Funksjonell Imaging av brunt fett i Mus med FDG micro-PET/CT
Summary
Fremgangsmåte av funksjonell avbildning av mus brunt fettvev (BAT) er beskrevet hvori kald-stimulert opptak av 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) i BAT er ikke-invasiv vurderes med en standardisert micro-PET/CT protokoll. Denne metoden er robust og følsom å oppdage forskjeller i BAT aktiviteter i musemodeller.
Abstract
Brunt fettvev (BAT) skiller seg fra hvitt fettvev (WAT) ved sin diskrete beliggenhet og en brun-rød farge på grunn av rike vascularization og høy tetthet av mitokondrier. BAT spiller en viktig rolle i energiforbruk og ikke-skjelvende termotilblivelsen hos nyfødte pattedyr samt voksne 1. BAT-mediert termotilblivelsen er nøye regulert av det sympatiske nervesystemet, hovedsakelig via β adrenerg reseptor 2, 3. Nyere studier har vist at BAT aktiviteter i voksne mennesker er negativt korrelert med body mass index (BMI) og andre diabetiske parametere 4-6. BAT har dermed blitt foreslått som et potensielt mål for anti-obesity/anti-diabetes terapi med fokus på modulering av energibalansen 6-8. Mens flere kalde utfordring-baserte positronemisjonstomografi (PET) metoder er etablert for å oppdage menneskelige BAT 9-13, det er egentlig ingen standardisert protokoll for bildebehandling og quantification av BAT i små dyremodeller som mus. Her beskriver vi en robust PET / CT bildebehandling metode for funksjonell vurdering av BAT i mus. Kort, var voksen C57BL/6J mus kaldt behandlet i fastende tilstand for en varighet på 4 timer før de fikk en dose av 18 F-fluorodeoxyglucose (FDG). Musene ble holdt i kulden i en ytterligere time etter FDG injeksjon og deretter skannes med et lite dyr-dedikert micro-PET/CT system. De oppkjøpte PET bildene var co-registrert med CT-bilder for anatomiske referanser og analysert for FDG opptak i interscapular BAT-området for å presentere BAT aktivitet. Denne standardiserte kald-behandling og avbildning protokollen er validert gjennom testing BAT aktiviteter under farmakologiske intervensjoner, for eksempel den undertrykte BAT aktivering ved behandling av β-adrenoreseptorantagonistaktivitet propranolol 14, 15, eller den forbedrede BAT aktivering ved β3 agonist BRL37344 16. Metoden described her kan brukes til skjermen for narkotika / forbindelser som modulerer BAT aktivitet, eller for å identifisere gener / trasé som er involvert i BAT utvikling og regulering i ulike prekliniske og grunnleggende studier.
Protocol
Representative Results
Discussion
I denne studien en micro-PET/CT-based avbildningsmetode er utviklet for å detektere BAT aktiviteter i voksne mus som bare krever en kuldebehandling og en injeksjon av kommersielt tilgjengelig 18 F-FDG. Hele prosedyren kan gjøres på en dag etter en behandling og avbildning sekvens som starter hver 30 minutter inntil alle dyrene behandles og avbildes. Under de eksperimentelle betingelser som er skissert, kan et totalt 10 mus (eller 2 grupper av 5 mus) testes på samme dag med en enkelt avbildning system. Beg…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne ønsker å takke Laura Diaz, Kevin Phillips, Willa A. Hsueh, og kong C. Li for sine nyttig kommentarer og teknisk støtte i å utvikle denne metoden.
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).
