Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Interskapular kahverengi adipoz dokuda arasında Çerenkov Lüminesans Görüntüleme

Published: October 7, 2014 doi: 10.3791/51790
Automatic Translation
1,2, 3, 1, 1
1Molecular Imaging Laboratory, MGH/MIT/HMS Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School, 2Center for Drug Discovery, School of Pharmacy, China Pharmaceutical University, 3Perkin Elmer

Introduction

Kahverengi adipoz doku (BAT) memelilerde termojenezdeki için özel bir dokudur ve temel işlevlerinden biri ısı 1 gibi kimyasal / gıda büyük miktarda enerji dağıtma yoluyla tüm vücut enerji dengesini korumaktır. BAT en benzersiz özellikleri dokuda bol miktarda 2-5 eşleşmemiş protein-1 (UCP-1) ifadesi, bol miktarda küçük yağ damlacıkları, tek bir hücrede mitokondri çok sayıda ve önemli vaskülarizasyon içerir. Bu benzersiz özellikleri güçlü metabolizma ve enerji harcama dokusunun önemli rolü ile ilişkilendirmek. BAT önce artık mevcut ve yetişkin insanlar 1 önemli bir fizyolojik fonksiyonları sahip olduğu kabul edildi, ancak son zamanlarda PET / BT görüntüleme araştırmalar açık MET hala insan yetişkin 2,3,6-9 olarak sunulur olduğunu göstermiştir. BAT kitlesi ve vücut kitle indeksi arasında ters bir korelasyon (VKİ) çeşitli çalışmalarla belirlenen ve yeniden edildiYüzde çalışmalar fiziksel egzersizler BAT kütlesini artırabilir belirtti. Bu sonuçlar güçlü BAT disfonksiyon sıkıca obezite ve diyabet 2,6,10,11 patolojileri ile ilişkili olduğunu düşündürmektedir. Buna ek olarak, kanıtlarının BAT fonksiyonları kuvvetli biçimde gibi nörodejeneratif hastalıklar ve kanser gibi çeşitli başka 3,7,12,13 patolojileri ile ilişkili olduğunu gösterir.

BAT aktivasyonu, termogenez artırmak için bir işlem olup, bu soğuk maruz kalma, egzersiz ve ilaç tedavisi ve gen manipülasyonu 1,14,15 gibi çeşitli koşullar altında elde edilebilir. Soğuğa maruz kalma ve norepinefrin tedavi BAT etkinleştirmek için en çok kullanılan yöntemlerdir. Bu tür deride thermoreceptors gibi çeşitli mekanizmalarla hissedilen edilebilir, soğuk, sempatik sinirleri uyarır ve BAT norepinefrin (NE) salınımına yol açar. Serbest NE UCP-1 normal vücut ısısını korumak için termogenezi başlatmak için tetikler. Bu Conditi Altındaüzerinde, glukoz alımı de MET 1,16,17 artan metabolizma için daha fazla karbon kaynağı temin etmek üzere artar. 18F-FDG PET görüntüleme etiketlenmiş glukoz alımı insan çalışmalarında 6 soğuk koşullarda arttığını doğruladı.

Optik görüntüleme açısından, BAT, ideal bir hedeftir. Interskapular BAT gibi karaciğer, kalp ve mide gibi büyük organlardan uzakta yer alan farelerde eşsiz bir konuma sahiptir. Bu nedenle, bu büyük organlarından karıştırma sinyali önemsiz (Şekil 1a) 'dir. Bu arada, interskapular BAT sığ yeri daha sinyalleri algılama kamera tarafından yakalanmasını sağlar. Ayrıca, BAT belirli alanlarda ışık sinyali sınırlayan bir konsantre kitle organdır. Ayrıca, BAT benzersiz üçgen fiziksel şekli diğer dokularda (Şekil 1a) ayırt kolaylaştırır.

Çerenkov lüminesans görüntüleme (CLI), yeni ortaya çıkan bir molBu 18 F ve orta 131. ben Radyonüklidlerin çürüme - ecular görüntüleme teknolojisi 18-26, + ve üretilen lüminesans sürdürür. Yüklü parçacık (+ gibi ve -) bu orta 18-20 seyahatleri sırasında molekülleri polarizes ve polarize moleküller tekrar dengeye dinlenmek zaman parlaklık / ışık yayılır. Yayılan lüminesans Çerenkov Lüminesans (CL) denir. CL eşsiz spektral özellikleri onun ultraviyole (UV) boyunca geniş spektrumlu ve görünür spektrum 18-20 ve yoğunluğu ve dalga boyu (λ 2) karesine yılları arasındaki ters korelasyon vardır. Yayılan ışığın Hem UV ve görünür aralıkları farklı uygulamalar için kullanılabilir. Daha uzun dalga boyunda yayılan ışık olabilirken Çerenkov lüminesans UV kısmı, kafes luciferase 21 in vivo fotoaktivasyon için uygulanmıştırin vivo olarak optik görüntüleme 18,27-31 için de kullanılır.

Küçük hayvan çalışmaları için, bir optik görüntüleme sistemi ile CLI görüntüleme hızlı ve PET daha maliyetli olduğunu. Ayrıca, CLI yüksek verimlilik kapasitesine sahip bir görüntüleme sistemi ile yüksek verimli tarama teknikleri uygulanabilir. Bu teknolojinin avantajları ve dezavantajları çeşitli incelemelerde 25,32,33 tartışılmıştır. CLI 3D tomografi yoğun çeşitli gruplar 28,34-37 çalışılmıştır ve endoskopik görüntüleme ve intraoperatif görüntüleme için CLI uygulamaları da başarıyla 30,38 farelerde gösterilmiştir. Buna ek olarak, Spinelli ve Thorek ve ark. CLI görüntüleme klinik uygulamalar 39, 40 için bir potansiyele sahiptir ve böylece bu teknoloji, insan deneklere uygulanabilir olduğunu göstermiştir.

İnsanlarda BAT yeniden keşfetme sürecinde, PET görüntüleri açıkça belirtti18 F-FDG önemli miktarda belirli koşullar 2,3,6 altında BAT birikmiş. Ayrıca fareler ile PET görüntüleme da şüphesiz BAT 18 F-FDG 41 42 ile vurgulanır olabileceğini gösterdi. Bu yazıda, 18 F-FDG yayılan Çerenkov ışıldama bir optik görüntüleme sistemi kullanılarak küçük hayvanlarda görüntüleme BAT için kullanılabilir nasıl gösterilmektedir. Bizim yaklaşım, küçük hayvanlar için BAT görüntüleme, hızlı, ucuz ve kolay bir yöntem sağlar. Bu teknik, özellikle PET tesisleri olmadan laboratuvarlar için, 18 F-FDG PET görüntüleme için alternatif bir yöntem olarak kullanılabilir.

Protocol

Not: Tüm hayvan çalışmaları, onaylı protokol ve kurumsal hayvan bakımı ana hatları altında yapılmalıdır.

18 F-FDG ile Vivo CLI görüntüleme BAT 1.

1.1 Arkaplan Görüntüleme:

  1. 18 F-FDG enjeksiyonu öncesi, anestezi sağlamak için 5 dakika boyunca oksijen ile izofluran dengeli ile bağlı olan bir indüksiyon odasında dört çıplak fareler yerleştirin. Daha sonra, görüntüleme aparatına dört anestezi yapılmamış fareler yerleştirin.
  2. Açık filtre, f = 1, bin = 8, FOV = D, ve maruz kalma süresi = 120 saniye, sahne sıcaklığı = 37 ° C: plan aşağıdaki parametrelerle görüntü kazanır.

1.2 18 F-FGD BAT Görüntüleme:

  1. , Kuyruk damarından PBS 18F-FDG 280 uCi ile anestezi yapılmamış fareler enjekte edilir. Enjeksiyondan sonra, gıda ve su ile donatılmış bir kafes fareler döner.
    Not: Bu neces olduğunusary intravenöz BAT alanı çevresinde iyi bir kontrast elde etmek için 18 F-FDG enjekte etmek. Intraperitoneal kullanılırsa, sadece çok düşük bir kontrast 18F-FDG aynı miktarda görülebilir.
  2. 30, 60 CLI görüntüler elde, ve arka plan görüntüleme (adım 1.1.2) gibi aynı parametrelerle 18 F-FDG enjeksiyonu sonrası 120 dk. Her görüntüleme oturumu için, anestezi Reindüksiyon için 5 dakika bekleyin.
  3. Gürültü oranı (S / N) için sinyal ölçmek için, BAT (referans alan) bitişik iki eşit büyüklükte elips interskapular BAT üzerinde İB'leri ve bir alan çizmek için görüntüleme yazılımı arayüzü kullanmak (Şekil 1b).

CLI Kaynak 1.3 Doğrulama:

  1. Dört fareler anestezi ve intravenöz 18 F-FDG 280 uCI ile fareler enjekte.
  2. Sodyum pentobarbital enjeksiyonundan (200 mg / kg, İP), F-18 FDG enjeksiyonundan sonra fareler, 60 dakika kurban. Dikkatlice kayak kaldırmakinterskapular alanından: n. Resim aynı parametrelerle tüm fareler (1.12), yukarıdaki gibi, aynı anda (Şekil 2a).
  3. Dikkatle interskapular beyaz yağ dokusu (WAT) ve BAT, ve sonra görüntü aynı parametreler (Şekil 2b) ile disseke farenin çıkarın.
  4. R (BAT) = (CLI a -CLI b) (BAT) / (CLI a -CLI b) (BAT-kaldırıldı), YG: CLI görüntüleri, aşağıdaki denklem ile iki İB'leri kullanarak BAT katkısını hesaplamak Bir interskapular alan için ve ROI b referans alanı (Şekil 2b) içindir.

2. BAT Görüntüleme Uygulaması

2.1 NE ile Aktivasyon İzleme

  1. Iki gruba (n = 4 adet) içine çıplak fareler bölün.
  2. Intraperitoneal norepinefrin (NE) (50 ul, 10 mM) ile bir grup enjekte edilir. Bir aktif olmayan contro olarak ikinci grup kullanınl. 30 dakika sonra, 5 dakika boyunca her iki grupta da izofluran ile anestezi ve daha sonra damar içine, F-18 FDG (220 uCi) her fare enjekte edilir.
    Not: 18F FDG enjeksiyon önemli ölçüde ajite fareler önlemek için önce KD intraperitoneal enjeksiyon 30 dakika olmalıdır.
  3. Görüntü yukarıdaki protokollerin aynı parametreler kullanılarak 18F FDG enjeksiyonundan sonra fareler 60 dakika.

Soğuk Maruz altında 2.2 İzleme Aktivasyon

  1. Bir rektal termometre ile soğuk odada farelerin vücut sıcaklıkları ölçün. Sıcaklık yaklaşık 30 ° C olmalıdır.
  2. Görüntü yukarıdaki protokollerin aynı görüntüleme parametreleri kullanarak 18F FDG enjeksiyonundan sonra fareler 60 dakika. Ile aynı kontrol olarak, oda sıcaklığında (25 ° C) tutulur, fare, ve bir görüntü kullanın.
  3. Soğuk maruz çalışma için, 18F FDG enjekte edilmeden önce, 4 saat boyunca soğuk bir odada (4 ° C) fareler yerleştirin ve m dönüşHer görüntüleme oturumundan sonra soğuk oda ve anestezi kurtardıktan sonra buz.
  4. Yukarıdaki parametreler.

BAT altında Uzun Anestezi 2.3 İzleme devre dışı bırakılması

  1. Uzun anestezi için (60-70 dk), ketamin / xylazin ile periton fareler enjekte ve 60 anestezi altında tutmak - oda sıcaklığında 70 dakika.
  2. Fareler anestezi sonra, damar içine, kuyruk damarından 18F-FDG (220 uCi) enjekte edilir.
  3. Görüntü yukarıdaki protokoller olarak aynı parametreleri kullanarak 18 F-FDG enjeksiyonu sonrası farenin 60 dakika.

3. Spektral Karışmama ve Multispektral Çerenkov Lüminesans Tomografi Çalışmaları

  1. 5 dakika boyunca, bir fare anestezi ve daha sonra damar içine 300 uCi 18F-FDG enjekte edilir. F = 1, bin = 16, edinimi: 18 F-FDG aşağıdaki parametreleri ile hayvanın sırt tarafında enjeksiyonundan sonra çok bantlı görüntüleri 60 dk Edinmefiltre, radyasyon filtreleri = 580, 600, 620, 640, 660 ve 680 nm ortalama süresi = 300 sn.
  2. Görüntüleme 4.3.1 yazılımı Living ile spektral Karışmama Davranış ve iki bileşen (BAT ve belirsiz sinyalleri) ve otomatik Karışmama (Şekil 4) seçin.
  3. Kuo ve ark. 28,43 tarafından rapor edilen yönteme göre 3 boyutlu yeniden düzenlenmesi. Yapı ışık görüntülemeden (3D görüntü coregistration için kullanılır), dağınık ışık yayılma modeli Çerenkov emisyon spektrumunu dahil NNLS içinde artıkların optimizasyonu (negatif olmayan en küçük kareler) Tikhonov düzenlenmesine uygulamak, ve yüzey tomografi oluşturmak (Şekil 5 ).
    Not: Çok bantlı CLI spektral unmixing ve tomografi için, farklı filtreler ile en az 5 görüntüler ihtiyaç vardır.

Representative Results

Şekil 1'de, interskapular BAT (Şekil 1a) tüm zaman noktalarında (30, 60, 120 dk) vurgulanmış ve BAT ve referans alanı arasındaki kontrast kolayca (Şekil 1b) görülebilir. Özellikle, BAT görüntünün kontur yakından bir üçgen konturu vardır onun fiziksel görünümünü yansıtıyor. BAT ve referans bölgesi arasında sinyal oranı 2,37, 2,49 ve 2.53 kat 30, 60, ve enjeksiyon (Şekil 1a) sonra 120 dakika idi.

Adım adım diseksiyonu deneyde, interskapular yerinde sinyalin% 85 BAT (Şekil 2) çıkmıştı. Bununla birlikte, muhtemelen hala BAT kalan doku ve kan damarları ve kas dahil diğer komşu dokulardan kaynaklanan BAT, üst kenarının yakınında bulunan bir kalıntı sinyali yoktu.

Bu BAT aktivasyon yoluyla yapılabilir bildirilmiştirNorepinefrin (NE) tedavisi ve soğuğa maruz kalma 3,6. İlk olarak, kısa (5 dk) ile izofluran anestezi altında ve NE tedavisiz farelerin, aynı gruptaki NE KKT'li aktivasyonu gözlenmiştir. Veriler NE tedavisi (Şekil 3a) duruma göre daha NE-tedavi edilen durumun (1.23 kat) altında önemli ölçüde daha yüksek bir sinyal gösterdi CLI.

Insan çalışmalarında, PET görüntüleme soğuğa maruz altında konular oda sıcaklığında 6 olanlardan daha BAT çok daha yüksek 18 F-FDG tutulumu olduğunu gösterdi. Bu farenin çalışmada, 18F FDG alımında bir% 39 artış, soğuğa maruz kalmaktan (Şekil 3b) ile tedavi edilen hayvanların BAT gözlenmiştir.

Farelerde, BAT aktivite farklı anestezi etkilenmiş olabilir 3,41 rejimleri. Örneğin, BAT 18 F-FDG tutulumu oldukça ketamin 41 ile anestezi bir saat sonra azalabilir. 18 F-FDG uptak KarşılaştırılmasıKısa (izofluran ile 5 dakika) ve uzun rejimler anestezi uygulanmıştır (ketamin / ksilazin 70 dakika), 18 C-MET FDG alımında% 54 azalma altında farelerin aynı grupta e (ketamin / ksilazin ile anestezi grupta gözlenmiştir Şekil 3c).

İyi hem içeren (örneğin, mitokondriya, kan ve sitokrom c hemoglobin gibi) proteinleri önemli bir ışık emilimine yol açabildiği bilinmektedir ve bu BAT 1 bol kan damarlarının CLI spektrumunu ve spektral değişiklik beklenmektedir BAT alanından şekil diğer bölgelerden farklı olacak. Makul, spektral karışmama teknikleri bize iki CLI spektrumları ayırmak için izin verir. Şekil 4a, belirli bir alan yakın saf ortam içinde 18 F emisyon spektrumunu, CLI andıran bileşen # 1 (Unmix # 1) ve karşılık gelen tayfı (Şekil 4d'de, mavi çizgi) ile karıştırılmamış görüntüden vurgulanmış intensity ters dalga boyu 18,20 karesi ile ilişkilidir. Bu veriler, Unmix 1. Çok derinliklerde muhtemelen bir spesifik CLI sinyali, cilt 18 gibi F FDG birikimi temsil ettiğini göstermektedir. Karıştırılmamış 2. spektrumun (kırmızı çizgi) zirve sinyali BAT olduğunu düşündüren, yaklaşık 640 nm oldu. Daha uzun dalga boyunda yayılan ışığın dokuya girişin gösteren tepe noktasına (Resim 4 kırmızı çizgi) ulaştıktan sonra İlginç bir şekilde, daha kısa CLI 640 nm yoğunluğunun önemli bir zayıflama aksine, yoğunluğu dramatik bir azalma gözlenmedi.

Çokspektrumlu Çerenkov lüminesans tomografi (msCLT) 3 boyutlu rekonstrüksiyon için kullanılmıştır. msCLT önce Kuo ve ark. 28,43 tarafından rapor edilmiş ve dar bant geçiş filtresi (> 5 filtreler) bir dizi ile elde edilen 2 boyutlu düzlemsel bir görüntü seti inşa edilmiştir. Yeniden 3D görüntüler coregist vardıryapısı ışıktan oluşturulan yüzey tomografi ile çevrelenmiş ve görüntüleri CLI sinyalin bir kısmının interskapular BAT (Şekil 5) kökenli olduğunu ortaya koymaktadır. Dikkate değer, koronal görüntü (Şekil 5a) açıkça yakından Şekil 5e gösterilen BAT üçgen kontur benzer BAT iki lobunu özetliyor.

Şekil 1
Şekil 1: Bir fare interskapular BAT (mavi ok) (a) Üçgen kontur; (Solda), BAT, beyaz yağ dokusu ile kaplıdır, ve (sağ) BAT maruz kalmaktadır. (B) CLI 30 fare görüntüleri ve 18 F-FDG (280 uCi) intravenöz enjeksiyon sonrası 60 dk. Görüntüleri net BAT kontur anahat. (C) inte CLI sinyalinin kantitatif analizirscapular BAT alanı ve referans bölge. Referans 42 dan yeniden yazdırın. , bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2
Şekil 2: (a) (sol) ve sonra (sağ) BAT sökülmeden önce farelerin Temsilcisi görüntüler. (B) Kantitasyonu>% 85 CLI BAT kökenli olduğunu gösterir. Referans 42 dan yeniden yazdırın. , bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 3,
Şekil 3:(A) (sol) ve kısa izofluran anestezi altında (sağda) KD uyarı olmaksızın farelerin BAT Temsilcisi CLI görüntüler. (B) (her bir grup için n = 4), (a) ve iki grup CLI sinyallerin nicel analizi. (C) (sol) ve kısa izofluran anestezi altında (sağda) soğuk uyarı olmaksızın farelerin BAT Temsilcisi CLI görüntüler. (D) (e) 'de gösterilen iki grup CLI sinyallerin kantitatif analizi (n = 3 - her bir grup için 4). (E) Temsilcisi CLI (solda) kısa izofluran anestezisi (5 dk) altında 18 F-FDG enjeksiyonu sonrası 60 dakika BAT görüntüleri ve ketamin / ksilazin anestezi (70 dk) (sağ). (Her grupta n = 4) (f) ve (g) 'de gösterilen iki grup CLI sinyallerin nicel analizi. Referans 42. Reprint Please, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Şekil 4
Şekil 4:. Belirsiz CLI ve BAT CLI için Spektral karışmama (a) Unmix # 1 18 F-FDG adlı belirsiz CLI sinyali (bu görüntü için karışmamış spektrum d (gösterilir) bütün vücuda dağılır olduğunu gösterir (mavi çizgi )). (B) Unmix 2. interskapular yerinde CLI çoğunluğu (karışmamış spektrum d (gösterilir) (kırmızı çizgi)) BAT olduğunu gösterir. CLI tepe 640 nm civarındadır. (C) Unmix # 1 ve # 2 Birleştirilmiş görüntü. (D) Unmix # 1 ve # 2 CLI spektrumları. Referans 42 dan yeniden yazdırın. , bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız. </ P>

Şekil 5,
Şekil 5: Multispektral Çerenkov ışıldama tomografi (a - d) görüntülerin 3 boyutlu rekonstrüksiyon.. Interskapular BAT koronal (a) sagital (b) 'de görüldüğü ve transvers (c) incelemeler, aynı zamanda 3D görüntü (d) olabilir; (E) Fiziksel BAT şekli yeniden yapılandırılan görüntülerin ile ilişkilidir (mavi ok) gösterilir. Yeniden yazdırın ve referans 42'den adapte. , bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Discussion

BAT ile ilgili araştırma yıllardır yapılmıştır. Daha önce, insan yetişkinlik 1 süresince anlamlı fizyolojik alaka olması kabul edilmişti. Ancak, 18 F-FDG ile yeni büyük ölçekli klinik PET görüntüleme ve diğer araştırmalar doğruladı BAT hala üst göğüs, boyun ve yetişkinlerde 2,3 diğer yerlerde mevcuttur. Son çalışmalar kuvvetle BAT obezite ve diyabet 2,6 önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir. Diğer araştırmalar da, BAT 12 yaşlanma sürecinde ve faaliyet egzersiz 10,44 ile gelişmiş olabilir önemli rol oynadığını göstermektedir.

Hem klinik insan çalışmaları ve klinik öncesi araştırma, 18 F-FDG PET görüntüleme BAT incelemek için en çok kullanılan yöntemdir. Ancak, klinik öncesi hayvan çalışmaları için, PET genellikle çok daha pahalı optik görüntüleme fazladır. Bu protokol, biz olduğunu göstermek CL18 F-FDG ile ben küçük hayvanlarda optik görüntüleme BAT için uygulanabilir. Diğer optik görüntüleme teknikleri, doku nüfuz sınırlama ve derin hedefler için düşük duyarlılık gibi CLI 25,32 içsel sınırlamalar vardır. Bununla birlikte, son zamanlarda Spinelli ve arkadaşları. Iyi CLI sinyali 32 P 28,43 ile 10 mm doku derinliği ile gözlenebilir, ve gösterdi Thorek ve diğ. 16 mm penetrasyon 18 F-FDG enjeksiyonu 39, 40 sonrası hastaların lenf düğümlerinde elde edilebileceğini gösterdi. PET görüntülemesi ile karşılaştırıldığında, CLI nispeten düşük maliyetli bir görüntüleme sistemi ile gerçekleştirilebilir. Son zamanlarda, Thorek ve ark. Hastaların 39, düğümlerinde- (2ci yaklaşık) birikmiş 18 F-FDG gibi düşük miktarlarda 0.01 Ci 90Y oldu 40. In vitro test CLI sinyali gösterdiğini anlamlı derecede yüksek hassasiyet CLI ile elde edilebilir gösterdi Çözelti 25,32,33 saptanabilir

Deneyler sırasında, biz 18 F-FDG ile BAT bu CLI kontrast yüksek enjeksiyon yöntemleri ile ilgili olduğunu buldu. 18F-FDG aynı miktarda intraperitonal enjeksiyon, BAT bölgesinde zayıf bir kontrast gösterirken 18F-FDG intravenöz enjeksiyonu, örneğin, interskapular BAT için mükemmel bir kontrast sağlayabilir.

Spektral karışmama, sinyaller iki set ayırmak için çok pratik bir teknik yaygın floresan görüntülemede kullanılmıştır. İyi 18F-FDG alımı yüksek hedef spesifik değildir bilinmektedir ve çeşitli hedefler / dokular farklı ışık alma özelliklerine sahiptir. Biz BAT CLI spektrumunun tepe etrafında 640 nm olduğu bulundu ve bu veri BAT gerçek bağlamları yansıtıyordu. Bu pr 3D rekonstrüksiyonfarklı dalga boylarında ışık dağılır özelliklerine göre bir ticari olarak temin edilebilir bir optik görüntüleme sistemi ile gerçekleştirilebilir, çünkü otocol çok işletilebilir. Bu yaklaşımla, 3D rekonstrüksiyon için çoklu açı görünümü görüntüler gerektirir özel bir görüntüleme sisteminin kullanılmasını önleyebilirsiniz.

Spektral unmixing ve 3D rekonstrüksiyon hem de, BAT her görüntünün 600 foton sayıları daha az gereklidir. Bu amaçla, geniş, gruplama (bölme = 16), küçük f stop (m = 1) ve uzun yükleme süresi (5 dakika) her bir görüntü için gereklidir.

Özetle, eşsiz konumu ve şeklini BAT ve BAT 18 F-FDG oldukça yüksek alımını yararlanarak, biz küçük hayvanlarda BAT optik CLI tekniği ile 18 F-FDG ile görüntülü nasıl göstermektedir. Bu yöntem güvenilir görüntüleme BAT ve BAT aktivasyonu izlenmesi için kullanılabilir. Ayrıca, biz de bu spektral karışmama ve 3D tavsiyem göstermeknstruction uygulanabilir ve 3D ses ölçümü gelecekteki çalışmalar için mümkündür.

Disclosures

Bu video makalenin yayınlanması Perkin Elmer Company tarafından desteklenmektedir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Optical Imaging system Perkin Elmer IVIS Spectrum is an optical imaging system that is equiped with very sensitive camera for Cerenkov Luminescence. Some instrumental information is listed below: CCD Sensor: Back thinned, back illuminated
CCD Size: 2.7 cm x 2.7 cm
Pixels: 2048 x 2048
Quantum Efficiency: 85%
Min detectable photons: 70 photons/s/sr/cm 2
Dark Current: <100 electrons/s/cm 2
Lens: f 0.95 50 mm
CCD Cooling: Cooled to 90 degree. 
18F-FDG IBA Molecular
norepinephrine Sigma N5785-250MG
Ketamine/Xylazine Sigma K113-10ML

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol. Rev. 84, 277-359 (2004).
  2. Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. New Eng. J. Med. 360, 1509-1517 (2009).
  3. Nedergaard, J., Bengtsson, T., Cannon, B. Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans. Amer. J. Physiol. Endocrinol. Metabolism. 293, 444-452 (2007).
  4. Tseng, Y. H., et al. New role of bone morphogenetic protein 7 in brown adipogenesis and energy expenditure. Nature. 454, 1000-1004 (2008).
  5. Zhang, H., et al. Cross talk between insulin and bone morphogenetic protein signaling systems in brown adipogenesis. Mol. Cell. Biol. 30, 4224-4233 (2010).
  6. van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. New Eng. J. Med. 360, 1500-1508 (2009).
  7. Zingaretti, M. C., et al. The presence of UCP1 demonstrates that metabolically active adipose tissue in the neck of adult humans truly represents brown adipose tissue. FASEB J. 23, 3113-3120 (2009).
  8. Chen, Y. I., et al. Anatomical and Functional Assessment of Brown Adipose Tissue by Magnetic Resonance Imaging. Obesity. 20, 1519-1526 (2012).
  9. Chen, Y. C., et al. Measurement of human brown adipose tissue volume and activity using anatomic MR imaging and functional MR imaging. J. Nucl. Med. 54, 1584-1587 (2013).
  10. Bostrom, P., et al. A PGC1-alpha-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. Nature. 481, 463-468 (2012).
  11. Yoneshiro, T., et al. Age-related decrease in cold-activated brown adipose tissue and accumulation of body fat in healthy humans. Obesity. 19, 1755-1760 (2011).
  12. Mattson, M. P. Perspective: Does brown fat protect against diseases of aging. Ageing Res. Rev. 9, 69-76 (2010).
  13. Stephens, M., Ludgate, M., Rees, D. A. Brown fat and obesity: the next big thing. Clin. endocrinol. 74, 661-670 (2011).
  14. Harms, M., Seale, P. Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nat. Med. 19, 1252-1263 (2013).
  15. Farmer, S. R. Obesity: Be cool, lose weight. Nature. 458, 839-840 (2009).
  16. Inokuma, K., et al. Uncoupling protein 1 is necessary for norepinephrine-induced glucose utilization in brown adipose tissue. Diabetes. 54, 1385-1391 (2005).
  17. Isler, D., Hill, H. P., Meier, M. K. Glucose metabolism in isolated brown adipocytes under beta-adrenergic stimulation. Quantitative contribution of glucose to total thermogenesis. Biochem. J. 245, 789-793 (1987).
  18. Robertson, R., et al. Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 54, 355-365 (2009).
  19. Spinelli, A. E., et al. Cerenkov radiation allows in vivo optical imaging of positron emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 55, 483-495 (2010).
  20. Liu, H., et al. Molecular optical imaging with radioactive probes. PloS One. 5, e9470 (2010).
  21. Ran, C., Zhang, Z., Hooker, J., Moore, A. In vivo photoactivation without 'light': use of Cherenkov radiation to overcome the penetration limit of light. Mol. Imaging. Biol. 14, 156-162 (2012).
  22. Dothager, R. S., Goiffon, R. J., Jackson, E., Harpstrite, S., Piwnica-Worms, D. Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: a novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems. PloS One. 5, e13300 (2010).
  23. Ruggiero, A., Holland, J. P., Lewis, J. S., Grimm, J. Cerenkov luminescence imaging of medical isotopes. J. Nucl. Med. 51, 1123-1130 (2010).
  24. Lewis, M. A., Kodibagkar, V. D., Oz, O. K., Mason, R. P. On the potential for molecular imaging with Cerenkov luminescence. Optics Letters. 35, 3889-3891 (2010).
  25. Mitchell, G. S., Gill, R. K., Boucher, D. L., Li, C., Cherry, S. R. In vivo Cerenkov luminescence imaging: a new tool for molecular imaging. Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences. 369, 4605-4619 (2011).
  26. Thorek, D. L., Ogirala, A., Beattie, B. J., Grimm, J. Quantitative imaging of disease signatures through radioactive decay signal conversion. Nat. Med. 19, 1345-1350 (2013).
  27. Holland, J. P., Normand, G., Ruggiero, A., Lewis, J. S., Grimm, J. Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using cerenkov luminescence emissions. Mol. Imaging. 11, 1-10 (2012).
  28. Spinelli, A. E., et al. Multispectral Cerenkov luminescence tomography for small animal optical imaging. Optics Express. 19, 12605-12618 (2011).
  29. Xu, Y., et al. Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 53, 312-317 (2012).
  30. Liu, H., et al. Intraoperative imaging of tumors using cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study. J. Nucl. Med. 53, 1579-1584 (2012).
  31. Thorek, D. L., et al. Positron lymphography: multimodal, high-resolution, dynamic mapping and resection of lymph nodes after intradermal injection of 18F-FDG. J. Nucl. Med. 53, 1438-1445 (2012).
  32. Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 52, 2009-2018 (2011).
  33. Spinelli, A. E., Marengo, M., Calandrino, R., Sbarbati, A., Boschi, F. Optical imaging of radioisotopes: a novel multimodal approach to molecular imaging. Quart. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 56, 280-290 (2012).
  34. Hu, Z., et al. Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation. Optics Express. 18, 24441-24450 (2010).
  35. Hu, Z., et al. Cerenkov luminescence tomography of aminopeptidase N (APN/CD13) expression in mice bearing HT1080 tumors. Mol. Imag. 12, 173-181 (2013).
  36. Zhong, J., et al. Cerenkov luminescence tomography for in vivo radiopharmaceutical imaging. Internatl. J. Biomed. Imaging. 2011, 641618 (2011).
  37. Zhong, J., Qin, C., Yang, X., Chen, Z., Tian, J. Fast-specific tomography imaging via Cerenkov emission. Mol. Imaging. Biol. 14, 286-292 (2012).
  38. Kothapalli, S. R., Liu, H., Liao, J. C., Cheng, Z., Gambhir, S. S. Endoscopic imaging of Cerenkov luminescence. Biomed. Optics Express. 3, 1215-1225 (2012).
  39. Spinelli, A. E., et al. First human Cerenkography. J. Biomed. optics. 18, 20502 (2013).
  40. Thorek, D. L., Riedl, C., Grimm, J. Clinical Cerenkov Luminescence Imaging of 18F-FDG. J. Nucl. Med. 55, 1345-1350 (2014).
  41. Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).
  42. Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran, C. In vivo optical imaging of interscapular brown adipose tissue with (18)F-FDG via Cerenkov luminescence imaging. PloS One. 8, e62007 (2013).
  43. Kuo, C., Coquoz, O., Troy, T. L., Xu, H., Rice, B. W. Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging. J. Biomed. Optics. 12, 024007 (2007).
  44. Xu, X., et al. Exercise ameliorates high-fat diet-induced metabolic and vascular dysfunction, and increases adipocyte progenitor cell population in brown adipose tissue. Amer. J. Physiol. Regulatory, integrative and comparative physiology. 300, 1115-1125 (2011).

Tags

Tıp Sayı 92 Çerenkov lüminesans görüntüleme kahverengi adipoz dokusu 18F-FDG optik görüntüleme, spektral karışmama
Interskapular kahverengi adipoz dokuda arasında Çerenkov Lüminesans Görüntüleme
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran,… More

Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran, C. Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue. J. Vis. Exp. (92), e51790, doi:10.3791/51790 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter