Cerenkov Lumineszenz-Imaging von interskapulären braunes Fettgewebe

Zusammenfassung

In this video report, we show the application of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for interscapular brown adipose tissue in mice under activated and depressed conditions.

Zusammenfassung

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a “good fat” plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely related to metabolism and energy expenditure, and its dysfunction is one important contributor for obesity and diabetes. Contrary to previous belief, recent PET/CT imaging studies indicated the BAT depots are still present in human adults. PET imaging clearly shows that BAT has considerably high uptake of ¹⁸F-FDG under certain conditions. In this video report, we demonstrate that Cerenkov luminescence imaging (CLI) with ¹⁸F-FDG can be used to optically image BAT in small animals. BAT activation is observed after intraperitoneal injection of norepinephrine (NE) and cold treatment, and depression of BAT is induced by long anesthesia. Using multiple-filter Cerenkov luminescence imaging, spectral unmixing and 3D imaging reconstruction are demonstrated. Our results suggest that CLI with ¹⁸F-FDG is a practical technique for imaging BAT in small animals, and this technique can be used as a cheap, fast, and alternative imaging tool for BAT research.

Einleitung

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.

Protokoll

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:

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Betäuben vier Mäuse und spritzen die Mäuse mit 280 Ci von ¹⁸ F-FDG intravenös.
2. 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).
3. Die interskapulären weißen Fettgewebe (WAT) und BAT, und dann die Bild seziert Mäuse mit den gleichen Parametern (Abbildung 2b) vorsichtig entfernen.
4. 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

1. Teilen Sie Nacktmäuse in zwei Gruppen (n = jeweils 4).
2. 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.
3. 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

1. Messung der Körpertemperatur der Mäuse in einem kalten Raum mit einer rektalen Thermometers. Temperaturen sind etwa 30 ° C liegen.
2. 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.
3. 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.
4. Parameter wie oben.

2.3 Deaktivierung der Überwachung BAT unter den lang Anästhesie

1. Für lange Anästhesie (60-70 min), injizieren Mäuse intraperitoneal mit Ketamin / Xylazin und halten sie unter Narkose für 60 bis 70 Minuten bei Raumtemperatur.
2. Nachdem die Mäuse betäubt, injizieren ¹⁸ F-FDG (220 uCi) intravenös über die Schwanzvene.
3. 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

1. 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.
2. Führen Entmischung mit Wohnzimmer Imaging 4.3.1 Software und wählen Sie zwei Komponenten (BAT und unspezifische Signale) und automatische Entmischung (Abbildung 4).
3. 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.

Ergebnisse

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.

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.

Diskussion

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 . Darüber hinaus hat CLI auch das Potenzial für eine hohe räumliche Auflösung und die Kapazitäten für Hochdurchsatz-Screening. Darüber hinaus ist CLI einfach zu erlernen und zu verwenden.

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.

Materialien

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