Kullanımı Glukoz Metabolizma Kinetiği Belirlenmesi 18 F-FDG Mikro PET / BT
2 Mayıs 2017
Bu çalışma, 18F-FDG'nin dokulara in vivo, gerçek zamanlı alımını ölçmek için kinetik modelleme ile birlikte 18F-FDG ve pozitron emisyon tomografisi/bilgisayarlı tomografi (PET/BT) görüntülemeyi kullanan bir protokolü açıklamaktadır.
Bu görüntüleme protokolünün genel amacı, farelerde kan dolaşımından belirli dokulara in vivo gerçek zamanlı glikoz alımını ölçmektir. Bu yöntem, herhangi bir diyabetik tedavinin glikoz alımı ve metabolizması üzerindeki etkisi gibi diyabet ve metabolizma alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı, örneğin yaş veya diyetin glikoz metabolizması üzerindeki etkisini değerlendirmek için deneylerin uzunlamasına yapılabilmesidir.
Bu yöntemin öğrenilmesi sklero kasında glukoz metabolizması hakkında bilgi verir. Karaciğer ve beyin gibi diğer dokularda da faydalıdır ve sıçanlara aktarılabilir. Doğru sonuçlar elde etmek için görüntüleme edinimi ve analiz adımlarımızın doğru bir şekilde tamamlanması gerektiğinden, bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi çok önemlidir.
İlk olarak, indüksiyon odasını, görüntüleme yatağını ve ısı yastığını %80 etanol ile silin. Fare deneğini indüksiyon odasına yerleştirin ve fareyi %5 izofluran ve oksijenle uyuşturun. Görüntüleme yatağına bir elektrikli ısıtma yastığı ve bir sensör pedi sabitleyin.
Fareyi yüzüstü pozisyona getirin ve bir burun konisi ile dakikada bir litre %1,5 ila %2 izofluran vermeye devam edin. Kuruluğu önlemek için farenin gözlerine veteriner merhemi sürün. Ardından, farenin kuyruğunu bir ila iki dakika ısıtın.
Yanal kuyruk damarı genişledikten sonra, damara 30 gauge bir iğne sokun. İğneyi cerrahi yapıştırıcı ile yerine sabitleyin ve iğneye bir kateter bağlayın. Görüntüleme yatağını PET/CT tarayıcıya yükleyin ve yatağı, katetere makinenin arkasından erişilebilecek şekilde konumlandırın.
On mega geri rulo F18-FDG dozunu içeren bir şırıngayı katetere sabitleyin. Anestezi indüksiyonunu takiben belirli bir süre sonra, bir saatlik bir PET taraması başlatın ve F18-FDG dozunu enjekte edin. PET taramasının tamamlanmasının ardından 10 dakikalık bir BT taraması yapın.
BT taramasından sonra, görüntüleme yatağını başlangıç konumuna getirin ve fareyi yataktan çıkarın. Fareyi anestezi altında servikal çıkık ile ötenazi yapın veya farenin gözlem altında tek bir yuvada iyileşmesine izin verin. Görüntü işlemeye başlamak için, yeniden yapılandırılmış PET ve CT görüntülerini yükleyin.
CT verilerini kaynak ve PET verilerini hedef olarak belirleyin. Verileri birlikte kaydedin ve görüntüleri gerektiği gibi hizalayın. Ardından, ROI nicelleştirmesini seçin.
Görüntüde istediğiniz ilgi alanını bulmak için kaydırma ve yakınlaştırma araçlarını kullanın. Oluştur sekmesine gidin ve boya fırçası aracını seçin. Gastroknemius kasına karşılık gelen bir ROI çizin.
Ardından, doku süresi etkinliği verilerini bir CSV dosyası olarak çıkarmak için ROI niceleme kaydetme işlevini kullanın. Van Cittert evrişim çözme yöntemiyle beş yineleme için tahmini sistem noktası yayılma fonksiyonunu birleştirin. Ardından, vena kavaya karşılık gelen bir yatırım getirisi çizin.
Evrişim sonrası görüntülerden kan girişi işlevi zaman etkinliği verilerini bir CSV dosyası olarak dışa aktarın. CSV dosyalarını elektronik tablo yazılımına aktarın. Verileri yeni CSV dosyaları olarak kaydedin ve alım değerlerini santimetre küp başına enjekte edilen doz yüzdesine dönüştürün.
Elektronik tablo yazılımı ile zaman etkinliği eğrilerini çizin. Ardından, işlenen vena cava verilerini yeni bir CSV dosyasına kaydedin. Vena kava verilerini bir plazma giriş fonksiyonuna dönüştürün.
Kinetik modelleme aracında kinetik'i seçin. Doku ve plazma toplam aktivite sayısı veri dosyalarını içe aktarın. İki dokulu, üç bölmeli bir model seçin.
F18-FDG defosforilasyon oranının (K4) kontrol edilmediğinden ve sıfır değerine sahip olduğundan emin olun. Kan hacmi fraksiyonunu (VB) %2'ye ayarlayınVena kava'dan türetilen giriş fonksiyonuna dispersiyon eklemek için, farklı dispersiyon sürelerine sahip çoklu giriş fonksiyonları oluşturmak için disp4dft gibi bir program kullanın. Ardından giriş fonksiyonlarını dispersiyonlu olarak tek tek yükleyin ve mevcut bölgeyi uygun hale getirin.
En düşük KiKare değerine sahip dağılımlı giriş fonksiyonunu bulmak için tekrarlayın. Optimize edilmiş giriş fonksiyonunu kullanarak, kan hacmi fraksiyonunu değişken bir değere ayarlayın. Bölgesel oran sabitlerini belirlemek için bölgeyi yeniden sığdırın.
Ardından bölgesel akış sabitini hesaplayın. İnsülin veya fosfat tamponlu salin ile tedavi edilen altı haftalık DBDB fareleri bu yöntemle görüntülendi. İnsülin ile tedavi edilen fareler, kontrol farelerine kıyasla gastroknemius kasında artmış F18-FDG aktivitesi gösterdi.
Vena kavada artmış aktivite gözlenmedi. Kinetik modelleme için iki dokulu, üç bölmeli model kullanılmıştır. Arteriyol plazmadan hücre içi boşluğa F18-FDG taşınma oranında kontrolden anlamlı bir fark gözlenmedi veya bunun tersi de geçerlidir.
Bununla birlikte, insülin ile tedavi edilen farelerde F18-FDG fosforilasyon oranı önemli ölçüde daha yüksekti. İnsülinle tedavi edilen fareler için akış sabiti buna bağlı olarak daha yüksekti. Videoyu izledikten sonra, fareleri nasıl doğru bir şekilde görüntüleyeceğinizi, ilgi alanlarını nasıl çizeceğinizi ve kinetik parametreleri nasıl hesaplayacağınızı iyi anlamalısınız.
Radyasyonla çalışmanın tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken uygun eğitim, koruma kullanımı ve maruziyetin izlenmesi gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.
Tam transkripti görüntüleyin ve binlerce bilimsel videoya erişin
Genel Bakış
Bu çalışma, dokulara in vivo glikoz alımını nicelleştirmek için 18 F-FDG ve PET/CT görüntülemeden yararlanan bir protokolü tanımlamaktadır. Bu yöntem, özellikle kas, karaciğer ve beyin dahil olmak üzere çeşitli dokulardaki glikoz metabolizmasını incelemek için kullanışlıdır.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Sinirbilim
- Metabolizma
- Görüntüleme Teknikleri
Arkaplan
- Protokol, kan dolaşımından glikozun gerçek zamanlı alımına odaklanmaktadır.
- Diyabet ve metabolizma araştırmalarındaki temel soruları ele almaktadır.
- Boylamsal deneyler, yaşın veya diyetin glikoz metabolizması üzerindeki etkisini değerlendirebilir.
- Doğru görüntüleme edinimi ve analizi için görsel gösterim kritik öneme sahiptir.
Çalışmanın Amacı
- Farelerde spesifik dokulardaki glikoz alımını niceliksel olarak belirlemek.
- Diyabet tedavilerinin glikoz metabolizması üzerindeki etkilerini değerlendirmek.
- Çeşitli dokulardaki metabolik süreçlere dair içgörüler sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Glikoz alımının görüntülenmesi için 18 F-FDG kullanımı.
- Pozitron emisyon tomografisi/bilgisayarlı tomografi (PET/BT) görüntüleme.
- Glikoz metabolizmasını analiz etmek için kinetik modelleme.
- Tekrarlanan ölçümler için boylamsal çalışma tasarımı.
Temel Sonuçlar
- Glikoz alımını gerçek zamanlı olarak ölçme yeteneği kanıtlanmıştır.
- Yöntemin çeşitli dokulara uygulanabilirliği gösterilmiştir.
- Metabolizma üzerine yapılacak gelecek çalışmalar için bir çerçeve sunulmuştur.
- Doğru sonuçların sağlanmasında görsel yöntemlerin önemi vurgulanmıştır.
Sonuçlar
- Görüntüleme protokolü, glikoz metabolizmasının incelenmesinde etkilidir.
- Sıçanlar gibi diğer hayvan modellerinde kullanılmak üzere uyarlanabilir.
- Bu yöntem, metabolik sağlık ve hastalıklar hakkında değerli bilgiler sunmaktadır.
Sıkça Sorulan Sorular
Endüstriyel Uygulama Alanları
İn vivo glukoz metabolizma kinetiğinin nicelleştirilmesi, insülin direnci ve diyabeti hedefleyen terapötik adayların mekanistik risklerinin azaltılmasını sağlar. Bu yöntem, dokuya özgü glukoz alım ve fosforilasyon hızlarına ilişkin kantitatif, boylamsal veriler sağlayarak hedef doğrulamasını destekler. Farmakodinamik etkileri fonksiyonel metabolik sonuçlarla ilişkilendirerek, preklinik modellerdeki öngörü güvenilirliğini artırır.
Biyofarma Ar-Ge'sinde Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Hastalıkla ilişkili dokularda glikoz taşınımı ve fosforilasyonuna dair terapötik hipotezlerin sorgulanmasına olanak tanır.
- Operasyonel Değer: İteratif dekonvolüsyon aracılığıyla görüntüden türetilmiş girdi fonksiyonu sağlayarak arteriyel kan örneklemesini ortadan kaldırır ve işlem hacmini artırır.
- Öngörücü Değer: Hedef etkileşimini ve yolak modülasyonunu değerlendirmek için kinetik mikro-parametreleri (K1, k2, k3) tahmin eder.
Tarama ve Assay Geliştirme
- Analiz Hazırlığı: Tekrarlanabilir bileşik taraması için ROI kantifikasyonundan standartlaştırılmış doku zaman aktivite eğrileri oluşturur.
- Kantitatif Çıktı: Alım değerlerini cm³ başına enjekte edilen doz yüzdesine dönüştürerek çalışmalar arası karşılaştırmaya ve doz-yanıt modellemesine olanak tanır.
- Ölçeklenebilirlik: Glukoz metabolizması üzerindeki kronik dozlama etkilerini değerlendirmek için boylamsal çalışma tasarımını destekler.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Hastalıkla İlgisi: İnsülin dirençli durumlardaki bozulmuş glikoz alımını modeller ve doğrudan tip 2 diyabet patofizyolojisine aktarılabilir.
- Translasyonel Süreklilik: Tutarlı kinetik son noktalar kullanarak, keşif aşamasından preklinik aşamalara kadar terapötik etkinliğin değerlendirilmesini kolaylaştırır.
- Riski Ayarlanmış Kararlar: Fosforilasyonu (k3) etkileyen bileşiklerin transportu (K1/k2) etkileyenlerden ayırt edilmesini sağlayarak mekanizma tabanlı elemeye bilgi sağlar.
İş Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, kantitatif metabolik fenotipleme sağlayarak hedef doğrulamadan öncü bileşik optimizasyonuna kadar olan keşif sürecine entegre olur.
- Keşif Biyolojisi: İskelet kasındaki F18-FDG fosforilasyon hızının (k3) ölçümü yoluyla insülin duyarlaştırıcılarının hipotez testlerini destekler.
- Tarama: Doku ve vena cava zaman-aktivite verilerinin ROI tabanlı olarak CSV dosyaları şeklinde çıkarılmasıyla analiz standardizasyonuna olanak tanır.
- Analitik: Glikoz fosforilasyonunun net bir ölçümü olarak bölgesel influx sabitini (Ki) türetmek için iki dokulu, üç bölmeli modelleme kullanır.
- Translasyonel Araştırma: Hedef yolak modülasyonunu yansıtan, insülinle tedavi edilmiş diyabetik farelerde artan Ki değerlerini göstererek preklinik doğrulamayla bağlantı kurar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Metabolik hastalık modelleri genelinde uygulanabilir, yeniden kullanılabilir bir görüntüleme ve kinetik analiz iş akışı oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Glikoz metabolizmasındaki taşıma ile fosforilasyon kinetiğini ayırt ederek mekanistik belirsizliği azaltır.
- Operasyonel Değer: Görüntü kaynaklı girdi fonksiyonu aracılığıyla arteriyel örnekleme ihtiyacını ortadan kaldırarak hayvan stresini ve teknik değişkenliği azaltır.
- Stratejik Değer: Hedef modülasyonunun erken ve kantitatif farmakodinamik biyobelirteçlerini sağlayarak go/no-go (devam/tamam) kararlarını iyileştirir.
- Portföy Etkisi: Hastalıkla ilgili dokulardaki Ki üzerindeki doz bağımlı etkilere dayanarak bileşiklerin riske göre ayarlanmış önceliklendirmesini sağlar.
Uygulama Hususları
- Küçük hayvan PET/CT görüntüleme, radyotraser kullanımı ve kinetik modelleme yazılımları konusunda uzmanlık gerektirir.
- mikro-PET/CT tarayıcıya, izotop sentezine (18F-FDG) ve dağılım düzeltme araçlarına (örneğin, disp4dft) erişime bağlıdır.
- Tekrarlanabilirlik için ROI belirleme (örneğin, gastroknemius, vena cava) ve dekonvolüsyon parametrelerinin ekipler arası standardizasyonunu gerektirir.
- Model sistemler arası (örneğin, sıçanlar) adaptasyon, girdi fonksiyonu stabilitesinin ve kompartman model uyumunun doğrulanmasını gerektirir.
- Pratik sınırlama: Yöntem, doku bağlamına göre doğrulanması gereken ihmal edilebilir F18-FDG defosforilasyonu (k4=0) varsayımına dayanır.
![Aterosklerotik Plak Aktivite ve Damar İltihabı Kantitasyonu kullanarak [18-F] Florodeoksiglukoz Pozitron Emisyon Tomografisi / Bilgisayarlı Tomografi (FDG-PET/CT)](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F3777.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A08.340Z&w=384&q=75)
![Yarı kantitatif değerlendirmesi ağır beyin hasarı olan hastalarda [18F] FDG izleyici kullanarak](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F58641.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A20.333Z&w=384&q=75)
![[18F]FDG Micro-PET/MR Görüntüleme Kullanılarak Farelerde Kahverengi ve Bej Yağ Dokularının Görselleştirilmesi ve Ölçülmesi](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fcloudfront.jove.com%2FCDNSource%2Fteasers%2F62460.jpg%3Fv%3D2026-08-11T08%253A27%253A22.161Z&w=384&q=75)
