Funktionelle Bildgebung Brown Fat in Mäusen mit FDG micro-PET/CT
Summary
Verfahren zur funktionellen Bildgebung von Maus braunen Fettgewebe (BAT) beschrieben, bei dem kalte-stimulierte Aufnahme von 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT nichtinvasiv beurteilt mit einer standardisierten micro-PET/CT Protokoll ist. Diese Methode ist robust und sensibel auf Unterschiede in der BAT-Aktivitäten in Maus-Modellen erkennen.
Abstract
Braunem Fettgewebe (BAT) von weißem Fettgewebe (WAT) durch seinen diskreten Ort und einem braun-rote Farbe aufgrund reiche Vaskularisierung und hohe Dichte von Mitochondrien. BAT spielt eine wichtige Rolle im Energie-Ausgaben und nicht zitternd Thermogenese bei neugeborenen Säugetieren sowie den Erwachsenen ein. BAT-vermittelten Thermogenese ist stark von der sympathischen Nervensystems reguliert, überwiegend über β-adrenergen Rezeptor 2, 3. Jüngste Studien haben gezeigt, dass BAT Aktivitäten im menschlichen Erwachsenen negativ mit einem Body Mass Index (BMI) und anderen diabetischen Parametern 4-6 korreliert. BAT hat damit als potenzielles Ziel für anti-obesity/anti-diabetes Therapie, die auf Modulation der Energiebilanz 6-8 vorgeschlagen worden. Während mehrere kalte Herausforderung basierenden Positronenemissionstomographie (PET) Verfahren zum Nachweis von menschlichen BAT 9-13 eingerichtet sind, es im Wesentlichen kein standardisiertes Protokoll für die Bildgebung und quantifendungsbe der BAT in kleinen Tiermodelle wie Mäuse. Hier beschreiben wir eine robuste PET / CT-Bildgebung Methode zur funktionellen Beurteilung der BVT in Mäusen. Kurz gesagt, waren erwachsene C57BL/6J-Mäuse kalt unter nüchternen Bedingungen für eine Dauer von 4 Stunden behandelt, bevor sie eine Dosis von 18 F-Fluorodeoxyglucose (FDG) erhalten. Die Mäuse wurden in der Kälte für eine zusätzliche Stunde post-FDG Injektion blieb, und dann gescannt mit einem kleinen Tier-dedizierten micro-PET/CT System. Die erworbenen PET-Bilder wurden mit der CT-Bilder für anatomische Referenzen Kooperationen registriert und analysiert FDG im interskapularen BAT Bereich BAT Aktivität präsentieren. Diese standardisierte kalt-Behandlung und bildgebende Protokoll wurde durch Testen BAT Aktivitäten wurden in pharmakologischen Interventionen validiert beispielsweise die unterdrückte BAT Aktivierung durch Behandlung der β-Adrenozeptor-Antagonist Propranolol 14, 15 oder der erweiterten BAT Aktivierung durch β3-Agonist BRL37344 16. Das Verfahren described hier zum Auffinden von Wirkstoffen / Verbindungen, die BAT-Aktivität modulieren, oder Gene / Wege, die in BAT Entwicklung und Regulation in verschiedenen präklinischen und grundlegende Studien beteiligt zu identifizieren angewendet werden.
Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Studie wurde eine micro-PET/CT-based Bildgebungsverfahren hat zum Erfassen BAT Aktivitäten in erwachsenen Mäusen, die einfach benötigt eine Kältebehandlung und eine Injektion von handelsüblichen 18 F-FDG entwickelt. Das gesamte Verfahren kann in einem Tag nach einer Behandlung und Imaging-Sequenz, die alle 30 Minuten beginnt, bis alle Tiere behandelt werden und abgebildet durchgeführt werden. Unter den experimentellen Bedingungen umrissen, können insgesamt 10 Mäusen (oder 2 Gruppen von 5 Mä…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren bedanken sich bei Laura Diaz, Kevin Phillips, Willa A. Hsueh und King C. Li für ihre hilfreichen Kommentare und technische Unterstützung bei der Entwicklung dieser Methode danken.
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
- Cypess, A. M., Kahn, C. R. The role and importance of brown adipose tissue in energy homeostasis. Curr. Opin. Pediatr. 22, 478-484 (2010).
- Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol. Rev. 84, 277-359 (2004).
- 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).
- 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).
- Cypess, A. M. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. N. Engl. J. Med. 360, 1509-1517 (2009).
- 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).
- Cypess, A. M., Kahn, C. R. Brown fat as a therapy for obesity and diabetes. Curr. Opin. Endocrinol. Diabetes Obes. 17, 143-149 (2010).
- Virtanen, K. A., et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. N. Engl. J. Med. 360, 1518-1525 (2009).
- van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. N. Engl. J. Med. 360, 1500-1508 (2009).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
