Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Черенкова Люминесценция Визуализация межлопаточной бурой жировой ткани

Published: October 7, 2014 doi: 10.3791/51790
Automatic Translation
1,2, 3, 1, 1
1Molecular Imaging Laboratory, MGH/MIT/HMS Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School, 2Center for Drug Discovery, School of Pharmacy, China Pharmaceutical University, 3Perkin Elmer

Introduction

Бурой жировой ткани (ВАТ) является специальной ткани для термогенеза у млекопитающих, и одна из его основных функций для поддержания энергетического баланса всего тела за счет рассеивания большого количества химической энергии / тепла пищевых продуктов, как 1. Наиболее уникальные характеристики БАТ включают обильную разобщающее белок-1 (UCP-1) выражение, обильные мелкие капельки масла, большое количество митохондрий в одной клетке, и значительное васкуляризации в ткани 2-5. Эти уникальные особенности сильно ассоциируется с важной ролью виде ткани в обмен веществ и расход энергии. BAT Ранее считалось, не было больше нет и не имеющие никаких существенных физиологических функций у взрослых людей 1, однако недавние исследования изображений ПЭТ / КТ четко продемонстрировали, что BAT-прежнему представляет в человека взрослых 2,3,6-9. Обратная корреляция между ВАТ массы и индекса массы тела (ИМТ) был создан из нескольких исследований, и повторноцент исследования показали, что физические упражнения могут увеличить массу НДТ. Эти результаты убедительно показывают, что дисфункция BAT тесно связаны с патологиями ожирения и диабета 2,6,10,11. Кроме того, монтаж доказательств указывает на то, что функция BAT тесно связана с различными другими патологий, таких как нейродегенеративные заболевания и рака 3,7,12,13.

Активация БАТ, процесс увеличить термогенез, может быть достигнуто при различных условиях, таких как холодового воздействия, физических упражнений и лечения наркозависимости и генной инженерии 1,14,15. Холодный экспозиции и норадреналин лечение являются наиболее часто используемых способов активизации НИМ. Холодная, которая может воспринимать различные механизмы, такие как терморецепторами в коже, стимулирует симпатические нервы и приводит к высвобождению норадреналина (NE) НДТ. Выпущен СВ вызывает ОГП-1 для инициализации термогенез, чтобы поддерживать нормальную температуру тела. В соответствии с этим conditiна, поглощение глюкозы и повышает предоставить больше источников углерода для более активного обмена веществ в BAT 1,16,17. ПЭТ с 18F-ФДГ подтвердил, что поглощение меченой глюкозы увеличивается в холодных условиях в исследованиях на людях 6.

С точки зрения оптических изображений, НДТ является идеальной мишенью. Межлопаточная BAT имеет уникальное расположение у мышей, расположенный вдали от крупных органов, таких как печень, сердце и желудок. Поэтому, сигнал помехи от этих больших органов незначителен (Рисунок 1а). Между тем, мелкой расположение межлопаточной BAT позволяет более сигналов, которые будут захвачены камеры обнаружения. Кроме того, НДТ является сосредоточенная масса орган, который ограничивает световой сигнал в определенных областях. Кроме того, уникальная треугольная физическая форма НИМ позволяет легко отличить от других тканей (Рисунок 1а).

Томография Черенкова люминесценции (CLI), вновь появившийся мольecular технологий визуализации 18-26, использует свечение сгенерированный из + и - распада радионуклидов, таких как 18 F и 131 I в среде. Заряженная частица (например, + и -) поляризует молекулы в то время как он проходит в среднесрочной 18-20, и люминесценция / свет излучается, когда поляризованные молекулы расслабиться обратно в равновесии. Испускается люминесценции называется Черенкова Люминесценция (CL). Уникальные спектральные свойства CL включают его широкий спектр по всей ультрафиолетовой (УФ) и видимого спектра 18-20, и его обратную корреляцию между интенсивностью и квадрату длины волны (λ 2). Оба УФ и видимом диапазонах излучаемого света может быть использован для различных применений. УФ часть Черенкова люминесценции был применен для фотоактивации в естественных условиях в клетке люциферина 21, в то время как свет, излучаемый в большей длиной волны может бытьиспользуется для в естественных условиях оптических изображений 18,27-31.

Для небольших исследованиях на животных, CLI изображений с оптической системы быстрее и более экономически эффективным, чем ПЭТ. Кроме того, CLI могут быть применены для высокопроизводительного скрининга с системы формирования изображения, оснащенного высокой пропускной способностью. Преимущества и недостатки этой технологии были обсуждены в ряде обзоров 25,32,33. 3D томография CLI интенсивно изучался в нескольких группах 28,34-37, и приложения из командной строки для эндоскопической визуализации и интраоперационной визуализации успешно продемонстрирована на мышах, а 30,38. Кроме того, Спинелли и Thorek и соавт. Продемонстрировали, что изображения CLI могут быть применены к субъектам человека, таким образом, эта технология также имеет потенциал для клинического применения 39, 40.

В ходе повторного открытия БАТ у человека, ПЭТ изображения четко указано, чтозначительное количество 18 F-ФДГ накапливается в BAT при определенных условиях 2,3,6. Кроме того, ПЭТ с мышами также, несомненно, показал, что BAT может быть выделен с 18 F-ФДГ 41 42. В этом докладе мы покажем, как Черенкова люминесценции от 18 F-ФДГ может быть использована для формирования изображения BAT в мелких животных с помощью оптической системы формирования изображения. Наш подход обеспечивает быстрый, дешевый и удобный способ BAT изображений для мелких животных. Эта техника может использоваться в качестве альтернативного метода ПЭТ с 18 F-ФДГ, особенно для лабораторий без ПЭТ объектов.

Protocol

Примечание: Все исследования на животных должны быть выполнены по утвержденным институциональных протоколов и руководств по уходу за животными.

1 В Vivo CLI изображений BAT с 18 F-ФДГ

1.1 История изображений:

  1. До 18 F-ФДГ инъекции, разместить четыре голых мышей в индукционной камере, что было связано с ИФ сбалансированный с кислородом в течение 5 мин для анестезии. Затем поместите четыре наркозом мышей в устройстве формирования изображения.
  2. Приобретать фоновое изображение со следующими параметрами: Open фильтр, F = 1, бен = 8, FOV = D, и время экспозиции = 120 сек, температура этап = 37 ° C.

1.2 BAT изображений с 18 F-ДДГ:

  1. Введите наркозом мышей с 280 мкКи 18 F-ФДГ в PBS внутривенно в хвостовую вену. После инъекции, вернуться мышей в клетку оборудованной с пищей и водой.
    Примечание: Это необхоходимо внутривенно вводят 18 F-ФДГ для достижения достойного контраста вокруг BAT области. Только очень слабый контраст можно увидеть с таким же количеством 18 F-ФДГ при использовании внутрибрюшинной инъекции.
  2. Приобретать CLI изображения на 30, 60, и 120 мин после 18 F-ФДГ инъекции с теми же параметрами, фона изображений (шаг 1.1.2). Для каждой сессии изображений, позволяют 5 мин для анестезии reinduction.
  3. Для количественной оценки отношения сигнал-шум (S / N), использовать программный интерфейс визуализации, чтобы сделать два равных по размеру эллипс трансформирования более межлопаточной BAT и на территории, прилегающей к BAT (эталонного участка) (Рисунок 1б).

1.3 Проверка Источник CLI:

  1. Обезболить четыре мышей и ввести мышей с 280 мкКи 18 F-ФДГ внутривенно.
  2. Пожертвовать мышей через 60 мин после инъекции 18 F-ФДГ инъекцией пентобарбитала натрия (200 мг / кг, внутрибрюшинно). Осторожно снимите лыжин от межлопаточной области. Изображение все мышей с теми же параметрами, что и выше (1.1.2), в то же время (2а).
  3. Осторожно снимите межлопаточной белой жировой ткани (WAT) и BAT, а затем изображение рассеченные мышей с теми же параметрами (Рисунок 2b).
  4. Из изображений CLI, вычислить вклад от BAT с помощью двух трансформирования по следующей формуле: R (BAT) = (CLI -CLI В) (BAT) / (CLI -CLI В) (BAT-удалены), где ROI для межлопаточной области и ROI б для эталонной области (Рисунок 2b).

2 BAT Imaging Application

2.1 Мониторинг Активация с СВ

  1. Разделить голых мышей на две группы (N = 4) каждого.
  2. Введите одну группу с норэпинефрина (NE) (50 мкл, 10 мм) внутрибрюшинно. Используйте вторую группу как Неактивированная Controл. Через 30 мин, обезболить обе группы изофлураном в течение 5 мин, а затем внутривенно вводят каждый мышь с 18 F-ФДГ (220 мкКи).
    Примечание: внутрибрюшинное введение NE должен быть за 30 мин до 18 F-ФДГ инъекции, чтобы избежать резко перемешивании мышей.
  3. Изображение мышей через 60 мин после 18 F-ФДГ инъекции, используя те же параметры, что и перечисленных протоколов.

2.2 Мониторинг Активация Под холодной экспозиции

  1. Измерьте температуру тела мышей в холодной комнате с ректального термометра. Температура должна быть около 30 ° С.
  2. Изображение мышей через 60 мин после 18 F-ФДГ инъекции, используя те же параметры изображения, как перечисленных протоколов. Используйте мышей, которые хранятся при комнатной температуре (25 ° C) в качестве контрольной, и изображение их с тем же.
  3. Для холодного исследования экспозиции, разместить мышей в холодной комнате (4 ° C) в течение 4 ч до 18 F-ФДГ инъекции и вернуть млед в холодной комнате после каждого сеанса визуализации и после восстановления от анестезии.
  4. параметры, как указано выше.

2.3 Мониторинг Дезактивация BAT при длительном анестезии

  1. Для длительного анестезией (60 - 70 мин), вводят внутрибрюшинно мышам с кетамина / ксилазина и держать их под наркозом в течение 60 - 70 мин при комнатной температуре.
  2. После того, как мышей анестезируют, вводят 18 F-ФДГ (220 мкКи) внутривенно через хвостовую вену.
  3. Изображение мышей через 60 мин после 18 F-ФДГ инъекции, используя те же параметры, что и перечисленных протоколов.

3 Спектральный расслоение и Мультиспектральные черепковские Люминесцентные томографии Исследования

  1. Обезболить мышь в течение 5 мин, а затем применить 300 мкКи 18 F-ФДГ внутривенно. Приобретать мультиспектральных изображений 60 мин после 18 F-ФДГ инъекции от спинной стороне животного со следующими параметрами: F = 1, бен = 16, приобретенияВремя = 300 сек на фильтр, фильтры выбросов = 580, 600, 620, 640, 660 и 680 нм.
  2. Провести спектральный расслоение с Живут изображений 4.3.1 программного обеспечения и выберите из двух компонентов (НДТ и неспецифические сигналы) и автоматическое расслоение (рисунок 4).
  3. Проведение реконструкции 3D в соответствии с методом, описанным Kuo и соавт. 28,43. Включение спектр излучения Черенкова в диффузионной модели распространения света, применяются Тихонов регуляризации в NNLS (неотрицательные наименьших квадратов) оптимизацию остатков, а также генерировать поверхности томографии (который используется для 3D изображения Корегистрация) от структуры света томографии (рис 5 ).
    Примечание: многоспектрального CLI спектральной расслоении и томографии, по крайней мере, 5 изображения с различными фильтрами необходимы.

Representative Results

На рисунке 1, межлопаточная BAT (Рисунок 1а) была отмечена во всех временных точках (30, 60, 120 мин), и контраст между НИМ и эталонной области может быть легко наблюдается (рисунок 1b). Следует отметить, что контур ВАТ изображение точно отражает его внешний вид, который имеет треугольную контур. Соотношения сигнал между НИМ и эталонной области были 2,37, 2,49 и 2,53 раза в 30, 60 и 120 мин после инъекции (рисунок 1а).

От ступенчатой ​​рассечение эксперимента, 85% сигнала на межлопаточной сайте были выходцами из BAT (Рисунок 2). Тем не менее, есть еще некоторые остаточный сигнал расположен недалеко от верхнего края BAT, который, вероятно, происходит от BAT остаточной ткани и других прилегающих тканей, которые включают кровеносные сосуды и мышцы.

Было сообщено, что активация БАТ может быть достигнуто путемНорадреналин (NE) лечение и холодная экспозиции 3,6. Во-первых, мы наблюдали активацию BAT с NE в той же группе мышей с и без лечения NE при коротком (5 мин) изофлурана анестезии. Данные показали значительно более высокий сигнал CLI под NE-обработанной условия (1.23 раза), чем без лечения NE (рис.3).

В исследованиях на людях, ПЭТ показали, что испытуемые под холодового воздействия было много выше 18 F-ФДГ поглощение в BAT, чем те, при комнатной температуре 6. В этом мышей исследования, увеличение 18 F-ФДГ поглощения 39% наблюдался в BAT животных, получавших холодового воздействия (Рисунок 3b).

У мышей, BAT деятельность может быть под влиянием различных анестезии схем 3,41. Например, 18 F-ФДГ поглощение в BAT может быть значительно уменьшились после одного часа анестезии кетамином 41. Сравнивая uptak 18 F-ФДГе в той же группе мышей под короткой (5 мин изофлураном) и длительного наркоза (70 мин с кетамин / ксилазина) схем, 54% снижения 18 F-ФДГ поглощения ВАТ наблюдалось в группе анестезией кетамином / ксилазина ( 3в).

Хорошо известно, что гем-содержащих белков (например, гемоглобина в крови и цитохромом с в митохондриях) может привести к значительному поглощению света, и ожидается, что обильные кровеносные сосуды в BAT 1 изменит спектр CLI и спектральный Форма из области BAT будет отличаться от других областей. Предположительно, спектральные методы расслоение позволяют нам разделить спектры двух CLI. От рисунке 4a, никаких особых область не была отмечена с несмешанной образа компонента # 1 (Unmix 1 #), и соответствующая спектра (синяя линия на рисунке 4d) напоминали спектр излучения 18 F в чистых сред, в которых интерфейса командной строки Intensiти обратно коррелирует с квадрату длины волны 18,20. Эти данные показывают, что Unmix # 1 представляет собой неспецифическую сигнал CLI, который, вероятно, от очень небольших глубинах, таких как 18 F-ФДГ накопления в коже. Пик несмешанной # 2 спектра (красная линия) было около 640 нм, что свидетельствует сигнал был от BAT. Интересно, что в отличие от значительного ослабления интенсивности CLI короче 640 нм, не резкое снижение интенсивности не наблюдалось, как только она достигла своего пика (красная линия на рисунке 4), что указывает на лучшее проникновение в ткани излучаемого света на более длинных волнах.

Мультиспектральный Черенкова люминесценции томография (msCLT) был использован для реконструкции 3D. msCLT уже сообщалось ранее Го и др. 28,43 и построена из набора плоских 2D изображений, полученных с числом узких полосовых фильтров (> 5 фильтров). Восстановленный 3D изображения coregistERed с поверхности томографии, который генерируется из структуры света, и образы показывают, что значительная часть сигнала CLI возник из межлопаточной BAT (рисунок 5). Примечательно, что корональные изображения (Рисунок 5а) четко определяются два лепестка НДТ, которые близко напоминают треугольник контур BAT, показанного на рисунке 5e.

Рисунок 1
Рисунок 1: (а) Треугольная контур межлопаточной BAT (синий стрелка) в мыши; (Слева) BAT покрыта белой жировой ткани, и (справа) BAT подвергается. (б) CLI образы мыши на 30 и 60 мин после 18 F-ФДГ (280 мкКи) внутривенной инъекции. Изображения четко очертить контур НИМ. (C) Количественный анализ CLI сигнала от Interscapular площадь BAT и сделать пробный участок. Перепечатка из ссылки 42. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 2
Рисунок 2: (а) Типичные изображения мышей до (слева) и после (справа) удаления BAT. (Б) Количественное указывает, что> 85% CLI возник из BAT. Перепечатка из ссылки 42. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 3
На рисунке 3:(А) представитель CLI образы BAT мышей с (слева) и без (справа) NE стимуляции под короткой анестезии изофлураном. (Б) Количественный анализ CLI сигналов от двух групп по (а) (п = 4 для каждой группы). (С) представитель CLI образы BAT мышей с (слева) и без (справа) холодной стимуляции под короткой анестезии изофлураном. (Г) Количественный анализ CLI сигналов от двух групп, показанных в (е) (п = 3 - 4 для каждой группы). (е) представитель CLI образы BAT в 60 мин после 18 F-ФДГ инъекции под короткой анестезии изофлураном (5 мин) (слева) и кетамин / ксилазина анестезии (70 мин) (справа). (Е) Количественный анализ CLI сигналов от двух групп, показанных в (г) (п = 4 для каждой группы). Перепечатка из опорного 42. МольбаSE нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Рисунок 4
Рисунок 4:. Спектральный расслоение для неспецифической CLI и BAT CLI (а) Unmix # 1 показывает, что неспецифическое сигнал CLI с 18 F-ФДГ распространяется по всему телу (несмешанным спектр для этого изображения показан на (г) (синяя линия )). (Б) Unmix # 2 указывает на то, что большинство CLI в межлопаточной сайта из BAT (несмешанные спектр показан на (D) (красная линия)). Пик CLI составляет около 640 нм. (С) объединенного изображения из Unmix # 1 и # 2. (Г) Спектры CLI из Unmix # 1 и # 2. Перепечатка из ссылки 42. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры. </ P>

Рисунок 5
Рисунок 5: Мультиспектральный Черенкова люминесценции томография (- г) 3D-реконструкция изображений.. Межлопаточной БАТ можно увидеть в корональной (а), сагиттальной (B), и поперечное (с) виды, а также в 3D-изображение (г); (Е) Физическая BAT форма показана (синяя стрелка), который коррелирует с восстановленных изображений. Перепечатка и адаптировать с ссылкой 42. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Discussion

Исследования, связанные с НДТ была проведена в течение нескольких десятилетий. Ранее были рассмотрены не оказывает существенного физиологического актуальность во время человеческого зрелом возрасте 1. Тем не менее, недавнее крупномасштабное клиническое ПЭТ с 18 F-ФДГ и другие исследования подтвердили BAT-прежнему присутствует в верхней части грудной клетки, шеи и других местах у взрослых 2,3. Недавние исследования убедительно показывают, что BAT играет важную роль в ожирении и сахарном 2,6. Другие исследования также показывают, что BAT играет важную роль в процессе старения 12 и что его деятельность может быть повышена с помощью упражнений 10,44.

И в клинических исследованиях на людях и доклинических исследований, ПЭТ с 18 F-ФДГ является наиболее широко используемым методом изучения НИМ. Тем не менее, для проведения доклинических исследований на животных, ПЭТ, как правило, гораздо дороже, чем оптических изображений. В этом протоколе, мы показываем, что CLЯ с 18 F-ФДГ может применяться для оптически BAT изображений в мелких животных. Как и другие методы оптических изображений, тканей проникающей ограничения и низкой чувствительности для глубоких целей являются внутренние ограничения CLI 25,32. Тем не менее, в последнее время Спинелли и др. Продемонстрировали, что достойный сигнал CLI можно было наблюдать с 10 мм глубиной ткани 32 Р 28,43, и Thorek др. показали, что 16 проникновения мм может быть достигнута в лимфатических узлах пациентов после 18 F-ФДГ инъекции 39, 40. По сравнению с ПЭТ, CLI может быть выполнена с помощью системы относительно низкой стоимости обработки изображений. Недавно Thorek др. Показали, что значительно высокая чувствительность может быть достигнута с CLI как низкие количества 18 F-ФДГ накопленные (о 2CI) в узлах больных 39, 40. В пробирке тестирования указали, что сигнал CLI от 0,01 Ки 90Y было обнаружить в растворе 25,32,33

В ходе экспериментов, мы обнаружили, что CLI контраст BAT с 18 F-ФДГ настоятельно связаны с методами инъекций. Внутривенное введение 18 F-ФДГ может обеспечить превосходный контраст для межлопаточной ВАТ, тогда как внутрибрюшинное введение с таким же количеством 18 F-ФДГ только показали слабый контраст в области ВАТ.

Спектральный расслоение, очень практичный метод, чтобы разделить два набора сигналов, широко используется в визуализации флуоресценции. Хорошо известно, что поглощение 18 F-ФДГ не сильно мишень-специфической, и различные целевые / ткани имеют различные свойства ослабления света. Мы обнаружили, что пик CLI спектра НДТ составляет около 640 нм, и эти данные отражены фактические контексты НДТ. 3D реконструкция этого прotocol очень работоспособность, так как она может быть выполнена с коммерчески доступной системы оптического изображения на основе легких диффузионных свойств различных длинах волн. При таком подходе, мы можем избежать использования специализированной системы обработки изображений, который требует нескольких угол зрения изображения для 3D реконструкции.

Для обоих спектральной расслоении и 3D реконструкции, больше минимум 600 фотоотсчетов из каждого изображения в BAT требуется. С этой целью, большой Биннинг (бен = 16), F небольшой упор (F = 1), и долгое время сбора (5 мин), необходимых для каждого изображения.

Таким образом, освоение уникальное расположение и форму BAT и значительно интенсивное поглощение 18 F-ФДГ в BAT, мы показали, как BAT в мелких животных можно оптически полученную с 18 F-ФДГ через технике CLI. Этот метод может быть надежно использованы для визуализации BAT и для мониторинга активации BAT. Кроме того, мы также продемонстрировать, что спектральный расслоение и 3D Reconstruction являются практически и 3D объем количественное возможно для будущих исследований.

Disclosures

Публикация этого видео-статье поддерживается Perkin Elmer Company.

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cannon, B., Nedergaard, J. Brown adipose tissue: function and physiological significance. Physiol. Rev. 84, 277-359 (2004).
  2. Cypess, A. M., et al. Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans. New Eng. J. Med. 360, 1509-1517 (2009).
  3. 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).
  4. Tseng, Y. H., et al. New role of bone morphogenetic protein 7 in brown adipogenesis and energy expenditure. Nature. 454, 1000-1004 (2008).
  5. Zhang, H., et al. Cross talk between insulin and bone morphogenetic protein signaling systems in brown adipogenesis. Mol. Cell. Biol. 30, 4224-4233 (2010).
  6. van Marken Lichtenbelt, W. D., et al. Cold-activated brown adipose tissue in healthy men. New Eng. J. Med. 360, 1500-1508 (2009).
  7. 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).
  8. Chen, Y. I., et al. Anatomical and Functional Assessment of Brown Adipose Tissue by Magnetic Resonance Imaging. Obesity. 20, 1519-1526 (2012).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Mattson, M. P. Perspective: Does brown fat protect against diseases of aging. Ageing Res. Rev. 9, 69-76 (2010).
  13. Stephens, M., Ludgate, M., Rees, D. A. Brown fat and obesity: the next big thing. Clin. endocrinol. 74, 661-670 (2011).
  14. Harms, M., Seale, P. Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential. Nat. Med. 19, 1252-1263 (2013).
  15. Farmer, S. R. Obesity: Be cool, lose weight. Nature. 458, 839-840 (2009).
  16. Inokuma, K., et al. Uncoupling protein 1 is necessary for norepinephrine-induced glucose utilization in brown adipose tissue. Diabetes. 54, 1385-1391 (2005).
  17. 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).
  18. Robertson, R., et al. Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 54, 355-365 (2009).
  19. Spinelli, A. E., et al. Cerenkov radiation allows in vivo optical imaging of positron emitting radiotracers. Phys. Med. Biol. 55, 483-495 (2010).
  20. Liu, H., et al. Molecular optical imaging with radioactive probes. PloS One. 5, e9470 (2010).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Ruggiero, A., Holland, J. P., Lewis, J. S., Grimm, J. Cerenkov luminescence imaging of medical isotopes. J. Nucl. Med. 51, 1123-1130 (2010).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. Spinelli, A. E., et al. Multispectral Cerenkov luminescence tomography for small animal optical imaging. Optics Express. 19, 12605-12618 (2011).
  29. Xu, Y., et al. Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 53, 312-317 (2012).
  30. Liu, H., et al. Intraoperative imaging of tumors using cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study. J. Nucl. Med. 53, 1579-1584 (2012).
  31. 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).
  32. Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging. J. Nucl. Med. 52, 2009-2018 (2011).
  33. 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).
  34. Hu, Z., et al. Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation. Optics Express. 18, 24441-24450 (2010).
  35. Hu, Z., et al. Cerenkov luminescence tomography of aminopeptidase N (APN/CD13) expression in mice bearing HT1080 tumors. Mol. Imag. 12, 173-181 (2013).
  36. Zhong, J., et al. Cerenkov luminescence tomography for in vivo radiopharmaceutical imaging. Internatl. J. Biomed. Imaging. 2011, 641618 (2011).
  37. Zhong, J., Qin, C., Yang, X., Chen, Z., Tian, J. Fast-specific tomography imaging via Cerenkov emission. Mol. Imaging. Biol. 14, 286-292 (2012).
  38. Kothapalli, S. R., Liu, H., Liao, J. C., Cheng, Z., Gambhir, S. S. Endoscopic imaging of Cerenkov luminescence. Biomed. Optics Express. 3, 1215-1225 (2012).
  39. Spinelli, A. E., et al. First human Cerenkography. J. Biomed. optics. 18, 20502 (2013).
  40. Thorek, D. L., Riedl, C., Grimm, J. Clinical Cerenkov Luminescence Imaging of 18F-FDG. J. Nucl. Med. 55, 1345-1350 (2014).
  41. 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).
  42. 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).
  43. 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).
  44. 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).

Tags

Медицина выпуск 92 люминесценция изображений Черенков бурая жировая ткань 18F-ФДГ оптических изображений, спектральная расслоение
Черенкова Люминесценция Визуализация межлопаточной бурой жировой ткани
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran,… More

Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran, C. Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue. J. Vis. Exp. (92), e51790, doi:10.3791/51790 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter