[18F]FDG 마이크로 PET/MR 이미징을 사용한 마우스의 갈색 및 베이지 지방 조직의 시각화 및 정량화
Summary
마이크로 PET/MR 이미징 기반 접근법을 사용하여 마우스에서 열원성 지방 창고의 기능적 이미징 및 정량화.
Abstract
갈색과 베이지 색 지방세포는 이제 비만 및 대사 증후군의 잠재적 인 치료 대상으로 인식되고 있습니다. 비침습적 분자 이미징 방법은 이러한 열원성 지방 창고에 대한 중요한 통찰력을 제공하는 데 필수적입니다. 여기서, 프로토콜은 마우스 견갑골 간 갈색 지방 조직 (iBAT) 및 사타구니 피하 백색 지방 조직 (iWAT)에서 갈색 및 베이지 색 지방세포의 활성을 평가하기위한 PET / MR 이미징 기반 방법을 제시합니다. 열원성 지방 데포의 시각화 및 정량화는 MR 영상화에 의해 제공된 정확한 해부학적 정보와 결합될 때 방사선추적기로서 비대사성 글루코스 유사체인 [18F]FDG를 사용하여 달성되었다. PET/MR 영상은 냉간 순응 후 7일 후에 실시되었으며, 열원성 지방 조직의 상대적 동원을 평가하기 위해 다른 지방 창고에서 [18F]FDG 신호의 정량화가 수행되었다. iBAT의 제거는 마우스의 iWAT에서 감기유발[18F]FDG 흡수를 실질적으로 증가시켰다.
Introduction
변화하는 영양 요구에 대응하여 지방 조직은 신체의 요구를 충족시키기 위해 지질 저장 또는 동원 모드를 채택하는 에너지 캐시 역할을합니다1. 또한, 지방 조직은 또한 비 떨림 열 발생이라고도하는 과정을 통해 온도 조절의 핵심 기능을 수행합니다. 이것은 전형적으로 갈색 지방 조직 (BAT)에 의해 달성되며, 이는 단백질 1 (UCP1)의 결합 해제 단백질 미토콘드리아 막 단백질의 풍부한 수준을 발현한다. 양성자 운반체로서, UCP1은 양성자 수송과 ATP 생산2을 분리하여 열을 발생시킨다. 차가운 자극시, BAT의 열발생은 교감신경계(SNS)의 활성화에 의해 움직이고, 이어서 노르에피네프린(NE)의 방출에 의해 설정된다. NE는 β3 아드레날린 수용체에 결합하고 세포내 사이클릭 AMP(cAMP)의 상승을 유도한다. 결과적으로, CREB (cAMP 반응 요소-결합 단백질)의 cAMP/PKA 의존성 결합은 CREB 반응 요소 (CRE)2에 대한 직접 결합을 통해 Ucp1 전사를 자극한다. BAT 이외에, 갈색과 같은 지방세포는 또한 백색 지방 조직 내에서 발견되고, 따라서 베이지 색 또는 브리트 (갈색-인-화이트) 세포1,3로 명명된다. 특정 자극 (감기와 같은)에 반응하여, 이들 그렇지 않으면 정지된 베이지 색 세포는 다구상 지질 방울, 조밀하게 패킹된 미토콘드리아, 및 증강된 UCP1 발현 3,4,5를 포함하는 다수의 갈색 유사 특징을 나타내도록 리모델링된다.
동물 연구에 따르면 갈색과 베이지 색 지방세포는 인슐린 감작, 지질 저하, 항 염증 및 항 죽상 동맥 경화증6,7을 포함하여 지방 감소 효과 이상의 여러 대사 효과를 가지고 있습니다. 인간에서 베이지색/갈색 지방의 양은 나이, 인슐린 저항성 지수 및 심장 대사 장애8와 반비례합니다. 더욱이, 감기 순응 또는 β3 아드레날린 수용체 작용제에 의한 인간에서 베이지/갈색 지방세포의 활성화는 일련의 대사 장애에 대한 보호를 부여한다4,9,10. 이러한 증거들은 갈색 및 베이지 색 지방 조직의 유도가 비만 및 관련 의학적 합병증의 관리를위한 잠재적 인 치료 전략이라는 것을 총체적으로 나타냅니다8.
흥미롭게도, 그들은 유사한 기능을 공유하지만, 베이지 색과 고전적인 갈색 지방세포는 다른 전구체로부터 유래되고 겹치지만 뚜렷한 메커니즘에 의해 활성화됩니다1. 따라서, 갈색 및 베이지 색 지방세포의 생체내 이미징 및 정량화는 이들 지방 조직의 분자 조절에 대한 더 나은 이해를 달성하기 위해 필수적이다. 현재 18F-플루오로데옥시글루코오스([18F]FDG) 양전자 방출 단층촬영(PET) 스캔과 컴퓨터 단층촬영(CT)이 결합된 것은 임상 연구에서 열원성 갈색 및 베이지 색 세포의 특성화를 위한 황금 표준으로 남아 있습니다8. 자기 공명 영상 (MRI)은 강력한 자기장과 무선 주파수 펄스를 사용하여 상세한 해부학 적 구조를 생성합니다. CT 스캔과 비교하여 MRI는 더 높은 해상도로 장기 및 연조직 이미지를 생성합니다. 여기에 제공된 것은 감기 노출에 순응 한 후 마우스 모델에서 기능적 갈색 및 베이지 색 지방을 시각화하고 정량화하기위한 프로토콜이며, 지방 갈변을 유도하는 일반적이고 가장 신뢰할 수있는 방법입니다. 이 방법은 높은 정밀도로 작은 동물 모델에서 열 생성 지방 창고를 특성화하기 위해 적용될 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구에서, PET/MR 기반 영상화 및 작은 동물에서 기능성 갈색 및 베이지 색 지방 조직의 정량화가 기술되었다. 이 방법은 비대사성 글루코스 유사체 [18F]FDG를 이미징 바이오마커로서 사용하여 비침습적 방식으로 높은 글루코스 요구량을 갖는 지방 조직을 확인한다. MR은 좋은 연조직 대비를 제공하며 지방 지방 조직을 이웃 연조직 및 근육과 더 잘 구별 할 수 있습니다. PET와 결합할 때, 이…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
우리는 중국 국립 자연 과학 재단 (NSFC) – 우수 젊은 과학자 기금 (홍콩 및 마카오) (81922079), 홍콩 연구 보조금위원회 일반 연구 기금 (GRF 17121520 및 17123419), 작은 동물 이미징 실험을위한 홍콩 연구 보조금위원회 공동 연구 기금 (CRF C7018-14E)의 지원에 감사드립니다.
Materials
| 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 |
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