È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.

Articolo metodologico

Un protocollo PET-MRI a doppio tracciante per la misura quantitativa dell'assorbimento dei substrati energetici cerebrali regionali nel ratto

6.6K visualizzazioni

⸱

DOI:

10.3791/50761

⸱

28 dicembre 2013

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Research Center on Aging and Department of Physiology and Biophysics, Université de Sherbrooke, 2Sherbrooke Molecular Imaging Center, Étienne-Le Bel Clinical Research Center, Université de Sherbrooke, 3Department of Computer Science, Université de Sherbrooke, 4Department of Nuclear Medicine and Radiobiology, Université de Sherbrooke

In questo articolo

Sommario

La tomografia a emissione di positroni per piccoli animali consente di valutare i due principali substrati energetici del cervello: glucosio e chetoni. Nel presente metodo, 11C-acetoacetato e 18F-fluorodesossiglucosio vengono iniettati in sequenza in ciascun animale e il loro assorbimento viene misurato quantitativamente in specifiche regioni cerebrali determinate dalle immagini di risonanza magnetica.

Abstract

Presentiamo un metodo per confrontare l'assorbimento dei due substrati energetici chiave del cervello: glucosio e chetoni (acetoacetato [AcAc] in questo caso) nel ratto. Il metodo sviluppato è un protocollo di tomografia a emissione di positroni (PET) per piccoli animali, in cui 11C-AcAc e 18F-fluorodesossiglucosio (18F-FDG) vengono iniettati in sequenza in ciascun animale. Questa acquisizione di PET a doppio tracciante è possibile grazie alla breve emivita di 11C (20,4 min). I ratti vengono inoltre sottoposti a un'acquisizione di risonanza magnetica (MRI) sette giorni prima del protocollo PET. Prima dell'analisi delle immagini, le immagini PET e MRI vengono registrate congiuntamente per consentire la misurazione della captazione cerebrale regionale (corteccia, ippocampo, striato e cervelletto). Una misura quantitativa dell'assorbimento cerebrale di 11C-AcAc e 18F-FDG (tasso metabolico cerebrale; μmol/100 g/min) è determinata mediante modellazione cinetica utilizzando il metodo IDIF (image-derived input function). Il nostro nuovo protocollo PET a doppio tracciante è robusto e flessibile; I due traccianti utilizzati possono essere sostituiti da diversi radiotraccianti per valutare altri processi nel cervello. Inoltre, il nostro protocollo è applicabile allo studio dell'apporto di carburante cerebrale in molteplici condizioni come il normale invecchiamento e patologie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer e il Parkinson.

Introduzione

Contesto e Logica

La tomografia a emissione di positroni (PET) consente lo studio minimamente invasivo dei processi funzionali nel cervello. Il glucosio è il principale substrato energetico del cervello, ma in condizioni di carenza di glucosio, i chetoni (acetoacetato [AcAc] e β-idrossibutirrato) sono i principali substrati energetici alternativi. Il metabolismo energetico cerebrale è stato ampiamente studiato dalla PET utilizzando il tracciante PET più comune, il 18F-fluorodesossiglucosio (18F-FDG), un analogo del glucosio. Il nostro gruppo ha recentemente sviluppato un nuovo radiotracciante -11C-AcAc - per misurare il metabolismo dei chetoni cerebrali1. La risonanza magnetica (MRI) è una tecnica a risoluzione molto più elevata (0,1 mm × 0,1 mm di risoluzione in piano) rispetto alla PET, ed è necessaria per localizzare chiaramente le regioni anatomiche del cervello necessarie per l'analisi PET regionale del metabolismo energetico cerebrale.

I dati PET sono comunemente espressi come valori di assorbimento standardizzati (SUV)2-6. I SUV sono la concentrazione di attività tissutale normalizzata dalla frazione della dose iniettata/peso unitario, come inizialmente proposto oltre 70 anni fa7. Queste unità sono ancora ampiamente utilizzate perché richiedono metodologie di acquisizione PET e analisi delle immagini più semplici. Tuttavia, una limitazione importante è che i SUV sono unità relative e non assolute, il che rende difficile confrontare i risultati tra diversi studi. Questa difficoltà di confronto può contribuire a risultati contraddittori in letteratura sull'assorbimento del glucosio cerebrale negli anziani8. Pertanto, il tasso metabolico cerebrale quantitativo (CMR; μmol/100 g/min) presenta particolari vantaggi9-11. La generazione dei valori di CMR richiede un'acquisizione dinamica della PET e la radioattività del plasma conta in funzione del tempo, ovvero della curva tempo-attività del plasma (TAC) o funzione di input. La funzione di input può essere ottenuta mediante più prelievi di sangue durante l'acquisizione PET9,12 o con il metodo IDIF (image-derived input function), in cui una regione di interesse viene disegnata su un pool di sangue (ventricolo sinistro del cuore o arteria maggiore)11,13-16.

Obiettivo

Lo scopo del nostro metodo era quello di confrontare quantitativamente per la prima volta l'assorbimento dei due substrati energetici chiave del cervello, glucosio e chetoni, utilizzando la PET e la risonanza magnetica nei roditori. 11C-AcAc e 18F-FDG sono stati utilizzati in sequenza nello stesso animale. Il protocollo è stato progettato per misurare le captazioni regionali in diverse strutture cerebrali rilevanti (corteccia, ippocampo, striato e cervelletto) chiaramente visibili nelle immagini RM. Il protocollo era anche specificamente destinato a consentire l'analisi quantitativa dell'assorbimento del cervello tracciante, ovvero la CMR sia di 18F-FDG che di 11C-AcAc. Sebbene questo protocollo sia stato sviluppato per studiare i substrati energetici del cervello, i radiotraccianti che abbiamo utilizzato potrebbero essere sostituiti da altri e la stessa metodologia può essere utilizzata per studiare diversi processi funzionali cerebrali.

Vantaggi rispetto ai metodi esistenti

PET e MRI non richiedono che l'animale venga sacrificato dopo l'acquisizione. Pertanto, sono possibili studi di follow-up sui trattamenti. Pertanto, i dati di base seguiti da una condizione sperimentale possono essere misurati all'interno dello stesso animale, riducendo così sia la variabilità biologica che il numero di animali richiesti. Un vantaggio chiave del nostro protocollo PET a doppio tracciante è quello di confrontare l'assorbimento di entrambi i traccianti nello stesso animale nelle stesse condizioni fisiologiche all'interno della stessa sessione di imaging, riducendo così ulteriormente la variabilità biologica e le discrepanze sistematiche. Questo protocollo PET a doppio tracciante è fattibile principalmente a causa della breve emivita fisica di 11C (20,4 min) e del rapido dilavamento biologico di 11C-AcAc, che lasciano una minima radioattività residua di 11C durante la seconda acquisizione con 18F-FDG. La risonanza magnetica è una caratteristica importante di questo protocollo in quanto consente di studiare l'assorbimento del tracciante in specifiche aree cerebrali. Inoltre, questo metodo consente una misura quantitativa assoluta dell'assorbimento del tracciante cerebrale rispetto alle unità relative ottenute con il metodo SUV. Infine, 11immagini C-AcAc hanno un basso rapporto segnale/rumore a causa dell'assorbimento cerebrale relativamente basso di AcAc in condizioni fisiologiche, il che rende difficile la registrazione automatica di 11immagini C-AcAc e RM. Quindi, poiché le acquisizioni di 11C-AcAc e 18F-FDG sono sequenziali (nessun movimento dell'animale), l'allineamento tra 18F-FDG e risonanza magnetica può essere applicato a 11immagini C-AcAc.

Documenti chiave in cui è stato utilizzato il protocollo

Abbiamo utilizzato il protocollo PET a doppio tracciante in uno studio che prevede il confronto tra lo stato a digiuno e la dieta chetogenica (KD) in giovani ratti2. Abbiamo dimostrato che sia il digiuno che la KD aumentano significativamente sia l'assorbimento cerebrale di 11C-AcAc che di 18F-FDG. Tuttavia, questi non erano risultati quantitativi in quanto all'epoca non utilizzavamo l'imaging PET dinamico e la metodologia di modellazione cinetica del tracciante. Successivamente, abbiamo intrapreso uno studio regionale e quantitativo del metabolismo cerebrale in ratti anziani, in cui sono stati valutati l'effetto dell'invecchiamento e di un KD sull'assorbimento cerebrale di 11C-AcAc e 18F-FDG11. Abbiamo anche dimostrato che la percentuale di distribuzione tra le regioni del cervello era diversa tra 11C-AcAc e 18F-FDG. Inoltre, non solo la CMR di 11C-AcAc, ma anche quella di 18F-FDG era aumentata in tutto il cervello e nello striato di ratti anziani trattati con KD.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Protocollo

Tutti gli esperimenti sono stati eseguiti in conformità con il Comitato per la Cura e l'Uso degli Animali dell'Università di Sherbrooke e con il Consiglio Canadese per la Cura degli Animali. Il protocollo sperimentale è stato approvato dal Comitato Etico Istituzionale per la Ricerca sugli Animali (protocollo n. 011-09).

1. Anatomia del cervello con risonanza magnetica

  1. Lasciare che i ratti si ambientino nel laboratorio per animali per un periodo minimo di 7 giorni prima del protocollo. Eseguire le scansioni cerebrali con risonanza magnetica da 1 a 2 settimane prima del protocollo PET con doppio tracciante, per consentire un completo recupero dall'anestesia.
  2. Anestetizzare il ratto in una camera di induzione. Utilizzare isoflurano al 2% e ossigeno a 1,5 L/min per tutta la durata del protocollo anestetico. Pizzicare la zampa posteriore per verificare che l'animale sia completamente anestetizzato. ATTENZIONE: l'inalazione di isoflurano può causare mal di testa, vertigini o perdita di coscienza in alcuni casi; deve essere sempre utilizzato in presenza di un sistema di ricambio d'aria e in un ambiente adeguatamente ventilato.
  3. Posizionare il ratto sul tavolo di esame della risonanza magnetica in posizione prona con la testa in avanti, utilizzando una mascherina nasale per l'isoflurano. Posizionare i sensori per la rilevazione della respirazione e della temperatura rettale. Monitorare la frequenza respiratoria durante l'esperimento e mantenere la temperatura corporea a 37 °C mediante un sistema automatico di riscaldamento ad aria.
  4. Acquisire immagini RM pesate in T2 utilizzando una sequenza impulsiva fast spin-echo con parametri di acquisizione come descritti in precedenza11. Posizionare il ratto su un tappetino riscaldato durante il risveglio dall'anestesia.

2. Acquisizioni PET con doppio tracciante

  1. Utilizzare uno scanner PET per piccoli animali dotato di rivelatori a fotodiodo a valanga, un campo di vista assiale di circa 7,5 cm e una risoluzione spaziale isotropica di 1,2 mm17. A causa della breve emivita fisica, preparare il 11C mediante bombardamento di azoto naturale con protoni (attraverso la reazione nucleare 14N(ρ,α)11C) in un ciclotrone in loco prima di ogni esperimento.
  2. Digiunare il ratto per 18 ore prima della scansione PET. Il digiuno consente un maggiore accumulo cerebrale di 11C-AcAc e 18F-FDG, migliorando così il rapporto segnale-rumore.
  3. Anestetizzare il ratto in una camera di induzione. Trasferire il ratto su un tappetino riscaldante con un cono nasale per l'isoflurano. Iniziare in questo momento la sintesi del 11C-AcAc. La sintesi richiede 18 minuti dall'istante finale del bombardamento, come descritto in precedenza1.
  4. Posizionare il ratto su un fianco. Preparare un catetere in polietilene PE50 riempito con soluzione di cloruro di sodio 0,9% eparinizzato (soluzione salina). Installare il catetere nella vena della coda per l'iniezione del tracciante. Installare un secondo catetere nell'arteria ventrale mediale della coda per il prelievo di sangue durante tutte le acquisizioni.
  5. Trasferire rapidamente il ratto sul tavolo dello scanner in posizione prona con la testa in avanti, dotato di cono nasale per l'isoflurano. Posizionare le sonde per la respirazione e rettale. Monitorare la frequenza respiratoria durante l'esperimento e mantenere la temperatura corporea a 37 °C mediante un sistema automatico di riscaldamento ad aria. Spostare il tavolo dello scanner all'interno dello strumento per garantire un'immagine simultanea adeguata di cervello e cuore. Come riferimento anatomico, posizionare il bordo del campo di vista sugli occhi del ratto (con l'aiuto di linee laser).
  6. Utilizzando una soluzione concentrata di 11C-AcAc (~1 GBq/ml), preparare una siringa contenente circa 50 MBq di radioattività (un intervallo compreso tra 45 e 55 MBq è accettabile). Regolare il volume a 300 μl con soluzione salina. ATTENZIONE: La radioattività può essere dannosa per la salute. Deve sempre essere manipolata dietro uno schermo di piombo. L'operatore deve indossare un dosimetro corporeo e uno da dito. Durante l'esperimento deve essere utilizzato anche un contatore Geiger.
  7. Montare la siringa su una pompa di iniezione. Avviare l'iniezione a bolo di 11C-AcAc a una velocità di 1 ml/min (durata dell'iniezione: ~19 sec). Su una seconda pompa, immediatamente dopo la fine dell'iniezione di 11C-AcAc, avviare l'iniezione di 300 μl di soluzione salina alla velocità di 1 ml/min, procedura importante per garantire un'ottimale iniezione del tracciante nella circolazione sanguigna.
  8. Avviare l'acquisizione dinamica dei dati PET 30 secondi prima dell'iniezione a bolo, per una durata totale di 20,5 minuti. L'acquisizione dei dati per 30 secondi prima dell'iniezione del tracciante fornisce una misura dello sfondo ambientale da sottrarre successivamente ai dati PET. Impostare la modalità di campionamento regolare e la finestra energetica a 250-650 keV.
  9. Prelevare due campioni di sangue da 200 μl rispettivamente a circa 15 e 18 minuti dall'inizio dell'iniezione di 11C-AcAc. Iniettare soluzione salina eparinizzata nel catetere dopo ogni prelievo per evitare la coagulazione del sangue. Registrare il tempo all'inizio e alla fine di ogni prelievo e utilizzare il tempo medio. Centrifugare a 6.000 giri/min per 5 minuti e raccogliere il plasma. Misurare l'attività radioattiva nel plasma mediante un contatore gamma calibrato con lo scanner PET.
  10. Al termine della scansione con 11C-AcAc, attendere un periodo di 20 minuti per assicurarsi che la maggior parte della radioattività sia decaduta. Tale periodo può variare da 15 a 30 minuti. Non spostare il lettino dello scanner e lasciare il ratto sotto isoflurano per tutta la durata di questo intervallo.
  11. Nel frattempo, utilizzando una soluzione concentrata di 18F-FDG (~5,5 GBq/μl), preparare una siringa contenente circa 50 MBq. Procedere esattamente come indicato nei passaggi 2.6 e 2.7. Avviare un'acquisizione dinamica della durata totale di 40,5 minuti, inclusi i 30 secondi precedenti l'iniezione. Prelevare due campioni di sangue da 200 μl rispettivamente a circa 30 e 35 minuti dall'inizio dell'iniezione di 18F-FDG.
  12. Al termine dell'acquisizione con 18F-FDG, effettuare un ultimo prelievo di sangue da 200 μl. Centrifugare e raccogliere il plasma. Conservare i campioni di plasma a -80 °C per l'analisi di glucosio e AcAc.
  13. Infine, posizionare il ratto su un tappetino riscaldante durante il periodo di risveglio. Mantenere l'animale per un follow-up longitudinale oppure, in alternativa, eutanizzare il ratto per il prelievo cerebrale e ulteriori studi biochimici.
  14. Ricostruire le immagini PET secondo le seguenti sequenze temporali: 1 × 30 sec; 12 × 5 sec; 8 × 30 sec; e n × 300 sec, dove n = 3 per l'acquisizione di 11C-AcAc e n = 7 per l'acquisizione di 18F-FDG.

3. Analisi del glucosio plasmatico e degli AcAc

  1. Misurare il glucosio plasmatico e l'acetoacetato (AcAc) con un analizzatore di chimica clinica. Eseguire i saggi entro 48 ore dal prelievo del sangue per minimizzare la decarbossilazione dell'AcAc in acetone. Misurare la concentrazione di glucosio con il kit DF40 come descritto in precedenza18 e l'AcAc con un canale aperto2. Questo tipo di analizzatore è più accurato rispetto alle strisce (0,1 μM) e presenta una finestra di rilevamento ampia.

4. Analisi quantitativa della PET

  1. Utilizzare il software PMOD o un sistema equivalente per l'analisi delle immagini PET da piccoli animali.
  2. Curva temporale di attività plasmatica (TAC)
    1. Caricare i dati di 18F-FDG. Sommare i fotogrammi dell'immagine dei primi 60 secondi successivi all'iniezione (quando il tracciante è principalmente nel sangue).
    2. Utilizzando uno strumento di disegno manuale, tracciare un volume di interesse (VOI) sulla cavità del ventricolo sinistro nel pool ematico (un'ampia zona centrata nella parte inferiore delle immagini). Disegnare il VOI a circa 1 mm all'interno del margine del pool ematico (voxel rossi) per assicurarsi che non venga inclusa alcuna componente tissutale ed evitare che la radioattività tissutale si riversi nel pool ematico (Figura 1A). Copiare il VOI su tutta la serie dinamica di immagini e generare una curva di radioattività in funzione del tempo (TAC).
    3. In un foglio elettronico, utilizzare i conteggi di radioattività dei due campioni plasmatici prelevati durante l'acquisizione per correggere la TAC plasmatica (Figura 1B). Utilizzare la seguente equazione:
      Formula di correzione IDIF, metodo di correzione dell'immagine; equazioni; concetto di analisi dati scientifici
      È possibile effettuare un certo livellamento della TAC plasmatica.
    4. Verificare se è presente radioattività residua da 11C-AcAc nei primi 30 secondi dell'acquisizione di 18F-FDG, prima dell'iniezione. In caso affermativo, sottrarre il seguente fattore da tutti i successivi intervalli temporali della TAC:
      Diagramma dell'equazione di decadimento esponenziale, R×e^{-(ln2/t_{1/2})×T}, analisi del decadimento radioattivo.,
      dove R è la radioattività residua, t1/2 è il tempo di dimezzamento del 11C (20,4 min) e T è l'intervallo temporale2,13. La radioattività residua da 11C-AcAc dopo un periodo di attesa di 20 minuti può raggiungere fino all'1,5% dei conteggi massimi di 18F-FDG.
  3. Coregistrazione 18F-FDG/MRI
    1. Applicare la coregistrazione ottenuta con le immagini di 18F-FDG anche alle immagini di 11C-AcAc. Questo è necessario perché le immagini di 11C-AcAc presentano un basso rapporto segnale-rumore e la coregistrazione automatica risulta difficile.
    2. Caricare i dati MRI corrispondenti. Caricare tutti e 28 i fotogrammi temporali di 18F-FDG nella stessa orientazione delle immagini MR (su tre assi).
    3. Calcolare l'immagine sommata di 18F-FDG dei 28 fotogrammi temporali. Questo genera un'immagine con un numero maggiore di conteggi, rendendola più facile da utilizzare per la coregistrazione con MRI rispetto ai singoli fotogrammi.
    4. Eseguire la coregistrazione automatica dell'immagine sommata di 18F-FDG sulle immagini MR (Figura 2). Applicare la trasformazione a tutti i singoli fotogrammi di 18F-FDG. Salvare la trasformazione che in seguito verrà applicata alle immagini di 11C-AcAc.
  4. Volumi di interesse (VOI)
    1. Utilizzando un software di segmentazione come PMOD, selezionare i dati MRI e scegliere il piano preferito per il disegno manuale. Scegliere lo strumento di disegno manuale o semiautomatico, a seconda delle dimensioni della regione cerebrale e del contrasto dell'immagine. Localizzare le strutture cerebrali in base a un atlante standard del cervello di ratto19.
    2. Disegnare i VOI. Come mostrato in Figura 3, segmentare l'intero cervello, la corteccia, l'ippocampo, lo striato e il cervelletto, ma possono essere scelte anche altre regioni. Salvare i VOI, che verranno applicati alle immagini coregistrate di 18F-FDG e 11C-AcAc.
    3. Applicare i VOI alle immagini coregistrate di 18F-FDG. Selezionare le statistiche dei VOI per visualizzare la TAC cerebrale. Se necessario, correggere la TAC sottraendo da tutti i successivi intervalli temporali la media della radioattività corretta per il decadimento nei primi 30 secondi.
  5. Calcolo del tasso metabolico cerebrale
    1. Caricare le TAC cerebrali e plasmatiche corrispondenti.
    2. Selezionare il modello cinetico del grafico di Patlak20,21. Impostare la costante aggregata a 0,4822 e la corrispondente concentrazione plasmatica di glucosio (Figura 4B). Impostare la deviazione relativa massima dal grafico di Patlak al 5%. Adattare i dati al modello.
  6. Immagini di 11C-AcAc
    1. Calcolare l'immagine sommata di 18F-FDG dei primi 24 fotogrammi temporali per avere lo stesso numero di fotogrammi dell'acquisizione di 11C-AcAc. In caso contrario, la coregistrazione di 11C-AcAc/MRI fallisce. Eseguire la coregistrazione automatica di 18F-FDG su MRI. Salvare il processo di trasformazione che verrà utilizzato per la coregistrazione delle immagini di 11C-AcAc.
    2. Ripetere i passaggi 4.2 e 4.3 per le immagini di 11C-AcAc. Utilizzare la trasformazione di 18F-FDG del passaggio 4.6.1 e applicarla a tutti i singoli fotogrammi di 11C-AcAc. Ripetere i passaggi 4.4 e 4.5 e utilizzare i VOI salvati di 18F-FDG. Impostare la costante aggregata a 1.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Risultati

Come mostrato nella Figura 2, l'assorbimento di 11C-AcAc è basso all'interno del cervello stesso. Come menzionato in precedenza, il consumo di chetoni da parte del cervello è molto ridotto in caso di digiuno a breve termine. L'assorbimento di 11C-AcAc è più elevato nei muscoli della lingua e delle guance. In effetti, i chetoni vengono rapidamente captati dai muscoli scheletrici del ratto23. Al contrario, l'assorbimento di 18F-FDG è prevalentemente localizzato n...

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Discussione

Passaggi critici

Un passaggio fondamentale in questo protocollo PET a doppio tracciante è quello di essere in grado di scansionare contemporaneamente il ventricolo sinistro del cuore e il cervello. Ciò richiede uno scanner PET con una lunghezza assiale sufficiente, ovvero un minimo di 7,5 cm. Sono necessarie alcune scansioni di prova per determinare la posizione esatta del tavolo dello scanner (valori x, y e z), dove il cervello e il cuore vengono scansionati correttamente.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Dichiarazioni

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Ringraziamenti

Questo studio è stato sostenuto finanziariamente dal Fonds de la recherche en santé du Québec, dagli Istituti canadesi di ricerca sanitaria, dalla Fondazione canadese per l'innovazione e dal Segretariato delle cattedre di ricerca canadesi (SCC). Lo Sherbrooke Molecular Imaging Center fa parte del Centro di ricerca clinica Étienne-Le Bel, finanziato dall'FRQS. Gli autori ringraziano Mélanie Fortier, Jennifer Tremblay-Mercier, Alexandre Courchesne-Loyer, Dr. Fabien Pifferi, Dr. M'hamed Bentourkia, Dr. Otman Sarrhini, Dr. Jacques Rousseau, Caroline Mathieu e Mélanie Archambault per il generoso supporto e l'assistenza tecnica. Gli autori ringraziano la piattaforma di analisi e visualizzazione delle immagini (http://pavi.dinf.usherbrooke.ca) per il loro aiuto.

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo
NomeAziendaNumero di catalogoCommenti
Scanner MRIVarian7 Tesla
Scanner PET per piccoli animaliGamma MedicaLab-PET/-Triumph
Tappetino termicoSunbeamPN 143937
Sistema di riscaldamentoSA Instruments761 100 Rev B
RespiratorioSA InstrumentsSAII's P-resp
Analizzatore di chimica clinicaSiemens Healthcare Diagnosis765000.931Dimension Xpand Plus
Tubo in polietilene 50 Becton Dickinson427411
Pompa iniezioneKD ScientificModello 210
Contatore gammaGMIPackard Cobra II
CentrifugaThermo Scientific75002416Heraeus Pico 21
Software PMODTecnologiePMOD Versione PMOD 3.2
Contatore GeigerFluke BiomedicalASM-990
Reagente
IsofluranoAbbott Laboratories, LtdB506
Soluzione di NaCl allo 0,9%Hospira4888010
EparinaSandoz1004336
Isopropil acetatoAldrich1177899%
MetillitioAldrich1973431,6 M
THFAldrich87371
Cartuccia reagente Flex glucosioSiemens Healthcare DiagnosiDF40
Trizma baseSigmaT6066-500Gpreparare tris tampone 100 mM pH 7,0
Ossamato di sodioSigmaO275120 mM
NADHRoche101280150010,15 mM
b-idrossibutirrato deidrogenasiToyoboHBD-3011 U/ml
per misuratore di rilevamento avanzato

Riferimenti

  1. Tremblay, S., et al. Automated synthesis of 11C-acetoacetic acid, a key alternate brain fuel to glucose. Appl. Radiat. Isot. 65, 934-940 (2007).
  2. Pifferi, F., et al. Mild experimental ketosis increases brain uptake of 11C-acetoacetate and 18F-fluorodeoxyglucose: a dual-tracer PET imaging study in rats. Nutr. Neurosci. 14, 51-58 (2011).
  3. Lopez-Grueso, R., Borras, C., Gambiniy, J., Vina, J. El envejecimiento y la ovariectomia causan una disminucion del consumo cerebral de glucosa in vivo en ratas Wistar. Revista Espanola de Geriatria y Gerontologia. 45, 136-140 (2010).
  4. Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).
  5. Luo, F., et al. Characterization of 7- and 19-month-old Tg2576 mice using multimodal in vivo imaging: limitations as a translatable model of Alzheimer's disease. Neurobiol. Aging. 33, 933-944 (2012).
  6. Poisnel, G., et al. Increased regional cerebral glucose uptake in an APP/PS1 model of Alzheimer's disease. Neurobiol. Aging. 33, 1995-2005 (2012).
  7. Kenney, J. M., Marinelli, L. D., Woodard, H. Q. Tracer studies with radioactive phosphorus in malignant neoplastic disease. Radiology. 37, 683-690 (1941).
  8. Cunnane, S., et al. Brain fuel metabolism, aging, and Alzheimer's disease. Nutrition. 27, 3-20 (2011).
  9. Shimoji, K., et al. Measurement of cerebral glucose metabolic rates in the anesthetized rat by dynamic scanning with 18F-FDG, the ATLAS small animal PET scanner, and arterial blood sampling. J. Nucl. Med. 45, 665-672 (2004).
  10. Tantawy, M. N., Peterson, T. E. Simplified [18F]FDG image-derived input function using the left ventricle, liver, and one venous blood sample. Mol. Imaging. 9, 76-86 (2010).
  11. Roy, M., et al. The ketogenic diet increases brain glucose and ketone uptake in aged rats: A dual tracer PET and volumetric MRI study. Brain Res. , (2012).
  12. Yu, A. S., Lin, H. D., Huang, S. C., Phelps, M. E., Wu, H. M. Quantification of cerebral glucose metabolic rate in mice using 18F-FDG and small-animal PET.. J. Nucl. Med.. 50, 966-973 (2009).
  13. Bentourkia, M., et al. PET study of 11C-acetoacetate kinetics in rat brain during dietary treatments affecting ketosis. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 296, 796-801 (2009).
  14. Menard, S. L., et al. Abnormal in vivo myocardial energy substrate uptake in diet-induced type 2 diabetic cardiomyopathy in rats. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 298, 1049-1057 (2010).
  15. Liistro, T., et al. Brain glucose overexposure and lack of acute metabolic flexibility in obesity and type 2 diabetes: a PET-[18F]FDG study in Zucker and ZDF rats. J. Cereb. Blood Flow Metab. 30, 895-899 (2010).
  16. Croteau, E., et al. Image-derived input function in dynamic human PET/CT: methodology and validation with 11C-acetate and 18F-fluorothioheptadecanoic acid in muscle and 18F-fluorodeoxyglucose in brain. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 37, 1539-1550 (2010).
  17. Bergeron, M., Cadorette, J., Beaudoin, J. F. Performance evaluation of the LabPETTM APD-based digital PET scanner. IEEE Trans. Nucl. Sci. 56, 10-16 (2009).
  18. Freemantle, E., et al. Metabolic response to a ketogenic breakfast in the healthy elderly. J. Nutr. Health Aging. 13, 293-298 (2009).
  19. Paxinos, G., Watson, C. The rat brain in stereotaxic coordinates. sixth edn. , Elsevier. (2007).
  20. Patlak, C. S., Blasberg, R. G., Fenstermacher, J. D. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. J. Cereb. Blood Flow Metab. 3, 1-7 (1983).
  21. Patlak, C. S., Blasberg, R. G. Graphical evaluation of blood-to-brain transfer constants from multiple-time uptake data. Generalizations. J. Cereb. Blood Flow Metab. 5, 584-590 (1985).
  22. Sokoloff, L., et al. The 14C deoxyglucose method for the measurement of local cerebral glucose utilization: theory, procedure, and normal values in the conscious and anesthetized albino rat. J. Neurochem. 28, 897-916 (1977).
  23. Robinson, A. M., Williamson, D. H. Physiological roles of ketone bodies as substrates and signals in mammalian tissues. Physiol Rev. 60, 143-187 (1980).
  24. Blomqvist, G., et al. Use of R-beta-[1-11C]hydroxybutyrate in PET studies of regional cerebral uptake of ketone bodies in humans. Am. J. Physiol. 269, 948-959 (1995).
  25. Blomqvist, G., et al. Effect of acute hyperketonemia on the cerebral uptake of ketone bodies in nondiabetic subjects and IDDM patients. Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 283, 20-28 (2002).
  26. Soret, M., Bacharach, S. L., Buvat, I. Partial-volume effect in PET tumor imaging. J. Nucl. Med. 48, 932-945 (2007).
  27. Jiang, L., Mason, G. F., Rothman, D. L., de Graaf, R. A., Behar, K. L. Cortical substrate oxidation during hyperketonemia in the fasted anesthetized rat in vivo. J. Cereb. Blood Flow Metab. 31, 2313-2323 (2011).
  28. Melo, T. M., Nehlig, A., Sonnewald, U. Neuronal-glial interactions in rats fed a ketogenic diet. Neurochem. Int. 48, 498-507 (2006).
  29. Yudkoff, M., et al. Response of brain amino acid metabolism to ketosis. Neurochem. Int. 47, 119-128 (2005).
  30. Matsumura, A., et al. Assessment of microPET performance in analyzing the rat brain under different types of anesthesia: comparison between quantitative data obtained with microPET and ex vivo autoradiography. Neuroimage. 20, 2040-2050 (2003).

Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.

Ristampe e permessi

Tag

Captazione del glucosioCaptazione dei chetoniAcetoacetato di carbonio 11PET con fluorodeossiglucosioCaptazione cerebrale regionaleCoregistrazione delle immaginiModellizzazione cineticaTasso metabolico cerebrale
Un protocollo PET-MRI a doppio tracciante per la misura quantitativa dell'assorbimento dei substrati energetici cerebrali regionali nel ratto
Contattaci
Raccomanda alla biblioteca

Privacy

Termini di utilizzo

Politiche

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Tutti i diritti riservati.