Name: Visualisatie en kwantificering van bruine en beige vetweefsels bij muizen met behulp van 18F FDG Micro-PET / MR Imaging (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-07-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 31 s
Description: Leer bruin en beige vetweefsel visualiseren en kwantificeren bij muizen met behulp van [18F]FDG Micro-PET/MR-beeldvorming. Deze methode meet thermogene adipocytactiviteit na koude-acclimatisatie en chirurgische manipulatie.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We danken de steun van de National Natural Science Foundation of China (NSFC) - Excellent Young Scientists Fund (Hong Kong en Macau) (81922079), Hong Kong Research Grants Council General Research Fund (GRF 17121520 en 17123419) en Hong Kong Research Grants Council Collaborative Research Fund (CRF C7018-14E) voor beeldvormingsexperimenten met kleine dieren.

Het hieronder beschreven protocol volgt de richtlijnen voor dierenverzorging van de Universiteit van Hong Kong. De dieren die in de studie werden gebruikt, waren 8 weken oude C57BL / 6J-muizen.
1. Chirurgische ingrepen bij dieren en koude-uitdaging
<ol><li>Voer interscapulaire BAT (iBAT) dissectie uit.<ol>
<li>Verdoof de muizen door intraperitoneale injectie van ketamine/xylazine (100 mg/kg lichaamsgewicht ketamine en 10 mg/kg lichaamsgewicht xylazine). Scheer na anesthesie het haar van de muis van de nek tot net onder het schouderblad.</li>
		<li>Plaats de muizen na desinfectie op het verwarmingskussen en maak een incisie van 2 cm langs de dorsale middellijn van de muizen.</li>
		<li>Verwijder de iBAT pads (bilateraal). Maak in de schijnoperatorgroep dezelfde incisie, maar laat de iBAT-pads intact.</li>
		<li>Sluit de incisie met 7 mm roestvrijstalen wondclips nadat het bloeden is gestopt.</li>
		<li>Geef na de operatie meloxicam (5 mg/kg drinkwater) gedurende 6 dagen aan de muizen en breng ze 14 dagen onder in een intensive care (ICU). Verwijder de clips zodra de wond is genezen (7-10 dagen).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Koude uitdaging van de muizen: Huisvest de muizen op thermoneutraliteit (30 °C) gedurende 14 dagen. Op dag 13 kunt u de dierenkooien een nacht voorkoelen in koude (6 °C). Zet de muizen op dag 14 gedurende 7 dagen op 6 °C in de milieukamer. Plaats twee muizen in elke kooi.</li>
</ol>2. Micro-PET/MR kalibraties en workflow setup
OPMERKING: Micro-PET/MR-beeldvorming wordt uitgevoerd met behulp van een sequentieel PET/MR-systeem (zie Materiaaltabel). Elke muis wordt op het beeldbed geplaatst; eerste scan met de MR voor een anatomische referentie (scout view) voordat hij doorging naar het midden van het PET field-of-view (FOV) voor een statische [18F] FDG PET-acquisitie, gevolgd door MR-beeldvorming voor anatomische referentie. Er wordt een beeldverwerkingsworkflow gemaakt in de scannerbesturingssysteemsoftware (zie Tabel met materialen) om geautomatiseerde, sequentiële PET/MR-scans voorafgaand aan de beeldvormingssessie mogelijk te maken.
<ol><li>Maak een beeldverwerkingsworkflow in de besturingssoftware die statische PET-acquisitie, MRI-acquisities voor dempingscorrectie en anatomische referentie omvat met behulp van respectievelijk T1-weigthed 3D-beeldvorming en T2-gewogen 2D-beeldvorming.</li>
	<li>Om PET te verkrijgen, stelt u 400-600 keV-niveaudiscriminatie, F-18-studie-isotoop, 1-5 toevalsmodus en 20 min-scans in.</li>
	<li>Om T1-gewogen MR (voor dempingscorrectie) te verkrijgen, stelt u Gradient Echo-3D in (TE = 4,3 ms, TR = 16 ms, FOV = 90 x 60 mm, aantal excitaties (NEX) = 3, 28 plakjes met een dikte van 0,9 mm, voxelgrootte = 0,375 x 0,375 x 0,9 mm).</li>
	<li>Om T2-gewogen MR (anatomische referentie) te verkrijgen, stelt u Fast-spin Echo 2D in (TE = 71,8 ms, TR = 3000 ms, FOV = 90 x 60 mm, NEX = 5, 32 plakjes met een dikte van 0,9 mm, voxelgrootte = 0,265 x 0,268 x 0,9 mm3).</li>
	<li>Om PET te reconstrueren, gebruikt u het Tera-Tomo 3D (TT3D) algoritme (8 iteraties, 6 subsets) met 1-3 toevalsmodus en met verval-, dode-tijd-, random-, dempings- en scattercorrecties om afbeeldingen te maken met een totale voxelgrootte van 0,3 mm3 .</li>
	<li>Voer een DAG voor de start van het beeldvormend onderzoek een PET-activiteitstest uit van de micro-PET/MR-scanner om de nauwkeurigheid van de PET-kwantificering te controleren.<ol>
<li>Bereid een spuit van 5 ml gevuld met [18F]FDG zoals aanbevolen door de richtlijnen van de fabrikant (140-220 μCi/5-8 MBq in water of zoutoplossing).</li>
		<li>Noteer de activiteit van de spuit met behulp van een dosiskalibrator (zie Tabel met materialen) en noteer het tijdstip van meting.</li>
		<li>Selecteer Geïnterpoleerde Ellipse ROI om een volume-of-interest (VOI) op de gereconstrueerde afbeelding te tekenen om de herstelde activiteit te vergelijken met de gemeten waarde zoals hierboven beschreven. De herstelde activiteit voor een goed gekalibreerde scanner is nauwkeurig binnen ±5%.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. Injectie van [18F]FDG
<ol><li>Bestel een klinische dosis van [18F]FDG (10 mCi/370 MBq) bij de leverancier voor aankomst in het beeldvormingslaboratorium ongeveer 30 minuten voor de eerste geplande injectie. Zorg ervoor dat u de juiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's) draagt, zoals een laboratoriumjas, handschoenen, persoonlijke stralingsdosimeter, bijvoorbeeld vingers, het hele lichaam bij ontvangst van het pakket met radioactieve materialen. Vervang regelmatig de handschoenen om kruisbesmetting van de radioactiviteit te voorkomen en de afstand tot de radioactieve bron zoveel mogelijk te vergroten.</li>
	<li>Gebruik de tang om de [18F]FDG-voorraadflacon voorzichtig over te brengen achter een L-blok tafelbladschild.</li>
	<li>Doseer een aliquot van [18F]FDG en verdun met gesteriliseerde zoutoplossing om een totale activiteitsconcentratie te geven bij 200-250 μCi/7-9 MBq) in 100-150 μL.</li>
	<li>Trek de [18F]FDG-oplossing in een spuit van 1 ml met naald (zie materiaaltabel), meet de radioactiviteit met een dosiskalibrator die is ingesteld op F-18 en noteer het tijdstip van meting.</li>
	<li>Noteer het gewicht van de muis voorafgaand aan de injectie. Injecteer de bereide [18F]FDG-oplossing via de staartader. Let op de injectietijd en het residu van de radioactiviteit van de spuit om vervalcorrectie mogelijk te maken.</li>
	<li>Plaats de muis terug in de kooi en laat [18F]FDG opname gedurende 60 minuten voordat PET scant.</li>
	<li>Bereken de geïnjecteerde [18F]FDG-activiteit met behulp van de volgende formule11: Geïnjecteerde activiteit (μCi/MBq) = Activiteit in de spuit vóór injectie - activiteit in de spuit na injectie</li>
</ol>4. Micro-PET/MR acquisitie
<ol><li>Zet de luchtverwarmer aan op het muisbed om er warme lucht doorheen te laten.</li>
	<li>Verdoof de muis met 5% isofluraan (1 l/min medisch O2). Eenmaal geïnduceerd, breng de muis over naar het warme muisbed en handhaaf de anesthesie op 2% -3% isofluraan via een neusmaskerkegel. Plaats de muis hoofdgevoelig op de bijtbalk en zorg ervoor dat de muis niet buiten de diameter van het bed steekt. Breng oogglijmiddel aan om uitdroging en vorming van hoornvlieszweren te voorkomen.</li>
	<li>Controleer de lichaamstemperatuur en de ademhalingsfrequentie met respectievelijk een thermische sonde en een ademhalingspad. Houd de lichaamstemperatuur op 36-37 °C en de ademhalingsfrequentie op 70-80 ademhalingen per minuut (bpm) door het isofluraanniveau aan te passen.</li>
	<li>Voer een verkenningsweergave uit om de muispositie te bepalen. Pas de positie van het muisbed aan om het hele muislichaam te omvatten en om ervoor te zorgen dat de centrale FOV van MR zich in het midden van het muislichaam bevindt.</li>
	<li>Selecteer onder pet-acquisitie in het venster van de studielijst de optie Bereik scannen bij eerdere acquisitie om de scoutweergavepositie te gebruiken zoals hierboven beschreven. Klik op Voorbereiden om het dierenbed van MR naar PET te verplaatsen. Selecteer OK om de PET-scan te starten. Noteer de injectiedosis en de tijd gemeten voor en na [18F]FDG-toediening in de radiofarmaceutische editor. Voer het gewicht van de muis in onder het menu Onderwerpinformatie .</li>
	<li>Zodra de PET-scan is voltooid, selecteert u Voorbereiden om naar MR te gaan en alle MR-acquisities in het venster met de studielijst te voltooien. Selecteer OK om de MR-scans te starten.</li>
	<li>Nadat de hele workflow is voltooid, evalueert u kort de kwaliteit van de verkregen MR-afbeeldingen met behulp van de nabewerkingssoftware (zie Tabel met materialen). Klik op de thuisknop om het muisbed van MR naar de oorspronkelijke positie te verplaatsen.</li>
	<li>Verwijder de muis voorzichtig uit de scanner en breng hem terug naar een schone behuizing met een verwarmde pad eronder om herstel in een warme omgeving mogelijk te maken. Voorzie de muis van voedsel en water. Het systeem is nu klaar voor de volgende muis in de wachtrij.</li>
	<li>Als u gegevens wilt reconstrueren, selecteert u PET-acquisitie in het menu Onbewerkte scan om de voltooide PET-scan te laden. Selecteer T1-gewogen MR Acquisition voor het maken van materiaalkaarten. Reconstrueer de gegevens zoals hierboven beschreven (zie stap 2.5).</li>
	<li>Volg de lokale en institutionele voorschriften met betrekking tot de verzorging en behandeling van post-PET-beeldvormingsmuizen. Beschouw alle gebruikte spuiten/naalden, handschoenen, beddengoed en ontlasting als radioactief afval dat speciale behandeling/verwijdering vereist in overeenstemming met de lokale regelgeving.</li>
</ol>5. Post-imaging analyse
<ol><li>Open de beeldanalysesoftware (zie tabel met materialen) en klik op DICOM-gegevens laden om de bijbehorende MR- en PET-afbeeldingen op te halen.</li>
	<li>Voer co-registratie van MR- en PET-afbeeldingen uit door deze afbeeldingen naar het weergavevenster te slepen. Klik op de automatische registratiefunctie .<ol>
<li>Selecteer Rigid transformation (Rigid transformation) in het vervolgkeuzemenu Registratie-instellingen (Registratie-instellingen ). Controleer Shift en Rotatie onder het menu Rigid/Affine .</li>
		<li>Selecteer T1-gewogen MR-acquisitie als referentie en PET-acquisitie als reslice in het menu Globale rolselectie .</li>
		<li>Inspecteer de registratie in alle drie de dimensies om te zorgen voor een perfecte afstemming tussen MR- en PET-beelden. Om het handmatig aan te passen, klikt u op Handmatige registratie.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Gebruik geïnterpoleerde Ellipse ROI om VOI te tekenen op het weefsel van belang, d.w.z. iBAT en inguinaal wit vetweefsel (iWAT) met behulp van MR-afbeelding ter referentie. Gebruik het penseel en het gummetje om de VOI-rand te definiëren; vandaar de anatomie van weefsels. Zorg ervoor dat er geen overlapopname is door PET-afbeelding te gebruiken om overloop van de naburige organen te voorkomen. Herhaal het proces dia voor dia totdat de hele VOI is afgebakend. Bewerk indien nodig de VOI's om consistente VOI-volumes tussen elke muis te behouden.</li>
	<li>Gebruik Ellipsoid VOI om een 3 mm3 VOI op de long te tekenen als referentieorgaan. Vermijd morsen van het naburige hart en de spier.</li>
	<li>Klik na voltooiing op Roi-tabel weergeven om elke VOI te hernoemen. Noteer de gemiddelde radioactiviteit met de VOI en het weefselvolume in een spreadsheet. Archiveer de VOI-tekeningen en de beeldgegevens naar een gegevensopslagapparaat.</li>
	<li>Bereken de gestandaardiseerde opnamewaarde (SUV) voor alle VOI's met behulp van de volgende vergelijking11: SUVmean = VOI-radioactiviteit in kBq / (Verval - gecorrigeerde geïnjecteerde dosis in kBq / muis lichaamsgewicht in kg), uitgaande van een weefseldichtheid van 1 g / ml.</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>
<li>Cypess, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+human+brown+adipose+tissue+by+a+beta3-adrenergic+receptor+agonist%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Activation of human brown adipose tissue by a beta3-adrenergic receptor agonist.</a> Cell Metabolism. 21 (1), 33-38 (2015).</li>
<li>Ishibashi, J., Seale, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Beige+can+be+slimming%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Beige can be slimming.</a> Science. 328 (5982), 1113-1114 (2010).</li>
<li>Jal Schulz, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brown-fat+paucity+due+to+impaired+BMP+signalling+induces+compensatory+browning+of+white+fat%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Brown-fat paucity due to impaired BMP signalling induces compensatory browning of white fat.</a> Nature. 495 (7441), 379-383 (2013).</li>
<li>Pal Cohen,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ablation+of+PRDM16+and+beige+adipose+causes+metabolic+dysfunction+and+a+subcutaneous+to+visceral+fat+switch%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Ablation of PRDM16 and beige adipose causes metabolic dysfunction and a subcutaneous to visceral fat switch.</a> Cell. 156 (1-2), 304-316 (2014).</li>
<li>Mal Cypess, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+and+importance+of+brown+adipose+tissue+in+adult+humans%5BTitle%5D)+AND+%22New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.</a> New England Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).</li>
<li>Aal vander Lans, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cold+acclimation+recruits+human+brown+fat+and+increases+nonshivering+thermogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Clinical+Investigation%22%5BJournal%5D)">Cold acclimation recruits human brown fat and increases nonshivering thermogenesis.</a> Journal of Clinical Investigation. 123 (8), 3395-3403 (2013).</li>
<li>Jal Hanssen, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Short-term+cold+acclimation+improves+insulin+sensitivity+in+patients+with+type+2+diabetes+mellitus%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">Short-term cold acclimation improves insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes mellitus.</a> Nature Medicine. 21 (8), 863-865 (2015).</li>
<li>Wang, X., Minze, L. J., Shi, Z. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+imaging+of+brown+fat+in+mice+with+18F-FDG+micro-PET%2FCT%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Functional imaging of brown fat in mice with 18F-FDG micro-PET/CT.</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. 69, (2012).</li>
<li>Greenwood, H. E., Nyitrai, Z., Mocsai, G., Hobor, S., Witney, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-throughput+PET%2FCT+imaging+using+a+multiple-mouse+imaging+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%3A+Official+Publication%2C+Scoiety+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">High-throughput PET/CT imaging using a multiple-mouse imaging system.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 61 (2), 292-297 (2020).</li>
<li>Carter, L. M., Henry, K. E., Platzman, A., Lewis, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D-printable+platform+for+high-throughput+small-animal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Nuclear+Medicine%3A+Official+Publication%2C+Scoiety+of+Nuclear+Medicine%22%5BJournal%5D)">3D-printable platform for high-throughput small-animal imaging.</a> Journal of Nuclear Medicine: Official Publication, Scoiety of Nuclear Medicine. 61 (11), 1691-1692 (2020).</li>
<li>Jal Andersson,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+the+cold-induced+brown+adipose+tissue+glucose+uptake+rate+measured+by+%2818%29F-FDG+PET+using+infrared+thermography+and+water-fat+separated+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Estimating the cold-induced brown adipose tissue glucose uptake rate measured by (18)F-FDG PET using infrared thermography and water-fat separated MRI.</a> Scientific Reports. 9 (18), 12358(2019).</li>
<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>

De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.

In deze studie werd een op PET/MR gebaseerde beeldvorming en kwantificering van functioneel bruin en beige vetweefsel bij kleine dieren beschreven. Deze methode maakt gebruik van het niet-metaboliseerbare glucose-analoog [18F] FDG als een beeldvormende biomarker om de vetweefsels met een hoge glucosevraag op een niet-invasieve manier te identificeren. MR biedt een goed contrast tussen zacht weefsel en kan vetweefsels beter onderscheiden van de naburige zachte weefsels en spieren. In combinatie met PET maakt di...

Als reactie op veranderende voedingsbehoeften dient vetweefsel als een energiecache om lipidenopslag of mobilisatiemodus aan te nemen om aan de behoeften van het lichaam te voldoen1. Bovendien speelt vetweefsel ook een belangrijke rol in de thermoregulatie, via een proces dat niet-rillende thermogenese wordt genoemd, ook wel facultatieve thermogenese genoemd. Dit wordt meestal bereikt door het bruine vetweefsel (BAT), dat een overvloedig niveau van mitochondriaal membraaneiwit ontkoppelend eiwit 1 (UCP1) tot expressie brengt. Als protondrager genereert UCP1 warmte door het protontransport en de ATP-productie los te koppelen2. Bij koude stimulatie wordt thermogenese in BAT in gang gezet door activering van het sympathische zenuwstelsel (SNS), gevolgd door afgifte van noradrenaline (NE). NE bindt aan de β3 adrenerge receptoren en leidt tot verhoging van intracellulair cyclisch AMP (cAMP). Als gevolg hiervan stimuleert cAMP/PKA-afhankelijke betrokkenheid van CREB (cAMP response element-binding protein) Ucp1 transcriptie via directe binding op CREB-response elementen (CRE)2. Naast BAT worden bruinachtige adipocyten ook aangetroffen in wit vetweefsel en worden daarom beige of brite (bruin-in-wit) cellen genoemd1,3. Als reactie op specifieke stimuli (zoals kou) worden deze anders rustige beige cellen geremodelleerd om meerdere bruinachtige kenmerken te vertonen, waaronder multiloculaire lipidedruppels, dicht opeengepakte mitochondriën en verhoogde UCP1-expressie3,4,5.
Dierstudies hebben aangetoond dat bruine en beige adipocyten meerdere metabole voordelen hebben die verder gaan dan het vetverlagende effect, waaronder insulinesensibilisatie, lipidenverlagende, anti-ontsteking en anti-atherosclerose6,7. Bij mensen is de hoeveelheid beige/bruin vet omgekeerd gecorreleerd met leeftijd, insulineresistentie-index en cardiometabole aandoeningen8. Bovendien biedt activering van beige/bruine adipocyten bij de mens door koude acclimatisatie of β3 adrenerge receptoragonist bescherming tegen een reeks metabole stoornissen4,9,10. Deze bewijzen geven gezamenlijk aan dat inductie van bruin en beige vetweefsel een potentiële therapeutische strategie is voor het beheer van obesitas en de bijbehorende medische complicaties8.
Interessant is dat, hoewel ze een vergelijkbare functie delen, beige en klassieke bruine adipocyten zijn afgeleid van verschillende voorlopers en worden geactiveerd door overlappende maar verschillende mechanismen1. Daarom zijn in vivo beeldvorming en kwantificering van bruine en beige adipocyten essentieel om een beter begrip te krijgen van de moleculaire controle van deze vetweefsels. Momenteel blijft 18F-fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) positronemissietomografie (PET) scan in combinatie met computertomografie (CT) de gouden standaard voor de karakterisering van thermogene bruine en beige cellen in klinische studies8. Magnetische resonantie beeldvorming (MRI) maakt gebruik van krachtige magnetische velden en radiofrequentiepulsen om gedetailleerde anatomische structuren te produceren. In vergelijking met CT-scan genereert MRI beelden van organen en zachte weefsels met een hogere resolutie. Hier wordt een protocol verstrekt voor visualisatie en kwantificering van functionele bruine en beige adiposes in muismodellen na acclimatisatie aan blootstelling aan koude, een veel voorkomende en meest betrouwbare manier om vetbruining te induceren. Deze methode kan worden toegepast om de thermogene vetdepots in kleine diermodellen met hoge precisie te karakteriseren.

<table><tbody><tr><td>0.9% steriele zoutoplossing</td><td>BBraun</td><td></td><td>0.9% natriumchloride intraveneuze infusie, 500 mL</td></tr><tr><td>5 mL spuit</td><td>Terumo</td><td>SS05L</td><td>5 mL spuit Luer Lock</td></tr><tr><td>Dose Calibrator</td><td>Biodex</td><td></td><td>Atomlab 500</td></tr><tr><td>Ooglijm</td><td>Alcon Duratears</td><td></td><td>Steriele oculaire smeermiddel zalf, 3.5 g</td></tr><tr><td>Insulinespuit</td><td>Terumo</td><td>10ME2913</td><td>1 mL insulinespuit met naald</td></tr><tr><td>InterView Fusion software</td><td>Mediso</td><td>Versie 3.03</td><td>Post-processing en beeldanalysesoftware</td></tr><tr><td>Isofluraan</td><td>Chanelle Pharma</td><td></td><td>Iso-Vet, inhalatieanestheticum, 250 mL</td></tr><tr><td>Ketamine</td><td>Alfasan International B.V.</td><td>HK-37715</td><td>Ketamine 10% injectieoplossing, 10 mL</td></tr><tr><td>Medisch zuurstof</td><td>Linde HKO</td><td>101-HR</td><td>gecomprimeerd gas, 99.5% zuiverheid</td></tr><tr><td>Metacam</td><td>Boehringer Ingelheim</td><td></td><td>5 mg/mL Meloxicamoorloging voor honden en katten, 10 mL</td></tr><tr><td>nanoScan PET/MR Scanner</td><td>Mediso</td><td></td><td>3 Tesla MR</td></tr><tr><td>Nucline nanoScan software</td><td>Mediso</td><td>Versie 3.0</td><td>Scanner besturingssoftware</td></tr><tr><td>Wondclips</td><td>Reflex 7</td><td>203-100</td><td>7mm Roestvrijstalen wondclips, 20 clips</td></tr><tr><td>Xylazin</td><td>Alfasan International B.V.</td><td>HK-56179</td><td>Xylazin 2% injectieoplossing, 30 mL</td></tr></tbody></table>

visualisatie en kwantificering van bruine en beige vetweefsels bij muizen met behulp van [18f] fdg micro-pet / mr imaging

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

Bruine en beige adipocyten worden nu erkend als potentiële therapeutische doelen voor obesitas en metabool syndroom. Niet-invasieve moleculaire beeldvormingsmethoden zijn essentieel om kritische inzichten te verschaffen in deze thermogene vetdepots. Hier presenteert het protocol een op PET /MR-beeldvorming gebaseerde methode om de activiteit van bruine en beige adipocyten in interscapulair bruin vetweefsel (iBAT) en inguinaal onderhuids wit vetweefsel (iWAT) van muizen te evalueren. Visualisatie en kwantificering van de thermogene vetdepots werden bereikt met behulp van [18F] FDG, het niet-metaboliseerbare glucose-analoog, als de radiotracer, in combinatie met de precieze anatomische informatie die wordt geleverd door MR-beeldvorming. De PET/MR-beeldvorming werd uitgevoerd 7 dagen nadat koude acclimatisatie en kwantificering van [18F]FDG-signaal in verschillende vetdepots werd uitgevoerd om de relatieve mobilisatie van thermogene vetweefsels te beoordelen. Verwijdering van iBAT verhoogde aanzienlijk de koude-opgeroepen [18F] FDG-opname in iWAT van de muizen.

Drie groepen muizen (n = 3 per groep) ondergingen micro-PET/MR-beeldvorming in deze studie, waarbij ze gedurende 7 dagen werden gehuisvest bij thermoneutraliteit (30 °C) of koud (6 °C). Bij één groep muizen (n = 3) werd hun iBAT verwijderd (iBATx) voorafgaand aan de koudebehandeling (figuur 1A). Deze methode leidde tot een verandering in de activiteit van het witte vetweefsel bij alle drie de muizen. In het bijzonder werd een opmerkelijke toename van [18F]FDG-opname waargenomen in...

Functionele beeldvorming en kwantificering van thermogene vetdepots bij muizen met behulp van een micro-PET / MR-beeldvormingsgebaseerde benadering.

Visualisatie en kwantificering van bruine en beige vetweefsels bij muizen met behulp van [18F] FDG Micro-PET / MR Imaging

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

PET/MR-beeldvorming maakt zowel kwalitatieve als kwantitatieve metingen mogelijk aan deze metabolisch actieve bruine en beige adipocyten bij levende dieren, zodat de activiteit van deze zogenaamde thermogene adipocyten op functionele basis kan worden gemeten. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het de verwerving en combinatie van PET- en MRI-scans over hetzelfde onderwerp mogelijk maakt, waardoor nauwkeurige en gelijktijdige verwerving van thermogene adipocyten in verschillende depots van het kleine dier mogelijk is. Deze methode kan eenvoudig worden overgebracht naar elk preklinisch systeem of worden gewijzigd in een formaat met hoge doorvoer door tegelijkertijd meerdere muizen in beeld te brengen, waardoor de statistische kracht van de beeldvormingsgegevens tegen lagere kosten en tijd wordt verhoogd.Om het interscapulaire bruine vetweefsel te oogsten, plaatst u een verdoofde 8 weken oude C57 Black 6-muis op een verwarmingskussen en maakt u een incisie van 2 centimeter langs de dorsale middellijn. Verwijder de iBAT-pads uit het interscapulaire gebied. Nadat het bloeden is gestopt, gebruikt u 7 millimeter roestvrijstalen wondclips om de incisie te sluiten.Wanneer alle iBAT is verzameld, huisvest je de muizen gedurende 14 dagen op een intensive care-afdeling. Dien 5 milligram meloxicam per kilogram toe aan de muizen gedurende zes dagen en verwijder de clips zodra de wond is genezen. Om geautomatiseerde sequentiële PET/MR-scans voorafgaand aan de beeldvormingssessie mogelijk te maken, stelt u het discriminatieniveau in op 400 tot 600 kiloelektronvolt, de betrouwbaarheidsmodus op 1-3, de scantijd op 20 minuten en de onderzoeksisotoop op F-18 om de workflow voor PET-acquisitie in te stellen.Als u T1-gewogen magnetische resonantie wilt verkrijgen voor dempingscorrectie, stelt u de gradient echo-3D-parameters in. Om T2-gewogen magnetische resonantie als anatomische referentie te verkrijgen, stelt u de Fast-spin Echo 2D-parameters in. Om reconstructie van de PET-afbeeldingen mogelijk te maken, gebruikt u het Tera-Tomo 3D-algoritme met de toevalsmodus ingesteld op 1-3 en met de verval-, dodetijd-, willekeurige, dempings- en scattercorrecties ingesteld om afbeeldingen te maken met een totale voxelgrootte van 0,3 kubieke millimeter.Breng een dag voor het begin van het beeldvormingsonderzoek om de nauwkeurigheid van de PET-kwantificering te controleren de juiste PBM's aan en vul een spuit van 5 milliliter met F18-FDG zoals aanbevolen door de fabrikant. Gebruik een dosiskalibrator om de activiteit van de spuit te registreren en noteer het tijdstip van de meting. Gebruik in de software de geïnterpoleerde Ellipse ROI om een interessant volume te tekenen op de gereconstrueerde afbeelding van de spuit en vergelijk de teruggewonnen activiteit met de waarde gemeten met behulp van de dosiskalibrator.Gebruik op de dag van het beeldvormingsexperiment een tang om de 18F-FDG-voorraadflacon voorzichtig achter een L-blok tafelbladschild te plaatsen en verdun een aliquot radio-isotoop in 100 tot 150 microliter steriele zoutoplossing tot een totale activiteitsconcentratie van 200 tot 250 microcuries. Trek de 18F-FDG-oplossing in een spuit van 1 milliliter uitgerust met een naald en meet de radioactiviteit met de dosiskalibrator zoals aangetoond. Noteer het gewicht van de muis die in beeld moet worden gebracht voordat u de 18F-FDG-oplossing in een staartader injecteert.Let op de injectietijd en de resterende radioactiviteit van de spuit om vervalcorrectie mogelijk te maken. Plaats de muis vervolgens gedurende 60 minuten terug in zijn kooi. Om de geïnjecteerde 18F-FDG-activiteit te berekenen, trekt u de activiteit in de spuit vóór de injectie af van de activiteit die na de injectie is gemeten.Schakel aan het einde van de opnameperiode van de radio-isotoop de luchtverwarmer voor het muisbed van de micro-PET/MR-scanner in. Plaats de verdoofde FDG-geïnjecteerde muis op een ademhalingspad in het scannerbed en voer een verkenningsweergave uit om de muispositie te bepalen. Pas de positie van het muisbed zodanig aan dat het hele lichaam kan worden geobserveerd, zodat het midden van het MRI-gezichtsveld samenvalt met het midden van het lichaam.Selecteer onder PET-acquisitie de optie Bereik scannen bij eerdere acquisitie om de positie van de verkenningsweergave te gebruiken en klik op Voorbereiden om het dierenbed van MR naar PET te verplaatsen. Selecteer OK om de PET-scan te starten. Noteer de injectiedosis en de tijd gemeten voor en na toediening van 18F-FDG in de radiofarmaceutische editor en voer het gewicht van de muis in het menu Onderwerpinformatie in.Zodra de PET-scan is voltooid, selecteert u Voorbereiden om over te gaan naar MR-beeldvorming en alle MR-acquisities in het venster met de studielijst te voltooien. Selecteer OK om de MR-scans te starten. Nadat de hele workflow is voltooid, evalueert u kort de kwaliteit van de verkregen MR-afbeeldingen in de nabewerkingssoftware en klikt u op Home om het muisbed van MR naar de oorspronkelijke positie te verplaatsen.Wanneer alle muizen in beeld zijn gebracht, selecteert u PET-acquisitie om de gegevens in het menu Raw Scan te reconstrueren om de voltooide PET-scan te laden en selecteert u T1-gewogen MR Acquisition om een materiaalkaart te kunnen maken. Gebruik vervolgens het Tera-Tomo 3D-algoritme om de gegevens te reconstrueren zoals gedemonstreerd. De verwijdering van iBAT voorafgaand aan koudebehandeling verandert de activiteit van de iWAT, zoals blijkt uit de opmerkelijke toename van de opname van 18F-FDG in iWAT door micro-PET / MR-beeldvorming.Bovendien zijn multiloculaire adipocyten, die kenmerkend worden waargenomen in beige vetweefsel, meer uitgesproken in iWAT van muizen na iBAT-verwijdering in vergelijking met de adipocytenmorfologie waargenomen in iWAT van sham-geopereerde dieren. Koudbehandelde, schijn-geopereerde muizen vertonen een duidelijk verhoogde 18F-FDG opname in iBAT. Muizen met hun iBAT verwijderd voorafgaand aan koude behandeling vertonen de hoogste 18F-FDG opname in de iWAT.Inderdaad, blootstelling aan koude veroorzaakt een zevenvoudige toename van de opname van 18F-FDG in de iBAT van sham-geopereerde muizen, terwijl de verwijdering van iBAT in de koude-geïnduceerde muizen resulteert in een achtvoudige toename van 18F-FDG opname in vergelijking met thermo-neutrale muizen waarbij slechts een bescheiden tweevoudige toename wordt waargenomen. Bij het proberen van deze procedure is het belangrijk om elke muis in dezelfde positie te plaatsen voor elke PET / MRI-acquisitie om de visualisatie en kwantificering van bruine en beige adipocyten in verschillende regio's te verbeteren. Met behulp van deze methode en samen met andere MRI-methoden, zoals diffusie met beeldvorming of thermometrie, kan meer inzicht in de ruimtelijke verdeling en prevalentie van bruine en beige adipocyten bij muizen beginnen, wat mogelijk kan worden vertaald naar de mens.Met deze methode kunnen de onderzoekers de functie van deze thermogene bruine en beige adipocyten bestuderen. Daarom zijn ze vooral krachtig bij het bestuderen van de niet-klinische thermogene paden waarin die klassieke markers niet worden gewijzigd of opgereguleerd.

visualization-quantification-brown-beige-adipose-tissues-mice-using

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Vetgehalte analyse routinematig uitgevoerd onderzoeken waarin muizen obesitas modellen. Opkomende methoden in kleine dieren CT-beeldvorming en analyse leveren voor longitudinale detail rijke vetgehalte analyse. Hier hebben we uitvoerig stap voor stap de procedures voor het uitvoeren van kleine dieren CT-beeldvorming, analyse en visualisatie.

Segmentatie en waardering van de FAT-volumes in muriene modellen Obesitas Met behulp van X-stralen Computer Tomografie

Werkwijze van functionele beeldvorming van muis bruin vetweefsel (BAT) beschreven waarin koud-gestimuleerde opname van 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT niet-invasief gemeten met een gestandaardiseerd protocol micro-PET/CT. Deze methode is robuust en gevoelig zijn voor verschillen in BAT activiteiten in muismodellen detecteren.

Functionele Beeldvorming van bruin vet in Muizen met FDG micro-PET/CT

In dit videoverslag tonen we de toepassing van Cerenkov Luminescentie Beeldvorming (CLI) voor interscapulair bruin vetweefsel bij muizen onder geactiveerde en depressieve omstandigheden.

Cerenkov luminescentiebeeldvorming van interscapular Brown VetWeefsel

De hier gepresenteerde methode gebruikt 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emissie tomografie / computertomografie (PET-CT) en vet-water gescheiden magnetische resonantie beeldvorming (MRI), elk afgetast na 2 uur blootstelling aan thermisch (24 ° C ) en koude omstandigheden (17 ° C) om bruin vetweefsel (BAT) bij volwassen proefpersonen kaart.

Human Brown VetWeefsel Depots automatisch gesegmenteerd op basis van Positron Emissie Tomografie / Computed Tomography en geregistreerde Magnetic Resonance Images

Met behulp van gratis, open-source software, hebben we een analytische aanpak om te kwantificeren van totale en regionale bruin vetweefsel (BAT) volume en metabole activiteit van BBT met 18F-FDG PET/CT.

Hele lichaam en regionale kwantificering van actieve mens bruin vetweefsel met 18F-FDG PET/CT

Hier presenteren we een protocol voor het meten van bruine vetweefselactiviteit na een maaltijd bij mensen en proefdieren.

Infraroodthermografie voor de detectie van veranderingen in de activiteit van bruin vetweefsel

Preadipocyten worden geïsoleerd uit de stromale vasculaire fractie van interscapulier bruin vetweefsel van pasgeboren muizen en gedifferentieerd tot cellen die lipidedruppeltjes accumuleren, moleculaire markers tot expressie brengen en de mitochondriale morfologie van volwassen bruine vetcellen vertonen. Deze cellen worden verder geanalyseerd door middel van immunofluorescentie en transmissie-elektronenmicroscopie.

Differentiatie en beeldvorming van bruine vetcellen uit de stromale vasculaire fractie van interscapulier vetweefsel van pasgeboren muizen

De analytische ultracentrifuge (AUC) monster cel houdt monster en referentie-buffer en tijdens de experimenten en wordt blootgesteld aan een hoog vacuüm en rotor met snelheden tot 60.000 tpm. Deze video zal aantonen aan de strenge aandacht voor detail nodig is voor de montage, laden en afstemming van deze zeer belangrijke component van een AUC experiment.

Montage, laden, en uitlijning van een Analytical Ultracentrifuge Sample Cell

Primaire witte preadipocyten geïsoleerd van wit vetweefsel in muizen kunnen worden onderscheiden in beige / brite cellen. Hier wordt gepresenteerd is een betrouwbare cellulaire modelsysteem om de moleculaire regulatie van "bruinen" van wit vet te bestuderen.

Isolatie en differentiatie van Stroma vasculaire cellen te Beige / Brite Cellen

Traditionele methoden voor de beoordeling van de differentiatie van de adipogenic zijn goedkoop en makkelijk te gebruiken, maar zijn niet specifiek voor wijzigingen in genexpressie. Hebben we een test om te kwantificeren mesenchymale celdifferentiatie in volwassen adipocytes met behulp van een specifieke marker van afkomst. Deze bepaling heeft diverse toepassingen in basisonderzoek en klinische geneeskunde.

Visualisatie en kwantificering van mesenchymale cel Adipogenic differentiatie mogelijkheden met een Lineage specifieke Marker

Leer bruin en beige vetweefsel visualiseren en kwantificeren bij muizen met behulp van [18F]FDG Micro-PET/MR-beeldvorming. Deze methode meet thermogene adipocytactiviteit na koude-acclimatisatie en chirurgische manipulatie.

Visualisatie en kwantificering van bruine en beige vetweefsels bij muizen met behulp van [^18F] FDG Micro-PET / MR Imaging

Meer video's verkennen