Funktionel Imaging af brunt fedt i mus med FDG micro-PET/CT
Summary
En fremgangsmåde til funktionel imagografi af mus brunt fedtvæv (BAT) er beskrevet som kold-stimuleret optagelse af 18F-fluordeoxyglucose (FDG) i BAT ikke-invasivt vurderes med en standardiseret micro-PET/CT protokol. Denne fremgangsmåde er robust og følsom til at påvise forskelle i BAT-aktiviteter i musemodeller.
Abstract
Brunt fedtvæv (BAT) er forskellig fra hvidt adipøst væv (WAT) ved sin diskrete placering og en brun-rød farve på grund rige vaskularisering og høj densitet af mitokondrier. BAT spiller en vigtig rolle i energiforbrug og ikke-rystende termogenese i nyfødte pattedyr samt voksne 1. BAT-formidlet termogenese er stærkt reguleret af det sympatiske nervesystem, fortrinsvis via β-adrenerge receptor 2, 3. Nylige undersøgelser har vist, at BAT-aktiviteter i humane voksne er negativt korreleret med body mass index (BMI) og andre diabetiske parametre 4-6. BAT er således blevet foreslået som et potentielt mål for anti-obesity/anti-diabetes terapi fokuserer på modulering af energibalance 6-8. Mens flere kolde udfordring-baserede positronemissionstomografi (PET) metoder er etableret til påvisning af human BAT 9-13, der i det væsentlige ingen standardiseret protokol for billeddannelse og quantification af BAT i små dyremodeller, såsom mus. Her beskriver vi en robust PET / CT-scanning metode til funktionel vurdering af BAT i mus. Kort beskrevet voksne C57BL/6J-mus var koldt behandlet i fastende tilstand for en periode på 4 timer, før de modtog en dosis på 18 F-fluordeoxyglucose (FDG). Musene blev holdt i kulden i yderligere en time efter FDG injektion og derefter scannet med en lille dyr-dedikeret micro-PET/CT system. De tilkøbte PET billederne var co-registreret med CT-billeder for anatomiske referencer og analyseret for FDG optagelse i interscapular BAT-området til at præsentere BAT-aktivitet. Denne standardiserede kulde-behandling og billedbehandling protokol er blevet valideret gennem test BAT aktiviteter i farmakologiske interventioner, f.eks. Den undertrykte BAT aktivering ved behandling af β-adrenoceptorantagonist propranolol 14, 15, eller den forbedrede BAT aktivering af β3 agonist BRL37344 16 Fremgangsmåden destilskrevet her, kan anvendes til screening for lægemidler / forbindelser, der modulerer BAT aktivitet, eller at identificere gener / stier, som er involveret i BAT udvikling og regulering i forskellige prækliniske og basisuddannelse.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denne undersøgelse en micro-PET/CT-based afbildningsmetode er udviklet til påvisning af BAT-aktiviteter i voksne mus, som blot kræver en kuldebehandling og én injektion af kommercielt tilgængelig 18F-FDG. Hele proceduren kan udføres på én dag efter behandling og billeddannelse sekvens, der begynder hver 30 minutter, indtil alle dyrene behandles og afbildes. Under de eksperimentelle beskrevne betingelser, kan i alt 10 mus (eller 2 grupper på 5 mus) afprøves på samme dag med et enkelt afbildningssy…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke Laura Diaz, Kevin Phillips, Willa A. Hsueh, og kong C. Li for deres nyttige kommentarer og teknisk støtte til at udvikle denne metode.
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).
