Visualización y cuantificación de tejidos adiposos marrones y beige en ratones utilizando [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging
Summary
Imágenes funcionales y cuantificación de depósitos adiposos termogénicos en ratones utilizando un enfoque basado en imágenes micro-PET / MR.
Abstract
Los adipocitos marrones y beige ahora se reconocen como posibles objetivos terapéuticos para la obesidad y los síndromes metabólicos. Los métodos de imágenes moleculares no invasivas son esenciales para proporcionar información crítica sobre estos depósitos adiposos termogénicos. Aquí, el protocolo presenta un método basado en imágenes PET / MR para evaluar la actividad de los adipocitos marrón y beige en el tejido adiposo marrón interescapular de ratón (iBAT) y el tejido adiposo blanco subcutáneo inguinal (iWAT). La visualización y cuantificación de los depósitos adiposos termogénicos se logró utilizando [18F]FDG, el análogo de glucosa no metabolizable, como radiotrazador, cuando se combinó con la información anatómica precisa proporcionada por las imágenes de RM. La imagen PET/MR se realizó 7 días después de que se realizara la aclimatación en frío y la cuantificación de la señal [18F]FDG en diferentes depósitos adiposos para evaluar la movilización relativa de los tejidos adiposos termogénicos. La eliminación de iBAT aumentó sustancialmente la absorción de FDG evocada por frío [18F] en iWAT de los ratones.
Introduction
En respuesta a las necesidades nutricionales cambiantes, el tejido adiposo sirve como un depósito de energía para adoptar el almacenamiento de lípidos o el modo de movilización para satisfacer las necesidades del cuerpo1. Además, el tejido adiposo también desempeña una función clave en la termorregulación, a través de un proceso llamado termogénesis no temblorosa, también llamada termogénesis facultativa. Esto se logra típicamente por el tejido adiposo marrón (BAT), que expresa un nivel abundante de proteína de desacoplamiento de la membrana mitocondrial proteína 1 (UCP1). Como portador de protones, UCP1 genera calor al desacoplar el transporte de protones y la producción de ATP2. Tras la estimulación en frío, la termogénesis en BAT se pone en marcha mediante la activación del sistema nervioso simpático (SNS), seguida de la liberación de norepinefrina (NE). NE se une a los receptores adrenérgicos β3 y conduce a la elevación del AMP cíclico intracelular (cAMP). Como consecuencia, la participación dependiente de cAMP/PKA de CREB (cAMP response element-binding protein) estimula la transcripción de Ucp1 a través de la unión directa a elementos de respuesta CREB (CRE)2. Además de bat, los adipocitos de color marrón también se encuentran dentro del tejido adiposo blanco y, por lo tanto, se denominan células beige o brite (marrón en blanco)1,3. En respuesta a estímulos específicos (como el frío), estas células beige inactivas se remodelan para exhibir múltiples características similares al marrón, incluidas gotas lipídicas multiloculares, mitocondrias densamente empaquetadas y expresión aumentada de UCP13,4,5.
Estudios en animales han demostrado que los adipocitos marrones y beige poseen múltiples beneficios metabólicos más allá de su efecto reductor de grasa, incluyendo sensibilización a la insulina, hipolipemiante, antiinflamación y antiaterosclerosis6,7. En humanos, la cantidad de grasa beige/marrón se correlaciona inversamente con la edad, el índice de resistencia a la insulina y los trastornos cardiometabólicos8. Además, la activación de los adipocitos beige/marrón en humanos por aclimatación en frío o agonista del receptor adrenérgico β3 confiere protección frente a una serie de trastornos metabólicos4,9,10. Estas evidencias indican colectivamente que la inducción de tejido adiposo marrón y beige es una estrategia terapéutica potencial para el manejo de la obesidad y sus complicaciones médicas relacionadas8.
Curiosamente, aunque comparten una función similar, los adipocitos beige y marrón clásico se derivan de diferentes precursores y se activan por mecanismos superpuestos pero distintos1. Por lo tanto, la imagen in vivo y la cuantificación de los adipocitos marrón y beige son esenciales para lograr una mejor comprensión del control molecular de estos tejidos adiposos. Actualmente, la tomografía por emisión de positrones (PET) con 18F-fluorodesoxiglucosa ([18F]FDG) combinada con tomografía computarizada (TC) sigue siendo el estándar de oro para la caracterización de células termogénicas de color marrón y beige en estudios clínicos8. La resonancia magnética (MRI) utiliza potentes campos magnéticos y pulsos de radiofrecuencia para producir estructuras anatómicas detalladas. En comparación con la tomografía computarizada, la resonancia magnética genera imágenes de órganos y tejidos blandos con una resolución más alta. Aquí se proporciona un protocolo para la visualización y cuantificación de las adiposas funcionales de color marrón y beige en modelos de ratón después de la aclimatación a la exposición al frío, una forma común y más confiable de inducir el pardeamiento adiposo. Este método se puede aplicar para caracterizar los depósitos adiposos termogénicos en modelos de animales pequeños con alta precisión.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este estudio, se describió una imagen basada en PET / MR y cuantificación del tejido adiposo marrón y beige funcional en animales pequeños. Este método utiliza el análogo de glucosa no metabolizable [18F]FDG como biomarcador de imagen para identificar los tejidos adiposos con alta demanda de glucosa de una manera no invasiva. La RM ofrece un buen contraste de tejidos blandos y puede diferenciar mejor los tejidos grasos adiposos de los tejidos blandos y músculos vecinos. Cuando se combina con PET, est…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (NSFC) – Excellent Young Scientists Fund (Hong Kong y Macao) (81922079), Hong Kong Research Grants Council General Research Fund (GRF 17121520 y 17123419) y Hong Kong Research Grants Council Collaborative Research Fund (CRF C7018-14E) para experimentos de imágenes en animales pequeños.
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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