Method Article

İnsanlarda kahverengi yağ dokusu termojenezini ölçmek için dolaylı kalorimetri, kızılötesi termografi ve kan şekeri seviyelerinin bir kombinasyonunu kullanma

DOI:

10.3791/64451

⸱

June 2nd, 2023

 ,  ,  ,  , 
1La Trobe Institute for Molecular Science, Department of Rural Clinical Sciences, La Trobe University, 2School of Biomedical Sciences, Department of Physiology, The University of Melbourne, 3Melbourne Medical School, Department of Rural Health, The University of Melbourne

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, kahverengi yağ dokusu (BAT) aktivitesinin insan metabolizması üzerindeki etkisinin fizyolojik önemini ölçmek için bir protokol sunuyoruz. Bu, karbonhidrat yüklemesi ve dolaylı kalorimetriyi sıcaklıktaki supraklaviküler değişikliklerin ölçümleriyle birleştirerek elde edilir. Bu yeni yaklaşım, insanlarda BAT termojenezi için farmakolojik bir hedef geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Memelilerde, kahverengi yağ dokusu (BAT), vücut ısısını korumak için soğuğa yanıt olarak hızla aktive edilir. BAT, küçük hayvanlarda büyük ölçüde çalışılmış olmasına rağmen, BAT'ın insanlardaki aktivitesini ölçmek zordur. Bu nedenle, diyetin bileşenlerinin BAT'yi aktive edebilme derecesi de dahil olmak üzere, insanlarda BAT'ın ısı üretme kapasitesi ve fizyolojik önemi hakkında çok az şey bilinmektedir. Bunun nedeni, pozitron emisyon tomografisi-bilgisayarlı tomografi (PET-BT) ile ölçülen BAT-radyoaktif işaretli glikozun (florodeoksiglukoz veya 18FDG) aktivasyonunu değerlendirmek için şu anda en çok kullanılan yöntemdeki sınırlamalardan kaynaklanmaktadır.

Bu yöntem genellikle aç deneklerde gerçekleştirilir, çünkü beslenme kaslar tarafından glikoz alımını indükler, bu da glikoz alımını BAT'ye maskeleyebilir. Bu makalede, karbonhidrat yüklü yetişkin erkeklerde dolaylı kalorimetri, kızılötesi termografi ve kan şekeri izlemeyi birleştirerek BAT termojenezinden toplam vücut insan enerji harcamasını ve substrat kullanımını ölçmek için ayrıntılı bir protokol açıklanmaktadır. BAT'nin fizyolojik önemini karakterize etmek için, BAT aktivitesinin insan sağlığı üzerindeki etkisinin ölçümleri kritik öneme sahiptir. Karbonhidrat yüklemesi ve dolaylı kalorimetriyi sıcaklıktaki supraklaviküler değişikliklerin ölçümleriyle birleştirerek bunu başarmak için bir protokol gösteriyoruz. Bu yeni yaklaşım, insanlarda BAT termogenezinin fizyolojisini ve farmakolojisini anlamaya yardımcı olacaktır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kahverengi yağ dokusu (BAT), mitokondriyal içeriği, sempatik innervasyonu, multiloküler lipid damlacıkları, ısı üretme yeteneği ve anatomik dağılımı bakımından beyaz yağ dokusundan (WAT) en belirgin şekilde farklıdır. BAT'ın 2009 yılında insan yetişkinlerde varlığının doğrulanmasına kadar sadece bebeklerde ve küçük memelilerde var olduğu düşünülmüştür 1,2,3. Bu nedenle, nispeten yakın zamana kadar, BAT'ın insan fizyolojisi ve metabolik homeostazdaki rolü tam olarak anlaşılamamıştır. Küçük hayvanlarda yapılan kapsamlı çalışmalar, soğuğa maruz kalma sırasında, metabolizmanın yarısından fazlasının BAT4'ün titremeyen termojenik yeteneğinden kaynaklandığını göstermiştir. Birçok çalışma, hafif soğuğa maruz kalındığında (17-18 ° C), enerji harcamasındaki artışların ve BAT'a glikoz alımının insanlarda BAT termojenezi ile güçlü bir şekilde ilişkili olduğunu göstermiştir 5,6,7. Ayrıca, BAT termojenezi, soğuğa maruz kalma sırasında insanlarda dinlenme enerjisi harcamasının% 10'una kadar katkıda bulunabilir (bir inceleme için, Van Schaik ve ark.8'e bakınız). BAT'ın fizyolojisini ve insan sağlığı ve hastalığı üzerindeki etkisini incelemek şu anda protokol sınırlamaları ile sınırlıdır. Bu nedenle, BAT termogenezinin obezite ve insanlarda metabolik komplikasyonları üzerindeki etkisini daha iyi anlamak için BAT'ın gerçek metabolik etkisini ölçmek için doğru bir yönteme sahip olmak önemlidir.

İnsan BAT'ının anatomik dağılımı, BAT'ın doğru ölçümlerini elde etmeyi zorlaştırır. İnsanlarda, BAT karın, toraks ve en önemlisi boyun9'daki WAT depolarının içine dağılır. BAT'ı anatomik olarak karakterize etmek için otopsi ve kadavra çalışmaları kullanılmıştır10,11, ancak bu yöntemler fonksiyonel bilgi sağlayamamaktadır. WAT ve BAT8'in benzer yoğunlukları nedeniyle geleneksel görüntüleme tekniklerini kullanarak BAT'ı ayırt etmek zordur. Ek bir kafa karıştırıcı sorun, bej yağ depolarının da aynı dar fasya katmanları içinde veya WAT8 ile belirli depolarda bulunmasıdır, bu da geleneksel görüntüleme tekniklerini kullanarak ayırt etmeyi zorlaştırır.

Bu sorunun üstesinden gelmek için, BAT hacmi tipik olarak pozitron emisyon tomografisi (PET) ve bilgisayarlı tomografi (BT) birleştirilerek ölçülür. Radyoaktif işaretli glikoz analoğu 18 F-fluourodeoksiglukoz (18F-FDG), BAT12'yi incelemek için kullanılan en yaygın izleyicidir. Bununla birlikte, denekleri iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakmak ve istilacı ve pahalı olmak gibi çeşitli sınırlamalara maruz kalmaktadır. Ek olarak, 18F-FDG izleyicisinin en büyük sınırlaması, serbest yağ asitlerinin BAT termojenezi13 için tercih edilen substratlar olduğu göz önüne alındığında ideal olmayan bir glikoz analogunun alımını ölçmesidir. 18F-FDG PET / CT tekniği, serbest yağ asitlerinin termojenez için bir substrat olarak alımını ölçmez ve bu nedenle BAT termojenezinin fizyolojik önemini ölçmez. İnsan BAT'sini değerlendirmek için kullanılan alternatif teknikler vardır: oksijen-15 etiketli su (15 O-O2) 14,11 C-asetat 15, uzun zincirli yağ asidi (18 F-floro-6-tiya-heptadekanoik asit)16 veya adenosin 17, ayrıca manyetik rezonans spektroskopisi 18 ve manyetik rezonans görüntüleme 19 alımının ölçülmesi, ancak bunlar hala son derece pahalıdır ve denekleri iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakır. Bu nedenle, insan BAT'ının nicelleştirilmesi için güvenilir, ucuz ve daha da önemlisi güvenli bir altın standardı eksiktir.

Kızılötesi termografi (IRT), bilinen bir BAT deposunu kaplayan cilt sıcaklığını ölçen alternatif bir non-invaziv görüntüleme tekniği20,21'dir. Bu, artan enerji harcaması anlamına gelse de, ölçülen sıcaklık çekirdek sıcaklığını aşmazsa, sıcaklıktaki ölçülen değişimin sadece değişen kan akışının bir sonucu olup olmadığı belirlenemez. Ayrıca, yerel sıcaklıkta ölçülen bir artış, genellikle istenen son nokta olan değiştirilmiş enerji harcamasının değerlerini sağlamaz. Bir dizi araştırma grubu, kafein müdahalesi veya soğuk uyaranın ardından insan BAT depolarındaki sıcaklık artışını ölçmek için IRT'yi kullanmıştır; Bu depo supraklaviküler fossa 22,23,24,25,26,27'dir.

Bununla birlikte, kafeinin BAT üzerindeki etkisinin doğrudan mı yoksa nöral devre yoluyla mı aracılık ettiği açık değildir. Kafeinin in vitro22'de adipositlerde kahverengileşme özelliklerini indüklediğine dair kanıtlar vardır ve önceki çalışmalar, kafeinin (100 mg) kalp atış hızı değişkenliğini arttırdığını göstermiştir, bu da vücutta sistemik olarak sempatik sinir tahrikinde bir artışın bir göstergesi olabilir27. Bu, merkezi sinir sistemi yoluyla kafeinin olumsuz bir kardiyo-dinamik etki olmadan termojenezi arttırdığı kemirgenlerdeki kanıtlarla uyumludur28.

BAT termogenezi için tercih edilen substrat, trigliseritler13'ten türetilen serbest yağ asitleri ve termojenez29'u sürdürmek için lipitleri dolaştıran aktif BAT sekestanları olduğundan, substrat kullanım ölçümleri BAT'nin fizyolojik aktivasyonunu değerlendirmede önemlidir. Solunum değişim oranı (RER), tüketilen oksijen hacminin (V̇O 2) ve üretilen karbondioksitin (V̇CO2) oranıdır30. 0.7'lik bir RR, yağ asidi metabolizmasının göstergesidir ve 1.0'lık bir GER, karbonhidrat metabolizmasının göstergesidir31. Bu nedenle, enerji harcamasındaki artışın üzerinde ve üstünde yağ asidi kullanımının tercih edildiğine dair kanıtlar, BAT termojenezinin önemli bir korelasyonudur.

Ek olarak, glikoz alımının BAT aktivitesinin bilinen bir korelasyonu olduğu göz önüne alındığında (yukarıya bakınız), substrat kullanımındaki değişime paralel olarak kan glukozundaki bir düşüş, BAT termogenezinin anahtar korelasyonlarıdır. Tek başına dolaylı kalorimetriyi kullanan önceki çalışmalar veya aç kalmış bireylerde sıcaklık kaydı ile birlikte, substrat kullanımında çok az veya hiç akut değişiklik olmadığını bildirmiştir32,33. Bu muhtemelen açlık durumu tarafından maskelendiğinden (preabsorptif metabolizmanın yağ kullanımını desteklediği yerlerde), IRT ve dolaylı kalorimetriyi karbonhidrat yüklemesi ile birleştirmeyi öneriyoruz.

Bu makale, klinik araştırmacıların IRT, dolaylı kalorimetri ve kan şekeri seviyelerini birleştirerek BAT'ın insanlardaki fizyolojik önemini güvenilir ve daha da önemlisi güvenli bir şekilde ölçmek için kullanabilecekleri adım adım bir yaklaşım sunmayı amaçlamaktadır. Bu teknik, denekler karbonhidrat yüklendikten ve farmakolojik BAT ajanlarına veya çevresel uyaranlara maruz kaldıktan sonra en iyi şekilde kullanılır. Bu yaklaşımın sonuçları, bireysel çalışma deneklerinde BAT'ın aktivasyonunu takiben BAT aktivitesini, substrat kullanımını ve enerji harcamasını incelemek için kullanılabilir27.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm katılımcılar (n = 8) yazılı bilgilendirilmiş onam vermiş ve tüm deneyler Üniversite İnsan Etik Komitesi tarafından onaylanmıştır; veriler Van Schaik ve ark.27'den elde edilmiştir.

1. Ekipman ve yazılım kurulumu

  1. Van Schaik ve ark.27'ye göre yağ kütlesini çift enerjili X-ışını absorpsiyometrisi (DXA) ile ölçün.
  2. Süresi dolmuş gazdan substrat kullanımını ve enerji harcamasını tahmin edin; Bunu, üreticinin yönergelerine göre bir solunum gazı analizörü kullanarak ölçün.
  3. Parmak (kılcal) delinme yoluyla kan örnekleri toplayın ve üreticinin yönergelerine göre bir glukometre kullanarak kan şekeri seviyelerini belirleyin.
  4. Üreticinin yönergelerine göre çekirdek vücut ısısı ölçümlerini belirlemek için temassız bir kızılötesi termometre kullanın (bu cihazın hatası ±0,2 ° C'dir).

2. Katılımcı ziyaretlerinden önceki prosedürler

  1. Tüm katılımcıları sağlık durumları açısından tarayın.
  2. Aşağıdaki dışlama kriterlerini belirleyin: >30 kg /m2'lik bir vücut kitle indeksi (BAT aktivitesinin adipozite34,35 ile ters korelasyonlu olması nedeniyle, reçeteli ilaçlar kullanan katılımcılar ve diabetes mellitus.
  3. Test seansından önce veya sonra, katılımcıların yağ kütlelerini ölçmek için bir DXA taramasından geçtiklerinden emin olun, çünkü BAT aktivitesi adipozite34,35 ile ters orantılıdır.
  4. Çalışmaya gelmeden önce 24 saat boyunca, katılımcıların herhangi bir yorucu egzersiz veya aktiviteden uzak durduklarından ve laboratuvara gelmeden önce 10 saat boyunca su orucu tuttuklarından emin olun.

3. Çalışma günündeki işlemler

  1. Oda sıcaklığındaki farklılıklardan kaynaklanan dış karışıklıkları en aza indirmek için verilerin toplandığı oda sıcaklığının sabit bir sıcaklığa ayarlandığından emin olun.
    NOT: Bu, yanlış termal veya metabolik ölçümlere neden olabilir. Bu deneyin amaçları doğrultusunda, termal nötr koşullar altında 22 ° C'de tutulan sıcaklık kontrollü bir oda kullanılmıştır.
  2. Katılımcılardan günlük hormon ritimlerini hesaba katmak için sabah 08: 00'de laboratuvara gelmelerini isteyin.
  3. Katılımcıların boy ve kilosunu ölçün.
  4. Temel ölçümler alınmadan önce katılımcılardan en az 30 dakika boyunca bir kaide üzerinde yatmalarını isteyin.
  5. 120 dakikalık bir süre boyunca, katılımcıların IRT, dolaylı kalorimetri, kan şekeri ve çekirdek sıcaklığını, süresi dolmuşO2ve CO2örneklemesini takiben her 15 dakikada bir ölçün (Şekil 1).
  6. Temel ölçümleri takiben, katılımcıların 0 dakika ile 15 dakika arasındaki zaman noktaları arasında üç karbonhidrat jeli (her biri 90 g glikoz) tüketimi yoluyla karbonhidrat yüklü olduklarından emin olun.
  7. Katılımcıların karbonhidrat yükünden 45 dakika sonra tedaviyi aldıklarından emin olun. Bu protokolü takip etmek için, müdahale27 olarak 100 mg kafein kapsülü kullanın.
    NOT: Müdahale ve plasebo arasında 7 günlük bir yıkama süresi gereklidir, yani kafein ve plasebo tedavisi arasında 7 günlük bir süre gereklidir.

4. Dolaylı kalorimetri

  1. Bir solunum gazı analizörü kullanılarak ölçüldüğü gibi, süresi dolmuş gazdan enerji harcamasını ve substrat kullanım değerlerini tahmin edin. Üreticinin talimatlarını izleyerek solunum gazı analizörünün kalibrasyonunu tamamlayın.
  2. Oda havasının verilmesine ve metabolik verilerin elde edilmesine izin vermek için soğuk sterilize edilmiş silikon maskeyi katılımcıya takın. Maskenin önceden sterilize edilmiş bir yeniden solunum yapmayan valf (iki yönlü yeniden solunum yapmayan valf) ile donatıldığından emin olun ve bir ağ bağlantısı ile katılımcının yüzüne sabitleyin ve sızıntıları kontrol edin.
  3. İnspiratuar ve ekspiratuar tüplerin bağlı olduğundan emin olun.
  4. Dijital veri dosyasını elektronik tablo biçiminde dışa aktarın.
  5. Süresi dolmuşO2 ve CO2'yiortalama 5 s ile örnekleyin. Bu, enerji harcamasını ve solunum değişim oranını ölçer (Şekil 1). Ek önlemleri tamamlamak için yüz maskesini çıkarın.
  6. Substrat oksidasyon oranlarını (karbonhidrat ve lipit oksidasyonu) ve toplam enerji harcamasını protein olmayan Weir denklemlerini kullanarak hesaplayın 1-331,36:
    Yağ oksidasyon hızı (g/dak−1) = (1.695 VO 2)-(1.701 VCO2) (1)
    Karbonhidrat oksidasyon hızı (g/dak−1) = (4.585 VCO 2) -(3.226 VO 2) (2)
    Enerji Harcaması (kcal/dak) = (3,94 × VO 2)+ (1,1 × VCO2) (3)

5. Plazma kan şekeri ölçümleri

  1. Süresi dolmuş gaz ölçümlerinin her turunu takiben parmak delme ve bir glukometre ile kan şekeri okumaları yapın (Şekil 2).

6. Çekirdek sıcaklığı

  1. Süresi dolmuş gaz ölçümlerinin her turundan sonra çekirdek sıcaklığını (Tcore) kaydedin. İdeal olarak, çekirdek sıcaklığını rektal veya intra-işital olarak ölçün (Şekil 2).
    NOT: COVID-19 güvenli uygulamaları sayesinde kişiden kişiye teması en aza indirin.
  2. Katılımcıların sırtüstü yattığından ve başlarının nötr konumda olduğundan emin olun. Temassız termometreyi sürekli olarak katılımcının alnının ortasına doğru yönlendirin.

7. Kızılötesi termografi

  1. IRT'yi, süresi dolmuş gaz ölçümlerinin her turunu takiben uygulayın (Şekil 2).
  2. Katılımcılardan, göğüs bölgesinden boyun bölgesine açıkta kalacak şekilde, dümdüz ileriye bakan dik bir pozisyonda oturmalarını isteyin (Şekil 3).
  3. Ön boyun ve üst göğüs bölgesinin kızılötesi görüntülerini elde etmek için bir termal görüntüleme kamerası kullanın.
    1. Fotoğraf makinesini nesnenin yüzünden 1 m uzakta boyun hizasında bir tripod üzerine yerleştirin (Şekil 4D). Aşağıdaki ayarları kullanın: dedektör tipi = soğutulmamış mikrobolometre; dedektör aralığı = 17 μm; kamera spektral aralığı = 7,5-14,0 μm; termal hassasiyet = 30 °C'de 20 mK; lensler = 36 mm; çözünürlük = 1.024 piksel x 768 piksel.
    2. Fotoğraf makinesini açın.
    3. Netleme halkasını döndürerek kameranın odağını ayarlayın.
      NOT: Netlemenin doğru ayarlanması çok önemli. Yanlış odak ayarı sıcaklık ölçümünü etkiler.
    4. Lazer işaretçisini katılımcının boynunun orta çizgisine getirin.
    5. Görüntüyü çekin.
      NOT: Hafıza kartı kullanıldığında görüntü otomatik olarak kaydedilir.

8. Görüntü analizi

  1. Yüzey sıcaklığının analizi için anterior toraks ve boynun üç bölgesini seçin: iki taraflı olarak supraklaviküler fossada (SCF) BAT'ın üzerinde bulunan deri ve boynun lateral bölgesi, sternal alan kontrol referans noktası (Tref) olarak kabul edilir, çünkü bu alan BAT içermez (Şekil 4A-C).
  2. Sol ve sağ SCF alanlarına üçgen ilgi bölgeleri (ROI'ler) ve sternal bölge üzerine dairesel bir YG yerleştirin.
  3. Gerekli bölgeler çapraz konumlandırıldığında, yazılımın seçilen her bölge için sıcaklığın ortalama ve standart sapmasını görüntülediğini onaylayın.

9. Veri analizi

  1. Açıklanan teknikleri kullanarak müdahalelerin analizi için çift kör bir yaklaşım kullanın. Veri toplama veya analizinde yer almayan bir araştırmacının müdahaleleri genel olarak kodlamasını sağlayın.
  2. İstatistiksel analizi gerçekleştirin.
    1. Ölçülen tek zaman noktasından IRT, çekirdek sıcaklığı ve kan şekeri verileri için ortalamaları hesaplayın.
    2. 10 dakikalık dönemlerde RER, yağ oksidasyonu, karbonhidrat oksidasyonu ve enerji harcaması için ortalamaları hesaplayın.
    3. Enerji harcaması için, her grup için enerji harcama oranını toplayın ve müdahale öncesi ve sonrası olarak ayırın.
      NOT: Verileri analiz etmek üzere istatistiksel testler için Van Shaik ve ark.'ya bakınız27.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 1 ve Şekil 2, çalışma tasarımının bir akış şemasını sunmaktadır. Protokol kurulumunun görüntüleri Şekil 3'te gösterilmiştir. Katılımcı özellikleri Tablo 1'de bulunabilir. Taban çizgisi (Şekil 4A), karbonhidrat yükü sonrası (Şekil 4B) ve kafein takviyesinden sonraki 60 dakika (Şekil 4C) dahil olmak üzere bir katılımcının görüntülerinin IRT'sinin temsili örnekleri, kamera kurulumunun temsili bir görüntüsü ile Şekil 4D'de sunulmuştur. Özellikle, Şekil 4A-C, müdahaleyi takiben supraklaviküler fossa sıcaklığındaki (Tscf) değişikliklerin görsel bir temsilini sağlar; sıcaklıktaki farklar özellikle Şekil 4B ve Şekil 4C arasında belirgindir.

Şekil 5A-C'de, Van Schaik ve ark.'nın sonuçları Tscf'yi (Şekil 5A), bir referans noktasının sıcaklığını göstermektedir (Tref; Şekil 5C) ve çekirdek sıcaklığı (Tcore; Şekil 5B) taban çizgisinden (0 dakika) veri toplamanın tamamlanmasına (120 dakika) kadar. Veriler, plasebo27 ile karşılaştırıldığında kafein müdahalesini göstermektedir. Bu makalede açıklanan sonuçlar tamamen bu yayınlanmış makaleyi temsil etmektedir. Ayrıca, Tscf üzerindeki veriler bir grup etkisi göstermez. İstatistikler Van Schaik ve ark.27'nin ek verilerinde bulunabilir.

Supraklaviküler sıcaklıktaki belirgin artış, Şekil 6'da gösterildiği gibi, substrat kullanımındaki değişiklikler ve müdahaleyi takiben kan şekeri seviyelerinin hızlı bir şekilde düşmesi ile çakışmaktadır. Bu sonuçlar, Tref ve Tcore sıcaklıkları için sıcaklıktaki değişim eksikliği ile birleştiğinde (Şekil 5B, C) BAT termojenezinin göstergesidir. Ek olarak, enerji harcaması arttıkça (Şekil 6E), RER azalır (Şekil 6A), bu da müdahaleyi takiben yağ oksidasyonunun artmasıyla çakışır (Şekil 6B).

figure-results-1
Şekil 1: Her 15 dakikalık dönemde tamamlanması gereken zamanla birlikte ölçülerin şeması. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-2
Şekil 2: Etüt tasarımının akış şeması şeması. Deneysel süreç. Siyah kare = karbonhidrat yükünün zamanı; siyah daire = müdahale zamanı. Kısaltmalar: IRT = kızılötesi termografi; BGL = kan şekeri seviyeleri. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-3
Şekil 3: Protokolün temsili görüntüleri. (A) Katılımcı hazır bulunmadan kurulum; (B) katılımcıların başlangıçta veri toplanması; (C) dolaylı kalorimetri bilgisayarı; (D) Temel ölçümlerden sonra karbonhidrat yükünü tüketen katılımcı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-4
Şekil 4: IRT ve kamera kurulumunun temsili örnekleri. Bir katılımcıdan termal görüntüler, (A) taban çizgisinde, (B) karbonhidrat yükünden sonra ve (C) kafein müdahalesinden 60 dakika sonra, (D) kamera kurulumunun temsili bir görüntüsü ile. Kısaltma: IRT = kızılötesi termografi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-5
Şekil 5: Müdahalenin sıcaklık ölçümleri üzerindeki etkileri. Bir karbonhidrat yükünü (zaman noktası = 0) ve bir kafein müdahalesinin veya plasebo kapsülünün (zaman = 45 dakika ila 120 dakika) uygulanmasını takiben katılımcılarda (A) Tscf, (B) Tcore ve (C) Tref'in temel ham sıcaklık değişimleri27. Bu rakam Van Schaik ve ark.27'den değiştirilmiştir. (A-C) Açık gri kutu 1 = karbonhidrat yükünün süresi; kutu 2 = ön müdahale; koyu gri kutu 3 = müdahale sonrası; mavi daireler = kafein müdahalesi; Siyah üçgenler = plasebo müdahalesi. Veriler, kutuda ve bıyık grafiklerinde gösterilen tüm noktalarla minimum ila maksimum olarak ifade edilir. Varyans, müdahale başına ortalama ± SD, n = 8 olarak ifade edilir; * kafein etkileşim etkisini temsil eder (*p < 0.05). Veri değerleri, tekrarlanan ölçümlerle üç yönlü varyans analizi kullanılarak analiz edilmiştir. Kısaltmalar: Tscf = supraklaviküler fossadaki sıcaklık; Tcore = çekirdek sıcaklığı; Tref = kontrol referans noktası. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

figure-results-6
Şekil 6: Müdahalenin metabolik önlemler üzerindeki etkileri. (A) RER, (B) yağ oksidasyon hızı, (C) karbonhidrat oksidasyon hızı, (D) kan şekeri seviyeleri ve (E) karbonhidrat yükünü (zaman = 0) ve bir kafein kapsülü veya plasebo kapsülünün uygulanmasını (zaman = 45 dakika ila 120 dakika) takiben katılımcılarda enerji harcamasındaki değişiklikler. Açık gri kutu 1 = karbonhidrat yükünün süresi; kutu 2= ön müdahale; koyu gri kutu 3 = müdahale sonrası; mavi daireler = kafein müdahalesi; Siyah üçgenler = plasebo müdahalesi. Veriler, kutuda ve bıyık grafiklerinde gösterilen tüm noktalarla minimum ila maksimum olarak ifade edilir. (E) Müdahalelerin uygulanmasından önce ve sonra; gri çubuk = plasebo müdahalesi; mavi bar = kafein müdahalesi. Varyans, müdahale başına ortalama ± SD, n = 8 olarak ifade edilir; * kafein etkileşim etkisini temsil eder (*p < 0.05). Veri değerleri, tekrarlanan ölçümlerle üç yönlü varyans analizi kullanılarak analiz edilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Tüm katılımcılar
n8
Yaş, yıl22 ± 2
Yükseklik, cm176 ± 5
Ağırlık, kg74 ± 8
VKİ, kg/m2 23 ± 2
Vücut yağı, %20 ± 8

Tablo 1: Katılımcı demografisi. Değerler, aksi belirtilmedikçe SD ± araçlardır. Bu tablo Van Schaik ve ark.27'den alınmıştır.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada gösterdiğimiz yöntem, insanlarda BAT termojenezini ölçmek için teknik olarak basit, güvenli ve uygun maliyetli bir protokoldür. Protokol, IRT'yi hem enerji harcaması (EE) hem de substrat kullanımı ölçümleriyle ilişkilendirerek, değişen cilt kan akışına bağlı yerel ısınma ile termogeneze bağlı daha derin ısınma arasında ayrım yapmak için IRT'yi kendi başına kullanmanın güvenilirliği ile ilgili endişeleri ele almaktadır. Bu teknik iyonlaştırıcı radyasyon kullanmadığından, PET görüntüleme teknikleriyle mümkün olmayan tekrarlanan ölçümlerin analizine izin verir. Son olarak, PET görüntüleme teknikleri BAT aktivasyonunu tanımlayabilse de, bu protokolün ölçtüğü fizyolojik sonuçları (artan sıcaklık ve EE) rapor etmezler.

Burada açıklanan protokolün gücü, uyarılmış BAT termojenezinin sonucunu destekleyen dört kanıt çizgisi olmasıdır: (1) bitişik referans bölge üzerinde değişmemiş çekirdek sıcaklığına ve stabil cilt sıcaklığına paralel olarak artan ölçülen Tscf; (2) artan enerji harcaması; (3) substrat kullanımında bir değişiklik; ve (4) kan şekeri seviyelerinde bir düşüş. Yakınsak gözlemlerin tümü, BAT termojenezi için öngörülen sonuçlarla tutarlıdır. Protokolün önemli kısmı, müdahale öncesi karbonhidrat metabolizmasını sağlamak için katılımcıların karbonhidrat yüklemesidir. BAT termogenezi, RER'deki düşüşle gösterildiği gibi, substrat metabolizmasını karbonhidratlardan serbest yağ asitlerine geçirir. BAT termojenezi için tercih edilen substrat serbest yağ asitleri olsa da, aktif BAT'a önemli miktarda glikoz alımı iyi bilinmektedir 5,6,7. Bu nedenle, BAT termojenezi ile eşzamanlı olarak kan şekeri seviyelerinde bir düşüş gözlemliyoruz. Substrat kullanımındaki (RER) karşılıklı değişimi ve açlık halindeki kan şekeri seviyelerindeki düşüşü gözlemlemek mümkün olmayacaktır.

Önceki çalışmalar, artmış Tscf'nin (IRT ile ölçülen) BAT termojenezini sonuçlandırmak için yeterli olduğu sonucuna varmıştır. Bununla birlikte, bu sonuç sadece Tscf çekirdek sıcaklığını aşarsa kesindir. Tscf çekirdek sıcaklığından düşük veya ona eşitse, artan cilt kan akışı nedeniyle sıcaklıktaki lokal bir değişiklik göz ardı edilemez. Sistematik bir derleme, IRT'nin tek başına supraklaviküler cilt sıcaklığındaki artışların BAT termojenezi37'ye bağlı olup olmadığını belirleyemediği sonucuna varmıştır. İnceleme, en yaygın yöntemin (18F-FDG PET / BT) glikozun BAT37'ye alımını ölçtüğünü belirtmiştir. Bununla birlikte, BAT termojenezi için tercih edilen substrat yağ asitleri13'tür. Bu metodolojik sorun, IRT verilerinin doğrulanmasında PET / BT verileri arasında anlamlı bir karşılaştırmayı önler, çünkü bu ölçümlerden herhangi biri tek başına BAT'ın gerçek metabolik aktivitesinin uygun bir ölçüsü değildir, çünkü BAT termojenezi nedeniyle enerji harcaması ve substrat kullanımındaki değişimi gösteremez. Bununla birlikte, burada açıklanan protokolle, sadece sıcaklıktaki değişimi ölçmekle kalmaz, aynı zamanda BAT termojenezinin önemli bir fizyolojik sonucu olan enerji harcamasındaki artışı da doğrulayabiliriz. IRT, BAT termojenezi ile ilişkili sıcaklık ve sıcaklık değişimlerini ölçmek için temassız, invaziv olmayan ve nispeten ucuz bir yöntemdir. Buna karşılık, PET-BT pahalıdır ve bireyleri iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakır, böylece bu yöntemin uygulanabilirliğini klinik görüntüleme çalışmalarının küçük retrospektif analizleriyle sınırlar. Mevcut protokolün büyük ölçekli, randomize klinik çalışmalara uygulanması nispeten basit ve uygun maliyetli olacaktır.

Kafein müdahalesini takiben karbonhidrat oksidasyonundaki azalmanın, müdahaleye bağlı olarak artan BAT termojenezinin bir sonucu olarak substrat kullanımındaki değişim ile açıklanabileceğini belirtmek önemlidir. İnsülin sinyalizasyonunun ölçümleri bu çalışmanın sonuçlarını daha sağlam hale getirecektir. Bununla birlikte, bu çalışmanın sonuçlarına dayanarak, kafeinin BAT üzerindeki etki yoluyla insülin sinyallemesini etkileyip etkilemeyeceği veya kan şekerindeki düşüşün BAT'ın daha fazla enerji substratı almasının bir sonucu olup olmadığı açık değildir.

18F-FDG PET / BT yöntemi, özellikle besin maddelerinin veya diyet bileşenlerinin BAT aktivitesi üzerindeki etkisini araştırırken, BAT'nin fizyolojik aktivitesini ölçmek ve ölçmek için kullanıldığında çeşitli doğal sınırlamalara sahiptir. 18F-FDG PET / CT yöntemi, kas dokusu tarafından glikoz alımında beslenmeye bağlı artışlardan kaçınmak için deneklerin oruç tutmasını gerektirir, bu da hem BAT hem de BAT fonksiyonunun tespitini önemli ölçüde azaltabilir38. Ayrıca, bu teknik tek başına BAT aktivasyonunun fizyolojik etkisini veya derecesini ölçemez. Ek olarak, iyonlaştırıcı radyasyonun PET görüntüleme çalışmalarında kullanılması, tekrarlanan önlemler çapraz çalışmalarının tasarlanması için etik ve sağlık ve güvenlik engelidir. Ek olarak, 18F-FDG sadece glikoz alımını temsil eder, bu da glikoz metabolizmasını ölçmekle aynı değildir. BAT sıcaklığını ölçmeden ve kan şekeri seviyelerini dolaylı kalorimetri ile birleştirmeden önce karbonhidrat yükleme konularının bu yöntemi, termojenezin fizyolojik etkisini ve aksi takdirde açlık durumunda mevcut olmayacak olan değişen substrat kullanımını titizlikle ölçmemizi sağlar.

Güçlü yönler ve sınırlamalar
Bu protokolün sadece BAT'yi incelemekten daha geniş etkileri vardır. Müdahaleden önce karbonhidrat yükleyen katılımcılar tarafından, hem karbonhidrat yüklemesine hem de kafein müdahalesine yanıt olarak kan şekeri seviyelerinin salınımı ve ayrıca substrat kullanımındaki değişiklikler gözlemlenebilir. Bu nedenle, bu teknik insan dolaylı kalorimetri çalışmalarını ve metabolik önlemleri geliştirmek için kullanılabilir. Bu çalışmanın sonuçlarının, soğuğa maruz kalma veya adrenerjik stimülasyon gibi diğer müdahalelerin ardından çoğaltılıp çoğaltılamayacağı henüz bilinmemektedir. Bununla birlikte, bu çalışmanın sonuçları, farklı bir diyet bileşeni olan Capsicum annuum27 ile yapılan müdahaleyi takiben çoğaltılmıştır. Açıklanan teknikler kullanılarak müdahalelerin analizi için çift kör bir yaklaşım kullanılarak sonuçlara ek titizlik ve güven elde edilebilir ve bu kolayca uygulanabilir27.

Oda sıcaklığı katılımcıdan katılımcıya sabit tutulduğundan, çeşitli oda sıcaklığının potansiyel karışıklığı bu protokolde geçerli değildir. Ek olarak, solunum gazı analizörünün kalibrasyonu sırasında nem dikkate alınmıştır. Bu, bu ekipman parçasının kurulumunda çıkarılır, çünkü kalibrasyon üreticinin talimatına göre tamamlanır.

Ölçüm ve tedavi için zaman aralıkları, protokolün sorun giderme işleminin yapıldığı küçük bir pilot çalışmanın ardından belirlendi. Temel olarak, ölçüm için zaman aralıkları, araştırmacının ölçümleri yapması ve katılımcının rahatlığı için gereken süreye göre belirlenmiştir. Müdahalenin zamanı, müdahalenin serbest yağ asidi oksidasyonunu (yani BAT termojenezini) arttırıp artırmadığını ve karbonhidrat oksidasyonunu azaltıp azaltmadığını araştırmak için karbonhidrat yükünü takiben karbonhidrat metabolizmasının gerçekleşmesi için geçen süreye dayanarak belirlendi.

Özellikle, kılcal ve venöz glukoz seviyeleri arasında farklılıklar vardır39. Bununla birlikte, hastane dışı bakım bağlamında, kan şekeri seviyelerinin ölçülmesinin en yaygın yolu, elde tutulan, bakım noktası glukometresi40 tarafından analiz edilen kılcal kökenli bir kan örneğidir. Ek olarak, klinik olmayan bir ortamda sağlıklı bireylerde (bu protokole dahil edilenlere benzer), bakım noktası, kılcal tabanlı glukometre41 kullanılarak ölçüldüğünde kılcal damar ve venöz kan şekeri seviyeleri arasında istatistiksel olarak anlamlı, ancak klinik olarak anlamlı olmayan bir fark vardır. Bu bağlamda, piyasada bulunan çoğu bakım noktası glukometresinin kılcal kan örneklerini analiz etmek için tasarlanması nedeniyle kılcal örnekleme en uygun yaklaşım olmaya devam edecektir41. Klinik açıdan bakıldığında, venöz kan şekerinin üstün bir analiz yöntemi olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, venöz kan örneklemesi sadece pahalı değildir ve özel ekipman gerektirir (ibid), aynı zamanda invazivdir. Protokol sırasında advers olay riskini arttırmanın etik hususları, venöz kan şekeri42'nin vekil ölçüsü olarak kılcal kan şekerinin yüksek korelasyonunu ve güvenilirliğini gösteren bildirilen literatürle dengelenmelidir. Buradaki anahtar, elbette, diyabeti teşhis etmek için değil, kılcal kan şekeri izlemenin uygun bir protokolden daha fazlası olduğu kan şekeri seviyelerindeki değişiklikleri ölçmek için yola çıkmamızdır.

Glikoz termojenezi indükleyebilir ve tek öğünler BAT43'ü aktive edebilir. Bununla birlikte, ve daha da önemlisi, bu makalede yer alan veriler, müdahale grubunda veya plasebo grubunda glikoz yüklemesinin anlamlı bir etkisini göstermemektedir. Ayrıca, makalede yer alan veriler, üçüncü bir müdahaleyi (Capsicum annuum) içeren Van Schaik ve arkadaşlarının sonuçlarından türetilmiştir ve glikoz yükü, önlemler üzerinde önemli bir etki yaratmamıştır27.

Bu protokolün sadece düşük vücut yağı ve aktif BAT'ı olan erkek katılımcılarda kullanıldığı belirtilmelidir (kontrol edilebilir değişkenlerin sayısını azaltmak için kadınlar çalışmadan çıkarılmıştır). İnsanlarda adipozite ve BAT kütlesi arasında bilinen ters bir korelasyon vardır44. Ek olarak, diyet ve egzersiz yoluyla kilo vermiş daha önce obez kişilerin daha düşük bir bazal metabolizma hızına sahip oldukları ve normal kiloyu korumak için daha düşük kalorili diyetler tüketmeleri gerektiği bilinmektedir45,46. Ayrıca, BAT aktivitesi BAT büyümesini uyarabilir8. Burada açıklanan yöntem, metabolik hastalıklarla ilişkili BAT aktivitesindeki değişiklikleri diğer tekniklerin sağlamadığı bir şekilde araştırmak için uzun vadeli çalışmalara izin verecektir.

Son
Sonuç olarak, bir karbonhidrat yükünü takiben IRT ve dolaylı kalorimetri kullanarak insan kahverengi yağ dokusu aktivitesini ölçmek için bir ölçüm yaklaşımı gösteriyoruz. Kritik adımlar şunları içerir: 1) BAT termojenezinin fizyolojik kapsamının ve değiştirilmiş substrat kullanımının ölçülmesine izin vermek için dolaylı kalorimetri ve kan şekeri seviyelerini birleştirirken, BAT sıcaklığını ölçmeden önce açlık durumunda olan katılımcıları karbonhidrat yüklemek; 2) Anatomik konuma bağlı olarak BAT aktivasyonunun göstergesi olabilecek Tscf'deki herhangi bir artışı göstermek için ilgili IRT BAT depolarını ve sıcaklıklarını bir referans noktasından ve çekirdek sıcaklığından değerlendirmek. Bu nicel ölçümlerin, BAT'ın yetişkin insan enerji metabolizmasına ve termoregülasyonuna katkısının daha doğru bir şekilde değerlendirilmesine izin verdiğine inanıyoruz. Bu kapsamlı yaklaşım, araştırmacılar tarafından BAT fizyolojisini incelemek ve gelecekte insan BAT aktivasyon yaklaşımlarını geliştirmek için yeni bir standart olarak hizmet etmek için kullanılmalıdır.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak çıkar çatışmaları yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çalışmamıza katılımlarından dolayı tüm çalışma gönüllülerine teşekkür ederiz. Bu çalışma Holsworth Araştırma Girişimi, La Trobe Üniversitesi ve Savunma Bilimleri Enstitüsü (DSI, Avustralya) tarafından desteklenmiştir.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Otomatik Tansiyon AletiOmron SEM-2 advanced, Omron, Kyoto, Japonya
Çift enerjili X-ışını absorpsiyometri tarayıcısı ve nbsp;Hologic Horizon, Hologic Inc., Bedford, MA,
EKG elektrotlarıAmbu Blue Sensor R, Malezya
Beş kurşunlu EKGMedilog AR12 plus; Schiller, Almanya
FLIR E60 kameraFLIR Sistemleri Avustralya, Melbourne, Avustralya
FLIR Araştırma Stüdyosu Profesyonel SürümFLIR Sistemleri Avustralya, Melbourne, Avustralya
Freestyle Optium XceedAbbott Diyabet Bakımı, Alameda, Kanada
Glikoz JeliKazananlar Sporcu Beslenmesi, Martha Dağı, Victoria, Avustralya
MaskeSoğuk sterilize edilmiş silikon maske7400 serisi Oro-Nazal Maske, Hans Rudolph
Medilog Darwin2 yazılımProfesyonel; Schiller, Almanya
Temassız Kızılötesi Termometre Berrcom, JXB-178, Guangdong, Çin
Optium Glikoz Şeridi XceedAbbott Diyabet Bakımı, Alameda, Kanada
ParvoMedics TrueOne 2400 solunum gazı analizörüParvoMedics Inc, East Sandy, UT, ABD
Önceden sterilize edilmiş yeniden solumayan valfİki yeniden solumayan valf T-Şekli konfigürasyonu, 2600 Orta veya 2700 Büyük, Hans Rudolph
ABD

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. The New England. Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).">Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. The New England. Journal of Medicine. 360 (15), 1509-1517 (2009).
  2. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. The New England Journal of Medicine. 360 (15), 1500-1508 (2009).">van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. The New England Journal of Medicine. 360 (15), 1500-1508 (2009).
  3. Functional brown adipose tissue in healthy adults. New England Journal of Medicine. 360 (15), 1518-1525 (2009).">Virtanen, K. A., et al. Functional brown adipose tissue in healthy adults. New England Journal of Medicine. 360 (15), 1518-1525 (2009).
  4. Integration of body temperature into the analysis of energy expenditure in the mouse. Molecular Metabolism. 4 (6), 461-470 (2015).">Abreu-Vieira, G., Xiao, C., Gavrilova, O., Reitman, M. L. Integration of body temperature into the analysis of energy expenditure in the mouse. Molecular Metabolism. 4 (6), 461-470 (2015).
  5. Different metabolic responses of human brown adipose tissue to activation by cold and insulin. Cell Metabolism. 14 (2), 272-279 (2011).">Orava, J., et al. Different metabolic responses of human brown adipose tissue to activation by cold and insulin. Cell Metabolism. 14 (2), 272-279 (2011).
  6. Brown fat activation mediates cold-induced thermogenesis in adult humans in response to a mild decrease in ambient temperature. Journal of Clinical Endocrinology Metabolism. 98 (7), 1218-1223 (2013).">Chen, K. Y., et al. Brown fat activation mediates cold-induced thermogenesis in adult humans in response to a mild decrease in ambient temperature. Journal of Clinical Endocrinology Metabolism. 98 (7), 1218-1223 (2013).
  7. Brown adipose tissue oxidative metabolism contributes to energy expenditure during acute cold exposure in humans. The Journal of Clinical Investigation. 122 (2), 545-552 (2012).">Ouellet, V., et al. Brown adipose tissue oxidative metabolism contributes to energy expenditure during acute cold exposure in humans. The Journal of Clinical Investigation. 122 (2), 545-552 (2012).
  8. Effects of caffeine on brown adipose tissue thermogenesis and metabolic homeostasis: A review. Frontiers in Neuroscience. 15, 54(2021).">Van Schaik, L., Kettle, C., Green, R., Irving, H., Rathner, J. Effects of caffeine on brown adipose tissue thermogenesis and metabolic homeostasis: A review. Frontiers in Neuroscience. 15, 54(2021).
  9. Temperature-acclimated brown adipose tissue modulates insulin sensitivity in humans. Diabetes. 63 (11), 3686(2014).">Lee, P., et al. Temperature-acclimated brown adipose tissue modulates insulin sensitivity in humans. Diabetes. 63 (11), 3686(2014).
  10. The distribution of brown adipose tissue in the human. Journal of Anatomy. 112 (1), 35-39 (1972).">Heaton, J. M. The distribution of brown adipose tissue in the human. Journal of Anatomy. 112 (1), 35-39 (1972).
  11. Innervation of supraclavicular adipose tissue: A human cadaveric study. PLoS One. 15 (7), 0236286(2020).">Sievers, W., et al. Innervation of supraclavicular adipose tissue: A human cadaveric study. PLoS One. 15 (7), 0236286(2020).
  12. Non-invasive methods for the assessment of brown adipose tissue in humans. The Journal of Physiology. 596 (3), 363-378 (2018).">Chondronikola, M., Beeman, S. C., Wahl, R. L. Non-invasive methods for the assessment of brown adipose tissue in humans. The Journal of Physiology. 596 (3), 363-378 (2018).
  13. Brown adipose tissue energy metabolism in humans. Frontiers in Endocrinology. 9, 447(2018).">Carpentier, A. C., et al. Brown adipose tissue energy metabolism in humans. Frontiers in Endocrinology. 9, 447(2018).
  14. Human brown adipose tissue [15O] O2 PET imaging in the presence and absence of cold stimulus. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 43 (10), 1878-1886 (2016).">Raiko, J., et al. Human brown adipose tissue [15O] O2 PET imaging in the presence and absence of cold stimulus. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 43 (10), 1878-1886 (2016).
  15. Selective impairment of glucose but not fatty acid or oxidative metabolism in brown adipose tissue of subjects with type 2 diabetes. Diabetes. 64 (7), 2388-2397 (2015).">Blondin, D. P., et al. Selective impairment of glucose but not fatty acid or oxidative metabolism in brown adipose tissue of subjects with type 2 diabetes. Diabetes. 64 (7), 2388-2397 (2015).
  16. Dietary fatty acid metabolism of brown adipose tissue in cold-acclimated men. Nature Communications. 8, 14146(2017).">Blondin, D. P., et al. Dietary fatty acid metabolism of brown adipose tissue in cold-acclimated men. Nature Communications. 8, 14146(2017).
  17. Regulation of human brown adipose tissue by adenosine and A2A receptors-studies with [15O] H2O and [11C] TMSX PET/CT. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (3), 743-750 (2019).">Lahesmaa, M., et al. Regulation of human brown adipose tissue by adenosine and A2A receptors-studies with [15O] H2O and [11C] TMSX PET/CT. European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 46 (3), 743-750 (2019).
  18. Human brown adipose tissue temperature and fat fraction are related to its metabolic activity. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 102 (4), 1200-1207 (2017).">Koskensalo, K., et al. Human brown adipose tissue temperature and fat fraction are related to its metabolic activity. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 102 (4), 1200-1207 (2017).
  19. Characterizing active and inactive brown adipose tissue in adult humans using PET-CT and MR imaging. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 311 (1), 95-104 (2016).">Gifford, A., Towse, T. F., Walker, R. C., Avison, M. J., Welch, E. B. Characterizing active and inactive brown adipose tissue in adult humans using PET-CT and MR imaging. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism. 311 (1), 95-104 (2016).
  20. Thermal imaging is a noninvasive alternative to PET/CT for measurement of brown adipose tissue activity in humans. Journal of Nuclear Medicine. 59 (3), 516-522 (2018).">Law, J., et al. Thermal imaging is a noninvasive alternative to PET/CT for measurement of brown adipose tissue activity in humans. Journal of Nuclear Medicine. 59 (3), 516-522 (2018).
  21. A systematic review on the role of infrared thermography in the brown adipose tissue assessment. Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders. 21 (1), 37-44 (2020).">Brasil, S., et al. A systematic review on the role of infrared thermography in the brown adipose tissue assessment. Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders. 21 (1), 37-44 (2020).
  22. Caffeine exposure induces browning features in adipose tissue in vitro and in vivo. Scientific Reports. 9 (1), 9104(2019).">Velickovic, K., et al. Caffeine exposure induces browning features in adipose tissue in vitro and in vivo. Scientific Reports. 9 (1), 9104(2019).
  23. Physically active men with high brown adipose tissue activity showed increased energy expenditure after caffeine supplementation. Journal of Thermal Biology. 99, 103000(2021).">Pérez, D. I. V., et al. Physically active men with high brown adipose tissue activity showed increased energy expenditure after caffeine supplementation. Journal of Thermal Biology. 99, 103000(2021).
  24. Thermal imaging to assess age-related changes of skin temperature within the supraclavicular region co-locating with brown adipose tissue in healthy children. The Journal of Pediatrics. 161 (5), 892-898 (2012).">Symonds, M. E., et al. Thermal imaging to assess age-related changes of skin temperature within the supraclavicular region co-locating with brown adipose tissue in healthy children. The Journal of Pediatrics. 161 (5), 892-898 (2012).
  25. Glucagon increases energy expenditure independently of brown adipose tissue activation in humans. Diabetes, Obesity and Metabolism. 18 (1), 72-81 (2016).">Salem, V., et al. Glucagon increases energy expenditure independently of brown adipose tissue activation in humans. Diabetes, Obesity and Metabolism. 18 (1), 72-81 (2016).
  26. Hot fat in a cool man: Infrared thermography and brown adipose tissue. Diabetes, Obesity and Metabolism. 13 (1), 92-93 (2011).">Lee, P., et al. Hot fat in a cool man: Infrared thermography and brown adipose tissue. Diabetes, Obesity and Metabolism. 13 (1), 92-93 (2011).
  27. Both caffeine and Capsicum annuum fruit powder lower blood glucose levels and increase brown adipose tissue temperature in healthy adult males. Frontiers in Physiology. 13, 870154(2022).">Van Schaik, L., et al. Both caffeine and Capsicum annuum fruit powder lower blood glucose levels and increase brown adipose tissue temperature in healthy adult males. Frontiers in Physiology. 13, 870154(2022).
  28. but not anxiogenic, doses of caffeine act centrally to activate interscapular brown adipose tissue thermogenesis in anesthetized male rats. Scientific Reports. 11 (1), 113(2021).">Van Schaik, L., et al. but not anxiogenic, doses of caffeine act centrally to activate interscapular brown adipose tissue thermogenesis in anesthetized male rats. Scientific Reports. 11 (1), 113(2021).
  29. Substrate utilization by brown adipose tissue: What's hot and what's not. Frontiers in Endocrinology. 11, 571659(2020).">McNeill, B. T., Morton, N. M., Stimson, R. H. Substrate utilization by brown adipose tissue: What's hot and what's not. Frontiers in Endocrinology. 11, 571659(2020).
  30. Animal Physiology: Adaptation and Environment. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (1997).">Schmidt-Nielsen, K. Animal Physiology: Adaptation and Environment. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. (1997).
  31. Table of nonprotein respiratory quotient: An update. Canadian Journal of Sport Sciences. 16 (1), 23-29 (1991).">Peronnet, F., Massicotte, D. Table of nonprotein respiratory quotient: An update. Canadian Journal of Sport Sciences. 16 (1), 23-29 (1991).
  32. Effect of capsinoids on energy metabolism in human subjects. British Journal of Nutrition. 103 (1), 38-42 (2010).">Galgani, J. E., Ryan, D. H., Ravussin, E. Effect of capsinoids on energy metabolism in human subjects. British Journal of Nutrition. 103 (1), 38-42 (2010).
  33. CH-19 sweet, a non-pungent cultivar of red pepper, increased body temperature and oxygen consumption in humans. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 65 (9), 2033-2036 (2001).">Ohnuki, K., et al. CH-19 sweet, a non-pungent cultivar of red pepper, increased body temperature and oxygen consumption in humans. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 65 (9), 2033-2036 (2001).
  34. Brown adipose tissue activation is inversely related to central obesity and metabolic parameters in adult human. PLoS One. 10 (4), 0123795(2015).">Wang, Q., et al. Brown adipose tissue activation is inversely related to central obesity and metabolic parameters in adult human. PLoS One. 10 (4), 0123795(2015).
  35. Brown adipose tissue in morbidly obese subjects. PLoS One. 6 (2), 17247(2011).">Vijgen, G. H., et al. Brown adipose tissue in morbidly obese subjects. PLoS One. 6 (2), 17247(2011).
  36. Calculation of energy expenditure from indirect calorimetry: Assessment of the Weir equation. Nutrition. 6 (3), 222-223 (1990).">Cunningham, J. Calculation of energy expenditure from indirect calorimetry: Assessment of the Weir equation. Nutrition. 6 (3), 222-223 (1990).
  37. Infrared thermography for estimating supraclavicular skin temperature and BAT activity in humans: A systematic review. Obesity. 27 (12), 1932-1949 (2019).">Jimenez-Pavon, D., et al. Infrared thermography for estimating supraclavicular skin temperature and BAT activity in humans: A systematic review. Obesity. 27 (12), 1932-1949 (2019).
  38. Brown adipose tissue and novel therapeutic approaches to treat metabolic disorders. Translational Research. 165 (4), 464-479 (2015).">Roman, S., et al. Brown adipose tissue and novel therapeutic approaches to treat metabolic disorders. Translational Research. 165 (4), 464-479 (2015).
  39. A comparative study of venous and capillary blood glucose in a tertiary care hospital. Indian Journal of Public Health Research and Development. 11 (7), 740(2020).">Sirohi, R., Singh, R. P., Chauhan, K. A comparative study of venous and capillary blood glucose in a tertiary care hospital. Indian Journal of Public Health Research and Development. 11 (7), 740(2020).
  40. Comparison of capillary and venous glucose measurements in healthy volunteers. Prehospital Emergency Care. 5 (3), 275-277 (2001).">Funk, D. L., Chan, L., Lutz, N., Verdile, V. P. Comparison of capillary and venous glucose measurements in healthy volunteers. Prehospital Emergency Care. 5 (3), 275-277 (2001).
  41. A comparison of venous versus capillary blood samples when measuring blood glucose using a point-of-care, capillary-based glucometer. Prehospital and Disaster Medicine. 34 (5), 506-509 (2019).">Topping, J., et al. A comparison of venous versus capillary blood samples when measuring blood glucose using a point-of-care, capillary-based glucometer. Prehospital and Disaster Medicine. 34 (5), 506-509 (2019).
  42. Tale of two sites: capillary versus arterial blood glucose testing in the operating room. The American Journal of Surgery. 203 (4), 423-427 (2012).">Akinbami, F., et al. Tale of two sites: capillary versus arterial blood glucose testing in the operating room. The American Journal of Surgery. 203 (4), 423-427 (2012).
  43. Brown adipose tissue, diet-induced thermogenesis, and thermogenic food ingredients: from mice to men. Frontiers in Endocrinology. 11, 222(2020).">Saito, M., Matsushita, M., Yoneshiro, T., Okamatsu-Ogura, Y. Brown adipose tissue, diet-induced thermogenesis, and thermogenic food ingredients: from mice to men. Frontiers in Endocrinology. 11, 222(2020).
  44. Age-related decrease in cold-activated brown adipose tissue and accumulation of body fat in healthy humans. Obesity. 19 (9), 1755-1760 (2011).">Yoneshiro, T., et al. Age-related decrease in cold-activated brown adipose tissue and accumulation of body fat in healthy humans. Obesity. 19 (9), 1755-1760 (2011).
  45. Persistent metabolic adaptation 6 years after "The Biggest Loser" competition. Obesity. 24 (8), 1612-1619 (2016).">Fothergill, E., et al. Persistent metabolic adaptation 6 years after "The Biggest Loser" competition. Obesity. 24 (8), 1612-1619 (2016).
  46. Energy compensation and metabolic adaptation: "The Biggest Loser" study reinterpreted. Obesity. 30 (1), 11-13 (2021).">Hall, K. D. Energy compensation and metabolic adaptation: "The Biggest Loser" study reinterpreted. Obesity. 30 (1), 11-13 (2021).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Brown Adipose TissueIndirect CalorimetryInfrared ThermographyBlood Glucose LevelsBAT ThermogenesisEnergy ExpenditureSupraclavicular TemperatureSubstrate OxidationFat OxidationInsulin Signaling

Related Articles