Un protocole double Tracer TEP-IRM pour la mesure quantitative de la régionale cerveau substrats énergétiques absorption chez le rat

Summary

La tomographie par émission de positons sur de petits animaux permet d'évaluer les deux principaux substrats énergétiques du cerveau : le glucose et les cétones. Dans la présente méthode, le 11-C-acétoacétate et le ¹⁸F-fluorodésoxyglucose sont injectés séquentiellement dans chaque animal, et leur absorption est mesurée quantitativement dans des régions spécifiques du cerveau déterminées à partir des images par résonance magnétique.

Abstract

Nous présentons une méthode pour comparer l'absorption des deux substrats énergétiques clés du cerveau : le glucose et les cétones (acétoacétate [AcAc] dans ce cas) chez le rat. La méthode mise au point est un protocole de tomographie par émission de positons (TEP) chez les petits animaux, dans lequel ¹¹C-AcAc et ¹⁸F-fluorodésoxyglucose (¹⁸F-FDG) sont injectés séquentiellement dans chaque animal. Cette acquisition PET à double traceur est possible en raison de la courte demi-vie de ¹¹°C (20,4 min). Les rats subissent également une acquisition d’imagerie par résonance magnétique (IRM) sept jours avant le protocole TEP. Avant l’analyse des images, les images TEP et IRM sont co-enregistrées pour permettre la mesure de l’absorption cérébrale régionale (cortex, hippocampe, striatum et cervelet). Une mesure quantitative de l’absorption cérébrale de ¹¹C-AcAc et de ¹⁸F-FDG (taux métabolique cérébral ; μmol/100 g/min) est déterminée par modélisation cinétique à l’aide de la méthode IDIF (Image-derived input function). Notre nouveau protocole PET à double traceur est robuste et flexible ; Les deux traceurs utilisés peuvent être remplacés par des radiotraceurs différents pour évaluer d’autres processus dans le cerveau. De plus, notre protocole est applicable à l'étude de l'approvisionnement en carburant cérébral dans de multiples conditions telles que le vieillissement normal et les pathologies neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson.

Introduction

Contexte et justification

La tomographie par émission de positons (TEP) permet l’étude peu invasive des processus fonctionnels dans le cerveau. Le glucose est le principal substrat énergétique du cerveau, mais en cas de carence en glucose, les cétones (acétoacétate [AcAc] et β-hydroxybutyrate) sont les principaux substrats énergétiques alternatifs. Le métabolisme énergétique cérébral a été largement étudié par TEP à l’aide du traceur TEP le plus courant, le ¹⁸F-fluorodésoxyglucose (¹⁸F-FDG), un analogue du glucose. Notre groupe a récemment mis au point un nouveau radiotraceur -¹¹C-AcAc- pour mesurer le métaboli....

Protocol

Toutes les expériences ont été réalisées conformément au Comité de protection et d’utilisation des animaux de l’Université de Sherbrooke et au Conseil canadien de protection des animaux. Le protocole expérimental a été approuvé par le comité d’éthique de la recherche animale de l’établissement (protocole #011-09).

1. Anatomie du cerveau avec IRM

1. Laissez les rats s’acclimater dans l’animalerie pendant au moins 7 jours avant le protocole. Effectuez des IRM cérébrales 1 à 2 semaines avant le protocole TEP à double traceur pour permettre une récupération complète de l’anesthésie.
2. Anesthésier le rat dans une chambre d’induc....

Results

Comme le montre la figure 2,11^,l’absorption de C-AcAc est faible dans le cerveau lui-même. Comme mentionné précédemment, la consommation de cétones par le cerveau est très faible lors d’un jeûne à court terme. ¹¹L’absorption de C-AcAc est plus élevée dans les muscles de la langue et des joues. En effet, les cétones sont rapidement absorbées par les muscles squelettiques du rat²³. En revanche, l’absorption de ¹⁸F-FDG se fait principalement dans le cerveau et les.......

Discussion

Étapes critiques

Une étape critique de ce protocole TEP à double traceur est de pouvoir scanner simultanément le ventricule gauche du cœur et le cerveau en même temps. Pour ce faire, il faut disposer d’un scanner TEP d’une longueur axiale suffisante, c’est-à-dire d’au moins 7,5 cm. Quelques tests sont nécessaires pour déterminer la position exacte de la table du scanner (valeurs x, y et z), où le cerveau et le cœur sont correctement scannés.

L’injection de tra.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Scanner IRM	Varian		7 Tesla
Scanner TEP pour petits animaux	Gamma Medica		Lab-PET/-Triumph
Tapis chauffant	Sunbeam	PN 143937
Heater system	SA Instruments	761 100 Rev B
Respiratory gating	SA Instruments SAII’s	P-resp
Analyseur de chimie clinique	Siemens Healthcare Diagnosis	765000.931	Dimension Xpand Plus
Tube en polyéthylène 50  ;	Becton Dickinson	427411
Pompe d’injection	KD Scientific	Model 210
Compteur gamma	GMI	Packard Cobra II
Centrifugeuse	Thermo Scientific	75002416	Heraeus Pico 21
Logiciel	PMOD Technologies		PMOD 3.2 version
Compteur Geiger Fluke	Biomedical	ASM-990	Réactif
Isoflurane	Abbott Laboratories, Ltd	B506
0,9 % NaCl solution	Hospira	4888010
Héparine	Sandoz	1004336
Acétate d’isopropényle	Aldrich	11778	99 %
Méthyllithium	Aldrich	197343	1,6 M
THF	Aldrich	87371
Cartouche de réactif Flex glucose	Siemens Healthcare Diagnosis	DF40
Base Trizma	Sigma	T6066-500G	préparer tampon tris 100 mM pH 7,0
Oxamate de sodium	Sigma	O2751	20 mM
NADH	Roche	10128015001	0,15 mM
b-Hydroxybutyrate déshydrogénase	Toyobo	HBD-301	1 U/ml