucity+due+to+impaired+BMP+signalling+induces+compensatory+browning+of+white+fat%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Brown-fat paucity due to impaired BMP signalling induces compensatory browning of white fat.</a> Nature. 495 (7441), 379-383 (2013).</li>
<li>Pal Cohen,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ablation+of+PRDM16+and+beige+adipose+causes+metabolic+dysfunction+and+a+subcutaneous+to+visceral+fat+switch%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Ablation of PRDM16 and beige adipose causes metabolic dysfunction and a subcutaneous to visceral fat switch.</a> Cell. 156 (1-2), 304-316 (2014).</li>
<li>Mal Cypess, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+and+importance+of+brown+adipose+tissue+in+adult+humans%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.</a> New England Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).</li>
<li>Aal vander Lans, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cold+acclimation+recruits+human+brown+fat+and+increases+nonshivering+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis.</a> Journal of Clinical Investigation. 123 (8), 3395-3403 (2013).</li>
<li>Jal Hanssen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+cold+acclimation+improves+insulin+sensitivity+in+patients+with+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Short-term cold acclimation improves insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes mellitus.</a> Nature Medicine. 21 (8), 863-865 (2015).</li>
<li>Wang, X., Minze, L. J., Shi, Z. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+imaging+of+brown+fat+in+mice+with+18F-FDG+micro-PET%2FCT%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Functional imaging of brown fat in mice with 18F-FDG micro-PET/CT.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. 69, (2012).</li>
<li>Greenwood, H. E., Nyitrai, Z., Mocsai, G., Hobor, S., Witney, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+PET%2FCT+imaging+using+a+multiple-mouse+imaging+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%3A+Official+Publication%2C+Scoiety+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">High-throughput PET/CT imaging using a multiple-mouse imaging system.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 61 (2), 292-297 (2020).</li>
<li>Carter, L. M., Henry, K. E., Platzman, A., Lewis, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-printable+platform+for+high-throughput+small-animal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%3A+Official+Publication%2C+Scoiety+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">3D-printable platform for high-throughput small-animal imaging.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 61 (11), 1691-1692 (2020).</li>
<li>Jal Andersson,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+the+cold-induced+brown+adipose+tissue+glucose+uptake+rate+measured+by+%2818%29F-FDG+PET+using+infrared+thermography+and+water-fat+separated+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Estimating the cold-induced brown adipose tissue glucose uptake rate measured by (18)F-FDG PET using infrared thermography and water-fat separated MRI.</a> Scientific Reports. 9 (18), 12358(2019).</li>
<li>Eal Lundstrom,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brown+adipose+tissue+estimated+with+the+magnetic+resonance+imaging+fat+fraction+is+associated+with+glucose+metabolism+in+adolescents%5BTitle%5D)+AND+%22Pediatric+Obesity%22%5BJournal%5D)">Brown adipose tissue estimated with the magnetic resonance imaging fat fraction is associated with glucose metabolism in adolescents.</a> Pediatric Obesity. 14 (9), (2019).</li>
<li>Eal Lundstrom,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+cooling-reheating+protocol+indicates+decreased+fat+fraction+via+lipid+consumption+in+suspected+brown+adipose+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging cooling-reheating protocol indicates decreased fat fraction via lipid consumption in suspected brown adipose tissue.</a> PLoS One. 10 (4), 0126705(2015).</li>
<li>Nakamura, Y., Yanagawa, Y., Morrison, S. F., Nakamura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medullary+reticular+neurons+mediate+neuropeptide+Y-induced+metabolic+inhibition+and+mastication%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Medullary reticular neurons mediate neuropeptide Y-induced metabolic inhibition and mastication.</a> Cell Metabolism. 25 (2), 322-334 (2017).</li>
<li>Jal Fueger, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+animal+handling+on+the+results+of+18F-FDG+PET+studies+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%3A+Official+Publication%2C+Scoiety+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 47 (6), 999-1006 (2006).</li>
<li>Vines, D. C., Green, D. E., Kudo, G., Keller, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+mouse+tail-vein+injections+both+qualitatively+and+quantitatively+on+small-animal+PET+tail+scans%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine+Technology%22%5BJournal%5D)">Evaluation of mouse tail-vein injections both qualitatively and quantitatively on small-animal PET tail scans.</a> Journal of Nuclear Medicine Technology. 39 (4), 264-270 (2011).</li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

במחקר זה תוארה הדמיה וכימות מבוססי PET/MR של רקמת שומן חום ובז' תפקודית בבעלי חיים קטנים. שיטה זו משתמשת באנלוגי הגלוקוז שאינו ניתן למטבוליזם [18F]FDG כסמן ביולוגי הדמיה כדי לזהות את רקמות השומן עם ביקוש גבוה לגלוקוז באופן לא פולשני. MR מציע ניגודיות טובה לרקמות רכות ויכול להבדיל טוב יותר בין רקמות שומן שומן שומן מהרקמות והשרירים הרכים הסמוכים. בשילוב עם PET, זה מאפשר הדמיה וכימות של adipocytes מופעל כתוצאה של ניצול גלוקוז גבוה בצורה מדויקת. התנאים הניסיוניים המתוארים כאן מדגישים את ההיתכנות של שימוש [18F...

בתגובה לצרכים תזונתיים משתנים, רקמת שומן משמשת מטמון אנרגיה לאמץ או אחסון שומנים בדם או מצב גיוס כדי לענות על הצרכים של הגוף1. יתר על כן, רקמת שומן גם משחק פונקציה מרכזית thermoregulation, באמצעות תהליך הנקרא thermogenesis לא רועד, המכונה גם thermogenesis הפקולטי. זה מושגת בדרך כלל על ידי רקמת השומן החומה (BAT), המבטאת רמה שופעת של חלבון ממברנת המיטוכונדריה uncoupling חלבון 1 (UCP1). כנשא פרוטונים, UCP1 מייצר חום על ידי ניתוק הובלת הפרוטונים וייצור ה- ATP2. עם גירוי קר, thermogenesis ב BAT מוגדר בתנועה על ידי הפעלה של מערכת העצבים הסימפתטית (SNS), ואחריו שחרור של נוראדרנלין (NE). NE נקשר לקולטנים β3 adrenergic ומוביל להעלאת AMP מחזורי תאי (המחנה). כתוצאה מכך, מעורבות תלויתamp/PKA של CREB (חלבון מחייב אלמנט תגובהamp) מגרה שעתוק Ucp1 באמצעות איגוד ישיר על רכיבי תגובת CREB (CRE)2. בנוסף BAT, adipocytes דמוי חום נמצאים גם בתוך רקמת שומן לבן ולכן נקראים בז 'או ברית (חום-לבן) תאים1,3. בתגובה לגירויים ספציפיים (כגון קור), תאי בז' שקטים אלה שופצו כדי להציג תכונות מרובות דמויי חום, כולל טיפות שומנים רב-לשוניות, מיטוכונדריה צפופה, וביטוי UCP1 מוגבר 3,4,5.
מחקרים שנעשו בבעלי חיים הראו כי אדיפוציטים חומים ובז' יש יתרונות מטבוליים מרובים מעבר לאפקט הפחתת השומן שלה, כולל רגישות לאינסולין, להורדת שומנים בדם, אנטי דלקת, ואנטי טרשת עורקים6,7. אצל בני אדם, כמות השומן הבז'/חום מתואמת הפוך עם הגיל, מדד העמידות לאינסולין והפרעות לב-ריאה8. יתר על כן, הפעלה של adipocytes בז '/חום בבני אדם על ידי התאקלמות קרה או אגוניסט קולטן adrenergic β3 מעניק הגנה מפני סדרה של הפרעות מטבוליות4,9,10. פיסות אלה של ראיות באופן קולקטיבי מצביעות על כך אינדוקציה של רקמת שומן חום בז 'היא אסטרטגיה טיפולית פוטנציאלית לניהול השמנת יתר וסיבוכים רפואיים הקשורים אליה8.
מעניין, למרות שהם חולקים פונקציה דומה, adipocytes בז 'וחום קלאסי נגזרים מבשרים שונים ומופעלים על ידי מנגנונים חופפים אך ברורים1. לכן, בהדמיית vivo וכימות של אדיפוציטים חומים ובז 'חיוניים כדי להשיג הבנה טובה יותר של השליטה המולקולרית של רקמות שומן אלה. נכון לעכשיו 18F-fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) סריקת טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) בשילוב עם טומוגרפיה ממוחשבת (CT) נשאר תקן הזהב לאפיון של תאים חומים תרמוגניים בז 'במחקרים קליניים8. הדמיית תהודה מגנטית (MRI) משתמשת בשדות מגנטיים רבי עוצמה ובפולסים בתדרי רדיו כדי לייצר מבנים אנטומיים מפורטים. בהשוואה לסריקת CT, MRI מייצר תמונות של איברים ורקמות רכות ברזולוציה גבוהה יותר. להלן פרוטוקול להדמיה וכימות של אדיפוסים חום ובז ' פונקציונליים במודלים של עכבר לאחר התאקלמות לחשיפה לקור, דרך נפוצה ואמינה ביותר לגרום להשחמה בשומן. שיטה זו יכולה להיות מיושמת כדי לאפיין את מחסני שומן thermogenic במודלים בעלי חיים קטנים עם דיוק גבוה.

<table><tbody><tr><td>0.9% תמיסת מלח סטרילית</td><td>BBraun</td><td></td><td>0.9% נתרן כלורי עירוי תוך ורידי, 500 מ"ל</td></tr><tr><td>מזרק 5 מ"ל</td><td>Terumo</td><td>SS05L</td><td>5 מ"ל</td></tr><tr><td>כיול מינון</td> Luer Lock <td>Biodex</td><td></td><td>Atomlab 500</td></tr><tr><td>חומר סיכה לעיניים</td><td>Alcon Duratears</td><td></td><td>משחת סיכה סטרילית לעיניים, 3.5 גרם</td></tr><tr><td>מזרק אינסולין</td><td>Terumo</td><td>10ME2913</td><td>מזרק אינסולין 1 מ"ל עם מחט</td></tr><tr><td>תוכנת InterView Fusion</td><td>Mediso</td><td>גרסה 3.03</td><td>תוכנת עיבוד וניתוח תמונה</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Chanelle Pharma</td><td></td><td>Iso-Vet, חומר הרדמה באינהלציה, 250 מ"ל</td></tr><tr><td>קטמין</td><td>Alfasan International B.V.</td><td>HK-37715</td><td>קטמין 10% תמיסת הזרקה, 10 מ"ל</td></tr><tr><td>חמצן רפואי</td><td>Linde HKO</td><td>101-HR</td><td>גז דחוס, 99.5% טוהר</td></tr><tr><td>Metacam</td><td>Boehringer Ingelheim</td><td></td><td>5 מ"ג/מ"ל תמיסת Meloxicam להזרקה לכלבים וחתולים, 10 מ"ל</td></tr><tr><td>nanoScan PET/MR סורק</td><td>Mediso</td><td></td><td>3 Tesla MR</td></tr><tr><td>Nucline nanoScan תוכנה</td><td>Mediso</td><td>גרסה 3.0</td><td>סורק תוכנת הפעלה</td></tr><tr><td>קליפים פצועים</td><td>רפלקס 7</td><td>203-100</td><td>7 מ"מ קליפסים פצועים מנירוסטה, 20 קליפסים</td></tr><tr><td>Xylazine</td><td>Alfasan International BV</td><td>HK-56179</td><td>תמיסת הזרקת קסילזין 2%, 30 מ"ל</td></tr></tbody></table>

הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [18f]fdg מיקרו-pet/mr הדמיה

Visualization and Quantification of Brown and Beige Adipose Tissues in Mice using [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

אדיפוציטים חומים ובז ' מוכרים כיום כמטרות טיפוליות פוטנציאליות להשמנת יתר ותסמונות מטבוליות. שיטות הדמיה מולקולרית לא פולשניות חיוניות כדי לספק תובנות קריטיות על מחסני שומן תרמוגניים אלה. כאן, הפרוטוקול מציג שיטה מבוססת הדמיה PET / MR כדי להעריך את הפעילות של אדיפוציטים חומים בז 'ברקמת שומן חום interscapular עכבר (iBAT) ורקמת שומן לבן תת עורית מפשעתית (iWAT). הדמיה וכימות של מחסני השומן התרמוגניים הושגו באמצעות [18F]FDG, אנלוגי הגלוקוז שאינו ניתן למטבוליזם, כמכשיר הרדיו, בשילוב עם המידע האנטומי המדויק שסופק על ידי הדמיית MR. הדמיית PET/MR נערכה 7 ימים לאחר התאקלמות קרה וכמות של [18F]FDG אות במחסני שומן שונים נערכה כדי להעריך את הגיוס היחסי של רקמות שומן תרמוגניות. הסרת iBAT הגדילה באופן משמעותי את ספיגת הקור [18F]FDG ב- iWAT של העכברים.

שלוש קבוצות של עכברים (n = 3 לכל קבוצה) עברו הדמיה מיקרו-PET / MR במחקר זה, שם הם שוכנו בתרמונוטרליות (30 מעלות צלזיוס) או בקור (6 °F) במשך 7 ימים. קבוצה אחת של עכברים (n = 3) הסירה את ה-iBAT שלהם (iBATx) לפני הטיפול הקר (איור 1A). שיטה זו הובילה לשינוי בפעילות רקמת השומן הלבנה בכל שלושת העכברים. בפרט, עלייה יוצאת דופן בספיגת [18F]FDG נצפתה ב-iWAT באמצעות הדמיית מיקרו-PET/MR (איור 1B-C). נתוני הדמיה משותפים אלה מוצגים כהקרנת עוצמה מקס...

הדמיה פונקציונלית וכמות של מחסני שומן תרמוגניים בעכברים באמצעות גישה מבוססת הדמיה מיקרו-PET /MR.

הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [18F]FDG מיקרו-PET/MR הדמיה

Brown and beige adipocytes are now recognized as potential therapeutic targets for obesity and metabolic syndromes. Non-invasive molecular imaging methods ...

הדמיית PET/MR מאפשרת הן מדידות איכותיות והן מדידות כמותיות על אדיפוציטים חומים ובז ' פעילים מטבולית אלה בבעלי חיים, כך שניתן למדוד את הפעילות של מה שמכונה אדיפוציטים תרמוגניים אלה על בסיס פונקציונלי. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא מאפשרת רכישה ושילוב של סריקות PET ו- MRI באותו נושא, ובכך מאפשרת רכישה מדויקת ובו זמנית של אדיפוציטים תרמוגניים במחסנים שונים של החיה הקטנה. שיטה זו יכולה להיות מועברת בקלות לכל מערכת פרה-קלינית או שונה לפורמט תפוקה גבוהה על ידי הדמיה בו זמנית של עכברים מרובים, ובכך להגדיל את הכוח הסטטיסטי של נתוני ההדמיה בעלות וזמן מופחתים.כדי לקצור את רקמת השומן החומה הבין-אסקפולרית, הנח עכבר C57 שחור 6 מורדם בן 8 שבועות על משטח חימום ובצע חתך של 2 ס"מ לאורך קו האמצע הגבי. הסר את רפידות iBAT מהאזור הבין-קבלי. לאחר הדימום מפסיק, להשתמש 7 מילימטר פצע נירוסטה קליפסים כדי לסגור את החתך.כאשר כל iBAT נאסף, לשכן את העכברים ביחידה לטיפול נמרץ במשך 14 ימים. לנהל 5 מיליגרם לכל קילוגרם Meloxicam לעכברים במשך שישה ימים ולהסיר את קליפים ברגע הפצע החלים. כדי לאפשר סריקות PET/MR רציפות אוטומטיות לפני מפגש ההדמיה, הגדר את רמת האפליה ל- 400 עד 600 קילואלקטרון-וולט, את מצב הביטחון ל- 1-3, את זמן הסריקה ל- 20 דקות ואת איזוטופ המחקר ל- F-18 כדי להגדיר את זרימת העבודה לרכישת PET.לרכישת תהודה מגנטית משוקללת T1 לתיקון הנחתה, הגדר/י את הפרמטרים 'הד-תלת-ממד הדרגתי'. כדי לרכוש תהודה מגנטית משוקללת T2 כהפניה אנטומית, הגדר/י את הפרמטרים הדו-ממדיים של Echo במהירות. כדי לאפשר שחזור של תמונות PET, השתמש באלגוריתם Tera-Tomo 3D עם מצב צירוף המקרים מוגדר 1-3 ועם ריקבון, זמן מת, אקראי, הנחתה, תיקוני פיזור להגדיר כדי ליצור תמונות עם גודל voxel הכולל של 0.3 מילימטרים מעוקבים.יום אחד לפני תחילת מחקר ההדמיה כדי לבדוק את הדיוק של כמות PET, לשים על PPE המתאים ולמלא מזרק 5 מיליליטר עם F18-FDG כפי שהומלץ על ידי היצרן. השתמש כיול מינון כדי להקליט את הפעילות של המזרק ולשים לב לזמן המדידה. בתוכנה, השתמש בהחזר ההשקעה של אליפסה אינטרפולציה כדי לצייר נפח עניין על התמונה המשוחזרת של המזרק ולהשוות את הפעילות התאוששה לערך הנמדד באמצעות כיול המינון.ביום של ניסוי ההדמיה, השתמש במלקחיים כדי למקם בזהירות את בקבוקון מלאי 18F-FDG מאחורי מגן שולחן בלוק L ולדלל aliquot של radioisotope ב 100 עד 150 מיקרוליטרים של תמיסת מלח סטרילית לריכוז פעילות כולל של 200 עד 250 מיקרוcuries. צייר את הפתרון 18F-FDG לתוך מזרק 1 מיליליטר מצויד במחט ולמדוד את הרדיואקטיביות עם כיול המינון כפי שהוכח. הקלט את משקל העכבר שיש לתמונה לפני הזרקת פתרון 18F-FDG לווריד זנב.שימו לב לזמן ההזרקה ולרדיואקטיביות השיורית של המזרק כדי לאפשר תיקון ריקבון. לאחר מכן מניחים את העכבר בחזרה לתוך הכלוב שלה במשך 60 דקות. כדי לחשב את הפעילות המוזרקת 18F-FDG, להפחית את הפעילות במזרק לפני ההזרקה מהפעילות שנמדדה לאחר הזריקה.בסוף תקופת ספיגת הרדיואיזוטופים, הפעילו את דוד האוויר עבור מיטת העכבר של סורק המיקרו-PET/MR. הנח את העכבר המונשם FDG על משטח נשימה במיטת הסורק ובצע תצוגת סקאוט כדי לקבוע את מיקום העכבר. התאם את המיקום של מיטת העכבר כך שניתן יהיה לראות את כל הגוף, להבטיח כי מרכז שדה הראייה MRI עולה בקנה אחד עם מרכז הגוף.תחת רכישת PET, בחר טווח סריקה ברכישה קודמת כדי להשתמש במיקום תצוגת הצופים ולחץ על הכן כדי להעביר את מיטת בעלי החיים מ- MR ל- PET. בחר אישור כדי לאתחל את סריקת PET. הקלט את מינון ההזרקה ואת הזמן שנמדדו לפני ואחרי ניהול 18F-FDG בעורך Radiopharmaceutical והזן את משקל העכבר תחת תפריט מידע נושא.לאחר השלמת סריקת PET, בחר התכונן כדי לעבור להדמיית MR ולהשלים את כל רכישות MR בחלון רשימת המחקר. בחר אישור כדי להפעיל את סריקות MR. לאחר השלמת זרימת העבודה כולה, הערך בקצרה את איכות תמונות ה- MR שנרכשו בתוכנה שלאחר העיבוד ולחץ על בית כדי להעביר את מיטת העכבר מ- MR למיקום המקורי.כאשר כל העכברים צולמו, כדי לשחזר את הנתונים בתפריט סריקה גולמית, בחר רכישת PET כדי לטעון את סריקת PET שהושלמה ובחר רכישת MR משוקלל T1 כדי לאפשר יצירת מפת חומר. לאחר מכן השתמשו באלגוריתם התלת-ממד Tera-Tomo כדי לשחזר את הנתונים כפי שהוכחו. הסרת iBAT לפני טיפול קר משנה את הפעילות של iWAT, כפי שצוין על ידי עלייה יוצאת דופן 18F-FDG ספיגה נצפתה iWAT על ידי הדמיה מיקרו PET / MR.בנוסף, אדיפוציטים רב-מולקולריים, אשר נצפים באופן אופייני ברקמת שומן בז ', בולטים יותר ב- iWAT מעכברים לאחר הסרת iBAT בהשוואה למורפולוגיה אדיפוציטים שנצפו ב- iWAT מבעלי חיים המופעלים בזיוף. עכברים שטופלו בקור, המופעלים באמצעות זיוף, מדגימים ספיגה גבוהה במידה ניכרת של 18F-FDG ב-iBAT. עכברים עם iBAT שלהם הוסר לפני טיפול קר להראות את ספיגת 18F-FDG הגבוהה ביותר ב- iWAT.ואכן, חשיפה לקור גורמת לעלייה של פי שבעה בספיגת 18F-FDG ב-iBAT של עכברים המופעלים באמצעות זיוף, בעוד שהסרת iBAT בעכברים המושרים בקור גורמת לעלייה של פי שמונה בספיגת 18F-FDG בהשוואה לעכברים תרמו-ניטרליים שבהם נצפתה עלייה צנועה של פי שניים בלבד. בעת ניסיון הליך זה, הצבת כל עכבר באותו מיקום עבור כל רכישת PET / MRI חשובה כדי לשפר את ההדמיה והכימות של אדיפוציטים חומים ובז 'באזורים שונים. באמצעות שיטה זו ויחד עם שיטות MRI אחרות, כגון דיפוזיה עם הדמיה או מדחום, תובנות נוספות על ההתפלגות המרחבית והשכיחות של אדיפוציטים חומים ובז ' בעכברים יכולים להתחיל, אשר ניתן לתרגם באופן פוטנציאלי לבני אדם.שיטה זו מאפשרת לחוקרים לחקור את הפונקציה של אלה adipocytes חום תרמוגני בז '. לכן, הם חזקים במיוחד כאשר לומדים את המסלולים התרמוגניים nonclinical שבו סמנים קלאסיים אלה אינם משתנים או upregulated.

visualization-quantification-brown-beige-adipose-tissues-mice-using

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

ניתוח תכולת השומן מתבצעת באופן שגרתי מחקרים ניצול מודלים השמנה Murine. שיטות המתעוררים קטנה החיה CT הדמיה וניתוח מספקים ניתוח האורך עשיר בפרטים תכולת השומן. כאן יש פירוט צעד אחר צעד לביצוע הליכים קטנה החיה CT הדמיה, ניתוח, הדמיה.

פילוח ומדידה של כמויות השומן מודלים השמנת יתר Murine באמצעות קרני רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת

שיטה של ​​הדמיה תפקודית של רקמת שומן חום עכבר (BAT) מתוארת שבספיגה קרה מגורה-18F של-fluorodeoxyglucose (FDG) בBAT היא הלא פולשני הוערך עם פרוטוקול micro-PET/CT טופל. שיטה זו היא חזקה ורגישה כדי לזהות הבדלים בפעילות BAT במודלים של עכברים.

הדמיה תפקודית של שומן חום בעכברים עם FDG micro-PET/CT

בדוח וידאו זה, אנו מראים את היישום של הדמיית זוהר של צ'רנקוב (CLI) עבור רקמת שומן חומה בין-שכמה בעכברים בתנאים פעילים ומדוכאים.

Cerenkov הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

השיטה המוצגת כאן משתמשת 18 F-fluorodeoxyglucose (18 F-FDG) טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה / ממוחשבת (PET-CT) והדמיה שומן-מים מופרדים בתהודה מגנטית (MRI), כל שנסרקו הבא 2 חשיפה לשעת thermoneutral (24 ° C ) ותנאים קרים (17 מעלות צלזיוס) כדי למפות רקמת שומן חומה (BAT) בבני אדם בוגרים.

בסיס מיון רקמה האנושי בראון שומן בדיקה מחולק באופן אוטומטי על ידי פוזיטרון פליטת טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת ורשום תמונות תהודה מגנטית

באמצעות תוכנה חופשית, קוד פתוח, פיתחנו גישה אנליטית לכמת פעילות חילוף החומרים של בת באמצעות 18F-FDG כן ונפח הכולל ואזוריים חום רקמת שומן...

כל הגוף ואת אזורי כימות של האדם פעיל חום רקמת שומן באמצעות 18F-FDG PET/CT...

כאן אנו מציגים פרוטוקול למדידת פעילות רקמת השומן החום לאחר ארוחה בבני אדם ובחיות מעבדה.

תרמוגרפיה אינפרא אדומה לאיתור שינויים בפעילות רקמת השומן החומה

פרדיפוציטים מבודדים מהמקטע הווסקולרי של רקמת השומן החום הבין-סקפולרי מעכברים שזה עתה נולדו ומתמיינים לתאים שצוברים טיפות שומנים, מבטאים סמנים מולקולריים ומראים את המורפולוגיה המיטוכונדריאלית של אדיפוציטים חומים בוגרים. תאים אלה מנותחים עוד יותר על ידי immunofluorescence ומיקרוסקופ אלקטרונים הולכה.

התמיינות והדמיה של אדיפוציטים חומים מהמקטע הווסקולרי של רקמת השומן הבין-סקפולרית מעכברים שזה עתה נולדו

Ultracentrifuge אנליטית (AUC) תא מדגם מחזיקה מדגם חיץ התייחסות במהלך ניסויים חשוף ואקום גבוה ומהירויות הרוטור עד 60,000 סל"ד. וידאו זה יהיה להדגים את תשומת לב קפדנית לכל פרט הכרחי עבור טעינת הרכבה, ויישור של מרכיב זה חשוב מאוד של ניסוי AUC.

העצרת, טוען, ואת המערך של תא ultracentrifuge אנליטית לדוגמא

preadipocytes הלבן העיקרי שבודד מרקמות שומן לבנות בעכברים יכול להיות מובחן לתאים בז'ים / brite. מוצג כאן הוא מודל למערכת סלולרית אמינה ללמוד רגולציה המולקולרית של "השחמה" של שומן לבן.

בידוד והתמיינות של תאי כלי דם לתאי סטרומה בז&#39;ים / Brite

שיטות מסורתיות של הערכת בידול adipogenic זול, קל לשימוש, אך אינם ספציפיים על שינויים בביטוי הגנים. פיתחנו וזמינותו של לכמת mesenchymal תאית התמיינות לתוך בוגרת adipocytes באמצעות סמן שושלת היוחסין הספציפי. Assay הזה יש יישומים שונים ומגוונים ברחבי מחקר בסיסי ברפואה קלינית.

ויזואליזציה, כימות פוטנציאל בידול Adipogenic תא Mesenchymal עם סמן ספציפי שושלת היוחסין

למד הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [18F]FDG מיקרו-PET/MR. שיטה זו מאפשרת הערכה לא פולשנית של פעילות תרמוגנית ומוביליזציה של מצבורי שומן בתגובה לקור.

הדמיה וכימות של רקמות שומן חום ובז' בעכברים באמצעות [^18F]FDG מיקרו-PET/MR הדמיה

גלה סרטונים נוספים