Le misurazioni quantitative del metabolismo dell'ossigeno e del glucosio mediante PET sono tecnologie consolidate, ma i dettagli dei protocolli pratici sono scarsamente descritti in letteratura. Questo articolo presenta un protocollo pratico implementato con successo su uno scanner per tomografia computerizzata a emissione di positroni all'avanguardia.
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Articolo metodologico
Studi multi-traccianti sul metabolismo dell'ossigeno e del glucosio nel cervello utilizzando uno scanner per tomografia computerizzata con tomografia a emissione di positroni a tempo di volo
* These authors contributed equally
In questo articolo
Sommario
Abstract
Gli autori hanno sviluppato un paradigma utilizzando la tomografia a emissione di positroni (PET) con traccianti radiofarmaceutici multipli che combina le misurazioni del tasso metabolico cerebrale del glucosio (CMRGlc), del tasso metabolico cerebrale dell'ossigeno (CMRO2), del flusso sanguigno cerebrale (CBF) e del volume ematico cerebrale (CBV), culminando nelle stime della glicolisi aerobica cerebrale (AG). Queste stime in vivo del metabolismo ossidativo e non ossidativo del glucosio sono pertinenti allo studio del cervello umano in salute e malattia. I più recenti scanner per tomografia computerizzata a emissione di positroni (PET-CT) forniscono immagini a tempo di volo (TOF) e miglioramenti critici nella risoluzione spaziale e nella riduzione degli artefatti. Ciò ha portato a un miglioramento significativo dell'imaging con dosi di radiotraccianti più basse.
I metodi ottimizzati per i più recenti scanner PET-CT prevedono la somministrazione di una sequenza di monossido di carbonio (CO) e ossigeno (O2) marcati con 15O per via inalatoria, 15acqua marcata con O (H2O) per via endovenosa e 18F-deossiglucosio (FDG), il tutto all'interno di sessioni di scansione di 2 o 3 ore che producono misurazioni quantitative ad alta risoluzione di CMRGlc, CMRO2, CBF, CBV e AG. Questo documento descrive gli aspetti pratici della scansione progettata per quantificare il metabolismo cerebrale con modelli cinetici traccianti e campioni di sangue arterioso e fornisce esempi di misurazioni di imaging del metabolismo cerebrale umano.
Introduzione
Il cervello umano è un forte consumatore di ossigeno e glucosio per il metabolismo. Una parte del metabolismo del glucosio nel cervello umano sano si verifica al di fuori dell'uso di ossigeno, nota come glicolisi aerobica cerebrale (AG), i cui scopi sono oggetto di intense indagini 1,2,3,4,5. Studi precedenti su modelli animali e sull'uomo riportano un'associazione tra AG e sviluppo e invecchiamento, sviluppo sinaptico e neuritico, memoria, deposizione di amiloide nella mal....
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Protocollo
NOTA: L'Institutional Review Board e il Radioactive Drug Research Committee della Washington University School of Medicine hanno approvato tutti gli studi basati sul protocollo descritto di seguito. Tutti i partecipanti umani hanno fornito il consenso informato scritto prima di partecipare a studi di ricerca basati sul protocollo seguente. Consultare la Tabella dei materiali per i dettagli relativi a tutte le apparecchiature, i materiali e i reagenti utilizzati in questo protocollo.
1. Selezione dei partecipanti
- Criteri di inclusione
- Includi solo parte....
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Risultati
Alcuni degli aspetti tecnicamente più impegnativi di questo protocollo riguardano la configurazione, la gestione e la raccolta di dati dalle linee arteriose, somministrando contemporaneamente radiotraccianti a breve emivita e facendo funzionare lo scanner. La Figura 1 fornisce un punto di vista a volo d'uccello dell'attuale configurazione che riassume l'organizzazione e i flussi di lavoro operativi richiesti ai coordinatori dello studio, agli interventisti, agli infermieri, ai tecnologi e ai.......
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Discussione
L'imaging PET del metabolismo dell'ossigeno e del glucosio utilizzando gas [15O]CO e [15O]O2 per via inalatoria, l'iniezione endovenosa di [15O]H2O e l'iniezione endovenosa di [18F]FDG hanno precedenti storici significativi basati sull'imaging accumulato dalle precedenti generazioni di scanner PET 14,15,16,17,26,27
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Dichiarazioni
Non ci sono conflitti di interesse, finanziari o di altro tipo, tra gli autori e il contenuto di questo articolo.
Ringraziamenti
Siamo particolarmente grati ai nostri partecipanti alla ricerca per il loro altruismo. Ringraziamo i direttori e il personale del Neuroimaging Labs Research Center, del Knight Alzheimer's Disease Research Center, del Center for Clinical Imaging Research (CCIR) e della struttura ciclotronica della Washington University per aver reso possibile questa ricerca. Riconosciamo con gratitudine i finanziamenti per la ricerca da NIH R01AG053503, R01AG057536, RF1AG073210, RF1AG074992 e 1S10OD025214, dal Mallinckrodt Institute of Radiology e dalla McDonnell Foundation for Systems Neuroscience della Washington University.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 3/16" di diametro esterno 1/8" di diametro interno nylaflow | Nylaflow Tubing, Zazareth, PA | ||
| 4 x 4 pollici di garza | McKesson MedSurg | 16-4242 | |
| Bilancia analitica | Fisher Scientific/OHUAS | Pioneer Exal Model 90 mm piattaforma #PA84 | |
| filtro batterico/virale | Hudson RCI, Teleflex, Perak, Malaysia | REF 1605 (IPN042652) | |
| BD SmartSite Valvola senza ago | Becton Dickinson | 2000E | |
| Biograph mMR | Siemens, Erlangen, Germania | ||
| Biograph Vision 600 Edge | Siemens, Erlangen, Germania | ||
| Contatore di salviette Caprac | Mirion Medical (Capintec), Florham Park, NJ | dal 1991 o più recente | NaI perforato bene cristallo |
| Coban involucro autoadesivo | 3M | comunemente usato nelle medicazioni delle unità di terapia intensiva | |
| , tegaderm, 4 x 4" | 3M Health Care | #1626 | |
| ECAT EXACT HR+ | CTI PET Systems, Knoxville, TN | ||
| Edwards TruWave 3 cc/84 pollici (210 cm) | Catetere di prolunga Edwards Lifescience | PX284R | |
| lunghezza 48 cm, volume di adescamento 0,642 mL | Braun | V5424 | |
| eparina sodica, soluzione 2 U/mL, 1.000 mL | Hospira Worldwide | #409762059 | |
| Bracciolo per flebo flessibile 4 x 9 pollici adulto | DeRoyal | M8125-A | |
| Keithley pico-amperometro | Tekronix | ||
| Magnetom Prisma adatto | Siemens, Erlangen, Germania | Adattatore maschio-maschio 3T | |
| per valvole Luer | Argon Medical Co. | 040184000A | |
| MiniSpin Personal Microcentrifuge | Eppendorf, Amburgo, Germania | EP-022620151 | |
| Bocchino 15 mm ID, 22 mm OD | Hudson RCI, Teleflex, Perak, Malaysia | REF 1565 (IPN042595) | |
| MRIdium | Iradmed, Winter Springs, FL | 3860+ | |
| Nalgene flacone quadrato in PET con chiusura, 650 mL | Thermo Scientific | #3420400650 | per |
| sacca per infusione a pressione a calibrazione incrociata con bulbo, da 1.000 mL | Health Care Logi | #10401 | |
| vassoio di monitoraggio della pressione catetere in polietilene; 2,5Fr (2,5 cm) angiocath; 0,015" 15 cm filo; 22G (2 cm) ago | Cook Medical | C-P MSY-250, G02854 | |
| RDS 11 MeV Cyclotron | Siemens, Erlangen, Germania | bombardamento protonico di 15N per generare 15O | |
| soluzione di cloruro di sodio IV 0,9%, 1.000 mL | B. Braun Medical | E8000 | |
| steri-strips (chiusura, rivestimento pelle LF 1/2x4") | McKesson MecSurg | #3010 | |
| Twilite II | Swisstrace, Zurigo, Svizzera | ||
| Gruppo di continuità batteria di backup e protezione da sovratensione | APC | BR1500MS2 |
Riferimenti
- Goyal, M. S., Hawrylycz, M., Miller, J. A., Snyder, A. Z., Raichle, M. E. Aerobic glycolysis in the human brain is associated with development and neotenous gene expression. Cell Metabolism. 19 (1), 49-57 (2014).
- Magistretti, P. J.
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Ristampe e permessi
