Wizualizacja i kwantyfikacja brązowych i beżowych tkanek tłuszczowych u myszy za pomocą obrazowania [¹⁸F]FDG Micro-PET/MR

Obrazowanie PET/MR pozwala na pomiary zarówno jakościowe, jak i ilościowe tych metabolicznie aktywnych brązowych i beżowych adipocytów u żywych zwierząt, dzięki czemu aktywność tych tak zwanych adipocytów termogenicznych może być mierzona na podstawie funkcjonalnej. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia ona pozyskiwanie i łączenie skanów PET i MRI na tym samym obiekcie, umożliwiając w ten sposób precyzyjne i jednoczesne pozyskiwanie termogenicznych adipocytów w różnych magazynach małego zwierzęcia. Metodę tę można łatwo przenieść do dowolnego systemu przedklinicznego lub zmodyfikować do formatu o wysokiej przepustowości poprzez jednoczesne obrazowanie wielu myszy, zwiększając w ten sposób moc statystyczną danych obrazowania przy zmniejszonych kosztach i czasie.

Aby pobrać brązową tkankę tłuszczową między łopatkami, umieść znieczuloną 8-tygodniową mysz C57 Black 6 na poduszce grzewczej i wykonaj 2-centymetrowe nacięcie wzdłuż grzbietowej linii środkowej. Usuń podkładki iBAT z obszaru międzyłopatkowego. Po ustaniu krwawienia użyj 7-milimetrowych klipsów ze stali nierdzewnej, aby zamknąć nacięcie.

Po zebraniu wszystkich iBAT myszy należy umieścić na oddziale intensywnej terapii przez 14 dni. Podawaj myszom 5 miligramów na kilogram meloksykamu przez sześć dni i usuń klipsy, gdy tylko rana się zagoi. Aby umożliwić automatyczne sekwencyjne skanowanie PET/MR przed sesją obrazowania, ustaw poziom dyskryminacji na 400 do 600 kiloelektronowoltów, tryb ufności na 1-3, czas skanowania na 20 minut, a izotop badania na F-18, aby ustawić przepływ pracy dla akwizycji PET.

Aby uzyskać rezonans magnetyczny zależny od T1 w celu korekcji tłumienia, ustaw parametry Gradient Echo-3D. Aby uzyskać rezonans magnetyczny zależny od T2 jako odniesienie anatomiczne, ustaw parametry Fast-spin Echo 2D. Aby umożliwić rekonstrukcję obrazów PET, należy użyć algorytmu Tera-Tomo 3D z trybem koincydencji ustawionym na 1-3 oraz z ustawionymi poprawkami zaniku, czasu martwego, losowego, tłumienia i rozproszenia, aby utworzyć obrazy o całkowitym rozmiarze woksela wynoszącym 0,3 milimetra sześciennego.

Na dzień przed rozpoczęciem badania obrazowego w celu sprawdzenia dokładności ilościowego oznaczania PET należy założyć odpowiednie środki ochrony osobistej i napełnić 5-mililitrową strzykawkę F18-FDG zgodnie z zaleceniami producenta. Użyć kalibratora dawki, aby zarejestrować aktywność strzykawki i zanotować czas pomiaru. W oprogramowaniu użyj interpolowanego zwrotu z inwestycji elipsy, aby narysować interesującą objętość na zrekonstruowanym obrazie strzykawki i porównać odzyskaną aktywność z wartością zmierzoną za pomocą kalibratora dawki.

W dniu eksperymentu obrazowego za pomocą kleszczy ostrożnie umieść fiolkę podstawową 18F-FDG za osłoną stołową z blokiem L i rozcieńcz podwielokrotność radioizotopu w 100 do 150 mikrolitrach sterylnego roztworu soli fizjologicznej do całkowitego stężenia aktywności od 200 do 250 mikrokiurów. Pobrać roztwór 18F-FDG do 1-mililitrowej strzykawki wyposażonej w igłę i zmierzyć radioaktywność za pomocą kalibratora dawki, jak pokazano. Zapisz masę myszy, która ma być zobrazowana przed wstrzyknięciem roztworu 18F-FDG do żyły ogonowej.

Należy zwrócić uwagę na czas wstrzykiwania i resztkową radioaktywność strzykawki, aby umożliwić korekcję zaniku. Następnie umieść mysz z powrotem w klatce na 60 minut. Aby obliczyć aktywność wstrzykniętego 18F-FDG, należy odjąć aktywność w strzykawce przed wstrzyknięciem od aktywności zmierzonej po wstrzyknięciu.

Pod koniec okresu absorpcji izotopów promieniotwórczych włączyć nagrzewnicę powietrza łoża myszy skanera micro-PET/MR. Umieść znieczuloną mysz z wstrzykniętą FDG na podkładce oddechowej w łóżku skanera i wykonaj widok zwiadowczy, aby określić pozycję myszy. Dostosuj położenie łóżka myszy tak, aby można było obserwować całe ciało, upewniając się, że środek pola widzenia MRI pokrywa się ze środkiem ciała.

W obszarze PET Acquisition (Akwizycja PET) wybierz opcję Scan Range on Previous Acquisition (Zakres skanowania przy poprzedniej akwizycji), aby użyć pozycji widoku zwiadowcy, a następnie kliknij przycisk Prepare (Przygotuj), aby przenieść legowisko zwierząt z MR do PET. Wybierz przycisk OK, aby rozpocząć skanowanie PET. Zapisać dawkę i czas wstrzyknięcia mierzone przed i po podaniu 18F-FDG w Radiofarmaceutyk Editorze i wprowadzić masę ciała myszy w menu Subject Information (Informacje o temacie).

Po zakończeniu skanowania PET wybierz opcję Przygotuj do przejścia do obrazowania MR i zakończ wszystkie akwizycje MR w oknie listy badań. Wybierz przycisk OK, aby rozpocząć skanowanie MR. Po zakończeniu całego przepływu pracy krótko oceń jakość uzyskanych obrazów MR w oprogramowaniu do przetwarzania końcowego i kliknij przycisk Home, aby przesunąć łóżko myszy z MR do pierwotnej pozycji.

Po zobrazowaniu wszystkich myszy, aby zrekonstruować dane w menu Raw Scan, wybierz opcję PET Acquisition, aby załadować ukończone skanowanie PET i wybierz T1-weighted MR Acquisition, aby umożliwić utworzenie mapy materiałów. Następnie użyj algorytmu Tera-Tomo 3D, aby zrekonstruować dane, jak pokazano. Usunięcie iBAT przed leczeniem zimnem zmienia aktywność iWAT, na co wskazuje niezwykły wzrost wychwytu 18F-FDG obserwowany w iWAT za pomocą obrazowania mikro-PET/MR.

Ponadto adipocyty wieloplamkowe, które są charakterystycznie obserwowane w beżowej tkance tłuszczowej, są bardziej wyraźne w iWAT od myszy po usunięciu iBAT w porównaniu z morfologią adipocytów obserwowaną w iWAT od zwierząt pozorowanych. Myszy leczone zimnem, pozorowane wykazują znacznie podwyższony wychwyt 18F-FDG w iBAT. Myszy, u których usunięto iBAT przed leczeniem zimnem, wykazują najwyższy wychwyt 18F-FDG w iWAT.

Rzeczywiście, ekspozycja na zimno powoduje siedmiokrotny wzrost wychwytu 18F-FDG w iBAT myszy operowanych pozorowo, podczas gdy usunięcie iBAT u myszy wywołanych zimnem powoduje ośmiokrotny wzrost wychwytu 18F-FDG w porównaniu z myszami neutralnymi termicznie, u których obserwuje się tylko skromny dwukrotny wzrost. Podczas próby tej procedury umieszczenie każdej myszy w tej samej pozycji przy każdym akwizycji PET/MRI jest ważne, aby poprawić wizualizację i kwantyfikację brązowych i beżowych adipocytów w różnych regionach. Stosując tę metodę i wraz z innymi metodami MRI, takimi jak dyfuzja za pomocą obrazowania lub termometria, można uzyskać więcej informacji na temat rozmieszczenia przestrzennego i częstości występowania brązowych i beżowych adipocytów u myszy, które potencjalnie można przełożyć na ludzi.

Metoda ta pozwala naukowcom na zbadanie funkcji tych termogenicznych brązowych i beżowych adipocytów. Dlatego są one szczególnie skuteczne podczas badania nieklinicznych szlaków termogenicznych, w których te klasyczne markery nie są zmieniane ani regulowane w górę.