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我々は、中国国家自然科学財団(NSFC)-優秀若手科学者基金(香港及びマカオ)(81922079)、香港研究助成評議会一般研究基金(GRF 17121520及び17123419)、及び香港研究費協議会共同研究基金(CRF C7018-14E)の小動物イメージング実験に対する支援に感謝する。

以下に説明するプロトコルは、香港大学の動物ケアガイドラインに従っています。本試験に用いた動物は、8週齢のC57BL/6Jマウスであった。
1. 動物の外科的処置とコールドチャレンジ
<ol><li>肩甲骨間バット(iBAT)解剖を行う。<ol>
<li>ケタミン/キシラジン(100mg/kg体重ケタミンおよび10mg/kg体重キシラジン)の腹腔内注射によりマウスを麻酔する。麻酔後、マウスの髪を首から肩甲骨のすぐ下まで剃ります。</li>
		<li>消毒後にマウスを加熱パッドの上に置き、マウスの背側正中線に沿って2cmの切開を行う。</li>
		<li>iBAT パッド (両側) を取り外します。偽操作グループでは、同じ切開を行いますが、iBATパッドはそのままにしておきます。</li>
		<li>出血が止まった後、7mmのステンレス製の巻線クリップを使用して切開部を閉じます。</li>
		<li>手術後、メロキシカム(飲料水中5mg / kg)をマウスに6日間与え、集中治療室(ICU)に14日間収容する。傷が治癒したらすぐにクリップを取り外します(7-10日)。</li>
	</ol>
</li>
	<li>マウスのコールドチャレンジ:マウスを熱中性(30°C)で14日間飼育する。13日目に、動物ケージを寒さ(6°C)で一晩予冷する。14日目に、マウスを環境チャンバー内に6°Cで7日間入れた。各ケージに2匹のマウスを置きます。</li>
</ol>2. マイクロPET/MRキャリブレーションとワークフロー設定
メモ:マイクロPET/MRイメージングは、シーケンシャルPET/MRシステムを使用して実行されます( 材料表を参照)。各マウスはイメージングベッド上に置かれます。最初にMRで解剖学的参照(スカウトビュー)をスキャンしてから、静的な[18F]FDG PET取得のためにPET視野(FOV)の中心に進み、続いて解剖学的参照のためにMRイメージングを行います。イメージングワークフローは、スキャナ操作ソフトウェア( 材料表を参照)で作成され、イメージングセッションの前に自動化されたシーケンシャルPET/MRスキャンを可能にします。
<ol><li>静的PET取得、減衰補正のためのMRI取得、およびT1ウェイグス3DイメージングとT2強調2Dイメージングを使用した解剖学的参照を含むイメージングワークフローをオペレーティングソフトウェアで作成します。</li>
	<li>PETを取得するには、400-600keVレベルの識別、F-18研究同位体、1-5コインシデンスモード、および20分のスキャンを設定します。</li>
	<li>T1 強調 MR (減衰補正用) を取得するには、グラジエント エコー-3D (TE = 4.3 ms、TR = 16 ms、FOV = 90 x 60 mm、励起数 (NEX) = 3、厚さ 0.9 mm のスライス 28 枚、ボクセルサイズ = 0.375 x 0.375 x 0.9 mm) を設定します。</li>
	<li>T2 強調 MR (解剖学的リファレンス) を取得するには、ファストスピンエコー 2D (TE = 71.8 ms、TR = 3000 ms、FOV = 90 x 60 mm、NEX = 5、厚さ 0.9 mm のスライスを 32 枚、ボクセルサイズ = 0.265 x 0.268 x 0.9 mm3) に設定します。</li>
	<li>PETを再構築するには、Tera-Tomo 3D(TT3D)アルゴリズム(8反復、6サブセット)を使用し、1〜3の一致モード、減衰補正、デッドタイム補正、ランダム補正、減衰補正、散乱補正を使用して、ボクセルサイズが全体的に0.3mm3の画像を作成します。</li>
	<li>イメージング研究開始の1日前にマイクロPET/MRスキャナーのPET活性試験を行い、PET定量の精度を確認します。<ol>
<li>製造元のガイドライン(水または生理食塩水で140-220 μCi/5-8 MBq)で推奨されているように、[18F]FDGで満たされた5 mLシリンジを準備します。</li>
		<li>用量校正器( 材料表を参照)を使用してシリンジの活性を記録し、測定時刻を書き留めます。</li>
		<li>補間楕円ROIを選択して、再構成された画像上に関心体積(VOI)を描画し、回復された活性を上記のように測定された値と比較する。十分に校正されたスキャナーの回収されたアクティビティは、±5%以内の精度です。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. [18F]FDGの注入
<ol><li>[18F]FDG(10 mCi/370 MBq)の臨床用量をサプライヤーに注文し、最初の予定された注射の約30分前にイメージングラボに到着します。放射性物質を含むパッケージを受け取るときは、ラボコート、手袋、個人用放射線線量計(指など)、全身などの適切な個人用保護具(PPE)を必ず着用してください。放射能の交差汚染を防ぎ、放射能源からの距離をできるだけ長くするために、手袋を定期的に交換してください。</li>
	<li>鉗子を使用して、[18F]FDGストックバイアルをLブロックテーブルトップシールドの後ろに慎重に移します。</li>
	<li>[18F]FDGのアリコートを分注し、滅菌生理食塩水で希釈して、100-150 μLで200-250 μCi/7-9 MBq)の総活性濃度を得た。</li>
	<li>[18F]FDG溶液を針付きの1mLシリンジに引き込み( 材料表を参照)、F-18にセットした線量校正器を用いて放射能を測定し、測定時間を記録する。</li>
	<li>注射前にマウスの体重を記録します。調製した[18F]FDG溶液を尾静脈を介して注入する。シリンジの放射能の注入時間と残留物に注意して、崩壊補正を有効にします。</li>
	<li>マウスをケージに戻し、PETスキャンの前に[18F]FDGを60分間取り込みます。</li>
	<li>注入された[18F]FDG活性を、以下の式11を用いて計算する: 注入された活性(μCi/MBq) = 注射前のシリンジ内の活性 - 注射後のシリンジ内の活性</li>
</ol>4. マイクロペット/MR取得
<ol><li>マウスベッドのエアヒーターをオンにして、暖かい空気がマウスベッドを通過できるようにします。</li>
	<li>5%イソフルラン(1 L/min医療用O2)を使用してマウスを麻酔する。誘導されたら、マウスを暖かいマウスベッドに移し、鼻マスクコーンを介して2%〜3%イソフルランで麻酔を維持する。マウスの頭を噛み付きバーの上に置き、マウスがベッドの直径の外側にはみ出していないことを確認します。角膜潰瘍の乾燥および形成を避けるために、眼の潤滑剤を塗布する。</li>
	<li>体温と呼吸数をそれぞれサーマルプローブと呼吸パッドで監視します。体温を36~37°Cに維持し、呼吸数を毎分70~80呼吸(bpm)に維持し、イソフルラン値を調整します。</li>
	<li>スカウトビューを実行して、マウスの位置を確認します。マウスのベッド位置を調整して、マウス本体全体を含め、MRの中心FOVがマウス本体の中心にあることを確認します。</li>
	<li>試験リストウィンドウの PET 取得で、 前回の取得でスキャン範囲 を選択して、上記のようにスカウトビューの位置を使用します。 [準備] をクリックして、動物のベッドをMRからPETに移動します。[ OK ] を選択して PET スキャンを開始します。[18F]FDG投与前後に測定した注射用量と時間を 放射性医薬品エディターに記録します。 [被写体情報] メニューの下にマウスの太さを入力します。</li>
	<li>PETスキャンが完了したら、MRに移動し、試験リストウィンドウですべての MR取得を完了するために準備 を選択します。[ OK ] を選択して MR スキャンを開始します。</li>
	<li>ワークフロー全体が完了したら、後処理ソフトウェアを使用して、取得したMR画像の品質を簡単に評価します( 材料表を参照)。 ホーム ボタンをクリックして、マウスベッドをMRから元の位置に移動します。</li>
	<li>スキャナーからマウスを慎重に取り外し、暖かい環境での回復を可能にするために、下に加熱パッドがある清潔なハウジングケージに戻します。マウスに食物と水を供給します。これで、システムはキュー内の次のマウスの準備が整いました。</li>
	<li>データを再構築するには、[未加工スキャン]メニューの[PET集録]を選択して、完了したPETスキャンをロードします。材料マップの作成に [T1 加重 MR 取得]を選択します。上記のようにデータを再構築します (ステップ 2.5 を参照)。</li>
	<li>PET後のイメージングマウスのケアと取り扱いに関する地元および研究所の規制に従ってください。使用済みの注射器/針、手袋、寝具、糞便はすべて放射性廃棄物であり、現地の規制に従って特別な取り扱い/廃棄が必要です。</li>
</ol>5. ポストイメージング解析
<ol><li>画像解析ソフトウェア(材料表を参照)を開き、[DICOMデータのロード]をクリックして、対応するMRおよびPET画像を取得します。</li>
	<li>MR画像とPET画像の連登録は、これらの画像を表示ウィンドウにドラッグして行います。 自動登録 機能をクリックします。<ol>
<li>[登録設定]ドロップダウンメニューの[剛体変換]を選択します。剛体/アフィンメニューの下にあるシフトと回転にチェックを入れます。</li>
		<li>「グローバルロール選択」メニューの「参照」として「T1 加重 MR 取得」を選択し、「再スライス」として PET 取得を選択します。</li>
		<li>3 次元すべての登録を検査して、MR 画像と PET 画像が完全に揃っていることを確認します。手動で調整するには、[ 手動登録]をクリックします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>補間楕円ROIを使用して、参照用のMR画像を使用して、関心組織、すなわちiBATおよび鼠径部白色脂肪組織(iWAT)上にVOIを描画する。ブラシツールと消しゴムツールを使用して、VOI 境界線を定義します。したがって、組織の解剖学。隣接する臓器からの波及を避けるために、PET画像を使用してオーバーラップ取り込みがないことを確認してください。VOI全体が線引きされるまで、このプロセスをスライドごとに繰り返します。必要に応じて、VOI を編集して、各マウス間で一貫した VOI ボリュームを維持します。</li>
	<li>楕円体VOIを使用して、基準臓器として肺に3mm3のVOIを描画します。隣接する心臓や筋肉からのこぼれを避けてください。</li>
	<li>完了したら、[ ROI テーブルの表示 ] をクリックして、各 VO の名前を変更します。VOIと組織体積で平均放射能をスプレッドシートに記録します。VOI図面とイメージングデータをデータストレージデバイスにアーカイブします。</li>
	<li>次の式11を使用して、すべてのVOIの標準化された取り込み値(SUV)を計算します。 SUVmean = VOI放射能(kBq)/(減衰-補正注入用量(kBq/マウス体重(kg))を、組織密度を1g/mLと仮定した。</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>
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<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>

著者らは、開示する利益相反はありません。

この研究では、PET/MRベースのイメージングと、小動物における機能的な茶色およびベージュの脂肪組織の定量化が記述されました。この方法は、非代謝性グルコース類似体[18F]FDGをイメージングバイオマーカーとして使用し、非侵襲的な方法でグルコース需要の高い脂肪組織を同定する。MRは良好な軟部組織のコントラストを提供し、脂肪脂肪組織を隣接する軟部組織および筋肉からよりよく区別することができる。PETと組み合わせると、高いグルコース利用率の結果として活性化された脂肪細胞を正確にイメージングおよび定量することができます。ここで概説した実験条件は、[18F]FDG PET を使用して生体内での iBAT および iWAT のアップレギュレーションを研究することの実現可能性を強調しており、新薬候補の熱発生的影響の評価に潜在的に有用である。さらに、このプロトコルは、特別に設計された動物用ベッドを使用して複数のマウスを同時にイメージングすることにより、ハイスループット形式に簡単に変更できるため、コストと時間でイメージングデータの統計的検出力と信頼性が向上します<sup class="xre...

変化する栄養ニーズに対応して、脂肪組織は、身体のニーズを満たすために脂質貯蔵または動員モードのいずれかを採用するためのエネルギーキャッシュとして機能します1。さらに、脂肪組織はまた、通性熱発生とも呼ばれる非震え熱発生と呼ばれるプロセスを介して、体温調節において重要な機能を果たしている。これは典型的には、褐色脂肪組織(BAT)によって達成され、豊富なレベルのミトコンドリア膜タンパク質脱共役タンパク質1(UCP1)を発現する。プロトンキャリアとして、UCP1はプロトン輸送とATP生成2を解離して発熱します。低温刺激を受けると、BATにおける熱発生は交感神経系の活性化(SNS)によって動き始め、続いてノルエピネフリン(NE)の放出が続く。NEはβ3アドレナリン作動性受容体に結合し、細胞内サイクリックAMP(cAMP)の上昇をもたらす。その結果、CREBのcAMP/PKA依存性の関与(cAMP応答エレメント結合タンパク質)は、CREB応答エレメント(CRE)2への直接結合を介してUcp1転写を刺激する。BATに加えて、褐色様脂肪細胞も白色脂肪組織内に見出されるため、ベージュまたはブライト(ブラウン・イン・ホワイト)細胞と命名される1,3。特定の刺激(寒さなど)に応答して、これらの静止ベージュ細胞は、多座性脂肪滴、密集したミトコンドリア、および増強されたUCP1発現を含む複数の茶色様の特徴を示すように改造される3、4、5。
動物実験では、褐色およびベージュ色の脂肪細胞が、インスリン感作、脂質低下、抗炎症、および抗アテローム性動脈硬化症を含む、脂肪減少効果を超えて複数の代謝利益を有することが実証されている6,7。ヒトでは、ベージュ色/褐色の脂肪の量は、年齢、インスリン抵抗性指数、および心臓代謝障害と反比例します8。さらに、低温馴化またはβ3アドレナリン受容体アゴニストのいずれかによるヒトにおけるベージュ色/褐色脂肪細胞の活性化は、一連の代謝障害に対する保護を与える4,9,10。これらの証拠は、褐色およびベージュ色の脂肪組織の誘導が肥満およびそれに関連する医学的合併症の管理のための潜在的な治療戦略であることを集合的に示している8。
興味深いことに、ベージュ色と古典褐色の脂肪細胞は同様の機能を共有していますが、異なる前駆体に由来し、重複しているが別個のメカニズムによって活性化されます1。したがって、褐色およびベージュ色の脂肪細胞のインビボイメージングおよび定量化は、これらの脂肪組織の分子制御のより良い理解を達成するために不可欠である。現在、18F-フルオロデオキシグルコース([18F]FDG)陽電子放射断層撮影(PET)スキャンとコンピュータ断層撮影法(CT)の組み合わせは、臨床研究における熱発生性褐色およびベージュ色の細胞の特性評価のゴールドスタンダードのままです8。磁気共鳴イメージング(MRI)は、強力な磁場と無線周波数パルスを使用して、詳細な解剖学的構造を生成します。CTスキャンと比較して、MRIはより高い解像度で臓器や軟部組織の画像を生成します。ここでは、低温曝露に順応した後のマウスモデルにおける機能性褐色およびベージュ脂肪の視覚化および定量化のためのプロトコルが提供され、脂肪の褐変を誘発する一般的で最も信頼性の高い方法である。この方法は、小動物モデルにおける熱発生性脂肪貯蔵所を高精度に特徴付けるために適用することができる。

<table><tbody><tr><td>0.9%滅菌生理食塩水</td><td>BBraun</td><td></td><td>0.9%塩化ナトリウム静脈内注入、500 mL</td></tr><tr><td>5 mLシリンジ</td><td>テルモ</td><td>SS05L</td><td>5 mLシリンジ ルアーロック</td></tr><tr><td>用量キャリブレーター</td><td>Biodex</td><td></td><td>Atomlab 500</td></tr><tr><td>眼潤滑剤</td><td>アルコンデュラティアーズ</td><td></td><td>滅菌眼潤滑剤軟膏、3.5 g</td></tr><tr><td>インスリンシリンジ</td><td>テルモ</td><td>10ME2913</td><td>針付きインスリン注射器</td></tr><tr><td>1 mL InterView Fusion ソフトウェア</td><td>Mediso</td><td>バージョン 3.03</td><td>後処理および画像解析ソフトウェア</td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Chanelle Pharma</td><td></td><td>Iso-Vet、吸入麻酔薬、250 mL</td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Alfasan International B.V.</td><td>HK-37715</td><td>ケタミン 10% 注射液、10 mL</td></tr><tr><td>医療用酸素</td><td>Linde HKO</td><td>101-HR</td><td>圧縮ガス、純度 99.5%</td></tr><tr><td>メタカム</td><td>ベーリンガーインゲルハイム</td><td></td><td>5 mg/mL 犬猫注射用メロキシカム溶液、10 mL</td></tr><tr><td>nanoScan PET/MR スキャナー</td><td>Mediso</td><td></td><td>3 Tesla MR</td></tr><tr><td>Nucline nanoScan ソフトウェア</td><td>Mediso</td><td>バージョン 3.0</td><td>スキャナーオペレーティングソフトウェア</td></tr><tr><td>傷口クリップ</td><td>Reflex 7</td><td>203-100</td><td>7mm ステンレス鋼巻き口クリップ、20クリップ</td></tr><tr><td>Xylazine</td><td>Alfasan International B.V.</td><td>HK-56179</td><td>キシラジン2%注射液、30mL</td></tr></tbody></table>

[18f]fdgマイクロpet/mrイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化

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

褐色およびベージュ色の脂肪細胞は、現在、肥満およびメタボリックシンドロームの潜在的な治療標的として認識されている。非侵襲的分子イメージング法は、これらの熱発生性脂肪貯蔵所に重要な洞察を提供するために不可欠です。ここで、プロトコルは、マウス肩甲骨間褐色脂肪組織(iBAT)および鼠径部皮下白色脂肪組織(iWAT)における褐色およびベージュ色の脂肪細胞の活性を評価するためのPET/MRイメージングベースの方法を提示する。熱発生性脂肪貯蔵所の可視化および定量は、MRイメージングによって提供される正確な解剖学的情報と組み合わせると、放射性トレーサーとして非代謝可能なグルコース類似体である[18F]FDGを使用して達成された。PET/MRイメージングは、熱発生脂肪組織の相対的動員を評価するために、低温馴化および異なる脂肪デポーにおける[18F]FDGシグナルの定量が行われた7日後に実施された。iBATの除去は、マウスのiWATにおける冷熱誘発[18F]FDG取り込みを実質的に増加させた。

この研究では、3群のマウス(1群あたりn = 3匹)がマイクロPET/MRイメージングを受け、そこで熱中性(30°C)または低温(6°C)のいずれかで7日間飼育した。1群のマウス(n=3)は、低温処理の前にiBATを除去した(iBATx)。この方法は、3匹のマウス全てにおいて白色脂肪組織活性の変化をもたらした。特に、[18F]FDG取り込みの顕著な増加は、マイクロPET/MRイメージングを用いたiWATで観察された(図1B-C)。この共同登録された画像データは、最大強度投影(MIP)として実証され、iWATは[18F]FDG取り込みの定量化を可能にするために明確に描写された。一貫して、ベージュ脂肪細胞の特徴的な形態である多座脂肪細胞は、偽手術群と比較して、iBATxマウス由来のiWATにおいてより顕著であった(図1D)。
この長...

マイクロPET/MRイメージングベースのアプローチを用いたマウスにおける熱発生性脂肪デポーの機能イメージングおよび定量。

[18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化

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

PET/MRイメージングは、これらのいわゆる熱発生性脂肪細胞の活性を機能的に測定できるように、生きた動物におけるこれらの代謝活性な茶色およびベージュ色の脂肪細胞について定性的および定量的測定の両方を可能にする。この技術の主な利点は、同じ被験者に対するPETスキャンとMRIスキャンの取得と組み合わせを可能にし、小動物の異なるデポーにおける熱発生脂肪細胞の正確かつ同時取得を可能にすることです。この方法は、任意の前臨床システムに容易に転送したり、複数のマウスを同時に画像化することによってハイスループット形式に変更したりすることができ、それによって、画像化データの統計的検出力を低コストおよび時間で増加させることができる。肩甲骨間褐色脂肪組織を採取するには、麻酔をかけられた8週齢のC57 Black 6マウスを加熱パッドの上に置き、背側正中線に沿って2センチメートルの切開を行う。iBATパッドを肩甲骨間領域から取り外します。出血が止まったら、7ミリメートルのステンレス製の巻線クリップを使用して切開部を閉じます。すべてのiBATが収集されたら、マウスを集中治療室に14日間収容する。メロキシカム1kgあたり5ミリグラムをマウスに6日間投与し、創傷が治癒したらすぐにクリップを取り外す。イメージングセッションの前に自動シーケンシャルPET/MRスキャンを有効にするには、識別レベルを400~600キロ電子ボルト、信頼度モードを1~3、スキャン時間を20分、研究同位体をF-18に設定してPET取得のワークフローを設定します。減衰補正のためにT1強調磁気共鳴を取得するには、グラジエントエコー-3Dパラメータを設定します。解剖学的基準としてT2加重磁気共鳴を取得するには、ファストスピンエコー2Dパラメータを設定します。PET画像の再構成を可能にするには、Tera-Tomo 3Dアルゴリズムを使用して、一致モードを1〜3に設定し、減衰、デッドタイム、ランダム、減衰、および散乱補正を設定して、ボクセルサイズが0.3立方ミリメートルの全体的な画像を作成します。PET定量の精度をチェックするためにイメージング研究の開始の1日前に、適切なPPEを着用し、製造業者の推奨に従って5ミリリットルのシリンジにF18-FDGを充填する。用量校正器を使用してシリンジの活性を記録し、測定の時間をメモします。ソフトウェアでは、補間楕円ROIを使用して、シリンジの再構成画像上に関心のある体積を描画し、回復した活性を線量キャリブレータを使用して測定された値と比較します。イメージング実験当日、鉗子を使用して18F-FDGストックバイアルをLブロック卓上シールドの後ろに慎重に置き、放射性同位元素のアリコートを100〜150マイクロリットルの滅菌生理食塩水で200〜250マイクロキュリーの総活性濃度に希釈する。18F-FDG溶液を針を備えた1ミリリットルのシリンジに引き込み、実証されているように線量校正器で放射能を測定する。18F-FDG溶液を尾静脈に注入する前に、画像化するマウスの体重を記録する。シリンジの注入時間と残留放射能に注意して、崩壊補正を有効にします。その後、マウスをケージに60分間戻します。注射された18F-FDG活性を計算するには、注射後に測定された活性から注射前のシリンジ内の活性を差し引く。放射性同位元素の取り込み期間が終了したら、マイクロPET/MRスキャナーのマウスベッド用のエアヒーターをオンにします。麻酔をかけたFDG注射マウスをスキャナーベッドの呼吸パッドの上に置き、偵察ビューを実行してマウスの位置を決定した。全身が観察できるようにマウスベッドの位置を調整し、MRI視野の中心が体の中心と一致するようにします。[PET 取得] で、[前回の取得でスキャン範囲] を選択してスカウト表示の位置を使用し、[準備] をクリックして動物用ベッドを MR から PET に移動します。[OK] を選択して PET スキャンを開始します。18F-FDG投与前後で測定した注射用量と時間を放射性医薬品エディタに記録し、被験者情報メニューにマウスの体重を入力します。PETスキャンが完了したら、MRイメージングに移動し、試験リストウィンドウですべてのMR取得を完了するために準備を選択します。[OK] を選択して MR スキャンを開始します。ワークフロー全体が完了したら、後処理ソフトウェアで取得したMR画像の品質を簡単に評価し、[ホーム]をクリックしてマウスベッドをMRから元の位置に移動します。すべてのマウスの画像化が完了したら、[生のスキャン]メニューでデータを再構築するには、[PET集録]を選択して完了したPETスキャンをロードし、[T1加重MR取得]を選択して材料マップを作成します。次に、Tera-Tomo 3Dアルゴリズムを使用して、デモンストレーションに従ってデータを再構築します。低温処理前のiBATの除去は、マイクロPET/MRイメージングによってiWATで観察された18F-FDG取り込みの顕著な増加によって示されるように、iWATの活性を変化させる。さらに、ベージュ色の脂肪組織で特徴的に観察される多座性脂肪細胞は、偽手術動物からのiWATで観察された脂肪細胞形態と比較して、iBAT除去後のマウスからのiWATにおいてより顕著である。低温治療された偽手術マウスは、iBATにおける18F-FDGの取り込みが著しく上昇したことを実証する。低温治療前にiBATを除去したマウスは、iWATにおいて最も高い18F-FDG取り込みを示した。実際、寒冷暴露は偽手術マウスのiBATにおける18F-FDG取り込みの7倍の増加を引き起こすが、寒冷誘発マウスにおけるiBATの除去は、わずかな2倍の増加しか観察されないサーモニュートラルマウスと比較して、18F-FDG取り込みの8倍の増加をもたらす。この手順を試みるとき、各PET/MRI取得のために各マウスを同じ位置に配置することは、異なる領域における褐色およびベージュ脂肪細胞の可視化および定量を改善するために重要である。この方法を使用し、画像化や温度測定による拡散などの他のMRI法とともに使用すると、マウスにおける褐色脂肪細胞およびベージュ脂肪細胞の空間分布および有病率に関するより多くの洞察が開始され得、これは潜在的にヒトに翻訳され得る。この方法により、研究者はこれらの熱起源の茶色およびベージュ色の脂肪細胞の機能を研究することができます。したがって、これらの古典的なマーカーが改変またはアップレギュレートされない非臨床熱発生経路を研究する際に特に強力である。

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Research

JoVE Journal

Biology

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学ぶマウスの褐色・ベージュ脂肪組織の可視化と定量化法。[18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いて、寒冷適応やiBAT摘除後の代謝活性変化を非侵襲的に評価する実験プロトコルです。

[^18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化

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