Summary

功能成像在小鼠体内的棕色脂肪与FDG micro-PET/CT

Published: November 23, 2012
doi:

Summary

功能成像的小鼠棕色脂肪组织(BAT)的方法进行了说明,冷刺激BAT摄取18F-脱氧葡萄糖(FDG)的非侵入性评估与标准化的micro-PET/CT协议。这种方法的鲁棒性和敏感的检测BAT活动在小鼠模型中的差异。

Abstract

其离散的位置,由于丰富的血管和高密度的线粒体和棕红色,褐色脂肪组织(BAT)与白色脂肪组织(WAT)。在新生哺乳动物的能量消耗和非颤抖性产热以及成人1 BAT发挥了重要作用。 BAT-介导的产热是由交感神经系统高度管制的,主要是通过β肾上腺素能受体2,3。最近的研究显示,英美烟草公司活动呈负相关,与成人的身体质量指数(BMI)和其他糖尿病参数4-6。因此,英美烟草公司提出专注于调制的能量平衡6-8 anti-obesity/anti-diabetes治疗的潜在目标。几个冷的挑战正电子发射断层扫描(PET)方法,建立了用于检测人BAT 9-13,基本上是没有什么标准协议的成像的量化ication的小动物模型,如小鼠BAT。在这里,我们描述了一个强大的PET / CT成像方法在小鼠BAT功能评估。简单地说,成年小鼠冷处理在空腹状态下,持续时间4小时之前,他们收到了一剂18 F-脱氧葡萄糖(FDG)。将小鼠保持在寒冷的一个额外小时后FDG注射,然后一个小的动物专用micro-PET/CT系统与扫描。所收购的PET图像共同登记的的CT图像解剖引用,并分析了FDG摄取在肩胛间BAT区提出BAT活动。这种标准化的冷处理和成像协议已经验证通过测试BAT活动,例如,在药物干预的抑制的BAT活化治疗β-受体阻滞剂心得安,14,15,或增强BAT激活β3受体激动剂BRL37344 16。法德cribed在这里可以应用到屏幕的药物/化合物,调节BAT的活动,或确定基因/ BAT各种临床前研究和基础研究的发展和法规中所涉及的途径。

Protocol

1。动物的制备和冷处理找到并检查了4℃冷室中,已被批准用于容纳实验室小鼠。 预冷动物的笼子,在寒冷的房间里过夜。网箱组装饲料和床上用品,但没有一瓶水。 在的实验一天早上,地方小鼠一个由一个以30分钟的间隔到各预冷的笼子。每个单笼的鼠标应该留在寒冷的房间了近4个小时,然后才运到的成像实验室。确保小鼠禁食,但获得水。 后4小时冷处理运输动?…

Representative Results

小鼠BAT micro-PET/CT成像的一个例子示出在图1中。虽然CT成像提供解剖信息,PET成像编码的18 F-FDG摄取的分布和数量在整个身体。这些成像数据可以被分开(图1A和图1B),稠合的(1C),如最大强度投影(MIP,1D)与3D特征或演示。随着三维成像工具,感兴趣的体积(VOI)的帮助下,肩胛间BAT区域( 图1中箭头所示),在这里上绘制的PET图像和总信号内的VOI%ID可以被?…

Discussion

在这项研究中的一个micro-PET/CT-based成像方法已发展为在成年小鼠中检测BAT活动只需要一个冷处理和注射市售18 F-FDG。整个的过程可以在一天内完成后开始,每30分钟,直到所有的动物处理和成像处理和成像顺序。共10只小鼠(或2组,每组5只小鼠),在实验条件下,可以在同一天进行测试,用一个单一的成像系统。如果2个或更多的动物可以在一个特别设计的动物床同时扫描,因为它先前已?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

作者要感谢劳拉·迪亚斯,凯文·菲利普斯,薇拉薛,王C.李的宝贵意见和技术支持,在发展这种方法。

Materials

Name of the reagent Company Catalogue number Comments (optional)
Micro-PET/CT Imaging System Siemens Medical Solutions USA, Inc. Inveon Dedicated PET System and Inveon Multimodality CT/SPECT System (docked)
Propranolol Sigma P0884
BRL 37344 Sigma B169
18F-FDG Cyclotope Inc.
C57BL/6J Male Mice Jackson Laboratory 000664 3-4 months old

References

  1. Cypess, A. M., Kahn, C. R. The role and importance of brown adipose tissue in energy homeostasis. Curr. Opin. Pediatr. 22, 478-484 (2010).
  2. Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol. Rev. 84, 277-359 (2004).
  3. Collins, S., Surwit, R. S. The beta-adrenergic receptors and the control of adipose tissue metabolism and thermogenesis. Recent Prog. Horm. Res. 56, 309-328 (2001).
  4. Ouellet, V., et al. Outdoor temperature, age, sex, body mass index, and diabetic status determine the prevalence, mass, and glucose-uptake activity of 18F-FDG-detected BAT in humans. J. Clin. Endocrinol. Metab. 96, 1115-1125 (2011).
  5. Cypess, A. M. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N. Engl. J. Med. 360, 1509-1517 (2009).
  6. Fruhbeck, G., Becerril, S., Sainz, N., Garrastachu, P., Garcia-Velloso, M. J. BAT: a new target for human obesity. Trends Pharmacol. Sci. 30, 387-396 (2009).
  7. Cypess, A. M., Kahn, C. R. Brown fat as a therapy for obesity and diabetes. Curr. Opin. Endocrinol. Diabetes Obes. 17, 143-149 (2010).
  8. Virtanen, K. A., et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. N. Engl. J. Med. 360, 1518-1525 (2009).
  9. van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. N. Engl. J. Med. 360, 1500-1508 (2009).
  10. Cohade, C., Mourtzikos, K. A., Wahl, R. L. “USA-Fat”: prevalence is related to ambient outdoor temperature-evaluation with 18F-FDG PET/CT. J. Nucl. Med. 44, 1267-1270 (2003).
  11. Garcia, C. A. Reduction of brown fat 2-deoxy-2-[F-18]fluoro-D-glucose uptake by controlling environmental temperature prior to positron emission tomography scan. Mol. Imaging Biol. 8, 24-29 (2006).
  12. Saito, M. High incidence of metabolically active brown adipose tissue in healthy adult humans: effects of cold exposure and adiposity. Diabetes. 58, 1526-1531 (2009).
  13. Agrawal, A., Nair, N., Baghel, N. S. A novel approach for reduction of brown fat uptake on FDG PET. Br. J. Radiol. 82, 626-631 (2009).
  14. Soderlund, V., Larsson, S. A., Jacobsson, H. Reduction of FDG uptake in brown adipose tissue in clinical patients by a single dose of propranolol. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 34, 1018-1022 (2007).
  15. Zhao, J., Cannon, B., Nedergaard, J. Thermogenesis is beta3- but not beta1-adrenergically mediated in rat brown fat cells, even after cold acclimation. Am. J. Physiol. 275, 2002-2011 (1998).
  16. Rowland, D. J., Garbow, J. R., Laforest, R., Snyder, A. Z. Registration of [18F]FDG microPET and small-animal MRI. Nucl. Med. Biol. 32, 567-5672 (2005).

Play Video

Cite This Article
Wang, X., Minze, L. J., Shi, Z. Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT. J. Vis. Exp. (69), e4060, doi:10.3791/4060 (2012).

View Video