Imagem funcional e quantitação de depósitos de adiposos termogênicos em camundongos usando uma abordagem baseada em imagens micro-PET/MR.
Os adipócitos marrons e beges são agora reconhecidos como potenciais alvos terapêuticos para obesidade e síndromes metabólicas. Métodos de imagem molecular não invasivos são essenciais para fornecer insights críticos sobre esses depósitos de adiposos termogênicos. Aqui, o protocolo apresenta um método baseado em imagem PET/MR para avaliar a atividade de adipócitos marrons e bege no tecido adiposo marrom interscapular do rato (iBAT) e tecido adiposo branco subcutâneo inguinal (iWAT). A visualização e quantificação dos depósitos de adiposos termogênicos foram obtidas utilizando-se o FDG ,o análogo de glicose não metabolizável, como o radiotracer, quando combinado com as informações anatômicas precisas fornecidas pela imagem mr. A imagem PET/MR foi realizada 7 dias após a aclimatação a frio e a quantitação do sinal FDG em diferentes depósitos adiposos foi realizada para avaliar a mobilização relativa de tecidos adiposos termogênicos. A remoção do iBAT aumentou substancialmente a captação de FDG evocada a frio no iWAT dos camundongos.
Em resposta às mudanças nas necessidades nutricionais, o tecido adiposo serve como um cache energético para adotar o armazenamento lipíde ou o modo de mobilização para atender às necessidades do corpo1. Além disso, o tecido adiposo também desempenha uma função fundamental na termoregulação, através de um processo chamado termogênese não-trêmica, também chamado de termogênese facultativa. Isso é tipicamente conseguido pelo tecido adiposo marrom (BAT), que expressa um nível abundante de proteína de membrana mitocôndria desacoplamento da proteína 1 (UCP1). Como portador de prótons, o UCP1 gera calor desacoplando o transporte de prótons e a produção ATP2. Após a estimulação a frio, a termogênese no BAT é iniciada pela ativação do sistema nervoso simpático (SNS), seguido pela liberação de norepinefrina (NE). Ne se liga aos receptores β3 adrenérgicos e leva à elevação do AMP cíclico intracelular (cAMP). Como consequência, o engajamento dependente de cAMP/PKA do CREB (proteína vinculante de elemento de resposta cAMP) estimula a transcrição do Ucp1 por meio de vinculação direta aos elementos de resposta creb (CRE)2. Além do BAT, os adipócitos de forma marrom também são encontrados dentro do tecido adiposo branco e são, portanto, chamados de células bege ou brite (marrom-em-branco)1,3. Em resposta a estímulos específicos (como o frio), essas células bege quiescentes são remodeladas para exibir múltiplas características semelhantes a marrons, incluindo gotículas lipídicas multiloculares, mitocôndrias densamente embaladas e expressão aumentada de UCP13,4,5.
Estudos em animais demonstraram que os adipócitos marrons e beges possuem múltiplos benefícios metabólicos além de seu efeito redutor de gordura, incluindo a sensibilização da insulina, redução lipídica, anti-inflamação e anti-aterosclerose6,7. Em humanos, a quantidade de gordura bege/marrom está inversamente correlacionada com a idade, índice de resistência à insulina e distúrbios cardiometabólicos8. Além disso, a ativação de adipócitos bege/marrom em humanos por aclimatação fria ou β3 agonista receptor adrenérgico confere proteção contra uma série de distúrbios metabólicos4,9,10. Essas evidências indicam coletivamente que a indução do tecido adiposo marrom e bege é uma estratégia terapêutica potencial para o manejo da obesidade e suas complicações médicas relacionadas8.
Curiosamente, embora compartilhem função semelhante, adipócitos bege e castanhos clássicos são derivados de diferentes precursores e ativados por mecanismos sobrepostos, mas distintos1. Portanto, a imagem in vivo e a quantificação de adipócitos marrons e beges são essenciais para obter uma melhor compreensão do controle molecular desses tecidos adiposos. Atualmente, a tomografia de emissão de pósitrons (PET) combinada com tomografia computadorizada (TC) continua sendo o padrão ouro para caracterização de células parógênicas e bege termogênicas em estudos clínicos8. A ressonância magnética (MrI) utiliza poderosos campos magnéticos e pulsos de radiofrequência para produzir estruturas anatômicas detalhadas. Em comparação com a tomografia computadorizada, a ressonância magnética gera imagens de órgãos e tecidos moles com maior resolução. Fornecido aqui é um protocolo para visualização e quantificação de adiposos marrons e bege funcionais em modelos de camundongos após aclimatação à exposição a frio, uma maneira comum e mais confiável de induzir o browning adiposo. Este método pode ser aplicado para caracterizar os depósitos de adiposos termogênicos em pequenos modelos animais com alta precisão.
Neste estudo, foi descrita uma imagem baseada em PET/MR e quantificação de tecido adiposo marrom e bege funcional em animais de pequeno porte. Este método utiliza o análogo de glicose não metabolizável [18F]FDG como biomarcador de imagem para identificar os tecidos adiposos com alta demanda de glicose de forma não invasiva. Mr oferece bom contraste de tecido mole e pode diferenciar melhor os tecidos adiposos dos tecidos moles e músculos vizinhos. Quando combinado com PET, isso permite a imagem e quanti…
The authors have nothing to disclose.
Agradecemos o apoio da National Natural Science Foundation of China (NSFC) – Excellent Young Scientists Fund (Hong Kong and Macau) (81922079), Hong Kong Research Grants Council General Research Fund (GRF 17121520 and 17123419) e Hong Kong Research Grants Council Collaborative Research Fund (CRF C7018-14E) para pequenos experimentos de imagem animal.
0.9% sterile saline | BBraun | 0.9% sodium chloride intravenous infusion, 500 mL | |
5 mL syringe | Terumo | SS05L | 5 mL syringe Luer Lock |
Dose Calibrator | Biodex | Atomlab 500 | |
Eye lubricant | Alcon Duratears | Sterile ocular lubricant ointment, 3.5 g | |
Insulin syringe | Terumo | 10ME2913 | 1 mL insulin syringe with needle |
InterView Fusion software | Mediso | Version 3.03 | Post-processing and image analysis software |
Isoflurane | Chanelle Pharma | Iso-Vet, inhalation anesthetic, 250 mL | |
Ketamine | Alfasan International B.V. | HK-37715 | Ketamine 10% injection solution, 10 mL |
Medical oxygen | Linde HKO | 101-HR | compressed gas, 99.5% purity |
Metacam | Boehringer Ingelheim | 5 mg/mL Meloxicam solution for injection for dogs and cats, 10 mL | |
nanoScan PET/MR Scanner | Mediso | 3 Tesla MR | |
Nucline nanoScan software | Mediso | Version 3.0 | Scanner operating software |
Wound clips | Reflex 7 | 203-100 | 7mm Stainless steel wound clips, 20 clips |
Xylazine | Alfasan International B.V. | HK-56179 | Xylazine 2% injection solution, 30 mL |