Introduction
Braunen Fettgewebe (BAT) ist eine spezielle Gewebe für die Thermogenese bei Säugern, und eine ihrer wichtigsten Funktionen ist es, die Energiebilanz des ganzen Körpers durch Ableiten von großen Mengen an chemischen / Nahrungsenergie als Wärme 1 aufrecht zu erhalten. Einzigartigen Eigenschaften BAT zählen reichlich Entkopplung Protein-1 (UCP-1) Ausdruck, reichlich kleine Öltröpfchen, eine große Anzahl von Mitochondrien in einer Zelle, und bedeutende Gefäß im Gewebe 2-5. Diese einzigartigen Eigenschaften stark assoziieren mit wichtigen Rolle des Gewebes im Stoffwechsel und Energieverbrauch. BAT wurde zuvor als sein nicht mehr vorhanden und besitzen keine nennenswerten physiologischen Funktionen bei erwachsenen Menschen 1 haben aber letzten PET / CT-Bildgebung Untersuchungen deutlich gezeigt, dass BAT noch in erwachsenen Menschen 2,3,6-9 präsentiert. Eine inverse Korrelation zwischen BAT Masse und Körpermasse-Index (BMI) wurde von mehreren Studien festgestellt, und wiederCent-Studien zeigten, dass körperliche Übungen könnte die Masse der BAT erhöhen. Diese Ergebnisse deuten stark darauf hin, dass die Dysfunktion des BAT ist eng mit den Pathologien der Adipositas und Diabetes 2,6,10,11 verbunden. Zusätzlich Anzeichen dafür zeigt, dass die Funktion der BAT stark auf verschiedene andere Erkrankungen im Zusammenhang, wie neurodegenerative Erkrankungen und Krebs 3,7,12,13.
BAT-Aktivierung, ein Prozess, der Thermogenese zu erhöhen, kann unter verschiedenen Bedingungen wie Kälte Belichtung, Bewegung und medikamentöse Behandlung und Gen-Manipulation 1,14,15 erreicht werden. Kälteexposition und Noradrenalin-Behandlung werden die gängigsten Methoden, um BAT zu aktivieren. Kälte, die durch verschiedene Mechanismen, wie Thermorezeptoren in der Haut gemessen werden kann, stimuliert sympathischen Nerven und führt zur Freisetzung von Norepinephrin (NE) zu BAT. Die frei NE löst UCP-1, um die Thermogenese zu initialisieren, um die normale Körpertemperatur zu halten. Unter diesem Conditiauf die Aufnahme von Glukose erhöht auch weitere Kohlenstoffquellen für die Erhöhung des Stoffwechsels in BAT 1,16,17 bereitzustellen. PET-Bildgebung mit 18F-FDG hat bestätigt, dass die Aufnahme von markierter Glukose erhöht unter kalten Bedingungen in Humanstudien 6.
In Bezug auf die optische Bildgebung ist BVT ein ideales Ziel. Die interskapulären BAT hat eine einzigartige Lage in Mäusen, von größeren Organe wie Leber, Herz und Magen entfernt. Daher ist Signalstörungen von diesen großen Orgeln unbedeutend (Abbildung 1a). Inzwischen hat die flache Lage des interskapulären BAT ermöglicht mehrere Signale, die von der Erfassungskamera aufgenommen werden. Darüber hinaus ist eine konzentrierte Masse BAT Orgel, die das Lichtsignal in bestimmten Bereichen beschränkt. Zusätzlich ist die einzigartige dreieckige Form des physischen BAT macht es einfach, aus anderen Geweben (Abbildung 1a) zu unterscheiden.
Cerenkov Lumineszenz-Imaging (CLI), einem neu entstandenen molecular Bildgebungstechnologie 18-26, nutzt die von der erzeugten Lumineszenz + und - Zerfall der Radionuklide wie 18 F, 131 I in dem Medium. Das geladene Teilchen (wie + und -) polarisiert Moleküle, während es im Medium 18-20 reist und die Lumineszenz / Licht emittiert wird, wenn die polarisierten Moleküle entspannen zurück ins Gleichgewicht. Die emittierte Lumineszenz wird als Cerenkov Lumineszenz (CL). Die einzigartigen spektralen Eigenschaften CL umfassen das breite Spektrum der gesamten ultravioletten (UV) und sichtbaren Spektrums 18-20, und seine umgekehrte Korrelation zwischen der Intensität und dem Quadrat der Wellenlänge (λ 2). Beide UV-und sichtbaren Bereichen des emittierten Lichts für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Der UV-Anteil des Cerenkov Lumineszenz wurde für in vivo-Photoaktivierung von caged Luciferin 21 aufgebracht wurde, während das Licht in der längeren Wellenlänge emittiert werden kannzur in vivo-optischen Bildgebungs 18,27-31 verwendet.
Kleintierstudien ist CLI-Bildgebung mit einem optischen Abbildungssystem schneller und kostengünstiger als PET. Außerdem kann CLI für Hochdurchsatz-Screening mit einem Abbildungssystem mit hoher Durchsatzkapazität ausgestattet angewendet werden. Die Vorteile und Nachteile dieser Technologie wurden in mehreren Bewertungen 25,32,33 diskutiert. 3D-Tomographie der CLI wurde intensiv in mehreren Gruppen 28,34-37 untersucht und die Anwendungen der CLI für endoskopische Bildgebung und intraoperative Bildgebung wurden erfolgreich an Mäusen gezeigt, sowie 30,38. Zusätzlich Spinelli und Thorek et al., Dass CLI-Abbildungs könnte an Menschen angewendet werden, wodurch die Technologie hat auch Potential für klinische Anwendungen 39, 40.
Im Zuge der Wiederentdeckung der BAT in den Menschen, klar angegeben, dass eine PET-Bildererhebliche Menge von 18 F-FDG in BAT unter bestimmten Bedingungen 2,3,6 angesammelt. Darüber hinaus PET-Bildgebung mit Mäusen zeigten, dass auch zweifellos BAT konnte mit 18 F-FDG 41 42 hervorgehoben. In diesem Bericht zeigen wir, wie Cerenkov Lumineszenz von 18 F-FDG emittierte zur Bildgebung BAT in kleinen Tieren unter Verwendung eines optischen Abbildungssystems verwendet werden. Unser Ansatz bietet eine schnelle, billige und bequeme Methode der BAT-Bildgebung für Kleintiere. Diese Technik kann als eine alternative Methode für die PET-Bildgebung mit 18 F-FDG verwendet werden, insbesondere für Labors ohne PET-Anlagen.
Protocol
Hinweis: Alle Tierstudien sollten im Rahmen genehmigter institutionelle Protokolle und Tierpflege-Richtlinien durchgeführt werden.
1. In-vivo-Bildgebung CLI BAT mit 18 F-FDG
1.1 Hintergrund Imaging:
- Vor 18 F-FDG-Injektion, stellen vier Nacktmäusen in einem Induktionskammer, die mit Isofluran ausgewogen mit Sauerstoff für 5 min angeschlossen wurde auf die Anästhesie zu induzieren. Dann die vier betäubt Mäuse in der Abbildungsvorrichtung.
- Erwerben Sie das Hintergrundbild mit den folgenden Parametern: Open-Filter, f = 1, bin = 8, FOV = D, und die Belichtungszeit = 120 sec, Bühnentemperatur = 37 ° C.
1.2 BAT Imaging mit 18 F-REA:
- Spritzen Sie die narkotisierten Mäusen, die mit 280 Ci von 18 F-FDG in PBS intravenös in die Schwanzvene. Nach der Injektion geben die Mäuse zu einem Käfig mit Futter und Wasser ausgestattet.
Hinweis: Es ist erforwendig, intravenös injizieren 18 F-FDG, ein anständiges Kontrastierung von BAT-Bereich zu erzielen. Nur ein sehr schwacher Kontrast kann mit der gleichen Menge von 18 F-FDG gesehen werden, wenn eine intraperitoneale Injektion verwendet. - Erwerben CLI Bilder 30, 60 und 120 min nach 18 F-FDG-Injektion mit den gleichen Parametern wie Hintergrund-Bildgebung (Schritt 1.1.2). Für jeden Imaging-Sitzung, erhalten Sie 5 min für die Anästhesie Reinduktion.
- Um das Signal-Rausch-Verhältnis (S / N) zu quantifizieren, verwenden Sie die Imaging-Software-Schnittstelle, um zwei gleich große Ellipse ROIs über die interskapulären BAT und eine Fläche neben dem BAT (Bezugsfläche) ziehen (Abbildung 1b).
1.3 Validierung des CLI Quelle:
- Betäuben vier Mäuse und spritzen die Mäuse mit 280 Ci von 18 F-FDG intravenös.
- Opfern den Mäusen 60 min nach der Injektion von 18 F-FDG durch Injektion von Natriumpentobarbital (200 mg / kg, ip). Entfernen Sie vorsichtig den Skin aus der interskapulären Bereich. Bild alle Mäuse, die mit den gleichen Parametern wie oben (1.1.2), zur gleichen Zeit (Abbildung 2a).
- Die interskapulären weißen Fettgewebe (WAT) und BAT, und dann die Bild seziert Mäuse mit den gleichen Parametern (Abbildung 2b) vorsichtig entfernen.
- Von den CLI-Bilder, die Berechnung der Beitrag von BAT durch Verwendung von zwei ROIs mit der folgenden Gleichung: R (BAT) = (CLI ein -cli b) (BAT) / (CLI ein -cli b) (BAT-entfernt), wo ROI a ist für den interskapulären Bereich und ROI B ist für den Referenzbereich (Abbildung 2b).
2. BAT Anwendung Imaging
2.1 Überwachung Aktivierung mit NE
- Teilen Sie Nacktmäuse in zwei Gruppen (n = jeweils 4).
- Injizieren eine Gruppe mit Noradrenalin (NA) (50 ul, 10 mM) intraperitoneal. Verwenden Sie die zweite Gruppe als nicht-aktivierten control. Nach 30 min zu betäuben beide Gruppen mit Isofluran für 5 min und dann intravenös injizieren jede Maus mit 18 F-FDG (220 Ci).
Hinweis: Die intraperitoneale Injektion von NE sollte 30 min vor 18 F-FDG Injektion zu vermeiden dramatisch Bewegen der Maus. - Bild die Mäuse 60 Minuten nach der 18 F-FDG Injektion unter Verwendung der gleichen Parameter wie die obigen Protokolle.
2.2 Überwachungs Aktivierung unter Kälteeinwirkung
- Messung der Körpertemperatur der Mäuse in einem kalten Raum mit einer rektalen Thermometers. Temperaturen sind etwa 30 ° C liegen.
- Bild die Mäuse 60 Minuten nach der 18 F-FDG Injektion unter Verwendung der gleichen Bildaufnahmeparameter, wie die oben genannten Protokolle. Verwenden Mäusen, die bei Raumtemperatur (25 ° C) als Kontrollen aufbewahrt werden, und die Bild sie mit der gleichen.
- Für eine Kälteexposition Studie, legen die Mäuse in einem kalten Raum (4 ° C) für 4 h vor der 18 F-FDG Injektion und senden Sie das mEis in den Kühlraum nach jeder Bildgebungssitzung und nach der Genesung von der Narkose.
- Parameter wie oben.
2.3 Deaktivierung der Überwachung BAT unter den lang Anästhesie
- Für lange Anästhesie (60-70 min), injizieren Mäuse intraperitoneal mit Ketamin / Xylazin und halten sie unter Narkose für 60 bis 70 Minuten bei Raumtemperatur.
- Nachdem die Mäuse betäubt, injizieren 18 F-FDG (220 uCi) intravenös über die Schwanzvene.
- Bild die Mäuse 60 Minuten nach der 18 F-FDG Injektion unter Verwendung der gleichen Parameter wie die obigen Protokolle.
3. Multispektrale Entmischung und Cerenkov Lumineszenz-Tomographie Studies
- Betäuben eine Maus für 5 min und dann spritzen 300 Ci 18 F-FDG intravenös. Erwerben multispektrale Bilder 60 Minuten nach 18 F-FDG Injektion von Rückenseite des Tieres mit den folgenden Parametern: f = 1, bin = 16, ErwerbZeit = 300 s pro Filter, Emissionsfilter = 580, 600, 620, 640, 660 und 680 nm auf.
- Führen Entmischung mit Wohnzimmer Imaging 4.3.1 Software und wählen Sie zwei Komponenten (BAT und unspezifische Signale) und automatische Entmischung (Abbildung 4).
- Führen die 3D-Rekonstruktion gemß dem Verfahren von Kuo et al. 28,43 gemeldet. Integrieren Sie die Cerenkov Emissionsspektrum in den diffusen Lichtausbreitungsmodell gelten Tikhonov Regularisierung in der NNLS (nichtnegativen kleinsten Quadrate) Optimierung der Residuen, und erzeugen die Oberfläche Tomographie (die für die 3D-Bild Koregistrierung verwendet wird) von der Struktur Licht-Bildgebung (Abbildung 5 ).
Anmerkung: Für multispek CLI Entmischung und Tomographie, mindestens 5 Bilder mit unterschiedlichen Filtern benötigt werden.
Representative Results
In Abbildung 1 wurde interskapulären BAT (Abbildung 1a) zu allen Zeitpunkten (30, 60, 120 min) markiert ist, und der Kontrast zwischen BAT und dem Referenzbereich kann leicht beobachtet (Abbildung 1b) werden. Insbesondere die Kontur der BAT Bild eng reflektiert seine physikalische Erscheinung, die eine dreieckige Kontur hat. Die Signalverhältnisse zwischen BAT und dem Referenzbereich waren 2,37, 2,49, 2,53 und fach bei 30, 60 und 120 Minuten nach der Injektion (Abbildung 1a).
Aus der schrittweisen Präparation Experiment war 85% des Signals bei der interskapulären Site aus der BAT (2) stammt. Allerdings gibt es noch einige Restsignal in der Nähe des oberen Randes des BAT, die in der Regel von der BAT-Restgewebe und andere benachbarte Gewebe, Blutgefäße und Muskeln sind entstanden entfernt.
Es wurde berichtet, daß BAT-Aktivierung kann erreicht werden durchNorepinephrin (NE) Behandlung und Kälteexposition 3,6. Zunächst beobachteten wir BAT Aktivierung mit NE in der gleichen Gruppe von Mäusen mit und ohne NE-Behandlung unter kurz (5 min) Isofluran-Narkose. Die Daten zeigten deutlich höhere CLI-Signal unter der NE-behandelten Zustand (1,23-fach) als ohne NE-Behandlung (Abbildung 3a).
In Humanstudien, die PET-Bildgebung zeigte, dass Probanden unter Kälteexposition viel höhere F-18-FDG-Aufnahme in der BAT als die bei Raumtemperatur 6. In diesem Mäuse-Studie wurde ein Anstieg um 39% in 18 F-FDG-Aufnahme in der BAT mit der Kälteexposition (Abbildung 3b) behandelten Tieren beobachtet.
Bei Mäusen kann BAT-Aktivität durch verschiedene Narkose beeinflusst werden Schemata 3,41. ZB 18 F-FDG in BAT erheblich nach einer Stunde der Anästhesie mit Ketamin 41 verringert werden. Vergleicht man die 18 F-FDG uptake in der gleichen Gruppe von Mäusen unter Kurz (5 min mit Isofluran) und Lang Anästhesie (70 min mit Ketamin / Xylazin) Therapien, eine 54% ige Abnahme der F-18-FDG BAT-Aufnahme wurde in der Gruppe mit Ketamin / Xylazin beobachtet ( Abbildung 3c).
Es ist bekannt, dass Häm-haltige Proteine (wie Hämoglobin im Blut und Cytochrom-c-in Mitochondrien) kann zu erheblichen Lichtabsorption führen, und es wird erwartet, dass die reichlich vorhandenen Blutgefäße in BAT 1 wird das Spektrum der CLI und die spektrale ändern Form aus dem BAT-Bereich wird von anderen Gebieten. Denkbar, Entmischung Techniken erlauben uns, die zwei CLI-Spektren zu trennen. Von 4a wurde keine bestimmten Bereich aus dem ungemischten Bild der Komponente # 1 (entmischen # 1), und das entsprechende Spektrum (blaue Linie in Abbildung 4d) markiert das Emissionsspektrum von 18 F in reinen Medien, in denen die CLI ähnelte intensiviertTy ist umgekehrt mit dem Quadrat der Wellenlänge 18,20 korreliert. Diese Daten legen nahe, dass entmischen # 1 repräsentiert eine unspezifische CLI-Signal, das in der Regel von sehr geringer Tiefe ist, wie 18 F-FDG-Akkumulation in der Haut. Der Höhepunkt der unvermischten # 2 Spektrum (rote Linie) wurde um 640 nm, was darauf hindeutet, war das Signal aus dem BAT. Interessanterweise im Gegensatz zu dem deutlichen Abschwächung der Intensität des CLI kürzer als 640 nm, keine dramatischen Abnahme der Intensität beobachtet, sobald es seine Spitze (rote Linie in 4) erreicht, was eine bessere Gewebepenetration des emittierten Lichts zu längeren Wellenlängen.
Multispektraler Cerenkov Lumineszenz-Tomographie (msCLT) wurde für die 3D-Rekonstruktion verwendet. msCLT zuvor von Kuo et al. 28,43 gemeldet, und aus einem Satz von 2D mit einer Anzahl von Schmalbandfiltern (> 5 Filter) erworben planaren Bildern konstruiert. Die rekonstruierten 3D-Bilder sind coregistEred mit Oberflächen-Tomographie, die aus der Struktur Licht erzeugt wird, und die Bilder zeigen, dass ein wesentlicher Teil der CLI-Signal von interskapulären BAT (Abbildung 5) stammt. Bemerkenswert ist, der koronalen (5a) deutlich skizziert die zwei Lappen von BAT, die die Dreieckskontur des in 5e gezeigt BAT ähneln.
Abbildung 1: (a) Dreieckskontur interskapulären BAT (blauer Pfeil) in einer Maus; (Links) BAT ist mit weißen Fettgewebe bedeckt, und (rechts) BAT ausgesetzt ist. (B) CLI Bilder einer Maus 30 und 60 Minuten nach der 18 F-FDG (280 uCi) intravenöse Injektion. Die Bilder deutlich die Kontur des BAT zu skizzieren. (C) Die quantitative Analyse der CLI-Signal von interscapular BAT Bereich und eine Referenzfläche. Sonderdruck aus Referenz 42. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 2: (a) repräsentative Bilder von Mäusen vor (links) und nach (rechts) BAT Entfernung. (B) Quantifizierung zeigt, dass> 85% CLI entstand aus BAT. Sonderdruck aus Referenz 42. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Figur 3:(A) Vertreter CLI Bilder von BAT von Mäusen mit (links) und ohne (rechts) NE Stimulation unter Kurz Isofluran-Narkose. (B) Quantitative Analyse der CLI-Signale aus den zwei Gruppen in (a) (n = 4 für jede Gruppe). (C) Vertreter CLI Bilder von BAT von Mäusen mit (links) und ohne (rechts) Kältereiz unter Isofluran-Narkose kurz. (D) quantitative Analyse der CLI-Signale von den beiden in (e) gezeigten Gruppen (n = 3 - 4 für jede Gruppe). (E) Vertreter CLI Bilder von BAT bei 60 min nach 18 F-FDG Injektion unter Isofluran-Narkose kurz (5 min) (links) und Ketamin / Xylazin Narkose (70 min) (rechts). (F) Die quantitative Analyse der CLI-Signale von den beiden in (g) gezeigten Gruppen (n = 4 für jede Gruppe). Sonderdruck aus Referenz 42. Plädoyerse klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 4:. Entmischung für unspezifische CLI und BAT-CLI (a) entmischen # 1 zeigt, dass unspezifische CLI-Signal von 18 F-FDG wird über den ganzen Körper verteilt (die ungemischten Spektrum für dieses Bild ist in (d) dargestellt (blaue Linie )). (B) entmischen # 2 zeigt an, dass die Mehrheit der CLI im interskapulären Seite ist von BAT (die ungemischten Spektrum ist in (d) dargestellt (rote Linie)). Die CLI Gipfel ist etwa 640 nm auf. (C) zusammengefügte Bild von entmischen # 1 und # 2. (D) Die CLI-Spektren von entmischen # 1 und # 2. Sonderdruck aus Referenz 42. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen. </ P>
Abbildung 5: Multispektral Cerenkov Lumineszenz-Tomographie (a - d) 3D-Rekonstruktion der Bilder.. Interskapulären BAT in koronarer (a), sagittal (b) zu sehen, und quer (c) Ansichten, als auch in der 3D-Bild (d); (E) Physikalische BAT Form angezeigt (blauer Pfeil), die mit rekonstruierten Bildern korreliert. Nachdruck und Anpassung von Referenz 42. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Discussion
Forschung zu BAT Zusammenhang ist seit mehreren Jahrzehnten durchgeführt. Zuvor hatte es in Betracht gezogen worden, um keine signifikante physiologische Relevanz im menschlichen Erwachsenenalter 1 haben. Die jüngsten Groß klinischen PET-Bildgebung mit 18F-FDG und andere Untersuchungen haben bestätigt, BAT ist immer noch in der oberen Brust, Hals und an anderen Standorten bei Erwachsenen 2,3 vorhanden. Jüngste Studien haben dringend empfohlen, dass BAT spielt eine wichtige Rolle bei der Fettsucht und Diabetes 2,6. Andere Forschungen zeigen außerdem, dass die BVT spielt eine wichtige Rolle im Prozess des Alterns und 12, dass seine Aktivität könnte durch Übung 10,44 gesteigert werden.
Sowohl in klinischen Studien am Menschen und präklinischen Forschung, ist die PET-Bildgebung mit 18F-FDG die am häufigsten verwendete Methode, um BAT studieren. Für vorklinischen Tierstudien ist PET im Allgemeinen viel teurer als optische Bildgebung. In diesem Protokoll zeigen wir, dass CLIch mit 18 F-FDG für optisch abbild BAT bei Kleintieren angewendet werden. Wie andere optische Bildgebungsverfahren, durchdringenden Gewebe Begrenzung und geringe Empfindlichkeit für tiefe Ziele sind die inneren Grenzen der CLI 25,32. Dennoch, vor kurzem Spinelli et al., Dass anständige CLI-Signal mit 10 mm Gewebetiefe mit 32 P 28,43 beobachtet werden und Thorek et al. zeigte, dass 16 mm Penetration könnte in den Lymphknoten der Patienten nach 18 F-FDG Injektion 39, 40 erreicht werden. Im Vergleich zu PET kann CLI mit relativ niedrigen Kosten Abbildungssystem durchgeführt werden. Kürzlich, Thorek et al., Dass signifikant hohe Empfindlichkeit könnte mit CLI erreicht werden, wie geringe Mengen von 18 F-FDG in den Knoten des Patienten 39, angesammelt (ca. 2Ci) 40. In-vitro-Tests zeigten, dass CLI-Signal von 0,01 Ci 90Y war in Lösung 25,32,33 nachweisbar
Im Verlauf von Experimenten fanden wir, dass CLI Kontrast von BAT mit 18 F-FDG ist sehr an den Injektionsmethoden. Die intravenöse Injektion von 18 F-FDG kann hervorragenden Kontrast für interskapulären BAT bereitzustellen, während eine intraperitoneale Injektion mit der gleichen Menge von 18 F-FDG zeigte nur einen schwachen Kontrast in der BAT-Bereich.
Entmischung, ein sehr praktisches Verfahren, um zwei Sätze von Signalen zu trennen, wurde in großem Umfang in der Fluoreszenz-Bildgebung verwendet. Es ist bekannt, dass die Aufnahme von 18 F-FDG ist nicht sehr zielspezifische und verschiedene Ziele / Gewebe haben unterschiedliche Lichtdämpfungseigenschaften. Wir fanden, der Höhepunkt der CLI Spektrum der BAT ist etwa 640 nm, und diese Daten reflektiert die tatsächlichen Zusammenhänge der BAT. Die 3D-Rekonstruktion dieses protocol sehr betriebsfähig, denn es kann mit einem handelsüblichen optischen Abbildungssystem auf der Basis der Lichtdiffusionseigenschaften von verschiedenen Wellenlängen durchgeführt werden. Mit diesem Ansatz können wir den Einsatz eines spezialisierten Imaging-System, das mehrere Winkelansicht Bilder für 3D-Rekonstruktion erfordert vermeiden.
Sowohl für die Entmischung und 3D-Rekonstruktion wird eine größere mindestens 600 Photonen aus jedem Bild in BAT erforderlich. Dazu werden große Binning (bin = 16), kleine Blenden (f = 1) und eine lange Messzeit (5 min) für jedes Bild benötigt.
Zusammenfassend die Nutzung der einzigartigen Lage und Form des BAT und die signifikant hohe Aufnahme von 18 F-FDG in BAT, zeigen wir, wie BAT bei Kleintieren kann optisch mit 18 F-FDG über die CLI-Technik abgebildet werden. Diese Methode kann zuverlässig für die Bildgebung BAT und für die Überwachung der BAT-Aktivierung verwendet werden. Zusätzlich haben wir auch, dass die Entmischung und 3D-RECO zeigennstruction sind praktikabel und 3D-Volumen Quantifizierung möglich ist für zukünftige Studien.
Disclosures
Veröffentlichung dieser Video-Artikel wird von Perkin Elmer Gesellschaft unterstützt.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Optical Imaging system | Perkin Elmer | IVIS Spectrum is an optical imaging system that is equiped with very sensitive camera for Cerenkov Luminescence. Some instrumental information is listed below: CCD Sensor: Back thinned, back illuminated CCD Size: 2.7 cm x 2.7 cm Pixels: 2048 x 2048 Quantum Efficiency: 85% Min detectable photons: 70 photons/s/sr/cm 2 Dark Current: <100 electrons/s/cm 2 Lens: f 0.95 50 mm CCD Cooling: Cooled to 90 degree. |
|
| 18F-FDG | IBA Molecular | ||
| norepinephrine | Sigma | N5785-250MG | |
| Ketamine/Xylazine | Sigma | K113-10ML |
References
- Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol. Rev. 84, 277-359 (2004).
- Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. New Eng. J. Med. 360, 1509-1517 (2009).
- Nedergaard, J., Bengtsson, T., Cannon, B. Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans. Amer. J. Physiol. Endocrinol. Metabolism. 293, 444-452 (2007).
- Tseng, Y. H., et al. New role of bone morphogenetic protein 7 in brown adipogenesis and energy expenditure. Nature. 454, 1000-1004 (2008).
- Zhang, H., et al. Cross talk between insulin and bone morphogenetic protein signaling systems in brown adipogenesis. Mol. Cell. Biol. 30, 4224-4233 (2010).
- van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. New Eng. J. Med. 360, 1500-1508 (2009).
- Zingaretti, M. C., et al. The presence of UCP1 demonstrates that metabolically active adipose tissue in the neck of adult humans truly represents brown adipose tissue. FASEB J. 23, 3113-3120 (2009).
- Chen, Y. I., et al. Anatomical and Functional Assessment of Brown Adipose Tissue by Magnetic Resonance Imaging. Obesity. 20, 1519-1526 (2012).
- Chen, Y. C., et al. Measurement of human brown adipose tissue volume and activity using anatomic MR imaging and functional MR imaging. J. Nucl. Med. 54, 1584-1587 (2013).
- Bostrom, P., et al. A PGC1-alpha-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. Nature. 481, 463-468 (2012).
- Yoneshiro, T., et al. Age-related decrease in cold-activated brown adipose tissue and accumulation of body fat in healthy humans. Obesity. 19, 1755-1760 (2011).
- Mattson, M. P. Perspective: Does brown fat protect against diseases of aging. Ageing Res. Rev. 9, 69-76 (2010).
- Stephens, M., Ludgate, M., Rees, D. A. Brown fat and obesity: the next big thing. Clin. endocrinol. 74, 661-670 (2011).
- Harms, M., Seale, P. Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nat. Med. 19, 1252-1263 (2013).
- Farmer, S. R. Obesity: Be cool, lose weight. Nature. 458, 839-840 (2009).
- Inokuma, K., et al. Uncoupling protein 1 is necessary for norepinephrine-induced glucose utilization in brown adipose tissue. Diabetes. 54, 1385-1391 (2005).
- Isler, D., Hill, H. P., Meier, M. K. Glucose metabolism in isolated brown adipocytes under beta-adrenergic stimulation. Quantitative contribution of glucose to total thermogenesis. Biochem. J. 245, 789-793 (1987).
- Robertson, R., et al. Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 54, 355-365 (2009).
- Spinelli, A. E., et al. Cerenkov radiation allows in vivo optical imaging of positron emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 55, 483-495 (2010).
- Liu, H., et al. Molecular optical imaging with radioactive probes. PloS One. 5, e9470 (2010).
- Ran, C., Zhang, Z., Hooker, J., Moore, A. In vivo photoactivation without 'light': use of Cherenkov radiation to overcome the penetration limit of light. Mol. Imaging. Biol. 14, 156-162 (2012).
- Dothager, R. S., Goiffon, R. J., Jackson, E., Harpstrite, S., Piwnica-Worms, D. Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: a novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems. PloS One. 5, e13300 (2010).
- Ruggiero, A., Holland, J. P., Lewis, J. S., Grimm, J. Cerenkov luminescence imaging of medical isotopes. J. Nucl. Med. 51, 1123-1130 (2010).
- Lewis, M. A., Kodibagkar, V. D., Oz, O. K., Mason, R. P. On the potential for molecular imaging with Cerenkov luminescence. Optics Letters. 35, 3889-3891 (2010).
- Mitchell, G. S., Gill, R. K., Boucher, D. L., Li, C., Cherry, S. R. In vivo Cerenkov luminescence imaging: a new tool for molecular imaging. Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences. 369, 4605-4619 (2011).
- Thorek, D. L., Ogirala, A., Beattie, B. J., Grimm, J. Quantitative imaging of disease signatures through radioactive decay signal conversion. Nat. Med. 19, 1345-1350 (2013).
- Holland, J. P., Normand, G., Ruggiero, A., Lewis, J. S., Grimm, J. Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using cerenkov luminescence emissions. Mol. Imaging. 11, 1-10 (2012).
- Spinelli, A. E., et al. Multispectral Cerenkov luminescence tomography for small animal optical imaging. Optics Express. 19, 12605-12618 (2011).
- Xu, Y., et al. Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 53, 312-317 (2012).
- Liu, H., et al. Intraoperative imaging of tumors using cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study. J. Nucl. Med. 53, 1579-1584 (2012).
- Thorek, D. L., et al. Positron lymphography: multimodal, high-resolution, dynamic mapping and resection of lymph nodes after intradermal injection of 18F-FDG. J. Nucl. Med. 53, 1438-1445 (2012).
- Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 52, 2009-2018 (2011).
- Spinelli, A. E., Marengo, M., Calandrino, R., Sbarbati, A., Boschi, F. Optical imaging of radioisotopes: a novel multimodal approach to molecular imaging. Quart. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 56, 280-290 (2012).
- Hu, Z., et al. Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation. Optics Express. 18, 24441-24450 (2010).
- Hu, Z., et al. Cerenkov luminescence tomography of aminopeptidase N (APN/CD13) expression in mice bearing HT1080 tumors. Mol. Imag. 12, 173-181 (2013).
- Zhong, J., et al. Cerenkov luminescence tomography for in vivo radiopharmaceutical imaging. Internatl. J. Biomed. Imaging. 2011, 641618 (2011).
- Zhong, J., Qin, C., Yang, X., Chen, Z., Tian, J. Fast-specific tomography imaging via Cerenkov emission. Mol. Imaging. Biol. 14, 286-292 (2012).
- Kothapalli, S. R., Liu, H., Liao, J. C., Cheng, Z., Gambhir, S. S.
- Spinelli, A. E., et al.
- Thorek, D. L., Riedl, C., Grimm, J. Clinical Cerenkov Luminescence Imaging of 18F-FDG. J. Nucl. Med. 55, 1345-1350 (2014).
- Fueger, B. J., et al. Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice. J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).
- Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran, C. In vivo optical imaging of interscapular brown adipose tissue with (18)F-FDG via Cerenkov luminescence imaging. PloS One. 8, e62007 (2013).
- Kuo, C., Coquoz, O., Troy, T. L., Xu, H., Rice, B. W. Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging. J. Biomed. Optics. 12, 024007 (2007).
- Xu, X., et al. Exercise ameliorates high-fat diet-induced metabolic and vascular dysfunction, and increases adipocyte progenitor cell population in brown adipose tissue. Amer. J. Physiol. Regulatory, integrative and comparative physiology. 300, 1115-1125 (2011).
