Name: Wykorzystanie kombinacji kalorymetrii pośredniej, termografii w podczerwieni i poziomu glukozy we krwi do pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-02T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 54 s
Description: Poznaj metodę pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi łączącą kalorymetrię pośrednią, termografię w podczerwieni i poziom glukozy. Protokół umożliwia bezpieczną, nieinwazyjną ocenę aktywności BAT bez ekspozycji na promieniowanie jonizujące.

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

Chcielibyśmy podziękować wszystkim ochotnikom za udział w naszym badaniu. Prace te były wspierane przez Holsworth Research Initiative, Uniwersytet La Trobe oraz Instytut Nauk Obronnych (DSI, Australia).

Wszyscy uczestnicy (n = 8) wyrazili pisemną świadomą zgodę, a wszystkie eksperymenty zostały zatwierdzone przez Uniwersytecką Komisję Etyki Człowieka; dane pochodziły od Van Schaik et al.27.
1. Instalacja sprzętu i oprogramowania
<ol>
	<li>Zmierz masę tkanki tłuszczowej za pomocą absorpcjometrii promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii (DXA) zgodnie z Van Schaik et al.27.</li>
	<li>Oszacuj wykorzystanie substratu i wydatek energetyczny z wydychanego gazu; zmierz to za pomocą analizatora gazów oddechowych zgodnie z wytycznymi producenta.</li>
	<li>Pobrać próbki krwi przez nakłucie palca (naczynia włosowate) i określić poziom glukozy we krwi za pomocą glukometru zgodnie z wytycznymi producenta.</li>
	<li>Użyj bezdotykowego termometru na podczerwień, aby określić pomiary temperatury ciała zgodnie z wytycznymi producenta (błąd tego urządzenia to ±0.2 °C).</li>
</ol>
2. Procedury przed wizytą uczestnika
<ol>
	<li>Przebadaj wszystkich uczestników pod kątem ich stanu zdrowia.</li>
	<li>Ustaw następujące kryteria wykluczenia: wskaźnik masy ciała wynoszący >30 kg/m2 (ze względu na to, że aktywność BAT jest odwrotnie skorelowana z otyłością34,35, uczestnicy stosujący leki na receptę i cukrzyca.</li>
	<li>Przed lub po sesji testowej upewnij się, że uczestnicy przeszli skanowanie DXA w celu zmierzenia ich masy tłuszczowej, ponieważ aktywność BAT jest odwrotnie skorelowana z otyłością34,35.</li>
	<li>Przez 24 godziny przed przybyciem na badanie upewnij się, że uczestnicy powstrzymali się od wszelkich forsownych ćwiczeń lub aktywności i byli na czczo przez 10 godzin przed przybyciem do laboratorium.</li>
</ol>
3. Procedury w dniu badania
<ol>
	<li>Upewnij się, że temperatura w pomieszczeniu, w którym zbierane są dane, jest ustawiona na stałą temperaturę, aby zminimalizować zewnętrzne zakłócenia spowodowane różnicami w temperaturze pokojowej. 
	UWAGA: Może to spowodować nieprawidłowe pomiary termiczne lub metaboliczne. Na potrzeby tego eksperymentu wykorzystano pomieszczenie o kontrolowanej temperaturze utrzymywanej na poziomie 22 °C w warunkach neutralnych termicznie.</li>
	<li>Poproś uczestników, aby przybyli do laboratorium o godzinie 08:00, aby wyjaśnić dzienne rytmy hormonalne.</li>
	<li>Zmierz wzrost i wagę uczestników.</li>
	<li>Poproś uczestników, aby położyli się na cokole przez co najmniej 30 minut przed wykonaniem podstawowych pomiarów.</li>
	<li>Przez 120 minut mierz IRT, kalorymetrię pośrednią, poziom glukozy we krwi i temperaturę rdzenia uczestników co 15 minut po przeterminowanym pobraniu próbek O2i CO2(<silna klasa = "xfig">Rysunek 1).</li>
	<li>Po pomiarach podstawowych upewnij się, że uczestnicy są naładowani węglowodanami poprzez spożycie trzech żeli węglowodanowych (90 g glukozy każdy) między punktami czasowymi od 0 min do 15 min.</li>
	<li>Upewnij się, że uczestnicy spożyli lek 45 minut po załadowaniu węglowodanami. Aby postępować zgodnie z tym protokołem, użyj 100 mg kapsułek z kofeiną jako intervention27. 
	UWAGA: Wymagany jest 7-dniowy okres wymywania między interwencją a placebo, co oznacza, że wymagany jest okres 7 dni między podawaniem kofeiny a placebo.</li>
</ol>
4. Kalorymetria pośrednia
<ol>
	<li>Oszacuj wydatek energetyczny i wartości wykorzystania substratu z wydychanego gazu, mierzone za pomocą analizatora gazów oddechowych. Przeprowadzić kalibrację analizatora gazów oddechowych zgodnie z instrukcjami producenta.</li>
	<li>Dopasuj sterylizowaną na zimno silikonową maskę do uczestnika, aby umożliwić dostarczanie powietrza w pomieszczeniu i pozyskiwanie danych metabolicznych. Upewnij się, że maska jest wyposażona we wstępnie wysterylizowany zawór bez ponownego oddychania (dwukierunkowy zawór bez ponownego oddychania) i przymocuj go do twarzy uczestnika za pomocą siatkowego mocowania i sprawdź, czy nie ma wycieków.</li>
	<li>Upewnij się, że rurki wdechowe i wydechowe są połączone.</li>
	<li>Wyeksportuj plik danych cyfrowych w formacie arkusza kalkulacyjnego.</li>
	<li>Pobrać próbki przeterminowanychO2 i CO2z uśrednianiem 5 s. Mierzy wydatek energetyczny i współczynnik wymiany oddechowej (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Zdejmij maskę na twarz, aby wykonać dodatkowe środki.</li>
	<li>Oblicz szybkość utleniania substratu (utlenianie węglowodanów i lipidów) oraz całkowity wydatek energetyczny za pomocą równań jazu niebiałkowego 1-331,36: 
	Szybkość utleniania tłuszczu (g/min−1) = (1.695 VO2)-(1.701 VCO2) (1) 
	Szybkość utleniania węglowodanów (g/min-1) = (4.585 VCO2) -(3.226 VO2) (2) 
	Wydatek energetyczny (kcal/min) = (3,94 × VO2)+ (1,1 × VCO2) (3)</li>
</ol>
5. Pomiary stężenia glukozy we krwi w osoczu
<ol>
	<li>Przeprowadzaj odczyty stężenia glukozy we krwi za pomocą nakłucia palca i glukometru po każdej serii pomiarów wydychanego gazu (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2).</li>
</ol>
6. Temperatura rdzenia
<ol>
	<li>Zapisz temperaturę rdzenia (Tcore) po każdej rundzie pomiarów wydychanego gazu. Najlepiej zmierzyć temperaturę rdzenia doodbytniczo lub śródusznie (<silna klasa="xfig">Rysunek 2). 
	UWAGA: Ze względu na bezpieczne praktyki COVID-19 zminimalizuj kontakt międzyludzki.</li>
	<li>Upewnij się, że uczestnicy leżą na wznak, a ich głowa znajduje się w neutralnej pozycji. Konsekwentnie kieruj termometr bezdotykowy w stronę środka czoła uczestnika.</li>
</ol>
7. Termografia w podczerwieni
<ol>
	<li>Przeprowadź IRT po każdej rundzie pomiarów wygasłego gazu (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 2).</li>
	<li>Poproś uczestników, aby usiedli w wyprostowanej pozycji, patrząc prosto przed siebie, z odsłoniętym obszarem klatki piersiowej do szyi (<silna klasa="xfig">Rysunek 3).</li>
	<li>Użyj kamery termowizyjnej, aby uzyskać obrazy w podczerwieni przedniej części szyi i górnej części klatki piersiowej.
	<ol>
		<li>Ustaw aparat na statywie na wysokości szyi w odległości 1 m od twarzy fotografowanej osoby (<silna klasa="xfig">Rysunek 4D). Użyj następujących ustawień: typ detektora = mikrobolometr niechłodzony; skok detektora = 17 μm; zakres spektralny kamery = 7,5-14,0 μm; czułość termiczna = 20 mK przy 30 °C; soczewki = 36 mm; Rozdzielczość = 1,024 pikseli x 768 pikseli.</li>
		<li>Włącz aparat.</li>
		<li>Dostosuj ostrość aparatu, obracając pierścień ostrości. 
		UWAGA: Bardzo ważne jest prawidłowe ustawienie ostrości. Nieprawidłowa regulacja ostrości wpływa na pomiar temperatury.</li>
		<li>Skieruj wskaźnik laserowy na linię środkową szyi uczestnika.</li>
		<li>Zrób zdjęcie. 
		UWAGA: Obraz zostanie zapisany automatycznie, jeśli używana jest karta pamięci.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
8. Analiza obrazu
<ol>
	<li>Do analizy temperatury powierzchni należy wybrać trzy obszary przedniej części klatki piersiowej i szyi: obustronnie skórę leżącą nad BAT w dole nadobojczykowym (SCF) oraz boczny obszar szyi, przy czym obszar mostka jest uważany za kontrolny punkt odniesienia (Tref), ponieważ obszar ten nie zawiera BAT (<silna klasa="xfig">Rysunek 4A-C).</li>
	<li>Umieść trójkątne obszary zainteresowania (ROI) w lewym i prawym obszarze SCF oraz okrągły obszar ROI nad obszarem mostka.</li>
	<li>Po zlokalizowaniu wymaganych regionów upewnij się, że oprogramowanie wyświetla średnią i odchylenie standardowe temperatury dla każdego wybranego regionu.</li>
</ol>
9. Analiza danych
<ol>
	<li>Do analizy interwencji przy użyciu opisanych technik należy zastosować podejście podwójnie ślepej próby. Poproś badacza, który nie jest zaangażowany w gromadzenie lub analizę danych, aby ogólnie zakodował interwencje.</li>
	<li>Wykonaj analizę statystyczną.
	<ol>
		<li>Oblicz średnie dane dotyczące IRT, temperatury rdzenia i stężenia glukozy we krwi na podstawie zmierzonego pojedynczego punktu czasowego.</li>
		<li>Oblicz średnie dla RER, utleniania tłuszczów, utleniania węglowodanów i wydatku energetycznego w epokach 10-minutowych.</li>
		<li>W przypadku wydatku energetycznego zsumuj wskaźnik wydatku energetycznego dla każdej grupy i podziel go na przed i po interwencji. 
		UWAGA: Zapoznaj się z Van Shaik et al., aby zapoznać się z testami statystycznymi w celu analizy danych27.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.

Metoda, którą tutaj przedstawiliśmy, jest technicznie prostym, bezpiecznym i opłacalnym protokołem pomiaru termogenezy BAT u ludzi. Protokół rozwiązuje problemy związane z niezawodnością stosowania IRT na własną rękę w celu rozróżnienia między miejscowym ociepleniem spowodowanym zmienionym przepływem krwi w skórze a głębszym ociepleniem spowodowanym termogenezą poprzez skorelowanie IRT zarówno z pomiarami wydatku energetycznego (EE), jak i wykorzystania substratu. Ponieważ technika ta nie wykorzystuje promieniowania jonizującego, umożliwia analizę wielokrotnych pomiarów, co nie jest możliwe w przypadku technik obrazowania PET. Wreszcie, chociaż techniki obrazowania PET mogą zidentyfikować aktywację BAT, nie informują o wynikach fizjologicznych (podwyższona temperatura i EE), które mierzy ten protokół.
Mocną stroną opisanego tutaj protokołu jest to, że istnieją cztery linie dowodowe, które wspierają wniosek o wywołanej termogenezie BAT: (1) wzrost zmierzonego Tscf, równolegle z niezmienioną temperaturą rdzenia i stabilną temperaturą skóry w sąsiednim regionie odniesienia; (2) zwiększony wydatek energetyczny; (3) zmiana w wykorzystaniu substratu; oraz (4) spadek poziomu glukozy we krwi. Wszystkie zbieżne obserwacje są zgodne z przewidywanymi wynikami termogenezy BAT. Zasadniczą częścią protokołu jest obciążenie uczestników węglowodanami w celu zapewnienia metabolizmu węglowodanów przed interwencją. Termogeneza BAT przełącza metabolizm substratów z węglowodanów na wolne kwasy tłuszczowe, o czym świadczy spadek RER. Podczas gdy preferowanym substratem dla termogenezy BAT są wolne kwasy tłuszczowe, znaczny wychwyt glukozy do aktywnych BAT jest dobrze znany 5,6,7. W związku z tym obserwujemy spadek poziomu glukozy we krwi równolegle z termogenezą BAT. Nie byłoby możliwe zaobserwowanie wzajemnego przesunięcia w wykorzystaniu substratu (RER) i spadku poziomu glukozy we krwi na czczo.
Wcześniejsze badania wykazały, że zwiększona Tscf (mierzona za pomocą IRT) jest wystarczająca do stwierdzenia termogenezy BAT. Wniosek ten jest jednak pewny tylko wtedy, gdy Tscf przekroczy temperaturę rdzenia. Jeśli Tscf jest niższy lub równy temperaturze rdzenia, nie można wykluczyć miejscowej zmiany temperatury spowodowanej zwiększonym przepływem krwi przez skórę. W przeglądzie systematycznym stwierdzono, że sam IRT nie jest w stanie określić, czy wzrost temperatury skóry nadobojczykowej jest spowodowany termogenezą BAT37. W przeglądzie zauważono, że najpowszechniejsza metoda (18F-FDG PET/CT) mierzy wychwyt glukozy w BAT37. Jednak preferowanym substratem dla termogenezy BAT są kwasy tłuszczowe13. Ten problem metodologiczny uniemożliwia jakiekolwiek miarodajne porównanie danych PET/CT w walidacji danych IRT, ponieważ żaden z tych pomiarów sam w sobie nie jest odpowiednią miarą rzeczywistej aktywności metabolicznej BAT, ponieważ nie może wskazać zmiany w wydatku energetycznym i wykorzystaniu substratu w wyniku termogenezy BAT. Niemniej jednak, dzięki opisanemu tutaj protokołowi, nie tylko możemy określić ilościowo zmianę temperatury, ale możemy również potwierdzić wzrost wydatku energetycznego - kluczowy fizjologiczny wynik termogenezy BAT. IRT to bezkontaktowa, nieinwazyjna i stosunkowo niedroga metoda pomiaru temperatury i zmian temperatury związanych z termogenezą BAT. W przeciwieństwie do tego, PET-CT jest kosztowny i naraża osoby na promieniowanie jonizujące, co ogranicza zastosowanie tej metody do małych analiz retrospektywnych badań obrazowych klinicznych. Zastosowanie obecnego protokołu do zakrojonych na szeroką skalę, randomizowanych badań klinicznych byłoby stosunkowo proste i opłacalne.
Należy zauważyć, że spadek utleniania węglowodanów po interwencji kofeiny można wytłumaczyć zmianą wykorzystania substratu w wyniku zwiększonej termogenezy BAT spowodowanej interwencją. Pomiary sygnalizacji insulinowej sprawiłyby, że wyniki tego badania byłyby bardziej solidne. Na podstawie wyników tego badania nie jest jednak jasne, czy kofeina wpłynie na sygnalizację insuliny poprzez działanie na BAT, czy też spadek stężenia glukozy we krwi jest wynikiem pobierania przez BAT większej ilości substratów energetycznych.
Metoda 18F-FDG PET/CT ma kilka nieodłącznych ograniczeń, gdy jest stosowana do ilościowego określania i pomiaru fizjologicznej aktywności BAT, w szczególności podczas badania wpływu składników odżywczych lub składników diety na aktywność BAT. Metoda 18F-FDG PET/CT wymaga, aby uczestnicy byli na czczo, aby uniknąć wywołanego karmieniem wzrostu wychwytu glukozy przez tkankę mięśniową, co może znacznie zmniejszyć wykrywalność zarówno BAT, jak i funkcji BAT38. Ponadto sama technika ta nie jest w stanie zmierzyć fizjologicznego wpływu ani zakresu aktywacji BAT. Ponadto zastosowanie promieniowania jonizującego w badaniach obrazowania PET stanowi przeszkodę etyczną oraz w zakresie zdrowia i bezpieczeństwa przy projektowaniu powtarzalnych badań krzyżowych. Ponadto 18F-FDG reprezentuje tylko wychwyt glukozy, co nie jest tym samym, co pomiar metabolizmu glukozy. Ta metoda ładowania węglowodanami przed pomiarem temperatury BAT i łączeniem poziomu glukozy we krwi z kalorymetrią pośrednią pozwala nam rygorystycznie zmierzyć fizjologiczny wpływ termogenezy i zmienionego wykorzystania substratu, który w przeciwnym razie nie byłby dostępny na czczo.
Mocne strony i ograniczenia Protokół ten ma szersze implikacje niż samo badanie BAT. Poprzez obciążenie węglowodanami uczestników przed interwencją można zaobserwować wahania poziomu glukozy we krwi w odpowiedzi zarówno na obciążenie węglowodanami, jak i interwencję kofeiną, a także zmiany w wykorzystaniu substratu. Dlatego technika ta może być wykorzystana do ulepszenia badań ludzkiej kalorymetrii pośredniej i pomiarów metabolicznych. Nie wiadomo jeszcze, czy wyniki tego badania można powtórzyć po innych interwencjach, takich jak ekspozycja na zimno lub stymulacja adrenergiczna. Jednak wyniki tego badania zostały powtórzone po interwencji z innym składnikiem diety, a mianowicie Capsicum annuum27. Dodatkowy rygor i pewność co do wyników można uzyskać, stosując podwójnie ślepą próbę analizy interwencji z wykorzystaniem opisanych technik, co można łatwo wdrożyć27.
Potencjalne zakłócenie zróżnicowanej temperatury pokojowej nie jest istotne w tym protokole, ponieważ temperatura w pomieszczeniu była utrzymywana na stałym poziomie między uczestnikami. Dodatkowo wilgotność została wzięta pod uwagę podczas kalibracji analizatora gazów oddechowych. Można to wywnioskować z konfiguracji tego urządzenia, ponieważ kalibracja jest zakończona zgodnie z instrukcją producenta.
Przedziały czasowe dla pomiaru i leczenia zostały określone po małym badaniu pilotażowym, w którym przeprowadzono rozwiązywanie problemów związanych z protokołem. Zasadniczo, przedziały czasowe dla pomiaru zostały określone na podstawie czasu potrzebnego badaczowi na wykonanie pomiarów i dla komfortu uczestnika. Czas interwencji określono na podstawie czasu potrzebnego do wystąpienia metabolizmu węglowodanów po obciążeniu węglowodanami, aby zbadać, czy interwencja zwiększyła utlenianie wolnych kwasów tłuszczowych (tj. termogenezę BAT) i obniżyła utlenianie węglowodanów.
Warto zauważyć, że istnieją różnice między poziomem glukozy w naczyniach włosowatych i żylnych39. Jednak w kontekście opieki pozaszpitalnej najczęstszym sposobem pomiaru poziomu glukozy we krwi jest próbka krwi pochodzenia kapilarnego analizowana za pomocą ręcznego glukometru przyłóżkowego40. Ponadto u osób zdrowych (podobnych do tych uwzględnionych w tym protokole) w warunkach nieklinicznych występuje statystycznie istotna, ale nie klinicznie istotna różnica między poziomem glukozy we krwi włośniczkowej i żylnej, mierzona za pomocą glukometru kapilarnego w miejscu opieki nad pacjentem41. W tym kontekście pobieranie próbek kapilarnych pozostałoby optymalnym podejściem ze względu na fakt, że większość dostępnych na rynku glukometrów przyłóżkowych jest zaprojektowana do analizy próbek krwi włośniczkowej41. Z klinicznego punktu widzenia można argumentować, że glukoza we krwi żylnej jest lepszą metodą analizy. Jednak pobieranie krwi żylnej jest nie tylko drogie i wymaga specjalistycznego sprzętu (tamże), ale jest również inwazyjne. Względy etyczne związane ze zwiększeniem ryzyka wystąpienia zdarzeń niepożądanych w trakcie stosowania protokołu należy zrównoważyć ze zgłoszoną literaturą wykazującą wysoką korelację i wiarygodność stężenia glukozy we krwi włośniczkowej jako wskaźnika zastępczego stężenia glukozy we krwi żylnej42. Kluczem jest oczywiście to, że nie postawiliśmy sobie za cel diagnozowania cukrzycy, ale mierzenie zmian poziomu glukozy we krwi, dla których monitorowanie poziomu glukozy we krwi włośniczkowej jest więcej niż odpowiednim protokołem.
Glukoza może indukować termogenezę, a pojedyncze posiłki mogą aktywować BAT43. Jednak, co dość ważne, dane zawarte w tym manuskrypcie nie wykazują znaczącego wpływu obciążenia glukozą w grupie interwencyjnej lub grupie placebo. Ponadto dane zawarte w manuskrypcie pochodziły z wyników Van Schaika i wsp., które obejmowały trzecią interwencję (Capsicum annuum), a obciążenie glukozą nie miało znaczącego wpływu na pomiary27.
Należy zauważyć, że protokół ten był stosowany tylko u mężczyzn z niską zawartością tkanki tłuszczowej i aktywnym BAT (w celu zmniejszenia liczby kontrolowanych zmiennych kobiety zostały wykluczone z badania). Znana jest odwrotna korelacja między otyłością a masą BAT u ludzi44. Ponadto wiadomo, że osoby wcześniej otyłe, które schudły dzięki diecie i ćwiczeniom, mają niższą podstawową przemianę materii i muszą stosować diety o niższej kaloryczności, aby utrzymać prawidłową wagę45,46. Ponadto działalność w ramach BAT może stymulować wzrost BAT8 . Opisana tu metoda pozwoli na prowadzenie długoterminowych badań mających na celu zbadanie zmian aktywności BAT związanych z chorobami metabolicznymi w sposób niedostępny dla innych technik.
Konkluzja Podsumowując, demonstrujemy podejście pomiarowe do ilościowego określania aktywności ludzkiej brunatnej tkanki tłuszczowej za pomocą IRT i kalorymetrii pośredniej po obciążeniu węglowodanami. Etapy krytyczne obejmują: 1) ładowanie węglowodanami uczestników, którzy są na czczo przed pomiarem temperatury BAT, przy jednoczesnym połączeniu kalorymetrii pośredniej i poziomu glukozy we krwi, aby umożliwić ilościowe określenie fizjologicznego zakresu termogenezy BAT i zmienionego wykorzystania substratu; 2) ocenę odpowiednich magazynów i temperatur IRT BAT na podstawie punktu odniesienia i temperatury rdzenia w celu wykazania jakiegokolwiek wzrostu Tscf, który wskazywałby na aktywację BAT w oparciu o położenie anatomiczne. Uważamy, że te pomiary ilościowe pozwalają na dokładniejszą ocenę udziału BAT w metabolizmie energetycznym i termoregulacji dorosłego człowieka. To gruntowne podejście powinno zostać wykorzystane przez naukowców do badania fizjologii BAT i posłużyć jako nowy standard dla rozwoju metod aktywacji BAT u ludzi w przyszłości.

Brązowa tkanka tłuszczowa (BAT) szczególnie różni się od białej tkanki tłuszczowej (WAT) zawartością mitochondriów, unerwieniem współczulnym, wielomiejscowymi kropelkami lipidów, zdolnością generowania ciepła i anatomicznym rozmieszczeniem. Uważano, że BAT występuje tylko u niemowląt i małych ssaków, aż do potwierdzenia jego obecności u dorosłych ludzi w 2009 roku1,2,3. Tak więc do niedawna rola BAT w fizjologii człowieka i homeostazie metabolicznej była słabo poznana. Szeroko zakrojone badania na małych zwierzętach wykazały, że podczas ekspozycji na zimno ponad połowa metabolizmu jest spowodowana niewywołującą dreszczy zdolnością termogeniczną BAT4. Kilka badań wykazało, że przy łagodnej ekspozycji na zimno (17-18 °C) wzrost wydatku energetycznego i wychwytu glukozy do BAT jest silnie skorelowany z termogenezą BAT u ludzi5,6,7. Co więcej, termogeneza BAT może przyczyniać się do 10% spoczynkowego wydatku energetycznego u ludzi podczas ekspozycji na zimno (przegląd, patrz Van Schaik et al.8). Badanie fizjologii i wpływu BAT na zdrowie i choroby ludzi jest obecnie ograniczone ograniczeniami protokołu. W związku z tym niezbędne jest dysponowanie dokładną metodą pomiaru rzeczywistego wpływu metabolicznego BAT, aby lepiej zrozumieć wpływ termogenezy BAT na otyłość i jej powikłania metaboliczne u ludzi.
Anatomiczny rozkład ludzkiego BAT sprawia, że uzyskanie dokładnych pomiarów BAT jest trudne. U ludzi BAT jest rozprowadzany w magazynach WAT w jamie brzusznej, klatce piersiowej, a przede wszystkim w szyi9. Do anatomicznego scharakteryzowania BAT wykorzystano autopsję i badania zwłok, ale te metody nie mogą dostarczyć informacji funkcjonalnych><><. Rozróżnienie BAT przy użyciu konwencjonalnych technik obrazowania jest trudne ze względu na podobne gęstości WAT i BAT8. Dodatkowym kłopotliwym problemem jest to, że beżowe magazyny tłuszczu znajdują się również w tych samych wąskich warstwach powięzi lub w niektórych magazynach z klasą WAT<sup="xref">8, co utrudnia ich rozróżnienie przy użyciu konwencjonalnych technik obrazowania.
Aby rozwiązać ten problem, objętość BAT jest zazwyczaj mierzona za pomocą połączenia pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) i tomografii komputerowej (CT). Znakowany radioaktywnie analog glukozy 18F-fluourodeoksyglukoza (18F-FDG) jest najpowszechniejszym znacznikiem używanym do badania BAT12. Ma jednak kilka ograniczeń, takich jak narażenie badanych na promieniowanie jonizujące oraz bycie inwazyjnym i drogim. Ponadto największym ograniczeniem znacznika 18F-FDG jest to, że mierzy on wychwyt analogu glukozy, co nie jest idealne, biorąc pod uwagę, że preferowanymi substratami dla termogenezy BAT są wolne kwasy tłuszczowe13. Technika 18F-FDG PET/CT nie mierzy wychwytu wolnych kwasów tłuszczowych jako substratu termogenezy, a zatem nie mierzy fizjologicznego znaczenia termogenezy BAT. Istnieją alternatywne techniki stosowane do oceny ludzkiego BAT, które obejmują pomiar poboru wody znakowanej tlenem-15 (15O-O2) 14, 11C-octane15, długołańcuchowy kwas tłuszczowy (18Kwas F-fluoro-6-tia-heptadekanowy)16, lub adenozyna17, a także spektroskopia rezonansu magnetycznego18 i rezonans magnetyczny Obrazowanie <klasa SUP="xref">19, ale są one nadal bardzo drogie i narażają obiekty na promieniowanie jonizujące. W związku z tym brakuje wiarygodnego, niedrogiego i, co ważne, bezpiecznego standardu złota do ilościowego określania BAT stosowanych przez człowieka.
Termografia w podczerwieni (IRT) to alternatywna nieinwazyjna technika obrazowania20,21, która mierzy temperaturę skóry nakładającą się na znaną bazę BAT. Chociaż sugeruje to zwiększony wydatek energetyczny, jeśli zmierzona temperatura nie przekracza temperatury rdzenia, nie można określić, czy zmierzona zmiana temperatury jest po prostu konsekwencją zmienionego przepływu krwi. Co więcej, zmierzony wzrost temperatury lokalnej nie dostarcza wartości zmienionego wydatku energetycznego, który często jest pożądanym punktem końcowym. Wiele grup badawczych wykorzystało IRT do pomiaru wzrostu temperatury w magazynach ludzkich BAT po interwencji kofeinowej lub bodźcu zimnym; Ten magazyn to Fossa22,<Klasa SUP="Xref">23,<Klasa SUP="Xref">24,<Klasa SUP="Xref">25,<Klasa SUP="Xref">26,<Klasa SUP="XREF">27.
Nie jest jednak jasne, czy działanie kofeiny na BAT jest bezpośrednie, czy pośredniczy w obwodach neuronowych. Istnieją dowody na to, że kofeina wywołuje cechy brązowienia adipocytów in vitro22, a wcześniejsze prace wykazały, że kofeina (100 mg) zwiększa zmienność rytmu serca, co może być wskaźnikiem wzrostu układu współczulnego nerwu układowego w organizmie27. Jest to zgodne z dowodami na gryzoniach, u których kofeina poprzez ośrodkowy układ nerwowy zwiększa termogenezę bez negatywnego wpływu na układ sercowo-dynamiczny28.
Ponieważ preferowanym substratem dla termogenezy BAT są wolne kwasy tłuszczowe pochodzące z triglicerydów13, oraz aktywne sekwestratory BAT krążące lipidy w celu podtrzymania termogenezy29, miary wykorzystania substratu są ważne w ocenie fizjologicznej aktywacji BAT. Współczynnik wymiany oddechowej (RER) to stosunek objętości zużytego tlenu (V̇O2) do wytworzonego dwutlenku węgla (V̇CO2)30. Wartość RER równa 0,7 wskazuje na metabolizm kwasów tłuszczowych, a wartość RER 1,0 wskazuje na metabolizm węglowodanów31. W związku z tym dowody na preferowanie wykorzystania kwasów tłuszczowych w stosunku do wzrostu wydatku energetycznego są kluczowym korelatem termogenezy BAT.
Dodatkowo, biorąc pod uwagę, że pobieranie glukozy jest znanym korelatem aktywności BAT (patrz wyżej), spadek stężenia glukozy we krwi równolegle ze zmianą wykorzystania substratu jest kluczowym korelatem termogenezy BAT. Poprzednie badania wykorzystujące samą kalorymetrię pośrednią lub w połączeniu z rejestracją temperatury u osób na czczo wykazały niewielką lub żadną ostrą zmianę w wykorzystaniu substratu32,33. Ponieważ jest to prawdopodobnie maskowane przez stan postu (w którym metabolizm preabsorpcyjny sprzyja wykorzystaniu tłuszczu), proponujemy połączenie IRT i kalorymetrii pośredniej z ładowaniem węglowodanów.
Ten artykuł ma na celu przedstawienie krok po kroku podejścia, które badacze kliniczni mogą wykorzystać do wiarygodnego i, co ważne, bezpiecznego określenia fizjologicznego znaczenia BAT u ludzi poprzez połączenie IRT, kalorymetrii pośredniej i poziomu glukozy we krwi. Technikę tę najlepiej stosować po naładowaniu węglowodanami i wystawieniu na działanie środków farmakologicznych BAT lub bodźców środowiskowych. Wyniki tego podejścia mogą być wykorzystane do badania aktywności BAT, wykorzystania substratu i wydatku energetycznego po aktywacji BAT u poszczególnych badanych osób27.

<table><tbody><tr><td>Automatyczny ciśnieniomierz</td><td>Omron SEM-2 advanced, Omron, Kioto, Japonia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Skaner absorpcjometrii promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii&nbsp;</td><td>Hologic Horizon, Hologic Inc., Bedford, MA, Stany Zjednoczone</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrody EKG</td><td>Ambu Blue Sensor R, Malezja</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pięcioodprowadzeniowe EKG</td><td>Medilog AR12 plus; Schiller, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kamera FLIR E60</td><td>FLIR Systems Australia, Melbourne , Australia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>FLIR Research Studio Professional Edition</td><td>FLIR Systems Australia, Melbourne , Australia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Freestyle Optium Xceed</td><td>Abbott Diabetes Care, Alameda, Kanada</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Zwycięzcy Glucose Gel</td><td>Sports Nutrition, Mt Martha, Wiktoria, Australia</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MaskaSterylizowana na zimno maska silikonowa</td><td>seria 7400 Maska ustno-nosowa, oprogramowanie Hans Rudolph</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Medilog Darwin2</td><td>Professional; Schiller, Niemcy</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bezdotykowy termometr na podczerwień&nbsp;</td><td>Berrcom, JXB-178, Guangdong, Chiny</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Optium Glucose Strip Xceed</td><td>Abbott Diabetes Care, Alameda, Kanada</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analizator gazów oddechowych ParvoMedics TrueOne 2400</td><td>ParvoMedics Inc, East Sandy, UT, USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wstępnie wysterylizowany zawór bez ponownego oddychania</td><td>Dwukierunkowy zawór bez ponownego oddychania Konfiguracja w kształcie litery T, 2600 średni lub 2700 duży, Hans Rudolph</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

wykorzystanie kombinacji kalorymetrii pośredniej, termografii w podczerwieni i poziomu glukozy we krwi do pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi

Using a Combination of Indirect Calorimetry, Infrared Thermography, and Blood Glucose Levels to Measure Brown Adipose Tissue Thermogenesis in Humans

U ssaków brunatna tkanka tłuszczowa (BAT) jest aktywowana szybko w odpowiedzi na zimno w celu utrzymania temperatury ciała. Chociaż BAT przeprowadzono wiele badań na małych zwierzętach, trudno jest zmierzyć aktywność BAT u ludzi. W związku z tym niewiele wiadomo na temat zdolności wytwarzania ciepła i fizjologicznego znaczenia BAT u ludzi, w tym stopnia, w jakim składniki diety mogą aktywować BAT. Wynika to z ograniczeń w obecnie najczęściej stosowanej metodzie oceny aktywacji glukozy znakowanej radioaktywnie BAT (fluorodeoksyglukozy lub 18FDG) mierzonej za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej – tomografii komputerowej (PET-CT).
Ta metoda jest zwykle stosowana u osób na czczo, ponieważ karmienie indukuje wychwyt glukozy przez mięśnie, co może maskować pobieranie glukozy do BAT. W artykule opisano szczegółowy protokół ilościowego określania wydatku energetycznego całego ciała człowieka i wykorzystania substratu z termogenezy BAT poprzez połączenie kalorymetrii pośredniej, termografii w podczerwieni i monitorowania stężenia glukozy we krwi u dorosłych mężczyzn obciążonych węglowodanami. Aby scharakteryzować fizjologiczne znaczenie BAT, kluczowe znaczenie mają miary wpływu działalności BAT na zdrowie ludzi. Demonstrujemy protokół, aby to osiągnąć, łącząc obciążenie węglowodanami i kalorymetrię pośrednią z pomiarami zmian temperatury nadobojczykowej. To nowatorskie podejście pomoże zrozumieć fizjologię i farmakologię termogenezy BAT u ludzi.

Rysunek 1 oraz Rysunek 2 przedstawiają schemat blokowy projektu badania. Zdjęcia konfiguracji protokołu przedstawiono na Rysunku 3. Charakterystyka uczestników znajduje się w Tabeli 1. Reprezentatywne przykłady IRT obrazów uczestnika, w tym obraz bazowy (Rysunek 4A), po obciążeniu węglowodanami (Rysunek 4B) oraz 60 min po suplementacji kofeiną (Rysunek 4C), wraz z reprezentatywnym obrazem ustawienia kamery, przedstawiono na Rysunku 4D. Warto zauważyć, że Rysunki 4A-C stanowią wizualną reprezentację zmian temperatury w dołku nadobojczykowym (Tscf) po interwencji; różnice w temperaturze są szczególnie wyraźne pomiędzy Rysunkiem 4B a Rysunkiem 4C.
Na Rysunku 5A-C przedstawiono wyniki badania Van Schaik i wsp., obejmujące Tscf (Rysunek 5A), temperaturę punktu odniesienia (Tref; Rysunek 5C) oraz temperaturę głęboką (Tcore; Rysunek 5B) od wartości bazowej (0 min) do zakończenia gromadzenia danych (120 min). Dane obrazują interwencję z użyciem kofeiny w porównaniu z placebo27. Wyniki opisane w niniejszym manuskrypcie są wyłącznie reprezentatywne dla wspomdisplaystyle publikacji. Dodatkowo dane dotyczące Tscf nie wykazują efektu grupowego. Statystyki znajdują się w danych uzupełniających publikacji Van Schaik i wsp.27.
Wyraźny wzrost temperatury nadobojczykowej zbiega się ze zmianami w wykorzystaniu substratów oraz szybkim obniżeniem poziomu glukozy we krwi po interwencji, co przedstawiono na Rysunku 6. Wyniki te, w połączeniu z brakiem zmian temperatury Tref i Tcore (Rysunek 5B,C), wskazują na termogenezę w tkance tłuszczowej brunatnej (BAT). Dodatkowo, wraz ze wzrostem wydatku energetycznego (Rysunek 6E), spada współczynnik wymiany oddechowej (RER) (Rysunek 6A), co zbiega się ze wzrostem utleniania tłuszczów (Rysunek 6B) po interwencji.
<img alt="Schemat procesu oceny metabolicznej: kalorymetria, funkcje życiowe, temperatura, glukoza, ocena IRT." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Schemat pomiarów wraz z czasem ich wykonania w każdym 15 minutowym okresie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig01large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.</a>
<img alt="Schemat kalorymetrii pośredniej; protokół postu; pomiary IRT, temperatury głębokiej i BGL." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig02.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2: Schemat blokowy projektu badania. Proces eksperymentalny. Czarny kwadrat = czas obciążenia węglowodanami; czarne koło = czas interwencji. Skróty: IRT = termografia podczerwona; BGL = poziom glukozy we krwi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Układ testu wysiłkowego krążeniowo-oddechowego, sprzęt monitorujący, elektrody EKG, analiza komputerowa." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Reprezentatywne zdjęcia protokołu. (A) Układ bez obecności uczestnika; (B) zbieranie danych uczestników w stanie spoczynkowym; (C) komputer do kalorymetrii pośredniej; (D) uczestnik spożywający dawkę węglowodanów po pomiarach spoczynkowych. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Analiza obrazowania termicznego, rozkład ciepła, trzy termogramy, obiekt ludzki, pomiar temperatury." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig04.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 4"> 
Rysunek 4: Reprezentatywne przykłady IRT i konfiguracji kamery.Obrazy termiczne uczestnika w stanie (A) wyjściowym, (B) po obciążeniu węglowodanami oraz (C) 60 min po interwencji z kofeiną, wraz z (D) reprezentatywnym obrazem konfiguracji kamery. Skrót: IRT = termografia podczerwona. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Zmiany temperatury ciała w czasie; kofeina vs. placebo; wykres wyników badania klinicznego." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig05.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 5"> 
Rysunek 5: Wpływ interwencji na pomiary temperatury. Bazowe surowe zmiany temperatury (A) Tscf, (B) Tcore i (C) Tref u uczestników po obciążeniu węglowodanami (punkt czasowy = 0) oraz podaniu kofeiny lub kapsułki z placebo (czas = 45 min do 120 min)27. Rysunek zmodyfikowany na podstawie pracy Van Schaik et al.27. (A-C) Jasnoszary obszar 1 = czas obciążenia węglowodanami; obszar 2 = przed interwencją; ciemnoszary obszar 3 = po interwencji; niebieskie koła = interwencja kofeiną; czarne trójkąty = interwencja placebo. Dane przedstawiono jako zakres od minimum do maksimum, ze wszystkimi punktami zaznaczonymi na wykresach pudełkowych. Wariancję wyrażono jako średnia ± SD, n = 8 na grupę interwencyjną; * oznacza efekt interakcji kofeiny (*p &lt; 0.05). Wartości danych analizowano przy użyciu trójczynnikowej analizy wariancji z powtarzanymi pomiarami. Skróty: Tscf = temperatura w dołku nadobojczykowym; Tcore = temperatura rdzeniowa; Tref = kontrolny punkt odniesienia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Wpływ kofeiny na metabolizm; wykresy RER, utleniania tłuszczów/węglowodanów, poziomu glukozy we krwi w czasie po spożyciu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig06.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Wpływ interwencji na wskaźniki metaboliczne. Zmiany w (A) RER, (B) szybkości utleniania tłuszczów, (C) szybkości utleniania węglowodanów, (D) poziomach glukozy we krwi oraz (E) wydatku energetycznym u uczestników po obciążeniu węglowodanami (czas = 0) i podaniu kapsułki z kofeiną lub placebo (czas = 45 min do 120 min). Jasnoszary obszar 1 = czas obciążenia węglowodanami; obszar 2 = przed interwencją; ciemnoszary obszar 3 = po interwencji; niebieskie kółka = interwencja kofeinowa; czarne trójkąty = interwencja placebo. Dane przedstawiono jako zakres od minimum do maksimum, ze wszystkimi punktami naniesionymi na wykresy pudełkowe. (E) Przed i po podaniu interwencji; szary słupek = interwencja placebo; niebieski słupek = interwencja kofeinowa. Wariancja wyrażona jako średnia ± SD, n = 8 na interwencję; * oznacza efekt interakcji kofeiny (*p &lt; 0,05). Wartości danych analizowano za pomocą trójczynnikowej analizy wariancji z pomiarami powtarzanymi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig06large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Wszyscy uczestnicy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n</td>
			<td>8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wiek, lata</td>
			<td>22 ± 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wzrost, cm</td>
			<td>176 ± 5</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Masa, kg </td>
			<td>74 ± 8</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>BMI, kg/m²2 </td>
			<td>23 ± 2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zawartość tkanki tłuszczowej, % </td>
			<td>20 ± 8</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabela 1: Demografia uczestników.Wartości przedstawiono jako średnie ± SD, chyba że zaznaczono inaczej. Tabela pochodzi z pracy Van Schaik i wsp.27.

Tutaj prezentujemy protokół do ilościowego określenia fizjologicznego znaczenia wpływu aktywności brunatnej tkanki tłuszczowej (BAT) na metabolizm człowieka. Osiąga się to poprzez połączenie obciążenia węglowodanami i kalorymetrii pośredniej z pomiarami zmian temperatury nadobojczykowej. To nowatorskie podejście może pomóc w opracowaniu celu farmakologicznego dla termogenezy BAT u ludzi.

Wykorzystanie kombinacji kalorymetrii pośredniej, termografii w podczerwieni i poziomu glukozy we krwi do pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi

In mammals, brown adipose tissue (BAT) is activated rapidly in response to cold in order to maintain body temperature. Although BAT has been studied ...

Protokół ten określa ilościowo fizjologiczne znaczenie aktywności brunatnej tkanki tłuszczowej człowieka poprzez połączenie obciążenia węglowodanami z kalorymetrią pośrednią i zmianami temperatury nadobojczykowej. Protokół ten nie naraża uczestników na promieniowanie jonizujące. Wykrywa zmiany mierzonej temperatury nadobojczykowej w połączeniu z temperaturą rdzenia i temperaturą obszaru odniesienia.W dniu badania zacznij od zmierzenia wzrostu i wagi uczestników. Poproś uczestników, aby położyli się na cokole. Po 30 minutach zapisz ich podstawowe parametry.Następnie pozwól uczestnikom na spożycie trzech ćwiczeń węglowodanowych po 90 gramów każde w ciągu od zera do 15 minut. Po 45 minutach po załadowaniu węglowodanami pozwól uczestnikom spożyć 100 miligramów kapsułek z kofeiną. Do wykonania kalorymetrii pośredniej należy użyć skalibrowanego analizatora gazów oddechowych.Załóż na uczestnika wysterylizowaną na zimno silikonową maskę wyposażoną we wstępnie wysterylizowany zawór do ponownego oddychania, aby dostarczyć powietrze w pomieszczeniu. Przymocuj go do twarzy uczestnika za pomocą siatki i sprawdź, czy nie ma wycieków. Upewnij się, że rurki wdechowe i wydechowe są połączone.Po pobraniu próbek wydychanych gazów zdejmij maskę, aby zakończyć dodatkowe pomiary i zmierzyć szybkość utleniania substratu zgodnie z opisem w rękopisie tekstowym. Po każdej serii pomiarów wygasłych gazów użyj glukometru, aby zmierzyć poziom glukozy we krwi. Skieruj termometr bezdotykowy w stronę środka czoła uczestnika.Aby wykonać termografię w podczerwieni, poproś uczestników, aby usiedli w pozycji pionowej, patrząc prosto przed siebie, z odsłoniętą okolicą szyi i klatki piersiowej. Ustaw kamerę termowizyjną na statywie na wysokości szyi, około jednego metra od twarzy fotografowanej osoby. Po włączeniu aparatu wyreguluj ostrość, obracając pierścień ostrości.Skieruj wskaźnik laserowy na linię środkową szyi uczestnika. I kliknij zdjęcie. Aby przeanalizować obrazy w podczerwieni, oceń temperaturę powierzchni obszaru klatki piersiowej zawierającego brązową tkankę tłuszczową, umieszczając trójkątne obszary zainteresowania w dole nadobojczykowym i okrągły obszar zainteresowania na mostku.Rozważ obszar mostka jako kontrolny punkt odniesienia, ponieważ obszar ten nie zawiera brunatnej tkanki tłuszczowej. Po przesiadce regionów uzyskaj średnią i odchylenie standardowe temperatury dla każdego regionu za pomocą oprogramowania. Wpływ interwencji kofeiny na pomiary temperatury okolicy rdzenia i dołu nadobojczykowego wskazuje na termogenezę brunatnej tkanki tłuszczowej.Interwencja wykazała wyraźny wpływ w pomiarach metabolicznych ze wzrostem temperatury nadobojczykowej i szybkim obniżeniem poziomu glukozy we krwi. Wyniki te, w połączeniu z brakiem zmian temperatury w jądrze i obszarze odniesienia, wskazują na termogenezę brunatnej tkanki tłuszczowej. Zwiększony wydatek energetyczny skutkował zmniejszonym współczynnikiem wymiany oddechowej i przypadkowo zwiększonym utlenianiem tłuszczu.Ważne jest, aby upewnić się, że w pomieszczeniu panuje stabilna temperatura; maska silikonowa jest prawidłowo dopasowana; a kamera termowizyjna znajduje się na wysokości szyi, w odległości co najmniej jednego metra od uczestnika. Wskazane byłoby zmierzenie markerów insuliny we krwi. Szybki powrót poziomu glukozy we krwi po interwencji sugeruje, że sama interwencja mogła poprawić sygnalizację insuliny.Technika ta pozwala na analizę powtarzających się pomiarów. Jest to coś, czego nie można zrobić w przypadku badań obrazowych PET. Stopień, w jakim składniki diety i środki farmakologiczne mogą wpływać na aktywność brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi, można teraz ocenić w bezpieczny i dostępny sposób.

using-combination-indirect-calorimetry-infrared-thermography-blood

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Opisano metodę obrazowania funkcjonalnego brunatnej tkanki tłuszczowej (BAT) u myszy, w której pobór 18F-fluorodeoksygukozy (FDG) przez BAT stymulowany zimnem jest oceniany nieinwazyjnie przy użyciu standaryzowanego protokołu micro-PET/CT. Metoda ta jest wiarygodna i czuła w wykrywaniu różnic w aktywności BAT w modelach mysich.

Obrazowanie funkcjonalne brunatnej tkanki tłuszczowej u myszy z wykorzystaniem micro-PET/CT z 18F-FDG

W tym raporcie wideo pokazujemy zastosowanie obrazowania luminescencyjnego Cerenkov (CLI) do międzyłopatkowej brązowej tkanki tłuszczowej u myszy w warunkach aktywowanych i depresyjnych.

Obrazowanie luminescencyjne Carenkowa brązowej tkanki tłuszczowej między łopatkami

Przedstawiona tutaj metoda wykorzystuje 18pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej (PET-CT) F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) oraz rezonansu magnetycznego (MRI) oddzielonego tłuszczem i wodą, z których każdy jest skanowany po 2 godzinach ekspozycji na warunki termoneutralne (24 °C) i zimne (17 °C) w celu zmapowania brązowej tkanki tłuszczowej (BAT) u dorosłych ludzi.

Ludzkie brązowe magazyny tkanki tłuszczowej automatycznie segmentowane za pomocą pozytonowej tomografii emisyjnej/tomografii komputerowej i zarejestrowanych obrazów rezonansu magnetycznego

Korzystając z darmowego, otwartego oprogramowania, opracowaliśmy analityczne podejście do ilościowego określania całkowitej i regionalnej objętości brunatnej tkanki tłuszczowej (BAT) oraz aktywności metabolicznej BAT przy użyciu 18F-FDG PET/CT.

Kwantyfikacja całego ciała i regionu aktywnej ludzkiej brunatnej tkanki tłuszczowej przy użyciu 18F-FDG PET/CT

Funkcjonalne obrazowanie i ilościowe określanie termogenicznych magazynów tłuszczu u myszy przy użyciu podejścia opartego na obrazowaniu mikro-PET/MR.

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

Ten manuskrypt opisuje protokół do pomiaru podstawowej przemiany materii i zdolności oksydacyjnej termogenicznych adipocytów u otyłych myszy.

Określanie podstawowego wydatku energetycznego i zdolności adipocytów termogenicznych do wydatkowania energii u otyłych myszy

Tutaj prezentujemy protokół pomiaru aktywności brunatnej tkanki tłuszczowej po posiłku u ludzi i zwierząt laboratoryjnych.

Termografia w podczerwieni do wykrywania zmian w aktywności brunatnej tkanki tłuszczowej

Preadipocyty są izolowane z frakcji naczyniowej zrębu międzyłopatkowej brązowej tkanki tłuszczowej od nowonarodzonych myszy i różnicowane w komórki, które gromadzą kropelki lipidów, wyrażają markery molekularne i pokazują morfologię mitochondriów dojrzałych brązowych adipocytów. Komórki te są dalej analizowane za pomocą immunofluorescencji i transmisyjnej mikroskopii elektronowej.

Różnicowanie i obrazowanie brązowych adipocytów z frakcji zrębowej naczyniowej tkanki tłuszczowej śródłopatkowej od nowonarodzonych myszy

W tym protokole przedstawiono metody istotne dla metabolomiki tętniczo-żylnej zoptymalizowanej pod kątem BAT przy użyciu GC-MS w modelu mysim. Metody te pozwalają na uzyskanie cennych informacji na temat wymiany metabolitów na poziomie organizmu, w której pośredniczy BAT.

Metabolomika tętniczo-żylna do pomiaru wymiany metabolitów in vivo w brunatnej tkance tłuszczowej

Spektralne kariotypowanie (SKY) jest zaawansowaną techniką cytogenetyczną służącą do identyfikacji aberracji genomicznych i chromosomalnych. Technika ta wykorzystuje sondy do malowania chromosomów, które umożliwiają klasyfikację wszystkich chromosomów. SKY pozwala również na identyfikację złożonych aberracji chromosomalnych oraz wad segregacji u myszy i ludzi z różnymi schorzeniami, w tym z wielotorbielkową chorobą nerek.

Kariotypowanie spektralne w badaniu nieprawidłowości chromosomowych u ludzi i myszy z wielotorbielkowatą chorobą nerek

Poznaj metodę pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi łączącą kalorymetrię pośrednią, termografię w podczerwieni i poziom glukozy. Protokół umożliwia bezpieczną, nieinwazyjną ocenę aktywności BAT bez ekspozycji na promieniowanie jonizujące.

Wykorzystanie kombinacji kalorymetrii pośredniej, termografii w podczerwieni i poziomu glukozy we krwi do pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi (Wideo) | JoVE Journal

Wykorzystanie kombinacji kalorymetrii pośredniej, termografii w podczerwieni i poziomu glukozy we krwi do pomiaru termogenezy brunatnej tkanki tłuszczowej u ludzi

Przeglądaj więcej filmów