Visualizzazione e quantificazione dei tessuti adiposi marroni e beige nei topi utilizzando [^18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

L'imaging PET/MR consente misurazioni sia qualitative che quantitative su questi adipociti marroni e beige metabolicamente attivi in animali vivi in modo che l'attività di questi cosiddetti adipociti termogenici possa essere misurata su base funzionale. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente l'acquisizione e la combinazione di scansioni PET e MRI sullo stesso soggetto, consentendo così l'acquisizione precisa e simultanea di adipociti termogenici in diversi depositi del piccolo animale. Questo metodo può essere facilmente trasferito in qualsiasi sistema preclinico o modificato in un formato ad alto throughput mediante l'imaging simultaneo di più topi, aumentando così la potenza statistica dei dati di imaging a costi e tempi ridotti.

Per raccogliere il tessuto adiposo bruno interscapolare, posizionare un topo C57 Black 6 anestetizzato di 8 settimane su una piastra riscaldante e praticare un'incisione di 2 centimetri lungo la linea mediana dorsale. Rimuovere i pad iBAT dalla regione interscapolare. Dopo che l'emorragia si ferma, utilizzare clip avvolte in acciaio inossidabile da 7 millimetri per chiudere l'incisione.

Quando tutto l'iBAT è stato raccolto, ospita i topi in un'unità di terapia intensiva per 14 giorni. Somministrare 5 milligrammi per chilogrammo di Meloxicam ai topi per sei giorni e rimuovere le clip non appena la ferita è guarita. Per abilitare scansioni PET/MR sequenziali automatizzate prima della sessione di imaging, impostare il livello di discriminazione da 400 a 600 kiloelettron-volt, la modalità di confidenza su 1-3, il tempo di scansione a 20 minuti e l'isotopo di studio su F-18 per impostare il flusso di lavoro per l'acquisizione del PET.

Per acquisire la risonanza magnetica ponderata T1 per la correzione dell'attenuazione, impostare i parametri Gradient Echo-3D. Per acquisire la risonanza magnetica ponderata T2 come riferimento anatomico, impostare i parametri Fast-spin Echo 2D. Per consentire la ricostruzione delle immagini PET, utilizzare l'algoritmo Tera-Tomo 3D con la modalità di coincidenza impostata su 1-3 e con le correzioni di decadimento, tempo morto, casuale, attenuazione e dispersione impostate per creare immagini con una dimensione complessiva del voxel di 0,3 millimetri cubici.

Un giorno prima dell'inizio dello studio di imaging per verificare l'accuratezza della quantificazione PET, indossare il DPI appropriato e riempire una siringa da 5 millilitri con F18-FDG come raccomandato dal produttore. Utilizzare un calibratore di dose per registrare l'attività della siringa e annotare l'ora della misurazione. Nel software, utilizzare il ROI dell'ellisse interpolata per disegnare un volume di interesse sull'immagine ricostruita della siringa e confrontare l'attività recuperata con il valore misurato utilizzando il calibratore della dose.

Il giorno dell'esperimento di imaging, utilizzare una pinza per posizionare con attenzione la fiala di riserva 18F-FDG dietro uno scudo da tavolo A blocco L e diluire un'aliquota di radioisotopo in 100-150 microlitri di soluzione salina sterile per una concentrazione di attività totale da 200 a 250 microcurie. Aspirare la soluzione 18F-FDG in una siringa da 1 millilitro dotata di ago e misurare la radioattività con il calibratore di dose come dimostrato. Registrare il peso del mouse da visualizzare prima di iniettare la soluzione 18F-FDG in una vena della coda.

Prendere nota del tempo di iniezione e della radioattività residua della siringa per consentire la correzione del decadimento. Quindi riposizionare il mouse nella sua gabbia per 60 minuti. Per calcolare l'attività 18F-FDG iniettata, sottrarre l'attività nella siringa prima dell'iniezione dall'attività misurata dopo l'iniezione.

Al termine del periodo di assorbimento dei radioisotopi, accendere il riscaldatore d'aria per il letto del mouse dello scanner micro-PET/MR. Posizionare il mouse iniettato FDG anestetizzato su un pad respiratorio nel letto dello scanner ed eseguire una vista scout per determinare la posizione del mouse. Regolare la posizione del letto del mouse in modo tale che l'intero corpo possa essere osservato, assicurando che il centro del campo visivo della risonanza magnetica coincida con il centro del corpo.

In Acquisizione PET, selezionare Intervallo di scansione su acquisizione precedente per utilizzare la posizione di visualizzazione scout e fare clic su Prepara per spostare il letto animale da MR a PET. Selezionare OK per avviare la scansione PET. Registrare la dose di iniezione e il tempo misurato prima e dopo la somministrazione di 18F-FDG nell'editor radiofarmaceutico e inserire il peso del mouse nel menu Informazioni sull'oggetto.

Una volta completata la scansione PET, selezionare Prepara per passare all'imaging MR e completare tutte le acquisizioni MR nella finestra dell'elenco degli studi. Selezionare OK per avviare le scansioni MR. Una volta completato l'intero flusso di lavoro, valutare brevemente la qualità delle immagini MR acquisite nel software di post-elaborazione e fare clic su Home per spostare il letto del mouse da MR alla posizione originale.

Quando tutti i mouse sono stati ripresi, per ricostruire i dati nel menu Scansione raw, selezionare Acquisizione PET per caricare la scansione PET completata e selezionare Acquisizione MR ponderata T1 per consentire la creazione di una mappa dei materiali. Quindi utilizzare l'algoritmo Tera-Tomo 3D per ricostruire i dati come dimostrato. La rimozione di iBAT prima del trattamento a freddo altera l'attività dell'iWAT, come indicato dal notevole aumento dell'assorbimento di 18F-FDG osservato in iWAT mediante imaging micro-PET/MR.

Inoltre, gli adipociti multiloculari, che sono tipicamente osservati nel tessuto adiposo beige, sono più pronunciati in iWAT dai topi dopo la rimozione di iBAT rispetto alla morfologia degli adipociti osservata in iWAT da animali operati da sham. I topi trattati a freddo e con operazioni fittizie dimostrano un assorbimento marcatamente elevato di 18F-FDG in iBAT. I topi con il loro iBAT rimosso prima del trattamento a freddo mostrano il più alto assorbimento di 18F-FDG nell'iWAT.

In effetti, l'esposizione al freddo provoca un aumento di sette volte dell'assorbimento di 18F-FDG nell'iBAT dei topi operati da sham, mentre la rimozione di iBAT nei topi indotti dal freddo si traduce in un aumento di otto volte dell'assorbimento di 18F-FDG rispetto ai topi termo-neutri in cui si osserva solo un modesto aumento di due volte. Quando si tenta questa procedura, posizionare ogni topo nella stessa posizione per ogni acquisizione PET / MRI è importante per migliorare la visualizzazione e la quantificazione degli adipociti marroni e beige in diverse regioni. Utilizzando questo metodo e insieme ad altri metodi di risonanza magnetica, come la diffusione con imaging o termometria, possono iniziare ulteriori approfondimenti sulla distribuzione spaziale e sulla prevalenza degli adipociti marroni e beige nei topi, che possono potenzialmente essere tradotti negli esseri umani.

Questo metodo consente ai ricercatori di studiare la funzione di questi adipociti termogenici marroni e beige. Pertanto, sono particolarmente potenti quando si studiano le vie termogeniche non cliniche in cui quei marcatori classici non sono alterati o sovraregolati.