Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Een dubbel Tracer PET-MRI Protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat

6.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/50761

⸱

28 december 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 dit artikel

Samenvatting

Positron-emissietomografie voor kleine dieren maakt de beoordeling mogelijk van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen: glucose en ketonen. In de huidige methode worden 11C-acetoacetaat en 18F-fluorodeoxyglucose sequentieel in elk dier geïnjecteerd, en hun opname wordt kwantitatief gemeten in specifieke hersengebieden die zijn bepaald op basis van de magnetische resonantiebeelden.

Samenvatting

We presenteren een methode voor het vergelijken van de opname van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen: glucose en ketonen (acetoacetaat [AcAc] in dit geval) bij de rat. De ontwikkelde methode is een positronemissietomografie (PET) protocol voor kleine dieren, waarbij 11C-AcAc en 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG) achtereenvolgens in elk dier worden geïnjecteerd. Deze dubbele tracer PET-acquisitie is mogelijk vanwege de korte halfwaardetijd van 11C (20,4 min). De ratten ondergaan ook een magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) acquisitie zeven dagen vóór het PET-protocol. Voorafgaand aan de beeldanalyse worden PET- en MRI-beelden gecoregistreerd om de meting van regionale cerebrale opname (cortex, hippocampus, striatum en cerebellum) mogelijk te maken. Een kwantitatief meetbaar niveau van 11C-AcAc en 18F-FDG hersenopname (cerebrale metabole snelheid; μmol/100 g/min) wordt bepaald door kinetisch modelleren met behulp van de image-derived input function (IDIF) methode. Ons nieuwe dubbele tracer PET-protocol is robuust en flexibel; de twee gebruikte tracers kunnen worden vervangen door andere radiotracers om andere processen in de hersenen te evalueren. Bovendien is ons protocol toepasbaar voor de studie van hersenvoeding in meerdere omstandigheden, zoals normale veroudering en neurodegeneratieve pathologieën zoals Alzheimer- en Parkinson-ziekten.

Inleiding

Context en Redenering

Positron emissietomografie (PET) maakt de minimaal-invasieve studie van functionele processen in de hersenen mogelijk. Glucose is het belangrijkste energiesubstraat van de hersenen, maar in omstandigheden van glucosetekort zijn ketonen (acetoacetaat [AcAc] en β-hydroxybutyraat) de belangrijkste alternatieve energiesubstraten. Hersenenergiemetabolisme is veel bestudeerd door PET met behulp van de meest gebruikelijke PET-tracer, 18F-fluorodeoxyglucose (18F-FDG), een glucose-analogon. Onze groep ontwikkelde onlangs een nieuwe radiotracer -11C-AcAc - om hersenketonmetabolisme te meten1. Magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) is een veel hogere resolutietechniek (0,1 mm × 0,1 mm in-plane resolutie) dan PET, en is nodig om anatomische hersengebieden duidelijk te lokaliseren die vereist zijn voor de regionale PET-analyse van hersenenergiemetabolisme.

PET-gegevens worden gewoonlijk uitgedrukt als gestandaardiseerde opnamewaarden (SUV)2-6. SUV zijn de weefselactiviteitsconcentratie genormaliseerd door de fractie van de geïnjecteerde dosis/gewichtseenheid, zoals oorspronkelijk meer dan 70 jaar geleden voorgesteld7. Deze eenheden worden nog steeds veel gebruikt omdat ze eenvoudigere PET-acquisitie en beeldanalysemethodologieën vereisen. Een belangrijk nadeel is echter dat SUV relatieve, niet absolute eenheden zijn, waardoor het moeilijk wordt om resultaten tussen verschillende studies te vergelijken. Deze moeilijkheid van vergelijking kan bijdragen aan tegenstrijdige bevindingen in de literatuur over glucoseopname in de hersenen bij ouderen8.  Daarom heeft de kwantitatieve cerebrale metabole snelheid (CMR; μmol/100 g/min) bijzondere voordelen9-11. Het genereren van CMR-waarden vereist een dynamische PET-acquisitie en de plasmaradioactiviteittellingen als functie van de tijd, d.w.z. de plasmatijd-activiteitscurve (TAC) of inputfunctie. De inputfunctie kan worden verkregen door meerdere bloedmonsters te nemen tijdens de PET-acquisitie9,12 of door de op beeld gebaseerde inputfunctie (IDIF) methode, waarbij een interessegebied wordt getekend op een bloedpool (linkerventrikel van het hart of grote slagader)11,13-16.

Doel

Het doel van onze methode was om voor het eerst kwantitatief de opname van de twee belangrijkste energiesubstraten van de hersenen, glucose en ketonen, te vergelijken met behulp van PET en MRI bij knaagdieren. 11C-AcAc en 18F-FDG werden sequentieel in hetzelfde dier gebruikt. Het protocol was ontworpen om regionale opnames in verschillende relevante hersengebieden (cortex, hippocampus, striatum en cerebellum) duidelijk zichtbaar te maken in de MR-beelden. Het protocol was ook specifiek bedoeld om kwantitatieve analyse van traceropname in de hersenen mogelijk te maken, d.w.z. CMR van zowel 18F-FDG als 11C-AcAc. Hoewel dit protocol werd ontwikkeld om hersenenergiesubstraten te bestuderen, kunnen de radiotracers die we gebruikten worden vervangen door andere, en dezelfde methodologie kan worden gebruikt om verschillende hersfunctieprocessen te bestuderen.

Voordelen ten opzichte van bestaande methoden

PET en MRI vereisen niet dat het dier na de acquisitie wordt geofferd. Daarom zijn follow-up studies van behandelingen mogelijk. Dus baselinegegevens gevolgd door een experimentele conditie kunnen binnen hetzelfde dier worden gemeten, waardoor zowel de biologische variabiliteit als het aantal vereiste dieren wordt verminderd. Een belangrijk voordeel van ons dual tracer PET-protocol is om beide traceropnames in hetzelfde dier te vergelijken onder dezelfde fysiologische omstandigheden binnen dezelfde beeldvormingssessie, waardoor nog meer biologische variabiliteit en systematische discrepanties worden verminderd. Dit dual tracer PET-protocol is voornamelijk haalbaar vanwege de korte fysieke halfwaardetijd van 11C (20,4 min) en de snelle biologische wasuit van 11C-AcAc, die minimale resterende 11C-radioactiviteit achterlaten tijdens de tweede acquisitie met 18F-FDG. De MRI-scan is een belangrijk kenmerk van dit protocol omdat het de traceropname in specifieke hersengebieden mogelijk maakt. Bovendien maakt deze methode een absolute kwantitatieve maatstaf voor traceropname in de hersenen mogelijk in tegenstelling tot relatieve eenheden verkregen door de SUV-methode. Ten slotte heeft 11C-AcAc-beelden een laag signaal-ruisverhouding vanwege relatief lage AcAc-opname in de hersenen onder fysiologische omstandigheden, wat automatische11C-AcAc en MR-beeldenregistratie uitdagend maakt. Daarom, omdat 11C-AcAc en 18F-FDG-acquisities sequentieel zijn (geen beweging van het dier), kan de 18F-FDG naar MRI-uitlijning worden toegepast op 11C-AcAc-beelden.

Belangrijke artikelen waarin het protocol is gebruikt

We hebben het dual tracer PET-protocol gebruikt in een studie waarin de vastentoestand en de ketogene dieet (KD) in jonge ratten werden vergeleken2. We toonden aan dat zowel vasten als de KD beide 11C-AcAc en 18F-FDG-opname in de hersenen significant verhoogden. Echter, dit waren geen kwantitatieve resultaten omdat we op dat moment geen dynamische PET-beeldvorming en tracerkinetische modelleringsmethodologie gebruikten. Daarna ondernamen we een regionale en kwantitatieve studie van hersenmetabolisme bij oudere ratten, waarbij het effect van veroudering en een KD werd geëvalueerd op hersen 11C-AcAc en 18F-FDG-opname11. We toonden ook aan dat het percentage verdeling over hersengebieden anders was tussen<

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Alle experimenten werden uitgevoerd in overeenstemming met de richtlijnen van het Animal Care and Use Committee van de Université de Sherbrooke en de Canadian Council on Animal Care. Het experimentele protocol is goedgekeurd door de Institutional Animal Research Ethics Review Board (protocol #011-09).

1. Anatomie van de hersenen met MRI

  1. Laat de ratten minimaal 7 dagen acclimatiseren in de dierfaciliteit voorafgaand aan het protocol. Voer de MRI-scans van de hersenen 1-2 weken vóór het dual tracer PET-protocol uit om volledig herstel van de anesthesie mogelijk te maken.
  2. Anestheseer de rat in een inductiekamer. Gebruik gedurende het gehele protocol 2% isofluraan en 1,5 L/min zuurstof voor de anesthesie. Knijp in de achterpoot om te controleren of het dier volledig is geanestheseerd. WAARSCHUWING: inademing van isofluraan kan in sommige gevallen hoofdpijn, duizeligheid of bewusteloosheid veroorzaken; het moet altijd worden gebruikt in aanwezigheid van een luchtuitwisselingssysteem in een geschikte geventileerde ruimte.
  3. Plaats de rat op de MRI-onderzoekstafel in buikligging met het hoofd eerst en gebruik een neusconus voor isofluraan. Plaats de ademhalings- en rectale probes. Monitor de ademhalingsfrequentie tijdens het experiment en houd de lichaamstemperatuur op 37 °C met een automatisch luchtverwarmingssysteem.
  4. Verwerf T2-gewogen MR-beelden met een fast spin-echo polssequentie met acquisitieparameters zoals eerder beschreven11. Plaats de rat op een verwarmde mat tijdens het herstel van de anesthesie.

2. PET-acquisities met dubbele tracers

  1. Gebruik een PET-scanner voor kleine dieren die is uitgerust met avalanche-fotodiodedetectoren, een axiaal gezichtsveld van ~7,5 cm en een isotrope ruimtelijke resolutie van 1,2 mm17. Bereid 11C vanwege de korte fysieke halfwaardetijd ter plaatse in een cyclotron voor elk experiment door protonenbombardement van natuurlijk stikstof (via de 14N(ρ,α)11C kernreactie).
  2. Laat de rat 18 uur vasten voorafgaand aan de PET-scan. Vasten maakt een hogere opname van 11C-AcAc en 18F-FDG in de hersenen mogelijk, waardoor de signaal-ruisverhouding verbetert.
  3. Anestheseer de rat in een inductiekamer. Verplaats de rat naar een warmtemat met een neusconus voor isofluraan. Start op dit moment met de synthese van 11C-AcAc. De synthese duurt 18 min vanaf het einde van het bombardement, zoals eerder beschreven1.
  4. Positioneer de rat op zijn zij. Bereid een PE50 polyethyleencatheter voor die is gevuld met gehepariniseerde 0,9% natriumchlorideoplossing (fysiologisch zout). Plaats de catheter in de staartвена voor de injectie van de tracer. Plaats een tweede catheter in de mid-ventrale staartarterie voor bloedafname gedurende de acquisities.
  5. Verplaats de rat snel naar de scannertafel in buikligging met het hoofd eerst en een neusconus voor isofluraan. Positioneer de respiratie- en rectale probes. Bewaak de ademhalingssnelheid tijdens het experiment en handhaaf de lichaamstemperatuur op 37 °C met een automatisch verwarmingsluchtsysteem. Beweeg de scannertafel naar voren in de scanner om een juiste gelijktijdige beeldvorming van de hersenen en het hart te garanderen. Positioneer de rand van het gezichtsveld op de ogen van de rat (met behulp van laserlijnen) als anatomisch referentiepunt.
  6. Bereid met behulp van een geconcentreerde 11C-AcAc-oplossing (~1 GBq/ml) een spuit voor van ~50 MBq aan radioactiviteit (een bereik van 45-55 MBq is acceptabel). Pas het volume aan naar 300 μl met fysiologisch zout. WAARSCHUWING: Radioactiviteit kan schadelijk zijn voor de gezondheid. Er moet altijd achter een loden scherm mee worden gewerkt. De experimentator dient een lichaam- en ringdosimeter te dragen. Tijdens het experiment moet ook een geigerteller ingeschakeld zijn.
  7. Plaats de spuit op een injectiepomp. Start de bolusinjectie van 11C-AcAc met een snelheid van 1 ml/min (injectieduur: ~19 sec). Start op een tweede pomp, onmiddellijk na beëindiging van de 11C-AcAc-injectie, de injectie van 300 μl fysiologisch zout met een snelheid van 1 ml/min; dit is belangrijk voor een optimale injectie van de tracer in de bloedsomloop.
  8. Start een dynamische PET-data-acquisitie 30 sec voor het begin van de bolusinjectie voor een totale duur van 20,5 min. De data-acquisitie van 30 sec vóór de tracer-injectie dient als meting van de omgevingsachtergrond die vervolgens van de PET-data wordt afgetrokken. Stel de reguliere bemonsteringsmodus en het energievenster in op 250-650 keV.
  9. Neem twee bloedmonsters van 200 μl af op ~15 en 18 min na het starten van de 11C-AcAc-injectie. Injecteer gehepariniseerd fysiologisch zout in de catheter na elke afname om bloedstolling te voorkomen. Noteer het tijdstip aan het begin en het einde van de bloedafname en gebruik de gemiddelde tijd. Centrifugeer 5 min bij 6.000 RPM en verzamel het plasma. Meet de radioactiviteitstellingen in het plasma met een gammacounter die is gekalibreerd met de PET-scanner.
  10. Houd na de 11C-AcAc-scan een wachttijd van 20 min aan om ervoor te zorgen dat het grootste deel van de radioactiviteit is vervallen. Deze periode kan variëren van 15-30 min. Verplaats de scannerbed niet en laat de rat gedurende deze periode onder isofluraan.
  11. Bereid tijdens deze tijd met een geconcentreerde 18F-FDG-oplossing (~5,5 GBq/μl) een spuit van ~50 MBq voor. Ga precies te werk zoals vermeld in stappen 2.6 en 2.7. Start een dynamische acquisitie met een totale duur van 40,5 min, inclusief de 30 sec vóór de injectie. Neem twee bloedmonsters van 200 μl af op ~30 en 35 min na het starten van de 18F-FDG-injectie.
  12. Neem aan het einde van de 18F-FDG-acquisitie een laatste bloedmonster van 200 μl. Centrifugeer en verzamel het plasma. Bewaar de plasmamonsters op -80 °C voor glucose- en AcAc-analyse.
  13. Plaats de rat tot slot tijdens de ontwaakperiode op een warmtemat. Houd het dier aan voor een longitudinale follow-up, of euthanaseer de rat alternatief voor hersenbemonstering en verdere biochemische studies.
  14. Reconstrueer de PET-beelden volgens de volgende tijdframe-sequenties: 1 × 30 sec; 12 × 5 sec; 8 × 30 sec; en n × 300 sec, waarbij n = 3 voor de 11C-AcAc-acquisitie en n = 7 voor de 18F-FDG-acquisitie.

3. Analyse van plasmaglucose en AcAc

  1. Meet de plasmaglucose en AcAc met een klinische chemische analyzer. Voer de analyses uit binnen 48 uur na de bloedafname om decarboxylering van AcAc tot aceton te minimaliseren. Meet de glucoseconcentratie met een DF40-kit zoals eerder beschreven18 en AcAc via een open kanaal2. Dit type analyzer is nauwkeuriger dan strips (0,1 μM) en beschikt over een breed detectievenster.

4. Kwantitatieve PET-analyse

  1. Gebruik PMOD -software of een equivalent systeem voor de analyse van PET-beelden van kleine dieren.
  2. Tijd-activiteitscurve (TAC) van plasma
    1. Laad de 18F-FDG-gegevens. Som de beeldframes van de eerste 60 sec na injectie op (wanneer de tracer zich voornamelijk in het bloed bevindt).
    2. Teken met een handmatig tekengereedschap een volume of interest (VOI) op de bloedpool van de linker ventrikelholte (een grote pool in het midden van het onderste deel van de beelden). Teken de VOI ~1 mm binnen de rand van de bloedpool (rode voxels) om te voorkomen dat er weefsel wordt meegenomen en om spill-over van weefselradioactiviteit in de bloedpool te vermijden (Figuur 1A). Kopieer de VOI naar de volledige dynamische beeldserie en genereer een curve van de radioactiviteit als functie van de tijd (TAC).
    3. Gebruik in een spreadsheet de radioactiviteitsmetingen van de twee plasmaproeven die tijdens de acquisitie zijn afgenomen om de plasma TAC te corrigeren (Figuur 1B). Gebruik de volgende vergelijking:
      IDIF-correctieformule, beeldcorrectiemethode; vergelijkingen; concept voor wetenschappelijke data-analyse
      Er kan enige afvlakking (smoothing) van de plasma TAC worden uitgevoerd.
    4. Controleer of er residuele radioactiviteit van 11C-AcAc aanwezig is in de eerste 30 sec van de 18F-FDG-scan, voorafgaand aan de injectie. Zo ja, trek dan de volgende factor af van alle daaropvolgende tijdsframes van de TAC:
      Diagram van exponentiële vervalvergelijking, R×e^{-(ln2/t_{1/2})×T}, analyse van radioactief verval.,
      waarbij R de residuele radioactiviteit is, t1/2  de halfwaardetijd van 11C (20,4 min) en T het tijdsframe is2,13. Residuele radioactiviteit van 11C-AcAc na een wachttijd van 20 min kan oplopen tot 1,5% van de maximale 18F-FDG-tellingen.
  3. 18F-FDG/MRI-coregistratie
    1. Pas de coregistratie die met de 18F-FDG-beelden is verkregen toe op de 11C-AcAc-beelden. Dit is noodzakelijk omdat 11C-AcAc-beelden een lage signaal-ruisverhouding hebben en automatische coregistratie moeilijk is.
    2. Laad de overeenkomstige MRI-gegevens. Laad alle 28 18F-FDG-tijdsframes in dezelfde oriëntatie als de MR-beelden (op drie assen).
    3. Bereken het gesommeerde 18F-FDG-beeld van de 28 tijdsframes. Dit genereert een beeld met hogere tellingen, waardoor het gemakkelijker te gebruiken is voor coregistratie met MRI dan individuele beeldframes.
    4. Voer de automatische coregistratie van het gesommeerde 18F-FDG-beeld uit op de MR-beelden (Figuur 2). Pas de transformatie toe op alle individuele 18F-FDG-beeldframes. Sla de transformatie op, die later zal worden toegepast op de 11C-AcAc-beelden.
  4. Volumes of interest (VOI's)
    1. Selecteer met segmentatiesoftware zoals PMOD de MRI-gegevens en kies het gewenste vlak voor handmatig tekenen. Kies het handmatige of het semi-automatische tekengereedschap, afhankelijk van de grootte van de hersenregio en het beeldcontrast. Lokaliseer hersenstructuren aan de hand van een standaard rattenbreinatlas19.
    2. Teken de VOI's. Zoals getoond in Figuur 3, segmenteer de gehele hersenen, cortex, hippocampus, striatum en cerebellum, maar andere regio's kunnen worden gekozen. Sla de VOI's op, die zullen worden toegepast op de gecoregistreerde 18F-FDG- en 11C-AcAc-beelden.
    3. Pas de VOI's toe op de gecoregistreerde 18F-FDG-beelden. Selecteer de VOI-statistieken om de hersen-TAC te visualiseren. Indien nodig kan de TAC worden gecorrigeerd door de vervalgecorrigeerde gemiddelde radioactiviteit in de eerste 30 sec af te trekken van alle daaropvolgende tijdsframes.
  5. Berekening van de cerebrale metabole snelheid
    1. Laad de hersen- en de overeenkomstige plasma-TAC's.
    2. Selecteer het Patlak-plot kinetisch model20,21. Stel de lumped constant in op 0,4822 en de overeenkomstige plasmaglucoseconcentratie (Figuur 4B). Stel de maximale relatieve afwijking van de Patlak-plot in op 5%. Fit de gegevens aan het model.
  6. 11C-AcAc-beelden
    1. Bereken het gesommeerde 18F-FDG-beeld van de eerste 24 tijdsframes om hetzelfde aantal frames te hebben als de 11C-AcAc-scan. Anders mislukt de 11C-AcAc/MRI-coregistratie. Voer de automatische coregistratie van 18F-FDG op MRI uit. Sla het transformatieproces op dat zal worden gebruikt voor de 11C-AcAc-beeldcoregistratie.
    2. Herhaal stappen 4.2 en 4.3 voor de 11C-AcAc-beelden. Gebruik de 18F-FDG-transformatie in stap 4.6.1 en pas deze toe op alle individuele 11C-AcAc-beeldframes. Herhaal stappen 4.4 en 4.5 en gebruik de opgeslagen 18F-FDG-VOI's. Stel de lumped constant in op 1.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Zoals te zien is in Figuur 2, is de opname van 11C-AcAc laag binnen de hersenen zelf. Zoals eerder vermeld, is het verbruik van ketonen door de hersenen zeer laag bij kortstondig vasten. De opname van 11C-AcAc is hoger in de tong- en wangspieren. Ketonen worden inderdaad snel opgenomen door de skeletspieren van ratten23. In tegenstelling hiermee vindt de opname van 18F-FDG voornamelijk plaats in de hersenen en de wangspieren. Figuur 2 laat zien...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Kritieke stappen

Een cruciale stap in dit dual tracer PET-protocol is om tegelijkertijd het linker ventrikel van het hart en de hersenen te kunnen scannen. Dit vereist een PET-scanner met een voldoende axiale lengte, d.w.z. minimaal 7,5 cm. Er zijn een paar testscans nodig om de exacte positie van de scannertafel (x, y en z waarden) te bepalen, waar de hersenen en het hart correct worden gescand.

Tracerinjectie is ook een cruciaal punt voor een succesvolle PET...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren dat ze geen concurrerende financiële belangen hebben.

Dankbetuigingen

Deze studie werd financieel ondersteund door het Fonds de la recherche en santé du Québec, Canadian Institutes of Health Research, Canadian Foundation for Innovation en het Canada Research Chairs Secretariat (SCC). Het Sherbrooke Molecular Imaging Center maakt deel uit van het door FRQS gefinancierde Étienne-Le Bel Clinical Research Center. De auteurs danken Mélanie Fortier, Jennifer Tremblay-Mercier, Alexandre Courchesne-Loyer, Dr. Fabien Pifferi, Dr. M'hamed Bentourkia, Dr. Otman Sarrhini, Dr. Jacques Rousseau, Caroline Mathieu en Mélanie Archambault voor hun genereuze ondersteuning en technische assistentie. De auteurs willen ook de beeldanalyse- en visualisatieplatform (http://pavi.dinf.usherbrooke.ca) bedanken voor hun hulp.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
MRI scannerVarian7 Tesla
Small-animal PET scannerGamma MedicaLab-PET/-Triumph
Heat matSunbeamPN 143937
Heater systemSA Instruments761 100 Rev B
Respiratory gatingSA InstrumentsSAII's P-resp
Clinical chemistry analyzerSiemens Healthcare Diagnosis765000.931Dimension Xpand Plus
Polyethylene tubing 50 Becton Dickinson427411
Injection pumpKD ScientificModel 210
Gamma-counterGMIPackard Cobra II
CentrifugeThermo Scientific75002416Heraeus Pico 21
PMOD softwarePMOD TechnologiesPMOD 3.2 versie
GeigertellerFluke BiomedicalASM-990Advanced Survey Meter
Reagens
IsofluraanAbbott Laboratories, LtdB506
0.9% NaCl oplossingHospira4888010
HeparineSandoz1004336
Isopropenyl acetaatAldrich1177899%
MethyllithiumAldrich1973431.6 M
THFAldrich87371
Flex reagent cartridge glucoseSiemens Healthcare DiagnosisDF40
Trizma baseSigmaT6066-500Gbereid tris buffer 100 mM pH 7.0
Natrium oxamaatSigmaO275120 mM
NADHRoche101280150010.15 mM
b-Hydroxybutyraat dehydrogenaseToyoboHBD-3011 U/ml

Referenties

  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).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

GlucoseopnameKetonopnameKoolstof 11 acetoacetaatFluorodeoxyglucose PETRegionale cerebrale opnameBeeldcoregistratieKinetische modelleringCerebrale metabole snelheid
Een dubbel Tracer PET-MRI Protocol voor de kwantitatieve meting van regionale opname van hersenenergiesubstraten bij de rat
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.