We would like to thank the Vanderbilt University Institute of Imaging Science MRI technologists David Pennell, Leslie McIntosh, and Kristen George-Durrett, and the team of Vanderbilt University Medical Center PET/CT technologists led by Martha D. Shone. This work was supported by the following grants from the NIH: NCATS/NIH UL1 RR024975, NIDDK/NIH R21DK096282, NCI/NIH R25CA136440, and NIBIB/NIH T32EB014841.

The authors declare that they have no competing financial interests or other conflicts of interests.

Le protocole d&#39;étude décrit est conçu pour utiliser à la fois thermoneutre et à froid activé PET / CT automatiquement segments MTD dépôts sur une base spécifique de sujet. Ces régions générés automatiquement d&#39;intérêt peuvent ensuite être appliquées aux deux IRM thermoneutres et à froid activé qui ont été co-inscrits aux TEP / CT du même sujet. Au meilleur de notre connaissance, ce est la première recherche pour effectuer l&#39;IRM et TEP / CT après conditions thermiquement et à froid ac...

En raison de la hausse marquée de l&#39;obésité dans le monde entier, il ya un intérêt accru dans les zones de recherche visant à comprendre l&#39;équilibre énergétique. L&#39;obésité peut entraîner des conditions médicales coûteuses et dévastatrices telles que le diabète, les maladies du foie, les maladies cardiovasculaires et le cancer, qui en fait une source de préoccupation importante pour la santé publique 1. Un domaine de recherche visant à comprendre l&#39;équilibre de l&#39;apport énergétique par rapport dépense énergétique est l&#39;étude du tissu adipeux brun ou BAT. Bien appelle un tissu adipeux, BAT diffère du tissu adipeux blanc plus commun (WAT) à bien des égards 2. La fonction des adipocytes blancs est de stocker des triglycérides dans une seule grande vacuole lipidique par cellule, et de libérer ces triglycérides comme source d&#39;énergie dans le flux sanguin en cas de besoin. D&#39;une manière très différente, la fonction des adipocytes bruns est de produire de la chaleur. Un mécanisme par lequel cela se produit est l&#39;exposition au froid. Cela provoque une augmentation de la sympathetic activité du système nerveux, qui à son tour active BAT. Lorsqu&#39;il est activé, les adipocytes bruns génèrent de la chaleur. Pour ce faire, ils utilisent les triglycérides contenus dans les nombreuses petites vacuoles lipidiques par cellule, et par la présence de la protéine de découplage 1 (UCP1) dans les mitochondries abondante, convertissent les triglycérides à des substrats métaboliques sans la production d&#39;ATP, résultant en une perte de entropique que la génération de chaleur. Les triglycérides stockés dans les petites vacuoles de lipides sont épuisées, l&#39;adipocyte prend à la fois du glucose et des triglycérides présents dans le courant sanguin 3. Intérêt pour l&#39;étude BAT a considérablement augmenté au cours des dernières années en raison de sa contribution à la non-frissons thermogenèse, son rôle dans la modulation de la dépense énergétique de l&#39;organisme, et la relation inverse potentiel entre BAT et l&#39;obésité 3-9. En outre, des études animales récentes indiquent BAT joue un rôle essentiel dans les triglycérides et de glucose de compensation fepuis le sang, en particulier après l&#39;ingestion d&#39;un repas riche en graisses 10,11. Cependant, la plupart de ce que nous savons à propos de BAT est le résultat de la recherche chez les petits mammifères, qui contiennent de nombreux dépôts de BAT 4,9,12 - 15. Malgré quelques études au début de 16 à 18, la présence de BAT chez l&#39;homme a été largement pensé pour diminuer avec l&#39;âge, jusqu&#39;à récemment, où l&#39;intérêt pour l&#39;étude de BAT humaine a été renouvelé. Des recherches récentes suggèrent que des quantités relativement faibles de BAT persistent à l&#39;âge adulte de 19 à 24. Un facteur limitant supplémentaire pour étudier BAT est qu&#39;en dehors de biopsie et coloration histologique, la méthode actuellement acceptée sans équivoque pour détecter BAT est de 18 F-fluorodésoxyglucose (18 F-FDG) la tomographie par émission de positons (PET). Scanners TEP modernes sont généralement combinés avec un scanner tomodensitométrie (TDM). Lorsqu&#39;il est activé par l&#39;exposition au froid, BAT reprend le 18 </sinscrire&gt; radiotraceur F-FDG, qui est un analogue du métabolisme du glucose, et devient visible sur les images en PET, par rapport au niveau beaucoup plus faible de 18 F-FDG lorsque BAT est 20,21,23,25 inactive. CT images acquises lors d&#39;un examen de PET sur un PET-CT scanner aider à différencier entre les tissus à haute 18 F-FDG en fournissant des informations anatomiques. Cette utilisation de l&#39;imagerie PET-CT expose le sujet à des rayonnements ionisants (principalement à partir de PET, si la dose du scanner ne est pas négligeable), et est donc une méthode souhaitable pour la détection de BAT. Bien que le nombre d&#39;études sur les MTD chez les humains adultes en bonne santé augmente, des études récentes de BAT humaine ont été principalement limité à rétrospective PET-CT études de 19,25, les cadavres de nourrissons humains 26,27, les adolescents humains qui ont déjà été admis à l&#39;hôpital pour d&#39;autres raisons 27 à 30, et quelques études humaines des adultes en bonne santé31-35. Un des défis avec les deux études des enfants et des études rétrospectives est la possibilité de résultats modifiés lorsque l&#39;on étudie une population de patients qui est malade, ce qui peut affecter BAT. En outre, parce que le glucose ne est pas la source des MTD 36 de carburant préféré, études de PET ne peuvent pas toujours détecter BAT activé, et peuvent donc sous-représenter la présence de BAT. Une autre difficulté dans l&#39;étude de BAT avec l&#39;imagerie biomédicale est lié à exécuter la segmentation d&#39;image pour définir les limites de dépôts de tissus. Actuellement, la segmentation des MTD dans les études humaines se appuie souvent sur un certain degré de segmentation d&#39;image manuelle et est donc vulnérable à une mauvaise identification des dépôts de MTD, ainsi que la variabilité inter-évaluateur. En raison de ces défis, les techniques de cartographie spatiale fiables qui peuvent distinguer BAT des distributions de WAT, ainsi que des méthodes de segmentation automatique, permettraient aux enquêteurs une nouvelle et puissante àol avec lequel pour étudier BAT. Imagerie par résonance magnétique (IRM) a la capacité pour l&#39;identification, la cartographie spatiale, et la quantification volumétrique des MTD, et contrairement aux approches d&#39;imagerie existants hybrides PET-CT qui comprennent une dose radioactive pour le sujet imagé, IRM implique pas de rayonnement ionisant et peut être utilisé en toute sécurité et de manière répétée. La capacité d&#39;identifier et de quantifier les MTD en utilisant l&#39;IRM peut avoir un impact positif considérable sur l&#39;endocrinologie clinique et la recherche de nouvelles avenues de recherche sur l&#39;obésité. Eau-graisse précédente IRM (FWMRI) des études de BAT dans les deux souris et les humains montrent que la graisse signal-fraction (FSF) des MTD est de l&#39;ordre de 40 à 80% de matières grasses, alors que WAT est supérieure à 90% de matières grasses 15,26 , 27. Nous émettons l&#39;hypothèse donc que cette quantitative FWMRI métrique, en conjonction avec d&#39;autres mesures quantitatives d&#39;IRM, peut être utilisé dans les travaux futurs de visualiser et de quantifier les dépôts de MTD chez les humains. Cela permettrait à la communauté de la recherche d&#39;un outil puissant pour étudier l&#39;influence de BAT sur rencontréabolism et la dépense énergétique sans l&#39;utilisation des rayonnements ionisants. Notre groupe de recherche a étudié BAT chez les humains adultes pour les trois dernières années. Notre première présentation publique sur l&#39;utilisation de l&#39;IRM pour étudier soupçonnée MTD dans un adulte sujet humain a eu lieu en Février 2012 à la Société internationale pour la résonance magnétique en médecine (ISMRM) Séparation Fat-eau Atelier à Long Beach, en Californie 37. Deux mois plus tard, notre groupe a présenté des valeurs de la FSF en cas de suspicion MTD dans deux adultes à la 20 e réunion annuelle de la ISMRM en Avril 2012 à Melbourne, en Australie 38. Un an plus tard à la 21 e réunion annuelle de la ISMRM en Avril 2013 à Salt Lake City, Utah, le protocole décrit dans ce manuscrit a été utilisé pour la première (au meilleur de notre connaissance) présentation publique de l&#39;IRM quantification de PET confirmés MTD dans un adulte humain soumet 39. Plus précisément, nous avons présenté des preuves montrant que le previously soupçonnée BAT a été confirmé comme MTD activable utilisant à la fois l&#39;imagerie 18 F-FDG PET-CT froid activé et thermoneutre. Depuis 2013, notre cohorte d&#39;adultes sujets humains sains imagée avec l&#39;IRM et TEP / CT dans des conditions thermiquement neutres et froides activé a étendu à plus de 20 sujets avec des résultats présentés plus récemment en Février 2014 lors de l&#39;atelier &quot;Découverte du rôle de Brown Fat chez les humains », parrainé par le NIH NIDDK 40. Plus précisément, nous avons signalé FWMRI FSF et R 2 * propriétés de relaxation dans les régions de BAT-claviculaire confirmées par 18 F-FDG PET-CT chez les humains adultes, avec les ROI MTD délimitées en utilisant des algorithmes de segmentation automatique en fonction de la TEP-TDM froid activé et thermoneutre scans. Plus récemment, nous avons présenté les résultats de la cartographie de la température à 18 F-FDG PET-CT confirmé BAT chez les humains adultes en utilisant avancée FWMRI thermométrie 41,42. La procédure présentée ici acquérirs l&#39;IRM et 18 scans F-FDG PET-CT sur le même sujet, chacun après l&#39;exposition à deux conditions froides activées et thermoneutres. Les 18 analyses F-FDG PET-CT froid activé et thermoneutres sont utilisés pour créer des régions segmentées automatiquement MTD d&#39;intérêt (ROI), sur une base spécifique de sujet. Ces ROI MTD sont ensuite appliqués aux IRM co-enregistré pour mesurer les propriétés IRM dans le PET-CT confirmé BAT. Une limitation de ce protocole est que la température de l&#39;air utilisé lors de l&#39;exposition des sujets soit le stimulus chaud ou froid est conforme pour chaque sujet. Ce est une limitation, car la température à laquelle chacune des expériences soumises sensation de chaleur ou réfrigéré peut être différente. Par conséquent, en exécutant une session d&#39;essai pendant laquelle la température de l&#39;air est ajustée à la réponse de l&#39;individu, puis en utilisant ces températures pendant les protocoles thermoneutres et froid activation, il pourrait être possible d&#39;obtenir de meilleures réponsesà partir du tissu adipeux brun.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1130">
	<tbody>
		<tr height="100">
			<td height="100" style="height:100px;width:363px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:392px;">Company</td>
			<td style="width:375px;">Catalog Number</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">MRI</td>
			<td style="width:392px;">Philips</td>
			<td style="width:375px;">Achieva 3T</td>
		</tr>
		<tr height="68">
			<td height="68" style="height:68px;width:363px;">MRI Torso-XL coil</td>
			<td style="width:392px;">Philips</td>
			<td style="width:375px;">Philips SENSE XL Torso coil 16-elements</td>
		</tr>
		<tr height="68">
			<td height="68" style="height:68px;width:363px;">MRI X-tend Table</td>
			<td style="width:392px;">X-Tend</td>
			<td style="width:375px;">X-tend table, Acieva 3T compatible</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:363px;">X-tend armsupport</td>
			<td style="width:392px;">X-Tend</td>
			<td style="width:375px;">X-tend, accessories</td>
		</tr>
		<tr height="34">
			<td height="34" style="height:34px;width:363px;">X-tend fabricsling</td>
			<td style="width:392px;">X-Tend</td>
			<td style="width:375px;">X-tend, accessories</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">PET/CT</td>
			<td style="width:392px;">GE</td>
			<td style="width:375px;">Discovery STE</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Portable A/C Unit</td>
			<td style="width:392px;">Soleus Air</td>
			<td style="width:375px;">XL-140, 14000 BTU</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Floor fan</td>
			<td style="width:392px;">Lasko Pedestal Fan</td>
			<td style="width:375px;">2527</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Portable Heater</td>
			<td style="width:392px;">Lasko Ceramic Air</td>
			<td style="width:375px;">5536</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Chair</td>
			<td style="width:392px;">Winco Lifecare Recliner</td>
			<td style="width:375px;">585</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Sublingual Thermometer</td>
			<td style="width:392px;">WelchAllyn</td>
			<td style="width:375px;">SureTemp Plus 690</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Cold vest</td>
			<td style="width:392px;">Polar Products</td>
			<td style="width:375px;">Cool58 #PCVZ</td>
		</tr>
		<tr height="38">
			<td height="38" style="height:39px;width:363px;">Thermal IR Camera</td>
			<td style="width:392px;">FLUKE</td>
			<td style="width:375px;">TIR-125</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

human brown adipose tissue depots automatically segmented by positron emission tomography/computed tomography and registered magnetic resonance images

Fiable différencier le tissu adipeux brun (BAT) d&#39;autres tissus en utilisant une méthode d&#39;imagerie non-invasive est une étape importante vers l&#39;étude BAT chez les humains. Détecter BAT est généralement confirmée par l&#39;absorption du traceur radioactif injecté 18 F-fluorodésoxyglucose (18F-FDG) dans les dépôts de tissus adipeux, telle que mesurée par tomographie par émission de positons / tomodensitométrie (TEP-TDM) après l&#39;exposition du sujet à un stimulus froid . Imagerie Fat-eau séparé par résonance magnétique (IRM) a la capacité de distinguer BAT sans l&#39;utilisation d&#39;un traceur radioactif. À ce jour, l&#39;IRM des MTD dans l&#39;homme adulte n&#39;a pas été co-enregistré avec le PET-CT froid activé. Par conséquent, ce protocole utilise 18 scans F-FDG PET-CT pour générer automatiquement un masque de BAT, qui est ensuite appliqué à co-enregistrées IRM du même sujet. Cette approche permet de mesurer les propriétés d&#39;IRM quantitatives de BAT sans segmentation manuelle. masques de MTD sont créés à partir de deux PEScans CT-T: après une exposition de 2 h soit thermoneutre (TN) (24 ° C) ou à froid activé (CA) (17 ° C). Les TN et CA PET-CT scans sont enregistrés, et les valeurs d&#39;absorption PET standard et CT Hounsfield sont utilisés pour créer un masque ne contenant que BAT. CA et TN IRM sont également acquis sur le même sujet et enregistrés aux TEP-CT afin d&#39;établir propriétés quantitatives d&#39;IRM dans le masque de BAT défini automatiquement. Un avantage de cette approche est que la segmentation est entièrement automatisé et est basée sur des méthodes largement acceptées pour l&#39;identification des MTD activé (PET-CT). Les propriétés d&#39;IRM quantitatives de BAT établies en utilisant ce protocole peut servir de base pour une IRM seul examen de BAT qui évite le rayonnement associé à PET-CT.

L&#39;acquisition de deux IRM et PET-CT scans sur le même sujet, et la réalisation de co-enregistrement sur ​​tous les scans permet une mesure fiable de mesures IRM quantitatives de BAT. La figure 1 montre l&#39;échauffement non transformés (TN) et le froid (CA) TEP-TDM et l&#39;IRM scans d&#39;un sujet. Par l&#39;acquisition de données à la fois TN et CA PET-CT, il est possible de distinguer clairement les dépôts sur les MTD froid activé par l&#39;augmentation de l&#39;absorption 18</...

Watch this Scientific Journal Video about Human Brown Adipose Tissue Depots Automatically Segmented by Positron Emission Tomography/Computed Tomography and Registered Magnetic Resonance Images at JoVE

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

La méthode présentée ici utilise 18 F-fluorodésoxyglucose (18 F-FDG) par émission de positons / tomodensitométrie (TEP-TDM) et l&#39;imagerie graisse eau séparée résonance magnétique (IRM), chaque numérisé suivante 2 exposition h à thermoneutre (24 ° C ) et froid (17 ° C) dans le but de cartographier le tissu adipeux brun (BAT) chez des sujets humains adultes.

Dépôts de tissus humains adipeux brun segmentés automatiquement par tomographie par émission de positons / informatisée et la résonance magnétique images enregistrées

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

human-brown-adipose-tissue-depots-automatically-segmented-positron

Research

JoVE Journal

Medicine

12.1K vues.  Vanderbilt University.  La méthode présentée ici utilise 18 F-fluorodésoxyglucose (18 F-FDG) par émission de positons / tomodensitométrie (TEP-TDM) et l'imagerie graisse eau séparée résonance magnétique (IRM), chaque numérisé suivante 2 exposition h à thermoneutre (24 ° C ) et froid (17 ° C) dans le but de cartographier le tissu adipeux brun (BAT) chez des sujets humains adultes. 

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

Basic Surgical Techniques in the G&ouml;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects the close resemblance of these animals to human anatomy and physiology 1-6.The size of the G&ouml;ttingen minipig permits the use of surgical equipment and advanced imaging modalities similar to those used in humans 6-8. The aim of this instructional video is to increase the awareness on the value of minipigs in biomedical research, by demonstrating how to perform tracheal intubation, transurethral bladder catheterization, femoral artery and vein catheterization, as well as transcardial perfusion. 
Endotracheal Intubation should be performed whenever a minipig undergoes general anesthesia, because it maintains a patent airway, permits assisted ventilation and protects the airways from aspirates. Transurethral bladder catheterization can provide useful information about about hydration state as well as renal and cardiovascular function during long surgical procedures. Furthermore, urinary catheterization can prevent contamination of delicate medico-technical equipment and painful bladder extension which may harm the animal and unnecessarily influence the experiment due to increased vagal tone and altered physiological parameters. Arterial and venous catheterization is useful for obtaining repeated blood samples and monitoring various physiological parameters. Catheterization of femoral vessels is preferable to catheterization of the neck vessels for ease of access, when performing experiments involving frame-based stereotaxic neurosurgery and brain imaging. When performing vessel catheterization in survival studies, strict aseptic technique must be employed to avoid infections6. Transcardial perfusion is the most effective fixation method, and yields preeminent results when preparing minipig organs for histology and histochemistry2,9. For more information about anesthesia, surgery and experimental techniques in swine in general we refer to Swindle 2007. Supplementary information about premedication and induction of anesthesia, assisted ventilation, analgesia, pre- and postoperative care of G&ouml;ttingen minipigs are available via the internet at <a href="http://www.minipigs.com">http://www.minipigs.com</a>10. For extensive information about porcine anatomy we refer to Nickel et al. Vol. 1-511.

Basic Surgical Techniques in the G&amp;#246;ttingen Minipig: Intubation, Bladder Catheterization, Femoral Vessel Catheterization, and Transcardial Perfusion

The use of domestic and miniature pigs in science has increased significantly in recent years. By demonstrating how to perform intubation, transurethral bladder catheterization, femoral artery and vein catheterization, as well as transcardial perfusion, we aim to further increase the value of G&ouml;ttingen minipigs in biomedical research.

Techniques de base chirurgical chez le cobaye Göttingen: intubation, cathétérisme vésical, cathétérisme des vaisseaux fémoraux, et perfusion Transcardial

The emergence of the G&ouml;ttingen minipig in research of topics such as neuroscience, toxicology, diabetes, obesity, and experimental surgery reflects ...

Recherche

Médecine

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 provide information about the burden of disease. However, despite multiple validation studies of CAC3-5, and C-IMT2,6, these modalities do not accurately assess plaque characteristics7,8, and the composition and inflammatory state of the plaque determine its stability and, therefore, the risk of clinical events9-13.
[18F]-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose (FDG) imaging using positron-emission tomography (PET)/computed tomography (CT) has been extensively studied in oncologic metabolism14,15. Studies using animal models and immunohistochemistry in humans show that FDG-PET/CT is exquisitely sensitive for detecting macrophage activity16, an important source of cellular inflammation in vessel walls. More recently, we17,18 and others have shown that FDG-PET/CT enables highly precise, novel measurements of inflammatory activity of activity of atherosclerotic plaques in large and medium-sized arteries9,16,19,20. FDG-PET/CT studies have many advantages over other imaging modalities: 1) high contrast resolution; 2) quantification of plaque volume and metabolic activity allowing for multi-modal atherosclerotic plaque quantification; 3) dynamic, real-time, in vivo imaging; 4) minimal operator dependence. Finally, vascular inflammation detected by FDG-PET/CT has been shown to predict cardiovascular (CV) events independent of traditional risk factors21,22 and is also highly associated with overall burden of atherosclerosis23. Plaque activity by FDG-PET/CT is modulated by known beneficial CV interventions such as short term (12 week) statin therapy24 as well as longer term therapeutic lifestyle changes (16 months)25.
The current methodology for quantification of FDG uptake in atherosclerotic plaque involves measurement of the standardized uptake value (SUV) of an artery of interest and of the venous blood pool in order to calculate a target to background ratio (TBR), which is calculated by dividing the arterial SUV by the venous blood pool SUV. This method has shown to represent a stable, reproducible phenotype over time, has a high sensitivity for detection of vascular inflammation, and also has high inter-and intra-reader reliability26. Here we present our methodology for patient preparation, image acquisition, and quantification of atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation using SUV, TBR, and a global parameter called the metabolic volumetric product (MVP). These approaches may be applied to assess vascular inflammation in various study samples of interest in a consistent fashion as we have shown in several prior publications.9,20,27,28

Quantification of Atherosclerotic Plaque Activity and Vascular Inflammation using [18-F] Fluorodeoxyglucose Positron Emission Tomography/Computed Tomography FDG-PET/CT

There is great need to identify atherosclerosis non-invasively, and here we demonstrate how FDG-PET/CT can be used to detect and quantify atherosclerotic plaque activity and vascular inflammation.

Quantification de l&#39;activité plaque d&#39;athérome et inflammation vasculaire à l&#39;aide [18 F] fluorodésoxyglucose par émission de positons / tomodensitométrie (FDG-PET/CT)

Conventional non-invasive imaging modalities of atherosclerosis such as coronary artery calcium (CAC)1 and carotid intimal medial thickness (C-IMT)2 ...

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to return to normal in a large majority of patients2, which is mainly due to current lack of clinical treatment for acute stroke. This necessitates understanding the physiological effects of cerebral ischemia on brain tissue over time and is a major area of active research. Towards this end, experimental progress has been made using rats as a preclinical model for stroke, particularly, using non-invasive methods such as 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) coupled with Positron Emission Tomography (PET) imaging3,10,17. Here we present a strategy for inducing cerebral ischemia in rats by middle cerebral artery occlusion (MCAO) that mimics focal cerebral ischemia in humans, and imaging its effects over 24 hr using FDG-PET coupled with X-ray computed tomography (CT) with an Albira PET-CT instrument. A VOI template atlas was subsequently fused to the cerebral rat data to enable a unbiased analysis of the brain and its sub-regions4. In addition, a method for 3D visualization of the FDG-PET-CT time course is presented. In summary, we present a detailed protocol for initiating, quantifying, and visualizing an induced ischemic stroke event in a living Sprague-Dawley rat in three dimensions using FDG-PET.

Non-invasive Imaging and Analysis of Cerebral Ischemia in Living Rats Using Positron Emission Tomography with 18F-FDG

Brain damage resulting from cerebral ischemia may be non-invasively imaged and studied in rats using pre-clinical positron emission tomography coupled with the injectable radioactive probe, 18F-fluorodeoxyglucose. Further, the use of modern software tools that include volume of interest (VOI) brain templates dramatically increase the quantitative information gleaned from these studies.

Imagerie non invasive et analyse des ischémie cérébrale chez les rats de vie en utilisant la tomographie par émission de positons avec<sup&gt; 18</sup&gt; F-FDG

Stroke is the third leading cause of death among Americans 65 years of age or older1. The quality of life for patients who suffer from a stroke fails to ...

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 Luminescence imagerie de Interscapular le tissu adipeux brun

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

Localization, Identification, and Excision of Murine Adipose Depots

Obesity has increased dramatically in the last few decades and affects over one third of the adult US population. The economic effect of obesity in 2005 reached a staggering sum of $190.2 billion in direct medical costs alone. Obesity is a major risk factor for a wide host of diseases. Historically, little was known regarding adipose and its major and essential functions in the body. Brown and white adipose are the two main types of adipose but current literature has identified a new type of fat called brite or beige adipose. Research has shown that adipose depots have specific metabolic profiles and certain depots allow for a propensity for obesity and other related disorders. The goal of this protocol is to provide researchers the capacity to identify and excise adipose depots that will allow for the analysis of different factorial effects on adipose; as well as the beneficial or detrimental role adipose plays in disease and overall health. Isolation and excision of adipose depots allows investigators to look at gross morphological changes as well as histological changes. The adipose isolated can also be used for molecular studies to evaluate transcriptional and translational change or for in vitro experimentation to discover targets of interest and mechanisms of action. This technique is superior to other published techniques due to the design allowing for isolation of multiple depots with simplicity and minimal contamination.

Due to the drastic and negative connection between obesity and other comorbidities, research on the role adipose plays in disease and overall health is warranted. We present a protocol for the isolation and excision of adipose depots allowing for the study of adipose using in situ and in vitro methods.

Localisation, identification, et l&#39;excision des dépôts adipeux murin

Obesity has increased dramatically in the last few decades and affects over one third of the adult US population. The economic effect of obesity in 2005 ...

Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots

Cell encapsulation was developed to entrap viable cells within semi-permeable membranes. The engrafted encapsulated cells can exchange low molecular weight metabolites in tissues of the treated host to achieve long-term survival. The semipermeable membrane allows engrafted encapsulated cells to avoid rejection by the immune system. The encapsulation procedure was designed to enable a controlled release of bioactive compounds, such as insulin, other hormones, and cytokines. Here we describe a method for encapsulation of catabolic cells, which consume lipids for heat production and energy dissipation (thermogenesis) in the intra-abdominal adipose tissue of obese mice. Encapsulation of thermogenic catabolic cells may be potentially applicable to the prevention and treatment of obesity and type 2 diabetes. Another potential application of catabolic cells may include detoxification from alcohols or other toxic metabolites and environmental pollutants.

Here, we present a protocol for encapsulation of catabolic cells, which consume lipids for heat production in intra-abdominal adipose tissue and increase energy dissipation in obese mice.

Encapsulation thermogénique préadipocytes pour la transplantation dans dépôts de tissu adipeux

Cell encapsulation was developed to entrap viable cells within semi-permeable membranes. The engrafted encapsulated cells can exchange low molecular ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. It is hypothesized that pro-atherogenic mediators released from fat tissues particularly in association with central/visceral adiposity may promote pathogenic vascular changes locally and systemically, and the notion that cardiovascular disease may be the consequence of adipose tissue dysfunction continues to evolve. Here, we describe a unique method of videomicroscopy that involves analysis of vasodilator and vasoconstrictor responses of intact small human arterioles removed from the adipose depot of living human subjects. Videomicroscopy is used to examine functional properties of isolated microvessels in response to pharmacological or physiological stimuli using a pressured system that mimics in vivo conditions. The technique is a useful approach to gain understanding of the pathophysiology and molecular mechanisms that contribute to vascular dysfunction locally within the adipose tissue milieu. Moreover, abnormalities in the adipose tissue microvasculature have also been linked with systemic diseases. We applied this technique to examine depot-specific vascular responses in obese subjects. We assessed endothelium-dependent vasodilation to both increased flow and acetylcholine in adipose arterioles (50 - 350 &#181;m internal diameter, 2 - 3 mm in length) isolated from two different adipose depots during bariatric surgery from the same individual. We demonstrated that arterioles from visceral fat exhibit impaired endothelium-dependent vasodilation compared to vessels isolated from the subcutaneous depot. The findings suggest that the visceral microenvironment is associated with vascular endothelial dysfunction which may be relevant to clinical observation linking increased visceral adiposity to systemic disease mechanisms. The videomicroscopy technique can be used to examine vascular phenotypes from different fat depots as well as compare findings across individuals with different degrees of obesity and metabolic dysfunction. The method can also be used to examine vascular responses longitudinally in response to clinical interventions.

Videomicroscopy systems are used to examine functional properties of isolated adipose tissue arterioles in response to physiological and pharmacological stimuli. This technique can be used to examine microvascular phenotypes in different adipose tissue domains in obese humans.

Évaluation de la fonction microvasculaire tissu adipeux humain en utilisant la vidéomicroscopie

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. ...

Characterization of Immune Cells in Human Adipose Tissue by Using Flow Cytometry

Infiltration of immune cells in the subcutaneous and visceral adipose tissue (AT) deposits leads to a low-grade inflammation contributing to the development of obesity-associated complications such as type 2 diabetes. To quantitatively and qualitatively investigate the immune cell subsets in human AT deposits, we have developed a flow cytometry approach. The stromal vascular fraction (SVF), containing the immune cells, is isolated from subcutaneous and visceral AT biopsies by collagenase digestion. Adipocytes are removed after centrifugation. The SVF cells are stained for multiple membrane-bound markers selected to differentiate between immune cell subsets and analyzed using flow cytometry. As a result of this approach, pro- and anti-inflammatory macrophage subsets, dendritic cells (DCs), B-cells, CD4+ and CD8+ T-cells, and NK cells can be detected and quantified. This method gives detailed information about immune cells in AT and the amount of each specific subset. Since there are numerous fluorescent antibodies available, our flow cytometry approach can be adjusted to measure various other cellular and intracellular markers of interest.

This article describes a method to analyze immune cell content of adipose tissue by isolation of immune cells from adipose tissue and subsequent analysis using flow cytometry.

Caractérisation des cellules immunitaires dans les tissus adipeux humains à l’aide de cytométrie en flux

Infiltration of immune cells in the subcutaneous and visceral adipose tissue (AT) deposits leads to a low-grade inflammation contributing to the ...

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.

Tout le corps et Quantification régionale d’homme actif brun tissu adipeux à l’aide de 18F-FDG TEP/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 ...

Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal blood time-activity concentration also known as arterial input function (AIF) is a key point, especially for the characterization of animal disease models and the introduction of newly developed radiotracers. The knowledge of radiotracer availability in the blood helps to interpret PET/CT-derived data of tissue activity. For this purpose, online blood sampling during the PET/CT imaging is advisable to measure the AIF. In contrast to manual blood sampling and image-derived approaches, continuous online blood sampling has several advantages. Besides the minimized blood loss, there is an improved resolution and a superior accuracy for the blood activity measurement. However, the major drawback of online blood sampling is the costly and time-consuming preparation to catheterize the femoral vessels of the animal. Here, we describe an easy and complete workflow for catheterization and continuous blood sampling during small animal PET/CT imaging and compared it to manual blood sampling and an image-derived approach. Using this highly-standardized workflow, the determination of the fluorodeoxyglucose ([18F]FDG) AIF is demonstrated. Further, this procedure can be applied to any radiotracer in combination with different animal models to create fundamental knowledge of tracer kinetic and model characteristics. This allows a more precise evaluation of the behavior of pharmaceuticals, both for diagnostic and therapeutic approaches in the preclinical research of oncological, neurodegenerative and myocardial diseases.

Here a protocol for continuous blood sampling during PET/CT imaging of rats to measure the arterial input function (AIF) is described. The catheterization, the calibration and setup of the system and the data analysis of the blood radioactivity are demonstrated. The generated data provide input parameters for subsequent bio-kinetic modeling.

L'échantillonnage continu de sang dans la tomographie d'émission de positron de petit animal/tomographie calculée permet la mesure de la fonction d'entrée artérielle

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal ...