Name: שימוש בשילוב של קלורימטריה עקיפה, תרמוגרפיה אינפרא אדומה ורמות גלוקוז בדם כדי למדוד תרמוגנזה של רקמת שומן חום בבני אדם (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 54 s
Description: למדו פרוטוקול לכימות פעילות רקמת שומן חום בבני אדם באמצעות טעינת פחמימות, קלורימטריה עקיפה ותרמוגרפיה אינפרא אדומה. שיטה זו מאפשרת הערכה בטוחה ולא פולשנית של תרמוגנזה לטיפולים מטבוליים חדשים.

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

ברצוננו להודות לכל מתנדבי המחקר על השתתפותם במחקר שלנו. עבודה זו נתמכה על ידי יוזמת המחקר הולסוורת', אוניברסיטת לה טרוב והמכון למדעי ההגנה (DSI, אוסטרליה).

כל המשתתפים (n = 8) סיפקו הסכמה מדעת בכתב, וכל הניסויים אושרו על ידי ועדת האתיקה האנושית של האוניברסיטה; הנתונים נגזרו מ- Van Schaik et al.27.
1. התקנת ציוד ותוכנה
<ol><li>למדוד את מסת השומן באמצעות ספיגת קרני רנטגן באנרגיה כפולה (DXA) לפי Van Schaik et al.27.</li>
	<li>להעריך את ניצול המצע ואת הוצאת האנרגיה מגז שפג תוקפו; יש למדוד זאת באמצעות אנלייזר גז נשימתי בהתאם להנחיות היצרן.</li>
	<li>איסוף דגימות דם באמצעות ניקוב אצבע (נימים), ולקבוע את רמות הגלוקוז בדם באמצעות גלוקומטר בהתאם להנחיות היצרן.</li>
	<li>השתמש במדחום אינפרא אדום ללא מגע כדי לקבוע מדידות טמפרטורת גוף ליבה בהתאם להנחיות היצרן (השגיאה של מכשיר זה היא ±0.2 °C).</li>
</ol>2. נהלים לפני ביקורי המשתתפים
<ol><li>סנן את כל המשתתפים לפי מצבם הבריאותי.</li>
	<li>קבעו את קריטריוני ההחרגה הבאים: מדד מסת גוף של >30 ק"ג/מ"ר2 (עקב מתאם הפוך בין פעילות BAT לשומן34,35, משתתפים שהשתמשו בתרופות מרשם וסוכרת.</li>
	<li>לפני או אחרי פגישת הבדיקה, ודא שהמשתתפים עוברים סריקת DXA כדי למדוד את מסת השומן שלהם, מכיוון שפעילות BAT נמצאת בקורלציה הפוכה עם שומן34,35.</li>
	<li>במשך 24 שעות לפני ההגעה למחקר, יש לוודא שהמשתתפים נמנעים מכל פעילות גופנית או פעילות מאומצת וצמים במים במשך 10 שעות לפני הגעתם למעבדה.</li>
</ol>3. נהלים ביום העיון
<ol><li>ודא שטמפרטורת החדר שבה נאספים הנתונים מוגדרת לטמפרטורה קבועה כדי למזער בלבולים חיצוניים עקב הבדלים בטמפרטורת החדר. הערה: הדבר עלול לגרום למדידות תרמיות או מטבוליות שגויות. לצורך ניסוי זה, נעשה שימוש בחדר מבוקר טמפרטורה שנשמר בטמפרטורה של 22 מעלות צלזיוס בתנאים ניטרליים תרמיים.</li>
	<li>בקשו מהמשתתפים להגיע למעבדה בשעה 08:00 בבוקר כדי להתחשב בקצב ההורמונלי היומי.</li>
	<li>מדדו את הגובה והמשקל של המשתתפים.</li>
	<li>בקשו מהמשתתפים לשכב על מסד במשך 30 דקות לפחות לפני ביצוע המדידות הבסיסיות.</li>
	<li>במשך תקופה של 120 דקות, מדדו את ה-IRT, הקלורימטריה העקיפה, רמת הגלוקוז בדם וטמפרטורת הליבה של המשתתפים כל 15 דקות לאחרדגימת O 2 ו-CO2שפג תוקפה (איור 1).</li>
	<li>לאחר המדידות הבסיסיות, ודא שהמשתתפים עמוסים בפחמימות באמצעות צריכה של שלושה ג'לים פחמימתיים (90 גרם גלוקוז כל אחד) בין נקודות הזמן של 0 דקות ל -15 דקות.</li>
	<li>ודא כי המשתתפים לבלוע את הטיפול 45 דקות לאחר עומס פחמימות. כדי לעקוב אחר פרוטוקול זה, השתמש 100 מ"ג של כמוסות קפאין כהתערבות27. הערה: נדרשת תקופת שטיפה של 7 ימים בין התערבות לפלצבו, כלומר נדרשת תקופה של 7 ימים בין טיפול קפאין לפלצבו.</li>
</ol>4. קלורימטריה עקיפה
<ol><li>להעריך את ערכי ההוצאה האנרגטית וניצול המצע מהגז שפג תוקפו, כפי שנמדדו באמצעות אנלייזר גז נשימתי. השלם את כיול מנתח גז הנשימה בהתאם להוראות היצרן.</li>
	<li>התאימו את מסכת הסיליקון המעוקרת למשתתף כדי לאפשר אספקת אוויר לחדר ורכישת נתונים מטבוליים. יש לוודא שהמסכה מצוידת בשסתום טרום סטרילי ללא נשימה חוזרת (שסתום דו-כיווני ללא נשימה חוזרת) ולקבע אותו על פני המשתתף באמצעות חיבור רשת ולבדוק אם יש נזילות.</li>
	<li>ודא שצינורות ההשראה וצינורות התפוגה מחוברים.</li>
	<li>יצא את קובץ הנתונים הדיגיטליים בתבנית גיליון אלקטרוני.</li>
	<li>דגמו את O 2 ו-CO2 שפגתוקפם עם ממוצע של 5 שניות. זה מודד את הוצאת האנרגיה ואת יחס חילופי הנשימה (איור 1). הסירו את מסכת הפנים כדי להשלים את האמצעים הנוספים.</li>
	<li>חישוב קצבי חמצון המצע (חמצון פחמימות ושומנים) והוצאת האנרגיה הכוללת באמצעות משוואות וויר שאינן חלבוניות 1-331,36: קצב חמצון שומן (g/min−1) = (1.695 VO 2)-(1.701 VCO2) (1) קצב חמצון פחמימות (גר'/דקה−1) = (4.585 VCO 2) -(3.226 VO 2) (2) הוצאת אנרגיה (קק"ל/דקה) = (3.94 × VO 2)+ (1.1 × VCO2) (3)</li>
</ol>5. מדידות גלוקוז בדם בפלזמה
<ol><li>בצעו קריאות סוכר בדם באמצעות דקירה באצבע ומד סוכר לאחר כל סבב של מדידות גזים שפג תוקפם (איור 2).</li>
</ol>6. טמפרטורת ליבה
<ol><li>רשום את טמפרטורת הליבה (Tcore) לאחר כל סבב של מדידות גז שפג תוקפו. באופן אידיאלי, מדדו את טמפרטורת הליבה באופן רקטלי או תוך-שמיעתי (איור 2). הערה: בשל נוהלי הבטיחות של COVID-19, צמצם את המגע בין אדם לאדם.</li>
	<li>ודא כי המשתתפים נמצאים בשכיבה וראשם נמצא במצב ניטרלי. כוונו באופן עקבי את המדחום ללא מגע לכיוון מרכז המצח של המשתתף.</li>
</ol>7. תרמוגרפיה אינפרא אדום
<ol><li>בצע את IRT לאחר כל סבב של מדידות גז שפג תוקפן (איור 2).</li>
	<li>בקשו מהמשתתפים לשבת בתנוחה זקופה ולהביט ישר קדימה, כשאזור החזה עד אזור הצוואר חשוף (איור 3).</li>
	<li>השתמש במצלמת הדמיה תרמית כדי לקבל תמונות אינפרא אדום של הצוואר הקדמי ואזור החזה העליון.<ol><li>מקמו את המצלמה על חצובה בגובה הצוואר במרחק של 1 מ' מפניו של המצולם (איור 4D). השתמש בהגדרות הבאות: סוג גלאי = מיקרובולומטר לא מקורר; גובה הגלאי = 17 מיקרומטר; טווח ספקטרלי מצלמה = 7.5-14.0 מיקרומטר; רגישות תרמית = 20 mK ב 30 ° C; עדשות = 36 מ"מ; רזולוציה = 1,024 פיקסלים x 768 פיקסלים.</li>
		<li>הפעל את המצלמה.</li>
		<li>כוונן את המיקוד של המצלמה על-ידי סיבוב טבעת המיקוד. הערה: חשוב מאוד להתאים את המיקוד כראוי. התאמת מיקוד שגויה משפיעה על מדידת הטמפרטורה.</li>
		<li>כוון את מצביע הלייזר לקו האמצע של צוואר המשתתף.</li>
		<li>צלם את התמונה. הערה: התמונה תישמר באופן אוטומטי אם נעשה שימוש בכרטיס זיכרון.</li>
	</ol></li>
</ol>8. ניתוח תמונות
<ol><li>בחרו שלושה אזורים של בית החזה והצוואר הקדמיים לניתוח טמפרטורת פני השטח: דו-צדדית העור שמעל BAT בפוסה הסופרקלאביקולרית (SCF) והאזור הלטרלי של הצוואר, כאשר אזור עצם החזה נחשב כנקודת ייחוס בקרה (Tref), מאחר שאזור זה אינו מכיל BAT (איור 4A-C).</li>
	<li>מקם אזורי עניין משולשים (ROIs) באזורי SCF השמאלי והימני והחזר השקעה מעגלי מעל אזור עצם החזה.</li>
	<li>כאשר האזורים הנדרשים הוצלבו, ודא שהתוכנה מציגה את הממוצע וסטיית התקן של הטמפרטורה עבור כל אזור שנבחר.</li>
</ol>9. ניתוח נתונים
<ol><li>השתמש בגישה כפולת סמיות לניתוח ההתערבויות באמצעות הטכניקות המתוארות. בקש מחוקר שאינו מעורב באיסוף הנתונים או בניתוח לקודד את ההתערבויות באופן כללי.</li>
	<li>בצע את הניתוח הסטטיסטי.<ol><li>חשב ממוצעים עבור IRT, טמפרטורת ליבה ונתוני גלוקוז בדם מנקודת הזמן היחידה שנמדדה.</li>
		<li>חשב ממוצעים עבור RER, חמצון שומן, חמצון פחמימות והוצאת אנרגיה בתקופות של 10 דקות.</li>
		<li>עבור הוצאת אנרגיה, סכמו את שיעור הוצאת האנרגיה עבור כל קבוצה, והפרידו אותו ללפני ואחרי ההתערבות. הערה: עיין ב- Van Shaik et al. לבדיקות סטטיסטיות לניתוח הנתונים27.</li>
	</ol></li>
</ol>

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

השיטה שהראינו כאן היא פרוטוקול פשוט, בטוח וחסכוני מבחינה טכנית למדידת תרמוגנזה BAT בבני אדם. הפרוטוקול מתייחס לחששות הקשורים לאמינות השימוש ב- IRT בפני עצמו כדי להבחין בין התחממות מקומית עקב שינוי בזרימת הדם בעור לבין התחממות עמוקה יותר עקב תרמוגנזה על ידי מתאם IRT עם שני המדדים של הוצאת אנרגיה (EE) וניצול המצע. מכיוון שטכניקה זו אינה משתמשת בקרינה מייננת, היא מאפשרת ניתוח מדידות חוזרות, דבר שאינו אפשרי בטכניקות הדמיה של PET. לבסוף, בעוד שטכניקות הדמיה של PET יכולות לזהות הפעלת BAT, הן אינן מדווחות על התוצאות הפיזיולוגיות (טמפרטורה מוגברת ו- EE) שפרוטוקול זה מודד.
חוזקו של הפרוטוקול המתואר כאן הוא בכך שישנם ארבעה קווי ראיות התומכים במסקנה של תרמוגנזה BAT מעוררת: (1) עלייה במדידת Tscf, במקביל לטמפרטורת ליבה ללא שינוי וטמפרטורת עור יציבה מעל אזור הייחוס הסמוך; (2) הגדלת ההוצאה האנרגטית; (3) שינוי בניצול המצע; ו-(4) ירידה ברמות הגלוקוז בדם. התצפיות המתכנסות כולן תואמות את התוצאות החזויות עבור תרמוגנזה של BAT. החלק המהותי של הפרוטוקול הוא העמסת פחמימות של המשתתפים כדי להבטיח מטבוליזם של פחמימות לפני התערבות. תרמוגנזה BAT מחליפה את חילוף החומרים של המצע מפחמימות לחומצות שומן חופשיות, כפי שמראה הנפילה ב- RER. בעוד המצע המועדף עבור תרמוגנזה BAT הוא חומצות שומן חופשיות, ספיגה משמעותית של גלוקוז לתוך BAT פעיל מבוסס היטב 5,6,7. לכן, אנו רואים ירידה ברמות הגלוקוז בדם במקביל לתרמוגנזה BAT. לא ניתן יהיה להבחין בשינוי ההדדי בניצול המצע (RER) ובירידה ברמות הגלוקוז בדם במצב צום.
מחקרים קודמים הגיעו למסקנה כי Tscf מוגבר (נמדד על ידי IRT) מספיק כדי להסיק תרמוגנזה BAT. עם זאת, מסקנה זו היא ודאית רק אם Tscf עולה על טמפרטורת הליבה. אם ה- Tscf קטן או שווה לטמפרטורת הליבה, לא ניתן לשלול שינוי מקומי בטמפרטורה עקב זרימת דם מוגברת בעור. סקירה שיטתית הגיעה למסקנה כי IRT לבדו אינו מסוגל לקבוע אם עלייה בטמפרטורת העור supraclavicular נובעת תרמוגנזהBAT 37. הסקירה ציינה כי השיטה הנפוצה ביותר (18F-FDG PET/CT) מודדת את ספיגת הגלוקוז לתוך BAT37. עם זאת, המצע המועדף לתרמוגנזה BAT הוא חומצות שומן13. סוגיה מתודולוגית זו מונעת כל השוואה משמעותית בין נתוני PET/CT באימות נתוני IRT, שכן כל אחד ממדדים אלה לבדו אינו מדד מתאים לפעילות המטבולית האמיתית של ה- BAT, שכן הוא אינו יכול להצביע על השינוי בהוצאת האנרגיה ובניצול המצע עקב תרמוגנזה של BAT. עם זאת, עם הפרוטוקול המתואר כאן, לא רק שאנו יכולים לכמת את השינוי בטמפרטורה, אלא אנו יכולים גם לאשר עלייה בהוצאה האנרגטית - תוצאה פיזיולוגית מרכזית של תרמוגנזה BAT. IRT היא שיטה ללא מגע, לא פולשנית וזולה יחסית למדידת שינויי טמפרטורה וטמפרטורה הקשורים לתרמוגנזה של BAT. לעומת זאת, PET-CT הוא יקר וחושף אנשים לקרינה מייננת, ובכך מגביל את תחולתה של שיטה זו לניתוחים רטרוספקטיביים קטנים של מחקרי הדמיה קליניים. היישום של הפרוטוקול הנוכחי לניסויים קליניים אקראיים בקנה מידה גדול יהיה פשוט יחסית וחסכוני.
חשוב לציין כי ניתן להסביר את הירידה בחמצון הפחמימות בעקבות התערבות קפאין במעבר בניצול המצע כתוצאה מעלייה בתרמוגנזה של BAT עקב ההתערבות. מדדים של איתות אינסולין יהפכו את תוצאות המחקר הזה לחזקות יותר. עם זאת, לא ברור בהתבסס על תוצאות מחקר זה האם קפאין ישפיע על איתות אינסולין באמצעות פעולה על BAT או אם הירידה ברמת הגלוקוז בדם היא תוצאה של BAT לוקח יותר מצעי אנרגיה.
לשיטת 18F-FDG PET/CT יש מספר מגבלות מובנות כאשר היא משמשת לכימות ומדידה של הפעילות הפיזיולוגית של BAT, במיוחד כאשר חוקרים את ההשפעה של חומרים מזינים או מרכיבים תזונתיים על פעילות BAT. שיטת 18F-FDG PET/CT דורשת מהנבדקים להיות בצום כדי למנוע עלייה הנגרמת על ידי הזנה בספיגת גלוקוז על ידי רקמת השריר, אשר יכולה להפחית באופן משמעותי את הזיהוי של תפקוד BAT ו- BAT38. יתר על כן, טכניקה זו לבדה אינה יכולה למדוד את ההשפעה הפיזיולוגית או את מידת הפעלת BAT. בנוסף, השימוש בקרינה מייננת במחקרי דימות PET מהווה מכשול אתי, בריאותי ובטיחותי לתכנון מחקרי הצלבה חוזרים ונשנים. בנוסף, 18F-FDG מייצג ספיגת גלוקוז בלבד, שאינה זהה למדידת חילוף החומרים של גלוקוז. שיטה זו של העמסת פחמימות לפני מדידת טמפרטורת BAT ושילוב רמות הגלוקוז בדם עם קלורימטריה עקיפה מאפשרת לנו למדוד בקפדנות את ההשפעה הפיזיולוגית של תרמוגנזה וניצול שונה של המצע, שאחרת לא היה זמין במצב צום.
חוזקות ומגבלות לפרוטוקול זה יש השלכות רחבות יותר מאשר לימוד BAT. על ידי משתתפים בהעמסת פחמימות לפני ההתערבות, ניתן להבחין בתנודה של רמות הגלוקוז בדם בתגובה הן להעמסת פחמימות והן להתערבות קפאין, כמו גם שינויים בניצול המצע. לכן, טכניקה זו יכולה לשמש כדי לשפר מחקרים קלורימטריה עקיפה אנושית ואמצעים מטבוליים. עדיין לא ידוע אם ניתן לשחזר את תוצאות מחקר זה בעקבות התערבויות אחרות, כגון חשיפה לקור או גירוי אדרנרגי. עם זאת, תוצאות מחקר זה שוכפלו בעקבות התערבות עם מרכיב תזונתי אחר, כלומר Capsicum annuum27. קפדנות נוספת וביטחון בתוצאות ניתן להשיג באמצעות גישה כפולת סמיות לניתוח התערבויות באמצעות הטכניקות המתוארות, וזה יכול להיות מיושם בקלות27.
הבלבול הפוטנציאלי של טמפרטורת חדר מגוונת אינו רלוונטי בפרוטוקול זה, שכן טמפרטורת החדר נשמרה יציבה ממשתתף למשתתף. בנוסף, הלחות נלקחה בחשבון במהלך כיול מנתח גז הנשימה. זה מוסק בהתקנה של חתיכת ציוד זה, כמו כיול הושלם על פי הוראות היצרן.
מרווחי הזמן למדידה ולטיפול נקבעו בעקבות מחקר פיילוט קטן שבו בוצע פתרון בעיות של הפרוטוקול. בעיקרו של דבר, מרווחי הזמן למדידה נקבעו בהתבסס על הזמן הדרוש לחוקר לבצע את המדידות ועל נוחות המשתתף. זמן ההתערבות נקבע בהתבסס על הזמן שלקח לחילוף החומרים של הפחמימות להתרחש בעקבות עומס הפחמימות כדי לחקור אם ההתערבות הגבירה את חמצון חומצות השומן החופשיות (כלומר, תרמוגנזה BAT) והורידה את חמצון הפחמימות.
יש לציין כי ישנם הבדלים בין רמות גלוקוז נימי וורידי39. עם זאת, בהקשר של טיפול חוץ-אשפוזי, הדרך הנפוצה ביותר שבה נמדדות רמות הגלוקוז בדם היא באמצעות דגימת דם ממקור נימי המנותחת על ידי גלוקומטר ידני, נקודת טיפול40. בנוסף, אצל אנשים בריאים (בדומה לאלה הכלולים בפרוטוקול זה) בסביבה לא קלינית, יש הבדל מובהק סטטיסטית, אך לא מובהק קלינית, בין רמות הגלוקוז בדם נימי וורידי כאשר נמדד באמצעות גלוקומטר41 מבוסס נימי טיפול. בהקשר זה, דגימה נימית תישאר הגישה האופטימלית בשל העובדה שרוב הגלוקומטרים הנקודתיים הזמינים בשוק מהונדסים לנתח דגימות דם נימיות41. מנקודת מבט קלינית, ניתן לטעון כי גלוקוז ורידי בדם היא שיטת הניתוח הטובה ביותר. עם זאת, דגימת דם ורידי היא לא רק יקרה ודורשת ציוד מיוחד (שם), אלא היא גם פולשנית. יש לאזן את השיקולים האתיים של הגברת הסיכון לתופעות לוואי במהלך הפרוטוקול מול הספרות המדווחת המציגה את המתאם והאמינות הגבוהים של גלוקוז נימי בדם כמדד לגלוקוז ורידיבדם 42. המפתח כאן, כמובן, הוא שלא יצאנו לאבחן סוכרת אלא למדוד שינויים ברמות הגלוקוז בדם, שעבורם ניטור נימי סוכר בדם הוא פרוטוקול מתאים יותר.
גלוקוז יכול לגרום לתרמוגנזה, וארוחות בודדות יכולות להפעיל את BAT43. עם זאת, וחשוב למדי, הנתונים הכלולים בכתב יד זה אינם מראים השפעה משמעותית של העמסת גלוקוז בקבוצת ההתערבות או בקבוצת הפלצבו. יתר על כן, הנתונים שנכללו בכתב היד נגזרו מהתוצאות של Van Schaik et al., שכללו התערבות שלישית (Capsicum annuum), ועומס הגלוקוז לא יצר השפעה משמעותית על המדדים27.
יש לציין כי פרוטוקול זה שימש רק במשתתפים גברים עם שומן גוף נמוך ו- BAT פעיל (כדי להפחית את מספר המשתנים הניתנים לשליטה, נשים לא נכללו במחקר). קיים מתאם הפוך ידוע בין שומן למסת BAT בבני אדם44. בנוסף, ידוע כי אנשים שמנים בעבר אשר ירדו במשקל באמצעות דיאטה ופעילות גופנית יש קצב חילוף חומרים בסיסי נמוך יותר חייב לצרוך דיאטות קלוריות נמוכות כדי לשמור על משקל תקין45,46. יתר על כן, פעילות BAT יכולה לעורר צמיחת BAT8. השיטה המתוארת כאן תאפשר מחקרים ארוכי טווח לחקור שינויים בפעילות BAT הקשורים למחלות מטבוליות באופן שאינו מתאפשר על ידי טכניקות אחרות.
מסקנה לסיכום, אנו מדגימים גישת מדידה לכימות פעילות רקמת השומן החום האנושית באמצעות IRT וקלורימטריה עקיפה בעקבות עומס פחמימות. השלבים הקריטיים כוללים: 1) העמסת פחמימות על המשתתפים הנמצאים במצב צום לפני מדידת טמפרטורת ה- BAT תוך שילוב קלורימטריה עקיפה ורמות גלוקוז בדם כדי לאפשר כימות של ההיקף הפיזיולוגי של תרמוגנזה BAT וניצול שונה של המצע; 2) הערכת מחסני IRT BAT רלוונטיים וטמפרטורות מנקודת ייחוס וטמפרטורת ליבה כדי להדגים כל עלייה ב- Tscf שתצביע על הפעלת BAT בהתבסס על המיקום האנטומי. אנו מאמינים כי מדידות כמותיות אלה מאפשרות הערכה מדויקת יותר של תרומת BAT למטבוליזם של אנרגיה אנושית בוגרת ולוויסות תרמי. גישה יסודית זו צריכה לשמש חוקרים לחקר הפיזיולוגיה של BAT ולשמש תקן חדש לפיתוח גישות הפעלת BAT אנושיות בעתיד.

רקמת שומן חום (BAT) שונה באופן בולט מרקמת השומן הלבן (WAT) בתכולת המיטוכונדריה שלה, עצבוב סימפתטי, טיפות שומנים רב-לוקולואריות, יכולת יצירת חום ופיזור אנטומי. BAT נחשב קיים רק בתינוקות ויונקים קטנים עד לאישור נוכחותו במבוגרים אנושיים בשנת 2009 1,2,3. לכן, עד לאחרונה יחסית, תפקידו של BAT בפיזיולוגיה האנושית והומאוסטזיס מטבולי הובן בצורה גרועה. מחקרים מקיפים בבעלי חיים קטנים הראו כי במהלך חשיפה לקור, יותר ממחצית חילוף החומרים נובע מהיכולת התרמוגנית הלא רועדת של BAT4. מספר מחקרים הראו כי בחשיפה קלה לקור (17-18 מעלות צלזיוס), עלייה בהוצאת האנרגיה ובספיגת גלוקוז ל-BAT נמצאת בקורלציה חזקה עם תרמוגנזה של BAT בבני אדם 5,6,7. יתר על כן, תרמוגנזה של BAT יכולה לתרום עד 10% מהוצאת האנרגיה במנוחה בבני אדם במהלך חשיפה לקור (לסקירה, ראו Van Schaik et al.8). חקר הפיזיולוגיה וההשפעה של BAT על בריאות האדם ומחלות מוגבל כיום על ידי מגבלות פרוטוקול. לכן, חיוני שתהיה שיטה מדויקת למדידת ההשפעה המטבולית האמיתית של BAT כדי להבין טוב יותר את ההשפעה של תרמוגנזה BAT על השמנת יתר והסיבוכים המטבוליים שלה בבני אדם.
ההתפלגות האנטומית של BAT אנושי הופכת את השגת המדידות המדויקות של ה- BAT למאתגרת. בתוך בני אדם, ה-BAT מופץ בתוך המחסנים של WAT בבטן, בבית החזה, ובעיקר בצוואר9. נתיחה שלאחר המוות ומחקרי גופות שימשו לאפיון אנטומי של BAT10,11, אך שיטות אלה אינן יכולות לספק מידע פונקציונלי. זה מאתגר להבחין בין BAT באמצעות טכניקות הדמיה קונבנציונליות בגלל הצפיפויות הדומות של WAT ו- BAT8. בעיה מבלבלת נוספת היא שמחסני שומן בצבע בז' ממוקמים גם הם בתוך אותן שכבות צרות של פאשיה או במחסנים מסוימים עם WAT8, מה שהופך את ההבחנה באמצעות טכניקות הדמיה קונבנציונליות למאתגרת.
כדי להתגבר על בעיה זו, נפח BAT נמדד בדרך כלל באמצעות שילוב טומוגרפיה פליטת פוזיטרונים (PET) וטומוגרפיה ממוחשבת (CT). אנלוגי גלוקוז 18F-fluourodeoxyglucose (18F-FDG) הוא העוקב הנפוץ ביותר המשמש לחקר BAT12. עם זאת, היא סובלת ממספר מגבלות, כגון חשיפת הנבדקים לקרינה מייננת והיותה פולשנית ויקרה. בנוסף, המגבלה הגדולה ביותר של נותב 18F-FDG היא שהוא מודד את ספיגת אנלוג גלוקוז, שאינו אידיאלי בהתחשב בכך שחומצות שומן חופשיות הן המצע המועדף עבור תרמוגנזהBAT 13. טכניקת 18F-FDG PET/CT אינה מודדת ספיגה של חומצות שומן חופשיות כמצע לתרמוגנזה, ולכן אינה מודדת את החשיבות הפיזיולוגית של תרמוגנזה BAT. ישנן טכניקות חלופיות המשמשות להערכת עטלף אנושי, הכוללות מדידת ספיגת מים מסומנים בחמצן-15 (15 O-O2) 14,11 C-אצטט 15, חומצת שומן בעלת שרשרת ארוכה (18 F-fluoro-6-thia-heptadecanoic acid)16, או אדנוזין17, כמו גם ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית 18 והדמיית תהודה מגנטית 19אך אלה עדיין יקרים מאוד וחושפים את הנבדקים לקרינה מייננת., לכן, תקן זהב אמין, זול, וחשוב מכך, בטוח לכימות BAT אנושי חסר.
תרמוגרפיה אינפרא אדומה (IRT) היא טכניקת הדמיה חלופית לא פולשנית20,21 המודדת את טמפרטורת העור המכסה מחסן BAT ידוע. בעוד שזה מסיק הוצאה אנרגיה מוגברת, אם הטמפרטורה הנמדדת אינה עולה על טמפרטורת הליבה, אז זה לא ניתן לקבוע אם השינוי הנמדד בטמפרטורה הוא פשוט תוצאה של זרימת דם שונה. יתר על כן, עלייה מדודה בטמפרטורה המקומית אינה מספקת ערכים של שינוי בהוצאת האנרגיה, שהיא לעתים קרובות נקודת הקצה הרצויה. מספר קבוצות מחקר השתמשו ב-IRT כדי למדוד עלייה בטמפרטורה במחסנים של BAT אנושי בעקבות התערבות קפאין או גירוי קר; מחסן זה הוא fossa supraclavicular 22,23,24,25,26,27.
עם זאת, לא ברור אם פעולת הקפאין על BAT היא ישירה או מתווכת באמצעות מעגלים עצביים. ישנן ראיות לכך שקפאין גורם להשחמה באדיפוציטים במבחנה22, ועבודות קודמות הוכיחו כי קפאין (100 מ"ג) מגביר את השתנות קצב הלב, מה שעשוי להיות אינדיקטור לעלייה בדחף עצבי סימפתטי באופן מערכתי בגוף27. זה עולה בקנה אחד עם עדויות במכרסמים, שבהן קפאין דרך מערכת העצבים המרכזית מגביר תרמוגנזה ללא השפעה לבבית-דינמית שלילית28.
מכיוון שהמצע המועדף לתרמוגנזה של BAT הוא חומצות שומן חופשיות שמקורן בטריגליצרידים13, ומשקפי BAT פעילים המזרימים שומנים כדי לקיים תרמוגנזה29, מדדים של ניצול המצע חשובים בהערכת ההפעלה הפיזיולוגית של BAT. יחס חילופי הנשימה (RER) הוא היחס בין נפח החמצן הנצרך (V̇O 2) לבין פחמן דו חמצני המיוצר (V̇CO2)30. RER של 0.7 מעיד על מטבוליזם של חומצות שומן, ו-RER של 1.0 מעיד על מטבוליזם של פחמימות31. לכן, עדות להעדפה של ניצול חומצות שומן על פני עלייה בהוצאה האנרגטית היא מתאם מרכזי של תרמוגנזה BAT.
בנוסף, בהתחשב בכך שספיגת גלוקוז היא קורלציה ידועה של פעילות BAT (ראה לעיל), ירידה ברמת הגלוקוז בדם במקביל לשינוי בניצול המצע הם קורלציות מפתח של תרמוגנזה BAT. מחקרים קודמים שהשתמשו בקלוריות עקיפות בלבד, או יחד עם רישום טמפרטורה אצל אנשים בצום, דיווחו על שינוי מועט, אם בכלל, בניצול המצע32,33. מכיוון שזה כנראה מוסווה על ידי מצב הצום (שבו חילוף החומרים לפני ספיגה מעדיף ניצול שומן), אנו מציעים לשלב IRT וקלורימטריה עקיפה עם העמסת פחמימות.
מאמר זה נועד לספק גישה שלב אחר שלב שחוקרים קליניים יכולים להשתמש בה כדי לכמת באופן אמין וחשוב מכך, בבטחה את החשיבות הפיזיולוגית של BAT בבני אדם על ידי שילוב IRT, קלורימטריה עקיפה ורמות גלוקוז בדם. טכניקה זו משמשת בצורה הטובה ביותר לאחר שהנבדקים היו עמוסים בפחמימות ונחשפו לסוכני BAT פרמקולוגיים או לגירויים סביבתיים. תוצאות גישה זו יכולות לשמש לחקר פעילות BAT, ניצול המצע והוצאת האנרגיה לאחר הפעלת ה- BAT בנושאי מחקר בודדים27.

<table><tbody><tr><td>מד לחץ דם אוטומטי</td><td>Omron SEM-2 מתקדם, Omron, קיוטו, יפן</td><td></td><td></td></tr><tr><td>סורק ספיגת קרני רנטגן באנרגיה כפולה&nbsp;</td><td>Hologic Horizon, Hologic Inc., בדפורד, MA, ארה"ב</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אלקטרודות א.ק.ג</td><td>Ambu Blue Sensor R, מלזיה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>חמש עופרת א.ק.ג</td><td>Medilog AR12 פלוס; שילר, גרמניה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FLIR E60 מצלמה</td><td>FLIR Systems אוסטרליה, מלבורן, אוסטרליה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FLIR Research Studio מהדורה מקצועית</td><td>FLIR Systems אוסטרליה, מלבורן, אוסטרליה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Freestyle Optium Xceed</td><td>Abbott Diabetes Care, אלמדה, קנדה</td><td></td><td></td></tr><tr>זוכי<td>ג'ל גלוקוז</td><td>תזונת ספורט, הר מרתה, ויקטוריה, אוסטרליה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מסכהמסכת סיליקון מעוקרת קרה</td><td>מסדרת 7400 Oro-Nasal, תוכנת Hans Rudolph</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Medilog Darwin2</td><td>Professional; שילר, גרמניה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מדחום אינפרא אדום ללא מגע&nbsp;</td><td>Berrcom, JXB-178, גואנגדונג, סין</td><td></td><td></td></tr><tr><td>רצועת גלוקוז אופטיום Xceed</td><td>Abbott Diabetes Care, אלמדה, קנדה</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ParvoMedics TrueOne 2400 מנתח גז נשימה</td><td>ParvoMedics Inc, East Sandy, UT, ארה"ב</td><td></td><td></td></tr><tr><td>מעוקר מראש שסתום שאינו נושם</td> מחדש <td>שסתום דו-כיווני שאינו נושם מחדש תצורת T, 2600 בינוני או 2700 גדול, הנס רודולף</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

שימוש בשילוב של קלורימטריה עקיפה, תרמוגרפיה אינפרא אדומה ורמות גלוקוז בדם כדי למדוד תרמוגנזה של רקמת שומן חום בבני אדם

Using a Combination of Indirect Calorimetry, Infrared Thermography, and Blood Glucose Levels to Measure Brown Adipose Tissue Thermogenesis in Humans

ביונקים, רקמת השומן החומה (BAT) מופעלת במהירות בתגובה לקור על מנת לשמור על טמפרטורת הגוף. למרות ש-BAT נחקר רבות בבעלי חיים קטנים, קשה למדוד את הפעילות של BAT בבני אדם. לכן, מעט ידוע על יכולת ייצור החום והמשמעות הפיזיולוגית של BAT בבני אדם, כולל המידה שבה רכיבי התזונה יכולים להפעיל BAT. זאת בשל המגבלות בשיטה הנפוצה ביותר כיום להערכת ההפעלה של גלוקוז רדיואקטיבי BAT, (fluorodeoxyglucose או 18FDG) שנמדד על ידי טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים-טומוגרפיה ממוחשבת (PET-CT).
שיטה זו מבוצעת בדרך כלל בנבדקים בצום, שכן האכלה גורמת לספיגת גלוקוז על ידי השרירים, מה שיכול להסוות את ספיגת הגלוקוז לתוך BAT. מאמר זה מתאר פרוטוקול מפורט לכימות הוצאת האנרגיה האנושית הכוללת בגוף כולו וניצול המצע מתרמוגנזה BAT על ידי שילוב קלורימטריה עקיפה, תרמוגרפיה אינפרא אדומה וניטור גלוקוז בדם בזכרים בוגרים עמוסי פחמימות. כדי לאפיין את המשמעות הפיזיולוגית של BAT, מדדים של השפעת פעילות BAT על בריאות האדם הם קריטיים. אנו מדגימים פרוטוקול להשגת מטרה זו על ידי שילוב העמסת פחמימות וקלורימטריה עקיפה עם מדידות של שינויים סופרקלאביקולריים בטמפרטורה. גישה חדשנית זו תסייע להבין את הפיזיולוגיה והפרמקולוגיה של תרמוגנזה BAT בבני אדם.

איור 1 ואיור 2 מציגים תרשים זרימה של תכנון המחקר. תמונות של הגדרת הפרוטוקול מיוצגות באיור 3. את מאפייני המשתתפים ניתן למצוא בטבלה 1. דוגמאות מייצגות של IRT של תמונות של משתתף, כולל נקודת התחלה (איור 4A), עומס לאחר פחמימות (איור 4B) ו-60 דקות לאחר נטילת תוסף קפאין (איור 4C), עם תמונה מייצגת של מערך המצלמה, מוצגות באיור 4D. יש לציין כי איור 4A-C מספק ייצוג חזותי של השינויים בטמפרטורת הפוסה הסופרקלאביקולרית (Tscf) בעקבות ההתערבות; הבדלי הטמפרטורה בולטים במיוחד בין איור 4B לאיור 4C.
באיור 5A-C, תוצאות של Van Schaik ואחרים מראות את Tscf (איור 5A), הטמפרטורה של נקודת ייחוס (Tref; איור 5C), וטמפרטורת הליבה (Tcore; איור 5B) מקו הבסיס (0 דקות) ועד להשלמת איסוף הנתונים (120 דקות). הנתונים מראים התערבות קפאין בהשוואה לפלצבו27. התוצאות המתוארות בכתב יד זה מייצגות אך ורק את המאמר שפורסם. בנוסף, הנתונים על Tscf אינם מציגים אפקט קבוצתי. ניתן למצוא את הנתונים הסטטיסטיים בנתונים המשלימים של Van Schaik et al.27.
העלייה הניכרת בטמפרטורה הסופרקלוויקולרית עולה בקנה אחד עם שינויים בניצול המצע והורדה מהירה של רמות הגלוקוז בדם בעקבות ההתערבות, כפי שניתן לראות באיור 6. התוצאות האלה, בשילוב עם היעדר שינוי בטמפרטורה בטמפרטורות Tref ו-Tcore (איור 5B,C) מעידות על תרמוגנזה של BAT. נוסף על כך, ככל שהוצאת האנרגיה גדלה (איור 6E), ה-RER יורד (איור 6A), מה שעולה במקביל לעלייה בחמצון השומן (איור 6B) בעקבות ההתערבות.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig01.jpg"> איור 1: סכמטיות של מדידות עם זמן להשלמה בכל פרק זמן של 15 דקות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig01large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig02.jpg"> איור 2: תרשים זרימה סכמטי של תכנון המחקר. תהליך ניסיוני. ריבוע שחור = זמן עומס פחמימות; עיגול שחור = זמן התערבות. קיצורים: IRT = תרמוגרפיה אינפרא אדום; BGL = רמות גלוקוז בדם. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig02large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig03.jpg"> איור 3: תמונות מייצגות של הפרוטוקול. (א) התקנה ללא נוכחות המשתתף; (ב) איסוף נתונים של המשתתפים בנקודת ההתחלה; (ג) מחשב קלורימטריה עקיפה; (D) משתתף שצורך את העמסת הפחמימות לאחר מדדי הבסיס. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig03large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig04.jpg"> איור 4: דוגמאות מייצגות של IRT והגדרת מצלמה. תמונות תרמיות של משתתף, ב-(A) נקודת ההתחלה, (B) לאחר עומס פחמימות, ו-(C) 60 דקות לאחר התערבות קפאין, עם (D) תמונה מייצגת של מערך המצלמה. קיצור: IRT = תרמוגרפיה אינפרא אדום. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig04large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig05.jpg"> איור 5: השפעות ההתערבות על מדדי הטמפרטורה. שינויי טמפרטורה גולמיים בסיסיים של (A) Tscf, (B) Tcore ו-(C) Tref במשתתפים בעקבות עומס פחמימות (נקודת זמן = 0) ומתן התערבות קפאין או כמוסת פלצבו (זמן = 45 דקות עד 120 דקות)27. נתון זה שונה מ Van Schaik et al.27. (א-ג) תיבה אפורה בהירה 1 = זמן עומס פחמימות; תיבה 2 = טרום התערבות; תיבה אפורה כהה 3 = לאחר התערבות; עיגולים כחולים = התערבות קפאין; משולשים שחורים = התערבות פלצבו. הנתונים מבוטאים כמינימום עד מקסימום, כאשר כל הנקודות מוצגות בחלקות הקופסה והשפם. השונות מבוטאת כממוצע ± SD, n = 8 לכל התערבות; * מייצג את אפקט האינטראקציה עם קפאין (*P &lt; 0.05). ערכי הנתונים נותחו באמצעות ניתוח תלת-כיווני חוזר של שונות. קיצורים: Tscf = טמפרטורה בפוסה supraclavicular; Tcore = טמפרטורת הליבה; Tref = נקודת התייחסות לשליטה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig05large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig06.jpg"> איור 6: השפעות ההתערבות על מדדים מטבוליים. שינויים ב-(A) RER, (B) קצב חמצון השומן, (C) קצב חמצון הפחמימות, (D) רמות הגלוקוז בדם, ו-(E) הוצאת האנרגיה אצל המשתתפים לאחר עומס פחמימות (זמן = 0) ומתן כמוסת קפאין או כמוסת פלצבו (זמן = 45 דקות עד 120 דקות). תיבה אפורה בהירה 1 = זמן עומס פחמימות; תיבה 2= טרום התערבות; תיבה אפורה כהה 3 = לאחר התערבות; עיגולים כחולים = התערבות קפאין; משולשים שחורים = התערבות פלצבו. הנתונים מבוטאים כמינימום עד מקסימום, כאשר כל הנקודות מוצגות בחלקות הקופסה והשפם. (ה) לפני ואחרי מתן ההתערבויות; סרגל אפור = התערבות פלצבו; חטיף כחול = התערבות קפאין. השונות מבוטאת כממוצע ± SD, n = 8 לכל התערבות; * מייצג את אפקט אינטראקציית הקפאין (*p &lt; 0.05). ערכי הנתונים נותחו באמצעות ניתוח תלת-כיווני חוזר של שונות. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig06large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td>כל המשתתפים</td>
		</tr><tr><td>n</td>
			<td>8</td>
		</tr><tr><td>גיל, שנים</td>
			<td>22 ± 2</td>
		</tr><tr><td>גובה, ס"מ</td>
			<td>176 ± 5</td>
		</tr><tr><td>משקל, ק"ג</td>
			<td>74 ± 8</td>
		</tr><tr><td>BMI, ק"ג/מטר2 </td>
			<td>23 ± 2</td>
		</tr><tr><td>שומן גוף, %</td>
			<td>20 ± 8</td>
		</tr></tbody></table>טבלה 1: נתונים דמוגרפיים של המשתתפים. הערכים פירושם ± SD אלא אם צוין אחרת. טבלה זו לקוחה מתוך Van Schaik et al.27.

במאמר זה אנו מציגים פרוטוקול לכימות המשמעות הפיזיולוגית של השפעת פעילות רקמת השומן החום (BAT) על חילוף החומרים האנושי. זה מושג על ידי שילוב העמסת פחמימות וקלורימטריה עקיפה עם מדידות של שינויים supraclavicular בטמפרטורה. גישה חדשנית זו יכולה לסייע בפיתוח יעד פרמקולוגי לתרמוגנזה BAT בבני אדם.

In mammals, brown adipose tissue (BAT) is activated rapidly in response to cold in order to maintain body temperature. Although BAT has been studied ...

פרוטוקול זה מכמת את המשמעות הפיזיולוגית של פעילות רקמת השומן החום האנושית על ידי שילוב העמסת פחמימות עם קלורימטריה עקיפה ושינויים בטמפרטורה הסופרקלאביקולרית. פרוטוקול זה אינו חושף את המשתתפים לקרינה מייננת. הוא מזהה שינויים בטמפרטורה סופרקלאביקולרית נמדדת, בשילוב עם טמפרטורת הליבה והטמפרטורה של אזור ייחוס.ביום המחקר, התחל במדידת הגובה והמשקל של המשתתפים. בקשו מהמשתתפים לשכב על מסד. לאחר 30 דקות, רשום את הפרמטרים הבסיסיים שלהם.לאחר מכן, אפשרו למשתתפים לצרוך שלושה תרגילי פחמימות של 90 גרם כל אחד בין אפס ל -15 דקות. לאחר 45 דקות לאחר העמסת פחמימות, לאפשר למשתתפים לבלוע את 100 מיליגרם של כמוסות טיפול קפאין. כדי לבצע קלורימטריה עקיפה, השתמש במנתח גז נשימה מכויל.התאימו את מסכת הסיליקון המעוקרת הקרה המצוידת בשסתום ללא נשימה מעוקרת מראש על המשתתף כדי לספק אוויר לחדר. תקנו אותו על פני המשתתף באמצעות חיבור רשת ובדקו אם יש נזילות. ודא שצינורות ההשראה וצינורות התפוגה מחוברים.לאחר דגימת הגזים שפג תוקפם, הסירו את המסכה כדי להשלים את המדידות הנוספות ולמדוד את קצבי חמצון המצע כמתואר בכתב היד של הטקסט. לאחר כל סבב של מדידות גזים שפג תוקפם, השתמשו במד סוכר כדי למדוד את רמות הגלוקוז בדם. כוונו מדחום ללא מגע לכיוון מרכז המצח של המשתתף.כדי לבצע תרמוגרפיה אינפרא אדומה, לגרום למשתתפים לשבת בתנוחה זקופה ולהביט ישר קדימה עם אזור הצוואר לחזה חשוף. מקם את מצלמת ההדמיה התרמית על חצובה בגובה הצוואר במרחק של כמטר מפניו של המצולם. לאחר הפעלת המצלמה, כוונן את המיקוד על ידי סיבוב טבעת המיקוד.כוון מצביע לייזר לקו האמצע של צוואר המשתתף. ולחץ על תמונה. כדי לנתח את תמונות האינפרא אדום, להעריך את טמפרטורות פני השטח של אזור בית החזה המכיל רקמת שומן חומה על ידי הצבת אזורים משולשים של עניין בפוסה supraclavicular ואזור מעגלי של עניין על עצם החזה.שקול את אזור החזה כנקודת התייחסות בקרה, שכן אזור זה אינו מכיל רקמת שומן חומה. לאחר הצלבת האזורים, קבל את הממוצע ואת סטיית התקן של הטמפרטורה עבור כל אזור באמצעות התוכנה. ההשפעות של התערבות קפאין על מדדי הטמפרטורה של אזור הליבה והפוסה הסופרקלוויקולרית מעידות על תרמוגנזה של רקמת שומן חומה.ההתערבות הציגה השפעה ניכרת במדדים המטבוליים עם העלייה בטמפרטורה הסופרקלוויקולרית והורדה מהירה של רמות הגלוקוז בדם. ממצאים אלה, בשילוב עם היעדר שינויי טמפרטורה בטמפרטורת הליבה ואזור הייחוס, מצביעים על תרמוגנזה של רקמת שומן חומה. הוצאה אנרגטית מוגברת הביאה לירידה ביחס חילופי הנשימה ובמקרה לחמצון שומן מוגבר.חשוב לוודא שהחדר נשמר בטמפרטורה יציבה; מסכת הסיליקון מותקנת כראוי; ומצלמת ההדמיה התרמית נמצאת בגובה הצוואר, לפחות מטר אחד מהמשתתף. מומלץ למדוד סמני דם לאינסולין. החזרה המהירה של רמות הגלוקוז בדם לאחר ההתערבות מצביעה על כך שההתערבות עצמה עשויה לשפר את איתות האינסולין.טכניקה זו מאפשרת ניתוח מדדים חוזרים. זה משהו שאי אפשר לעשות עם מחקרי הדמיה של PET. כעת ניתן להעריך את המידה שבה מרכיבים תזונתיים וחומרים פרמקולוגיים יכולים להשפיע על פעילות רקמת השומן החום בבני אדם בצורה בטוחה ונגישה.

using-combination-indirect-calorimetry-infrared-thermography-blood

Research

JoVE Journal

Medicine

רפואה

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...

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

כתב יד זה מתאר פרוטוקול למדידת קצב חילוף החומרים של הבזל ואת היכולת החמצונית של אדיפוזיטים תרמוגניים בעכברים שמנים.

קביעת ההוצאה על אנרגיה בזלית והקיבולת של אדיפוציטים תרמוגניים להוצאות אנרגיה בעכברים שמנים

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

בפרוטוקול זה מתוארות שיטות רלוונטיות למטבוליקה עורקית מותאמת ל-BAT באמצעות GC-MS במודל עכבר. שיטות אלה מאפשרות רכישת תובנות יקרות ערך לגבי חילופי מטבוליטים בתיווך BAT ברמת האורגניזם.

מטבולומיקה עורקית למדידה בחילוף מטבוליטים של Vivo ברקמת שומן חומה

Karyotyping ספקטרלי (שמים) היא טכניקה מתקדמת cytogenetics לזהות סטיות כרומוזומליות גנומית. שיטה זו מנצלת את בדיקות ציור כרומוזום, המאפשרים סיווג של כרומוזומים כל. SKY יכול גם לזהות סטיות כרומוזום מורכבים ופגמים הפרדה בעכברים ובבני אדם עם מחלות שונות, לרבות מחלת כליות פוליציסטיות.

Karyotyping רפאים ללמוד חריגות כרומוזום בבני אדם ועכברים עם מחלת כליות פוליציסטיות

למדו פרוטוקול לכימות פעילות רקמת שומן חום בבני אדם באמצעות טעינת פחמימות, קלורימטריה עקיפה ותרמוגרפיה אינפרא אדומה. שיטה זו מאפשרת הערכה בטוחה ולא פולשנית של תרמוגנזה לטיפולים מטבוליים חדשים.

שימוש בשילוב של קלורימטריה עקיפה, תרמוגרפיה אינפרא אדומה ורמות גלוקוז בדם כדי למדוד תרמוגנזה של רקמת שומן חום בבני אדם

גלה סרטונים נוספים