[18F]FDGマイクロPET/MRイメージングを用いたマウスの褐色およびベージュ色の脂肪組織の可視化と定量化
Summary
マイクロPET/MRイメージングベースのアプローチを用いたマウスにおける熱発生性脂肪デポーの機能イメージングおよび定量。
Abstract
褐色およびベージュ色の脂肪細胞は、現在、肥満およびメタボリックシンドロームの潜在的な治療標的として認識されている。非侵襲的分子イメージング法は、これらの熱発生性脂肪貯蔵所に重要な洞察を提供するために不可欠です。ここで、プロトコルは、マウス肩甲骨間褐色脂肪組織(iBAT)および鼠径部皮下白色脂肪組織(iWAT)における褐色およびベージュ色の脂肪細胞の活性を評価するためのPET/MRイメージングベースの方法を提示する。熱発生性脂肪貯蔵所の可視化および定量は、MRイメージングによって提供される正確な解剖学的情報と組み合わせると、放射性トレーサーとして非代謝可能なグルコース類似体である[18F]FDGを使用して達成された。PET/MRイメージングは、熱発生脂肪組織の相対的動員を評価するために、低温馴化および異なる脂肪デポーにおける[18F]FDGシグナルの定量が行われた7日後に実施された。iBATの除去は、マウスのiWATにおける冷熱誘発[18F]FDG取り込みを実質的に増加させた。
Introduction
変化する栄養ニーズに対応して、脂肪組織は、身体のニーズを満たすために脂質貯蔵または動員モードのいずれかを採用するためのエネルギーキャッシュとして機能します1。さらに、脂肪組織はまた、通性熱発生とも呼ばれる非震え熱発生と呼ばれるプロセスを介して、体温調節において重要な機能を果たしている。これは典型的には、褐色脂肪組織(BAT)によって達成され、豊富なレベルのミトコンドリア膜タンパク質脱共役タンパク質1(UCP1)を発現する。プロトンキャリアとして、UCP1はプロトン輸送とATP生成2を解離して発熱します。低温刺激を受けると、BATにおける熱発生は交感神経系の活性化(SNS)によって動き始め、続いてノルエピネフリン(NE)の放出が続く。NEはβ3アドレナリン作動性受容体に結合し、細胞内サイクリックAMP(cAMP)の上昇をもたらす。その結果、CREBのcAMP/PKA依存性の関与(cAMP応答エレメント結合タンパク質)は、CREB応答エレメント(CRE)2への直接結合を介してUcp1転写を刺激する。BATに加えて、褐色様脂肪細胞も白色脂肪組織内に見出されるため、ベージュまたはブライト(ブラウン・イン・ホワイト)細胞と命名される1,3。特定の刺激(寒さなど)に応答して、これらの静止ベージュ細胞は、多座性脂肪滴、密集したミトコンドリア、および増強されたUCP1発現を含む複数の茶色様の特徴を示すように改造される3、4、5。
動物実験では、褐色およびベージュ色の脂肪細胞が、インスリン感作、脂質低下、抗炎症、および抗アテローム性動脈硬化症を含む、脂肪減少効果を超えて複数の代謝利益を有することが実証されている6,7。ヒトでは、ベージュ色/褐色の脂肪の量は、年齢、インスリン抵抗性指数、および心臓代謝障害と反比例します8。さらに、低温馴化またはβ3アドレナリン受容体アゴニストのいずれかによるヒトにおけるベージュ色/褐色脂肪細胞の活性化は、一連の代謝障害に対する保護を与える4,9,10。これらの証拠は、褐色およびベージュ色の脂肪組織の誘導が肥満およびそれに関連する医学的合併症の管理のための潜在的な治療戦略であることを集合的に示している8。
興味深いことに、ベージュ色と古典褐色の脂肪細胞は同様の機能を共有していますが、異なる前駆体に由来し、重複しているが別個のメカニズムによって活性化されます1。したがって、褐色およびベージュ色の脂肪細胞のインビボイメージングおよび定量化は、これらの脂肪組織の分子制御のより良い理解を達成するために不可欠である。現在、18F-フルオロデオキシグルコース([18F]FDG)陽電子放射断層撮影(PET)スキャンとコンピュータ断層撮影法(CT)の組み合わせは、臨床研究における熱発生性褐色およびベージュ色の細胞の特性評価のゴールドスタンダードのままです8。磁気共鳴イメージング(MRI)は、強力な磁場と無線周波数パルスを使用して、詳細な解剖学的構造を生成します。CTスキャンと比較して、MRIはより高い解像度で臓器や軟部組織の画像を生成します。ここでは、低温曝露に順応した後のマウスモデルにおける機能性褐色およびベージュ脂肪の視覚化および定量化のためのプロトコルが提供され、脂肪の褐変を誘発する一般的で最も信頼性の高い方法である。この方法は、小動物モデルにおける熱発生性脂肪貯蔵所を高精度に特徴付けるために適用することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
この研究では、PET/MRベースのイメージングと、小動物における機能的な茶色およびベージュの脂肪組織の定量化が記述されました。この方法は、非代謝性グルコース類似体[18F]FDGをイメージングバイオマーカーとして使用し、非侵襲的な方法でグルコース需要の高い脂肪組織を同定する。MRは良好な軟部組織のコントラストを提供し、脂肪脂肪組織を隣接する軟部組織および筋肉から?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
我々は、中国国家自然科学財団(NSFC)-優秀若手科学者基金(香港及びマカオ)(81922079)、香港研究助成評議会一般研究基金(GRF 17121520及び17123419)、及び香港研究費協議会共同研究基金(CRF C7018-14E)の小動物イメージング実験に対する支援に感謝する。
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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