Die Autoren bedanken sich bei Laura Diaz, Kevin Phillips, Willa A. Hsueh und King C. Li für ihre hilfreichen Kommentare und technische Unterstützung bei der Entwicklung dieser Methode danken.

Ein. Tierische Vorbereitung und Kältebehandlung <ol><li> Suchen und untersuchen Sie ein 4 ° C kalten Raum, der für die Aufnahme von Labormäusen genehmigt wurde. </li><li> Pre-chill Tierkäfige Nacht im Kühlraum. Die Käfige werden ohne Futter und Einstreu, aber mit einer Flasche Wasser montiert. </li><li> Am Morgen des experimentellen Tag, Ort Mäuse einzeln in jedem der vorgekühlte Käfigen bei 30 min Intervallen. Jeder einzeln eingesperrt Maus sollte in der kalten Raum für fast 4 Stunden bleiben, bevor es um die Imaging-Labor transportiert wird. Sicherstellen, dass die Mäuse, aber mit Zugang zu Wasser Fasten. </li><li> Bei 4 Stunden nach der Kältebehandlung Transport eines Tieres in einer Zeit alle 30 min zur Bildgebung Lab. Dies kann durch Füllen eines Behälters mit Styropor Eis und Platzieren einer vorgekühlten Gehäusekäfigs auf der Oberseite der Eis im Inneren der Schachtel erreicht werden kann. Locker den Deckel auf dem Styropor-Box. </li></ol> 2. Setup Micro-PET/CT Imaging-Workflow <p class=&quot;Jove_content&quot;&gt; In diesem Protokoll micro-PET/CT Bildgebung mit der Siemens Inveon Dedicated PET (DPET) System und Inveon Multimodalität (MM) System (CT / SPECT) im angedockten Modus erreicht. Das Tier wird aus dem MM Eingang, zuerst mit dem CT für anatomische Artikeln abgetastet platziert und dann verschoben wird, um die Mitte des DPET für eine statische F18 PET Akquisition. Damit der Host-Computer für die Durchführung dieser sequentiellen Aufgaben automatisch, wird die folgende &quot;Workflow&quot; mit dem Inveon Acquisition Workplace (IAW) Software vor dem eigentlichen Bildgebungssitzung programmiert. <ol><li> CT Acquisition: Bei einer Ganzkörper-CT-Scan, stellen Strom bei 500 uA, Spannung am 80kV, Belichtungszeit bei 200 ms und 240 Schritte für 240 °-Drehung. Für X-ray-Detektor, wählen Auflösung bei &quot;low-System Vergrößerung&quot; mit 78 mm axial Bildfeld und Einzelbett Modus. Wählen Sie &quot;real time Wiederaufbau&quot; mit dem &quot;Common Cone-Beam Reconstruction&quot;-Methode, so dass die Host-PC Gespräche mitein dediziertes Echtzeit Wiederaufbau Computer (Cobra), um die Aufgabe zu initiieren. </li><li> PET Emission Acquisition: Set 600 Sek. (10 min) für &quot;fixed Scan-Zeit&quot; in der &quot;Erwerb durch die Zeit&quot;-Option. Wählen Sie F-18 als &quot;Studie Isotop&quot; und verwenden 350-650 keV als &quot;Energie&quot;. </li><li> PET Emission Histogramm: Set &quot;dynamische frame&quot; als &quot;schwarz&quot; Daten zu verarbeiten als ein Rahmen für die gesamte Dauer zu statischen Scan zu erreichen. Wählen Sie &quot;3D&quot;, wie das Histogramm Art und wählen Sie &quot;keine Streukorrektur&quot;. </li><li> PET Reconstruction: Verwenden Sie 2D-geordnete Teilmenge Erwartungsmaximierung (OSEM2D) als Rekonstruktionsalgorithmus. </li></ol> 3. Die Injektion von FDG <ol><li> Bestellen Sie eine klinische Paket von 18 F-FDG (10 mCi) von einem regionalen Anbieter für seine Ankunft in der Imaging Lab ~ 30 min vor dem geplanten ersten Injektion. Folgen des Instituts Sicherheitsverfahren zu empfangen und zu überblicken das Paket mit radioaktiven Materials (RAM). </li><li> Mit dem Schutz von einem L-Block Tischplatte Schild, Aliquot der FDG und machen Verdünnungen mit sterilem Kochsalzlösung zur Verfügung gestellt. Die verdünnte Aktivitätskonzentration von FDG sollte bei 200-300 μCi/100 ul für jede Injektion verfügbar. Zeichnen Sie die FDG-Lösung in eine 1 ml Spritze mit 26G 1/2 inch Nadel, und messen die Radioaktivität des gesamten Spritze mit einer Dosiskalibrator. </li><li> Spritzen Sie das Tier, das gerade aus dem kalten Raum (siehe Schritt 1,4) mit 100 ul FDG-Lösung über die intraperitoneale (ip) Weg transportiert wird. Notieren Sie sich die Einspritzzeit. Messen Sie den Rückstand Radioaktivität der Spritze wieder mit dem Dosiskalibrator. </li><li> Legen Sie das Tier zurück in den kalten Käfig in einem Styropor-Kühler mit Eis gehalten. Inkubieren das Tier in kaltem (~ 4 ° C) für 1 Stunde für FDG. </li><li> Berechnen des injizierten FDG Aktivität für jede Maus durch die folgende Formel: Injizierten Aktivität (Ci) = Aktivität in der Spritze vor der Injektion- Aktivität in der Spritze nach der Injektion </li></ol> 4. Micro-PET/CT Imaging <ol><li> Die micro-PET/CT Bildgebung beginnt 1 Stunde nach der FDG Injektion oder 5 Stunden nach der Kältebehandlung. Legen Sie das Tier in einer Narkose Kammer mit 3% Isofluran in Sauerstoff. </li><li> Sobald Anästhesie induziert wird, wird das Tier auf eine Mikro-CT Pellet (Tierbettes) mit seinem Kopf ruht in einem Kegel Gesichtsmaske, die kontinuierlich liefert Isofluran (2%) mit einer Fließgeschwindigkeit von 2 L / min bewegt. Eine elektrische Heizkissen (BioVet, m2m Imaging Corp) wird unter das Tier gelegt zur Aufrechterhaltung der Körpertemperatur. </li><li> Schieben Sie das Tier zum Eingang des MM-Scanner, aktivieren Sie die &quot;Laser&quot;-Symbol in der Symbolleiste, und verwenden Sie das Touchpad-Steuerung, um das Bett zu bewegen, so dass die Brust des Tieres ist an der Kreuzung der horizontalen und vertikalen Laserlinien. In der &quot;Laser ausrichten&quot;-Fenster wählen Sie &quot;ersten Scan-Typ&quot; als CT-Scan und &quot;PET Akquisition im Workflow enthalten&quot; als option. </li><li> Öffnen Sie die &quot;Scout View&quot;-Fenster und erwerben ein Scout view Röntgenaufnahme. Verwenden IAW, um die Position des Tieres Bett einzustellen, so dass das Zentrum des Sichtfeldes CT in der Mitte der Maus Körper (Leber) befindet. Wiederholen Sie diesen Schritt, falls erforderlich. </li><li> Starten Sie den &quot;Workflow&quot; in Schritt 2 eingerichtet. Wenn Optionen auftauchen, wählen Sie eine entsprechende 3D-PET-CT Transformationsmatrix Datei in CT-Rekonstruktion verwendet werden, und wählen Sie eine neu geschaffene Normalisierung Datei für PET-Rekonstruktion ohne Schwächungskorrektur. Das IAW startet dann CT-und PET-Scans nacheinander als programmiert. </li><li> Nach der gesamte Workflow abgeschlossen ist, die 20 bis 25 Mai min dauern, kurz bewerten die Qualität der erworbenen CT-und PET-Bilder mit dem ASIPro VM, ein Mikro-PET-Analyse-Software mit IAW mitinstalliert. Archivieren der Bilddaten zu einer Datenspeichereinrichtung oder die Daten über das Netzwerk an einen Pfosten Bildanalyse Arbeitsstation (siehe Schritt 5) für eine weitere Analyse. </li><li> Release das Tier aus den bildgebenden Systemen und legen Sie es auf eine saubere Gehäusekäfig mit normalen Lebensmittel-und Wasserversorgung für die Erholung bei Raumtemperatur. Die Systeme sind nun bereit für die nächste Tier in der Warteschlange. Beachten Sie die Pflege und Behandlung von post-Bildgebung Tiere sollten des Instituts Vorschriften über &quot;Umgang mit Labortieren mit RAM injiziert&quot; folgen. Beachten Sie auch, dass gebrauchte Nadeln / Spritzen, die Saugkissen, Handschuhe und alle Betten und Fäkalien sollte als radioaktiver Abfall betrachtet werden, Umgang und des Instituts relevant RAM Entsorgungsvorschriften. </li></ol> 5. Post-Imaging-Analyse <ol><li> Offene Inveon Research Workplace (IRW) Software (Siemens) und manuell importieren sowohl CT-und PET-Datensätzen. Co-Register CT-und PET-Bilder in Fenster &quot;Registrierung&quot; Einsatz von Werkzeugen mit dem &quot;General-Analyse&quot; Funktion, und unter dem &quot;Review&quot;-Fenster stellen Sie sicher, eine perfekte Ausrichtung zwischen CT-und PET-Bilder in allen 3 Dimensionen. </li><li>Von &quot;Region of Interest (ROI) Quantifizierung&quot;-Fenster, mit den Referenzen von den Ko-registrierten CT-Bilder zur Verfügung gestellt, identifizieren BAT am interskapularen Bereich des Halses, die vorherrschende kälteinduzierbare BAT in erwachsenen Mäusen, und ziehen Volumen von Interesse (VOI) von BAT auf den PET-Datensatz. Wählen Sie &quot;Voxel Intensity&quot; als &quot;Quantifizierung Type&quot; und notieren Sie die mittlere Radioaktivität innerhalb des VOI als Bq / ml. Ein Kalibrierungsfaktor die Counts / sec umwandelt Bq / ml wurde zuvor durch Abtasten eines Phantoms mit bekannten Radioaktivität errichtet. </li><li> FDG-Aufnahme in BAT wird als Prozentsatz der injizierten Dosis pro Gramm Gewebe (% ID / g) mit Zerfallskorrektur quantifiziert. Die injizierte Dosis ist das Ergebnis von Schritt 3.5, jedoch Becquerel (Bq) Einheit (1 uCi = 37.000 Bq) umgewandelt wird; wir an, dass 1 ml bis 1 g Gewebe entspricht. </li></ol>

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	<li>Cypess, A. M., Kahn, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+and+importance+of+brown+adipose+tissue+in+energy+homeostasis.">The role and importance of brown adipose tissue in energy homeostasis.</a> Curr. Opin. Pediatr. 22, 478-484 (2010).</li><li>Cannon, B., Nedergaard, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brown+adipose+tissue:+function+and+physiological+significance.">Brown adipose tissue: function and physiological significance.</a> Physiol. Rev. 84, 277-359 (2004).</li><li>Collins, S., Surwit, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+beta-adrenergic+receptors+and+the+control+of+adipose+tissue+metabolism+and+thermogenesis.">The beta-adrenergic receptors and the control of adipose tissue metabolism and thermogenesis.</a> Recent Prog. Horm. Res. 56, 309-328 (2001).</li><li>Ouellet, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> J. Clin. Endocrinol. Metab. 96, 1115-1125 (2011).</li><li>Cypess, A. 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Imaging Biol. 8, 24-29 (2006).</li><li>Saito, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+incidence+of+metabolically+active+brown+adipose+tissue+in+healthy+adult+humans:+effects+of+cold+exposure+and+adiposity.">High incidence of metabolically active brown adipose tissue in healthy adult humans: effects of cold exposure and adiposity.</a> Diabetes. 58, 1526-1531 (2009).</li><li>Agrawal, A., Nair, N., Baghel, N. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+approach+for+reduction+of+brown+fat+uptake+on+FDG+PET.">A novel approach for reduction of brown fat uptake on FDG PET.</a> Br. J. Radiol. 82, 626-631 (2009).</li><li>Soderlund, V., Larsson, S. A., Jacobsson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+FDG+uptake+in+brown+adipose+tissue+in+clinical+patients+by+a+single+dose+of+propranolol.">Reduction of FDG uptake in brown adipose tissue in clinical patients by a single dose of propranolol.</a> Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 34, 1018-1022 (2007).</li><li>Zhao, J., Cannon, B., Nedergaard, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermogenesis+is+beta3-+but+not+beta1-adrenergically+mediated+in+rat+brown+fat+cells,+even+after+cold+acclimation.">Thermogenesis is beta3- but not beta1-adrenergically mediated in rat brown fat cells, even after cold acclimation.</a> Am. J. Physiol. 275, 2002-2011 (1998).</li><li>Rowland, D. J., Garbow, J. R., Laforest, R., Snyder, A. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Registration+of+[18F]FDG+microPET+and+small-animal+MRI.">Registration of [18F]FDG microPET and small-animal MRI.</a> Nucl. Med. Biol. 32, 567-5672 (2005).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

In dieser Studie wurde eine micro-PET/CT-based Bildgebungsverfahren hat zum Erfassen BAT Aktivitäten in erwachsenen Mäusen, die einfach benötigt eine Kältebehandlung und eine Injektion von handelsüblichen 18 F-FDG entwickelt. Das gesamte Verfahren kann in einem Tag nach einer Behandlung und Imaging-Sequenz, die alle 30 Minuten beginnt, bis alle Tiere behandelt werden und abgebildet durchgeführt werden. Unter den experimentellen Bedingungen umrissen, können insgesamt 10 Mäusen (oder 2 Gruppen von 5 Mä...

<table border="1"><tbody><tr><td> Name des Reagenzes </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare (optional) </td></tr><tr><td> Micro-PET/CT Imaging System </td><td> Siemens Medical Solutions USA, Inc. </td><td> Inveon Dedicated PET System und Inveon Multimodalität CT / SPECT System (angedockt) </td><td></td></tr><tr><td> Propranolol </td><td> Sigma </td><td> P0884 </td><td></td></tr><tr><td> BRL 37344 </td><td> Sigma </td><td> B169 </td><td></td></tr><tr><td> 18 F-FDG </td><td> Cyclotope Inc. </td><td></td><td></td></tr><tr><td> C57BL/6J männlichen Mäusen </td><td> Jackson Laboratory </td><td> 000664 </td><td> 3-4 Monate alt </td></tr></tbody></table>

functional imaging of brown fat in mice with 18f-fdg micro-pet/ct

Braunem Fettgewebe (BAT) von weißem Fettgewebe (WAT) durch seinen diskreten Ort und einem braun-rote Farbe aufgrund reiche Vaskularisierung und hohe Dichte von Mitochondrien. BAT spielt eine wichtige Rolle im Energie-Ausgaben und nicht zitternd Thermogenese bei neugeborenen Säugetieren sowie den Erwachsenen ein. BAT-vermittelten Thermogenese ist stark von der sympathischen Nervensystems reguliert, überwiegend über β-adrenergen Rezeptor 2, 3. Jüngste Studien haben gezeigt, dass BAT Aktivitäten im menschlichen Erwachsenen negativ mit einem Body Mass Index (BMI) und anderen diabetischen Parametern 4-6 korreliert. BAT hat damit als potenzielles Ziel für anti-obesity/anti-diabetes Therapie, die auf Modulation der Energiebilanz 6-8 vorgeschlagen worden. Während mehrere kalte Herausforderung basierenden Positronenemissionstomographie (PET) Verfahren zum Nachweis von menschlichen BAT 9-13 eingerichtet sind, es im Wesentlichen kein standardisiertes Protokoll für die Bildgebung und quantifendungsbe der BAT in kleinen Tiermodelle wie Mäuse. Hier beschreiben wir eine robuste PET / CT-Bildgebung Methode zur funktionellen Beurteilung der BVT in Mäusen. Kurz gesagt, waren erwachsene C57BL/6J-Mäuse kalt unter nüchternen Bedingungen für eine Dauer von 4 Stunden behandelt, bevor sie eine Dosis von 18 F-Fluorodeoxyglucose (FDG) erhalten. Die Mäuse wurden in der Kälte für eine zusätzliche Stunde post-FDG Injektion blieb, und dann gescannt mit einem kleinen Tier-dedizierten micro-PET/CT System. Die erworbenen PET-Bilder wurden mit der CT-Bilder für anatomische Referenzen Kooperationen registriert und analysiert FDG im interskapularen BAT Bereich BAT Aktivität präsentieren. Diese standardisierte kalt-Behandlung und bildgebende Protokoll wurde durch Testen BAT Aktivitäten wurden in pharmakologischen Interventionen validiert beispielsweise die unterdrückte BAT Aktivierung durch Behandlung der β-Adrenozeptor-Antagonist Propranolol 14, 15 oder der erweiterten BAT Aktivierung durch β3-Agonist BRL37344 16. Das Verfahren described hier zum Auffinden von Wirkstoffen / Verbindungen, die BAT-Aktivität modulieren, oder Gene / Wege, die in BAT Entwicklung und Regulation in verschiedenen präklinischen und grundlegende Studien beteiligt zu identifizieren angewendet werden.

Ein Beispiel für micro-PET/CT Bildgebung von Maus BAT ist in Abbildung 1 gezeigt. Während die CT-Bildgebung liefert anatomische Informationen codiert die PET-Bildgebung die Verteilung und Menge von 18 F-FDG durch den ganzen Körper. Diese Bilddaten können separat betrachtet werden (1A und 1B), fusioniert (1C), oder sich mit einem 3D-Merkmal, wie maximale Intensität (MIP, 1D). Mit Hilfe eines 3D-Bildgebung Werkzeug, ein Volumen von Interesse (VOI), hier der interskapularen BAT Region (durc...

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Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

Verfahren zur funktionellen Bildgebung von Maus braunen Fettgewebe (BAT) beschrieben, bei dem kalte-stimulierte Aufnahme von 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT nichtinvasiv beurteilt mit einer standardisierten micro-PET/CT Protokoll ist. Diese Methode ist robust und sensibel auf Unterschiede in der BAT-Aktivitäten in Maus-Modellen erkennen.

Funktionelle Bildgebung Brown Fat in Mäusen mit FDG micro-PET/CT

Brown adipose tissue (BAT) differs from white adipose  tissue (WAT) by its discrete location and a brown-red color due to rich  vascularization and high ...

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Research

JoVE Journal

Biology

Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

19.0K Aufrufe.  The Methodist Hospital Research Institute, Houston. Verfahren zur funktionellen Bildgebung von Maus braunen Fettgewebe (BAT) beschrieben, bei dem kalte-stimulierte Aufnahme von 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT nichtinvasiv beurteilt mit einer standardisierten micro-PET/CT Protokoll ist. Diese Methode ist robust und sensibel auf Unterschiede in der BAT-Aktivitäten in Maus-Modellen erkennen.

Serie: Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

Utilizing 18F-FDG PET/CT Imaging and Quantitative Histology to Measure Dynamic Changes in the Glucose Metabolism in Mouse Models of Lung Cancer

A hallmark of advanced tumors is a switch to aerobic glycolysis that is readily measured by [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography (18F-FDG PET) imaging. Co-mutations in the KRAS proto-oncogene and the LKB1 tumor suppressor gene are frequent events in lung cancer that drive hypermetabolic, glycolytic tumor growth. A critical pathway regulating the growth and metabolism of these tumors is the mechanistic target of the rapamycin (mTOR) pathway, which can be effectively targeted using selective catalytic mTOR kinase inhibitors. The mTOR inhibitor MLN0128 suppresses glycolysis in mice bearing tumors with Kras and Lkb1 co-mutations, referred to as KL mice. The therapy response in KL mice is first measured by 18F-FDG PET and computed tomography (CT) imaging before and after the delivery of MLN0128. By utilizing 18F-FDG PET/CT, researchers are able to measure dynamic changes in the glucose metabolism in genetically engineered mouse models (GEMMs) of lung cancer following a therapeutic intervention with targeted therapies. This is followed by ex vivo autoradiography and a quantitative immunohistochemical (qIHC) analysis using morphometric software. The use of qIHC enables the detection and quantification of distinct changes in the biomarker profiles following treatment as well as the characterization of distinct tumor pathologies. The coupling of PET imaging to quantitative histology is an effective strategy to identify metabolic and therapeutic responses in vivo in mouse models of disease.

Utilizing 18F-FDG PET/CT Imaging and Quantitative Histology to Measure Dynamic Changes in the Glucose Metabolism in Mouse Models of Lung Cancer

In this protocol, we describe how to utilize [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography and computed tomography (18F-FDG PET/CT) imaging to measure the tumor metabolic response to the targeted therapy MLN0128 in a Kras/Lkb1 mutant mouse model of lung cancer and coupled imaging with high resolution ex vivo autoradiography and quantitative histology.

Nutzung von 18F-FDG-PET/CT-Bildgebung und quantitativer Histologie, dynamische Veränderungen in der Glukose-Stoffwechsel in Mausmodellen von Lungenkrebs zu messen

A hallmark of advanced tumors is a switch to aerobic glycolysis that is readily measured by [18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose positron emission tomography ...

Forschung

Krebsforschung

Non-Invasive PET/MR Imaging in an Orthotopic Mouse Model of Hepatocellular Carcinoma

Preclinical experimental models of hepatocellular carcinoma (HCC) that recapitulate human disease represent an important tool to study tumorigenesis and evaluate novel therapeutic approaches. Non-invasive whole-body imaging using positron emission tomography (PET) provides critical insights into the in vivo characteristics of tissues at the molecular level in real-time. We present here a protocol for orthotopic HCC xenograft creation with and without hepatic artery ligation (HAL) to induce tumor hypoxia and the assessment of their tumor metabolism in vivo using [18F]Fluoromisonidazole ([18F]FMISO) and [18F]Fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) PET/magnetic resonance (MR) imaging. Tumor hypoxia could be readily visualized using the hypoxia marker [18F]FMISO, and it was found that the [18F]FMISO uptake was higher in HCC mice that underwent HAL than in the non-HAL group, whereas [18F]FDG could not distinguish tumor hypoxia between the two groups. HAL tumors also displayed a higher level of hypoxia-inducible factor (HIF)-1&#945; expression in response to hypoxia. Quantification of HAL tumors showed a 2.3-fold increase in [18F]FMISO uptake based on the standardized value uptake (SUV) approach.

Here, we present a protocol to create orthotopic hepatocellular carcinoma xenografts with and without hepatic artery ligation and perform non-invasive positron emission tomography (PET) imaging of tumor hypoxia using [18F]Fluoromisonidazole ([18F]FMISO) and [18F]Fluorodeoxyglucose ([18F]FDG).

Nicht-invasive PET/MR-Bildgebung in einem orthotopen Mausmodell des hepatozellulären Karzinoms

Preclinical experimental models of hepatocellular carcinoma (HCC) that recapitulate human disease represent an important tool to study tumorigenesis and ...

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; 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.

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.

Cerenkov Lumineszenz-Imaging von interskapulären braunes Fettgewebe

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely ...

Medizin

Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in humans. Detecting BAT is typically confirmed by the uptake of the injected radioactive tracer 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) into adipose tissue depots, as measured by positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) scans after exposing the subject to cold stimulus. Fat-water separated magnetic resonance imaging (MRI) has the ability to distinguish BAT without the use of a radioactive tracer. To date, MRI of BAT in adult humans has not been co-registered with cold-activated PET-CT. Therefore, this protocol uses 18F-FDG PET-CT scans to automatically generate a BAT mask, which is then applied to co-registered MRI scans of the same subject. This approach enables measurement of quantitative MRI properties of BAT without manual segmentation. BAT masks are created from two PET-CT scans: after exposure for 2 hr to either thermoneutral (TN) (24 &#176;C) or cold-activated (CA) (17 &#176;C) conditions. The TN and CA PET-CT scans are registered, and the PET standardized uptake and CT Hounsfield values are used to create a mask containing only BAT. CA and TN MRI scans are also acquired on the same subject and registered to the PET-CT scans in order to establish quantitative MRI properties within the automatically defined BAT mask. An advantage of this approach is that the segmentation is completely automated and is based on widely accepted methods for identification of activated BAT (PET-CT). The quantitative MRI properties of BAT established using this protocol can serve as the basis for an MRI-only BAT examination that avoids the radiation associated with PET-CT.

The method presented here uses 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography/computed tomography (PET-CT) and fat-water separated magnetic resonance imaging (MRI), each scanned following 2 hr exposure to thermoneutral (24 &#176;C) and cold conditions (17 &#176;C) in order to map brown adipose tissue (BAT) in adult human subjects.

Menschen braunes Fettgewebe Depots automatisch durch Positronenemissionstomographie / Computertomographie Segmentierte und Registrierte Magnetic Resonance Images

Reliably differentiating brown adipose tissue (BAT) from other tissues using a non-invasive imaging method is an important step toward studying BAT in ...

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). Impaired uptake and metabolism of glucose in multiple organ systems due to insulin resistance is a hallmark of type 2 diabetes. The ability of this technique to extract an image-derived input function from the vena cava using an iterative deconvolution method eliminates the requirement of the collection of arterial blood samples. Fitting of tissue and vena cava time activity curves to a two-tissue, three compartment model permits the estimation of kinetic micro-parameters related to the 18F-FDG uptake from the plasma to the intracellular space, the rate of transport from intracellular space to plasma and the rate of 18F-FDG phosphorylation. This methodology allows for multiple measures of glucose uptake and metabolism kinetics in the context of longitudinal studies and also provides insights into the efficacy of therapeutic interventions.

Determining Glucose Metabolism Kinetics Using 18F-FDG Micro-PET/CT

This study describes a protocol that uses 18F-FDG and positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) imaging, together with kinetic modelling, to quantify the in vivo, real-time uptake of 18F-FDG into tissues.

Die Bestimmung Glucose Metabolism Kinetics Verwendung<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG Micro-PET / CT

This paper describes the use of 18F-FDG and micro-PET/CT imaging to determine in vivo glucose metabolism kinetics in mice (and is transferable to rats). ...

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to expend energy has made it a potential target for novel therapies to ameliorate obesity and associated metabolic disorders in humans. Though this tissue has been well studied in small animals, BAT&#39;s thermogenic capacity in humans remains largely unknown due to the difficulties of measuring its volume, activity, and distribution. Identifying and quantifying active human BAT is commonly performed using 18F-Fluorodeoxyglucose (18F-FDG) positron emission tomography and computed tomography (PET/CT) scans following cold-exposure or pharmacological activation. Here we describe a detailed image-analysis approach to quantify total-body human BAT from 18F-FDG PET/CT scans using an open-source software. We demonstrate the drawing of user-specified regions of interest to identify metabolically active adipose tissue while avoiding common non-BAT tissues, to measure BAT volume and activity, and to further characterize its anatomical distribution. Although this rigorous approach is time-consuming, we believe it will ultimately provide a foundation to develop future automated BAT quantification algorithms.

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Using free, open-source software, we have developed an analytical approach to quantify total and regional brown adipose tissue (BAT) volume and metabolic activity of BAT using 18F-FDG PET/CT.

Ganzen Körper und regionale Quantifizierung der aktiven Menschen braune Fettgewebe mit 18F-FDG PET/CT

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to ...

Infrared Thermography for the Detection of Changes in Brown Adipose Tissue Activity

Measuring brown adipose tissue (BAT) activity by positron emission tomography computed tomography (PET-CT) via the accumulation of 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) after a meal or in obese or diabetic patients fails as the method of choice. The main reason is that 18F-FDG competes with the postprandial high glucose plasma concentration for the same glucose transporter on the membrane of BAT cells. In addition, BAT uses fatty acids as a source of energy as well, which is not visible with PET-CT and could be changed along with glucose concentration in obese and diabetic patients. Therefore, to estimate the physiological importance of BAT in animals and humans, a new infrared thermography method used in recent publications is applied.
After overnight fasting, BAT activity was measured by infrared thermography before and after a meal in human volunteers and&#160;female wild-type mice. The camera software calculates the object&#39;s temperature using distance from the object, skin emissivity, reflected room temperature, air temperature, and relative humidity. In mice, the shaved area above the BAT was a region of interest for which average and maximal temperatures were measured. The phase of the estrous cycle in female mice was determined after an experiment by vaginal smears stained with cresyl violet (0.1%) stain solution. In healthy volunteers, two skin areas of the neck were selected: the supraclavicular area (above the collarbone, where BAT cells are present) and the interclavicular area (between the collarbones, where there is no BAT tissue detected). BAT activity is determined by the subtraction of those two values. Also, the average and maximal temperatures of skin areas could be determined in animals and human participants.
Changes in BAT activity after a meal measured by infrared thermography, a non-invasive and more sensitive method, were shown to be sex, age, and phase of the estrous cycle dependent in laboratory animals. As part of diet-induced thermogenesis, BAT activation in humans was also proven to be sex, age, and body mass index dependent. Further determining the pathophysiological changes in BAT activity after a meal will be of great importance for participants with high glucose plasma concentrations (obesity and diabetes mellitus type 2), as well as in different laboratory animals (knock-out mice). This method is also a variable tool for determining possible activating drugs that could rejuvenate BAT activity.

Here, we present a protocol for measuring brown adipose tissue activity after a meal in humans and laboratory animals.

Infrarot-Thermografie zur Detektion von Veränderungen der Aktivität des braunen Fettgewebes

Measuring brown adipose tissue (BAT) activity by positron emission tomography computed tomography (PET-CT) via the accumulation of 18F-fluorodeoxyglucose ...

High-Resolution Cardiac Positron Emission Tomography/Computed Tomography for Small Animals

Positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) are among the most employed diagnostic imaging techniques, and both serve in understanding cardiac function and metabolism. In preclinical research, dedicated scanners with high sensitivity and high spatio-temporal resolution are employed, designed to cope with the demanding technological requirements posed by the small heart size and very high heart rates of mice and rats. In this paper, a bimodal cardiac PET/CT imaging protocol for experimental mouse and/or rat models of cardiac diseases is described, from animal preparation and image acquisition and reconstruction to image processing and visualization.
In particular, the 18F-labeled fluorodeoxyglucose ([18F]FDG)-PET scan allows for the measurement and visualization of glucose metabolism in the different segments of the left ventricle (LV). Polar maps are convenient tools to display this information. The CT part consists of a time-resolved 3D reconstruction of the entire heart (4D-CT) using retrospective gating without electrocardiography (ECG) leads, allowing the morphofunctional evaluation of the LV and the subsequent quantification of the most important cardiac function parameters, such as ejection fraction (EF) and stroke volume (SV). Using an integrated PET/CT scanner, this protocol can be executed within the same anesthesia induction without the need to reposition the animal between different scanners. Hence, PET/CT can be seen as a comprehensive tool for the morphofunctional and metabolic evaluation of the heart in several small animal models of cardiac diseases.

Here, we present an experimental imaging protocol for the quantification of cardiac function and morphology using high-resolution positron emission tomography/computed tomography for small animals. Both mice and rats are considered, discussing the different requirements of computed tomography contrast agents for the two species.

Hochauflösende kardiale Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie für Kleintiere

Positron emission tomography (PET) and computed tomography (CT) are among the most employed diagnostic imaging techniques, and both serve in understanding ...

Visualization and Quantification of Brown and Beige Adipose Tissues in Mice using [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

Brown and beige adipocytes are now recognized as potential therapeutic targets for obesity and metabolic syndromes. Non-invasive molecular imaging methods are essential to provide critical insights into these thermogenic adipose depots. Here, the protocol presents a PET/MR imaging-based method to evaluate the activity of brown and beige adipocytes in mouse interscapular brown adipose tissue (iBAT) and inguinal subcutaneous white adipose tissue (iWAT). Visualization and quantification of the thermogenic adipose depots were achieved using [18F]FDG, the non-metabolizable glucose analog, as the radiotracer, when combined with the precise anatomical information provided by MR imaging. The PET/MR imaging was conducted 7 days after cold acclimation and quantitation of [18F]FDG signal in different adipose depots was conducted to assess the relative mobilization of thermogenic adipose tissues. Removal of iBAT substantially increased cold-evoked [18F]FDG uptake in iWAT of the mice.

Visualization and Quantification of Brown and Beige Adipose Tissues in Mice using [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

Functional imaging and quantitation of thermogenic adipose depots in mice using a micro-PET/MR imaging-based approach.

Visualisierung und Quantifizierung von braunem und beigem Fettgewebe in Mäusen mittels [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

Brown and beige adipocytes are now recognized as potential therapeutic targets for obesity and metabolic syndromes. Non-invasive molecular imaging methods ...

Biologie

FDG Based PET/CT Scan: A Method of Using Radiotracer for Non-invasive Imaging of Tumor Metabolism

Source: Momcilovic M. et al., <a href="https://www.jove.com/v/57167/utilizing-18f-fdg-petct-imaging-quantitative-histology-to-measure">Utilizing&#160;18F-FDG PET/CT Imaging and Quantitative Histology to Measure Dynamic Changes in the Glucose Metabolism in Mouse Models of Lung Cancer.</a> J. Vis. Exp. (2018)
This article describes multimodality imaging of cancerous tissues with PET and CT diagnostic imaging by using a radiotracer 18F-FDG. Cancerous tissue with high glycolytic activity uptakes more 18F-FDG.

FDG-basierter PET/CT-Scan: Eine Methode zur Verwendung von Radiotracern zur nicht-invasiven Bildgebung des Tumorstoffwechsels

Source: Momcilovic M. et al., Utilizing&#160;18F-FDG PET/CT Imaging and Quantitative Histology to Measure Dynamic Changes in the Glucose Metabolism in ...

Funktionelle Bildgebung Brown Fat in Mäusen mit FDG micro-PET/CT

Zusammenfassung

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Kapitel in diesem Video

Nutzung von ¹⁸F-FDG-PET/CT-Bildgebung und quantitativer Histologie, dynamische Veränderungen in der Glukose-Stoffwechsel in Mausmodellen von Lungenkrebs zu messen

Nicht-invasive PET/MR-Bildgebung in einem orthotopen Mausmodell des hepatozellulären Karzinoms

Cerenkov Lumineszenz-Imaging von interskapulären braunes Fettgewebe

Menschen braunes Fettgewebe Depots automatisch durch Positronenemissionstomographie / Computertomographie Segmentierte und Registrierte Magnetic Resonance Images

Die Bestimmung Glucose Metabolism Kinetics Verwendung

Ganzen Körper und regionale Quantifizierung der aktiven Menschen braune Fettgewebe mit ¹⁸F-FDG PET/CT

Infrarot-Thermografie zur Detektion von Veränderungen der Aktivität des braunen Fettgewebes

Hochauflösende kardiale Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie für Kleintiere

Visualisierung und Quantifizierung von braunem und beigem Fettgewebe in Mäusen mittels [^18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

FDG-basierter PET/CT-Scan: Eine Methode zur Verwendung von Radiotracern zur nicht-invasiven Bildgebung des Tumorstoffwechsels