Functionele Beeldvorming van bruin vet in Muizen met FDG micro-PET/CT
Summary
Werkwijze van functionele beeldvorming van muis bruin vetweefsel (BAT) beschreven waarin koud-gestimuleerde opname van 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT niet-invasief gemeten met een gestandaardiseerd protocol micro-PET/CT. Deze methode is robuust en gevoelig zijn voor verschillen in BAT activiteiten in muismodellen detecteren.
Abstract
Bruin vetweefsel (BAT) verschilt van wit vetweefsel (WAT) door zijn discrete locatie en een bruin-rode kleur te wijten aan een rijke vascularisatie en hoge dichtheid van mitochondriën. BAT speelt een belangrijke rol in energieverbruik en non-rillen thermogenese in pasgeboren zoogdieren en volwassenen 1. BAT-gemedieerde thermogenese is sterk gereguleerd door het sympathische zenuwstelsel, voornamelijk door middel van β-adrenerge receptor 2, 3. Recente studies hebben aangetoond dat de BBT-activiteiten bij volwassen mensen negatief gecorreleerd zijn met een body mass index (BMI) en andere diabetische parameters 4-6. BAT is dus voorgesteld als een potentieel doelwit voor therapie gericht op anti-obesity/anti-diabetes modulatie van de energiebalans 6-8. Hoewel verscheidene kou challenge-based positron emissie tomografie (PET) werkwijzen worden vastgesteld voor het detecteren van menselijke BAT 9-13, nagenoeg geen gestandaardiseerd protocol voor beeldvorming en quantificatie van BBT in kleine diermodellen zoals muizen. Hier beschrijven we een robuuste PET / CT beeldvorming werkwijze voor functionele beoordeling van BAT in muizen. In het kort, volwassen C57BL/6J-muizen waren koud behandeld in nuchtere toestand voor een periode van 4 uur voordat ze kregen een dosis van 18 F-Fluorodeoxyglucose (FDG). De muizen werden bleven in de kou voor een extra uur na FDG injectie, en vervolgens gescand met een klein dier-dedicated micro-PET/CT systeem. De verworven PET-beelden waren samen ingeschreven bij de CT-beelden voor anatomische referenties en geanalyseerd op FDG-opname in de interscapular BAT gebied BAT activiteit te presenteren. Deze gestandaardiseerde koude-behandeling en beeldvorming protocol werd gevalideerd door het testen BAT activiteiten in farmacologische interventies, bijvoorbeeld de activatie onderdrukt BAT door de behandeling van β-adrenerge antagonist propranolol 14, 15, of de verbeterde BAT activering door β3 agonist BRL37344 16. Werkwijze described hier kan worden toegepast voor het screenen op geneesmiddelen / verbindingen die BAT moduleren, of genen / routes die betrokken zijn bij ontwikkeling en regulering BAT in verschillende preklinische en basisonderzoek identificeren.
Protocol
Representative Results
Discussion
In deze studie micro-PET/CT-based imaging methode ontwikkeld voor het detecteren BAT activiteiten in volwassen muizen slechts sprake is van een koudebehandeling en een injectie in de handel verkrijgbare F-18 FDG. De gehele procedure kan op een dag na een behandeling en imaging sequentie die elke 30 minuten begint tot alle dieren behandeld en afgebeeld. Onder de beschreven experimentele condities, kunnen in totaal 10 muizen (of 2 groepen van 5 muizen) worden getest op dezelfde dag met een beeldvormingssysteem….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs willen graag Laura Diaz, Kevin Phillips, Willa A. Hsueh, en King C. Li bedanken voor hun nuttige opmerkingen en technische ondersteuning bij de ontwikkeling van deze methode.
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).
