Cerenkov הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

בראון רקמת שומן (BAT) הוא רקמה מיוחדת לתרמוגנזה ביונקים, ואחד מהתפקידים המרכזיים שלה הוא לשמור על מאזן האנרגיה של הגוף כולו דרך מתפוגג כמויות גדולות של חומר כימי / אנרגיית מזון כחום ^1. המאפיינים הייחודיים ביותר של BAT כוללים ביטוי בשפע שחרר את סוגר חלבון-1 (UCP-1), טיפות שמן קטנות בשפע, מספר גדול של מיטוכונדריה בתא בודד, וכלי דם משמעותיים ברקמה ^2-5. תכונות ייחודיות אלה חזקים לקשר עם התפקיד החשוב של הרקמה בהוצאה חילוף חומרים ואנרגיה. BAT שנחשב בעבר לכבר לא יהיה נוכח ולא ניחן בשום פונקציות פיסיולוגיות משמעותיות בבני האדם מבוגרים ^1, לעומת זאת חקירות הדמיה PET / CT האחרונות הראו בבירור כי BAT עדיין מציג במבוגרים אדם ^2,3,6-9. קשר הפוך בין מסת BAT ומדד מסת גוף (BMI) הוקם מכמה מחקרים, ומחדשמחקרי הסנט הצביעו על כך שפעילות גופנית יכולה להגדיל את המסה של BAT. תוצאות אלה מרמזות בבירור שהתפקוד הלקוי של BAT קשור באופן הדוק עם פתולוגיות של השמנת יתר וסוכרת ^2,6,10,11. בנוסף, גובר ראיות מצביעה על כך שהפונקציה של BAT קשורה מאוד לפתולוגיות שונות אחרות כגון מחלת סרטן ^ו3,7,12,13 ניווניות.

הפעלת BAT, תהליך להגדיל תרמוגנזה, ניתן להשיג בתנאים שונים, כגון חשיפה לקור, פעילות גופנית, וטיפול תרופתי ומניפולציה גנטית ^1,14,15. חשיפה לקור וטיפול נוראפינפרין הם השיטות הנפוצות ביותר להפעלת BAT. קר, שניתן לחוש על ידי מנגנונים שונים, כגון thermoreceptors בעור, מגרה את עצבים הסימפתטית וגורם לשחרור של נוראפינפרין (NE) לבת. NE שוחרר מפעיל UCP-1 כדי לאתחל תרמוגנזה כדי לשמור על טמפרטורת הגוף הנורמלית. תחת מיזוג זהב, את הספיגה של גלוקוז גם מגדילה לספק יותר מקורות פחמן לחילוף החומרים מוגברים בBAT ^1,16,17. ההדמיה PET עם 18F-FDG אישרה כי הספיגה של גלוקוז שכותרתו גדלה בתנאים קרים במחקרים בבני אדם ^6.

במונחים של הדמיה אופטית, BAT הוא יעד אידיאלי. יש BAT interscapular מיקום ייחודי בעכברים, הממוקם במרחק של איברים גדולים כמו הכבד, לב, ובבטן. לכן, התערבות אות מאיברים הגדולים אלה היא (איור 1 א) לא משמעותי. בינתיים, המיקום הרדוד של BAT interscapular מאפשר יותר לאותות להיות שנתפס על ידי המצלמה הגילוי. יתר על כן, BAT הוא איבר מסה מרוכז, אשר מגביל את אות האור באזורים מסוימים. בנוסף, הכושר הגופני המשולש הייחודי של BAT עושה את זה קל להבחין בין רקמות אחרות (איור 1 א).

הדמיה הארה Cerenkov (CLI), mol יצא זה עתהטכנולוגיית ההדמיה ecular ^18-26, רותמת את הארה שנוצרה ^{מ+ ו--} הדעיכה של אטומים רדיואקטיביים כגון ¹⁸ F ^ו131 אני במדיום. החלקיק הטעון (כגון ⁺ ו ^-) מקטב מולקולות בזמן שהוא נוסע ^ב18-20 הבינוני, והארה / אור נפלט כאשר המולקולות המקוטבות להירגע חזרה לשיווי משקל. הארה הנפלטת נקראת Cerenkov ההארה (CL). התכונות ספקטרליות הייחודיות של CL כוללות ספקטרום הרחב שלה בכל רחבי אולטרה סגול (UV) וספקטרום הנראה ^18-20, והקשר ההפוך שלה בין העצמה והמרובעת של אורך הגל (λ ^2). שני טווחי UV ונראים לעין של האור הנפלט יכולים להיות מנוצלים עבור יישומים שונים. חלק UV של הארה Cerenkov כבר הגיש בקשה לphotoactivation in vivo של וציפרין בכלוב ^21, בעוד האור הנפלט באורך הגל הארוך יותר יכול להיותמשמש לin vivo הדמיה אופטית ^18,27-31.

למחקרים בבעלי חיים קטנים, ההדמיה CLI עם מערכת הדמיה אופטית היא מהירה יותר ויותר וחסכוני יותר PET. יתר על כן, CLI יכול להיות מיושם להקרנת תפוקה גבוהה עם מערכת הדמיה מצוידת בקיבולת תפוקה גבוהה. היתרונות והחסרונות של טכנולוגיה זו כבר נדונו במספר ביקורות ^25,32,33. טומוגרפיה 3D של CLI נחקרה באינטנסיביות במספר קבוצות ^28,34-37, והיישומים של CLI הדמיה אנדוסקופית והדמיה תוך ניתוחית הוכחו בהצלחה בעכברים, כמו גם ^30,38. בנוסף, ספינלי וThorek et al. הוכיחו כי ההדמיה CLI יכולה להיות מיושמת על בני אדם, ובכך הטכנולוגיה יש גם פוטנציאל עבור יישומים קליניים ^{39, 40.}

במהלך הגילוי מחדש של BAT בבני אדם, תמונות חיות מחמד הצביעו על כך שבבירורכמות משמעותית של ¹⁸ F-FDG שנצברה בBAT תחת ^2,3,6 תנאים מסוימים. בנוסף, בבדיקת PET עם עכברים גם ללא ספק הראתה כי BAT יכול להיות מודגש עם ¹⁸ F-FDG ^{41 42.} בדו"ח זה, אנו מדגימים כיצד הארה Cerenkov נפלטת ^מ18 F-FDG יכולה להיות מנוצלת עבור BAT הדמיה בחיות קטנות באמצעות מערכת הדמיה אופטית. הגישה שלנו מספקת שיטה מהירה, זולה ונוחה של ההדמיה BAT לבעלי חיים קטנים. טכניקה זו יכולה לשמש כחלופה לשיטת הדמיה PET עם ¹⁸ F-FDG, במיוחד למעבדות ללא מתקני PET.

Protocol

הערה: יש לבצע כל המחקרים בבעלי החיים תחת פרוטוקולים מוסדיים אושרו והנחיות טיפול בבעלי החיים.

.1 בBAT ההדמיה Vivo CLI עם ¹⁸ F-FDG

הדמיה 1.1 רקע:

1. לפני ¹⁸ הזרקת F-FDG, מקום ארבעה עכברים בעירום בחדר אינדוקציה כי כבר מחובר עם מאוזן isoflurane עם חמצן למשך 5 דקות כדי לגרום להרדמה. לאחר מכן למקם את ארבעת עכברים מורדמים לתוך מכשיר ההדמיה.
2. לרכוש את תמונת רקע עם הפרמטרים הבאים: מסנן פתוח, f = 1, בן = 8, FOV = D, וזמן חשיפה = 120 שניות, טמפרטורת שלב = 37 מעלות צלזיוס.

1.2 הדמיה BAT עם ¹⁸ F-FGD:

1. הזרק עכברים מורדמים עם 280 μCi של ¹⁸ F-FDG בPBS דרך הווריד בוריד הזנב. לאחר ההזרקה, להחזיר את העכברים לכלוב מצויד במזון ומים.
   הערה: זה שנחוץדרוש כדי להזריק לווריד ¹⁸ F-FDG להשיג ניגוד הגון סביב אזור BAT. רק ניגוד חלש מאוד שניתן לראות עם אותה הכמות של ¹⁸ F-FDG אם נעשה שימוש בזריקה intraperitoneal.
2. לרכוש תמונות CLI ב30, 60, ו120 דקות לאחר הזרקת ¹⁸ F-FDG עם אותם הפרמטרים כמו הדמיה רקע (צעד 1.1.2). עבור כל פגישת הדמיה, לאפשר 5 דקות לreinduction ההרדמה.
3. כדי לכמת את יחס האות לרעש (S / N), להשתמש בממשק תוכנת הדמיה כדי לצייר שתי ROIs שווה בגודל האליפסה מעל BAT interscapular ואזור סמוכה לBAT (אזור ההפניה) (איור 1b).

1.3 תיקוף מקור CLI:

1. הרדימי ארבעה עכברים ולהזריק עכברים עם 280 μCi של ¹⁸ F-FDG לווריד.
2. להקריב דקות עכברי 60 לאחר ההזרקה של ¹⁸ F-FDG על ידי הזרקה של נתרן pentobarbital (200 מ"ג / קילוגרם, IP). להסיר את הסקי בזהירותn מאזור interscapular. תמונה כל העכברים עם אותם הפרמטרים כאמור לעיל (1.1.2), באותו הזמן (איור 2 א).
3. מוציא בזהירות את רקמת interscapular הלבנה השומן (WAT) ובת, ולאחר מכן תמונת העכברים גזורים עם אותם הפרמטרים (איור 2b).
4. מתמונות CLI, לחשב את התרומה מבת על ידי שימוש בשתי ROIs עם המשוואה הבאה: R _(BAT) = (CLI _ב -CLI) _(BAT) / (CLI _ב -CLI) _{(-הוסר BAT),} שבו החזר על השקעה הוא לאזור interscapular והחזר על ההשקעה _ב הוא לאזור ההתייחסות (איור 2b).

2 BAT Imaging Application

2.1 ניטור הפעלה עם NE

1. לחלק עכברים בעירום לשתי קבוצות (n = 4 כל אחד).
2. הזרק קבוצה אחת עם נוראפינפרין (NE) (50 μl, 10mm) intraperitoneally. השתמש בקבוצה השנייה כמערכות בהופעלו איl. לאחר 30 דקות, להרדים שני קבוצות עם isoflurane למשך 5 דקות, ולאחר מכן הווריד להזריק כל עכבר עם ¹⁸ F-FDG (220 μCi).
   הערה: זריקת intraperitoneal של NE צריכה להיות 30 דקות לפני ¹⁸ הזרקת F-FDG להימנע באופן דרמטי התססה העכברים.
3. תמונת דקות עכברי 60 לאחר ¹⁸ הזרקת F-FDG באמצעות אותם הפרמטרים כמו הפרוטוקולים לעיל.

הפעלת 2.2 ניטור תחת חשיפה קרה

1. מדוד את טמפרטורות הגוף של העכברים בחדר הקר עם מדחום רקטלי. טמפרטורות צריכה להיות על 30 מעלות צלזיוס.
2. תמונת דקות עכברי 60 לאחר ¹⁸ הזרקת F-FDG על ידי שימוש באותם פרמטרים הדמיה כפרוטוקולים לעיל. השתמש בעכברים שנשמרים בטמפרטורת חדר (25 ° C) כשולטים, ותמונתם עם אותו.
3. למחקר חשיפה לקור, למקם את העכברים בחדר קר (4 מעלות צלזיוס) במשך 4 שעות לפני ¹⁸ הזרקת F-FDG ולחזור מ 'קרח לחדר הקר לאחר כל פגישת הדמיה ולאחר שחלים מהרדמה.
4. פרמטרים כאמור לעיל.

שחרור משרות 2.3 ניטור של BAT תחת הרדמה ארוכה

1. להרדמה ארוכה (60 - 70 דקות), להזריק עכברי intraperitoneally עם קטמין / xylazine ולשמור אותם תחת הרדמה ל60 - 70 דקות בטמפרטורת חדר.
2. ברגע שהעכברים מורדמים, להזריק ¹⁸ F-FDG (220 μCi) לווריד דרך וריד הזנב.
3. תמונת דקות עכברי 60 לאחר ¹⁸ הזרקת F-FDG על ידי שימוש באותם פרמטרים כמו הפרוטוקולים לעיל.

.3 ספקטרלי unmixing וMultispectral Cerenkov הארת טומוגרפיה לימודים

1. הרדימי עכבר למשך 5 דקות, ולאחר מכן להזריק 300 μCi ¹⁸ F-FDG לווריד. לרכוש תמונות multispectral 60 דקות לאחר הזרקת ¹⁸ F-FDG מצד הגב של החיה עם הפרמטרים הבאים: f = 1, בן = 16, רכישהזמן = 300 שניות למסנן, מסנני פליטה = 580, 600, 620, 640, 660 ו680 ננומטר.
2. לנהל unmixing רפאים עם החיים ההדמיה 4.3.1 תוכנה ובחר שני מרכיבים (BAT ואותות נוקבים) וunmixing האוטומטי (איור 4).
3. לנהל את שחזור 3D על פי השיטה שדווחה על ידי et קואו אל. ^28,43. לשלב את ספקטרום פליטת Cerenkov למודל התפשטות האור המפוזר, להחיל הסדרת טיחונוב בNNLS (ריבועים לפחות לא שלילי) אופטימיזציה של השאריות, וליצור טומוגרפיה פני השטח (המשמש לcoregistration תמונת 3D) מהדמית מבנה האור (איור 5 ).
   הערה: לקבלת unmixing הרפאים CLI multispectral וטומוגרפיה, לפחות 5 תמונות עם פילטרים שונים יש צורך.

תוצאות

באיור 1, BAT interscapular (איור 1 א) היה מודגש בכל נקודות הזמן (30, 60, 120 דקות), והניגוד בין אזור התייחסות BAT ויכול להיות שנצפה (איור 1b) בקלות. יש לציין, את קווי המתאר של תמונת BAT משתקפים באופן הדוק המראה הפיזי שלה, שבו יש קווי המתאר משולשים. יחסי האות בין אזור התייחסות BAT והיו 2.37, 2.49, ו2.53 לקפל ב30, 60, ו120 דקות לאחר ההזרקה (איור 1 א).

מניסוי נתיחת הצעד חכם, 85% מהאות באתר interscapular שמקורו מBAT (איור 2). עם זאת, עדיין יש איזה אות השיורי הממוקמת ליד השפה העליונה של BAT, אשר ככל הנראה מקורו ברקמה שיורית BAT ורקמות סמוכות אחרות הכוללות כלי דם ושרירים.

זה כבר דווח כי הפעלת BAT יכולה להיות מושג באמצעותנוראפינפרין טיפול (NE) וחשיפה לקור ^3,6. ראשית, אנו נצפו הפעלת BAT עם NE באותה הקבוצה של עכברים עם ובלי טיפול NE בהרדמה קצרה (5 דקות) isoflurane. הנתונים הראו אות CLI גבוהה באופן משמעותי בתנאי שטופל NE (1.23 פי) מאשר ללא טיפול NE (איור 3 א).

במחקרים בבני אדם, בבדיקת PET הראתה כי נבדקים תחת חשיפה הקרה היו הרבה יותר גבוה ¹⁸ ספיגת F-FDG בBAT מאלה בטמפרטורת חדר ^6. במחקר בעכברים זה, עלייה של 39% ^ב18 ספיגת F-FDG נצפתה בBAT של בעלי החיים שטופלו בחשיפה קרה (איור 3 ב).

בעכברים, פעילות BAT יכולה להיות מושפעת על ידי הרדמה שונה משטרים ^3,41. לדוגמא, ¹⁸ ספיגת F-FDG בBAT יכולה להיות ירידה משמעותית אחרי שעה אחת של הרדמה עם קטמין ^41. השוואת uptak ¹⁸ F-FDGדואר באותה הקבוצה של עכברים תחת (5 דקות עם isoflurane) קצרות והרדמה ארוכה (דקות 70 עם קטמין / xylazine) משטרים, ירידת 54% ^ב18 ספיגת BAT F-FDG נצפה בקבוצה מורדמת עם קטמין / xylazine ( איור 3 ג).

זה ידוע היטב כי חלבונים (כגון המוגלובין בדם וציטוכרום C במיטוכונדריה) המכיל heme יכול להוביל לקליטה קלה משמעותית, וצפוי כי כלי דם בשפע בBAT ¹ ישנו את הספקטרום של CLI, והרפאים צורה מאזור BAT תהיה שונה מאזורים אחרים. מתקבל על הדעת, טכניקות unmixing רפאים מאפשרות לנו להפריד את ספקטרום שני CLI. מתרשים 4 א, ​​אין אזור מסוים היה מסומן מהתמונה הצרופה של מרכיב מס '1 (# Unmix 1), והספקטרום המתאים (קו כחול באיור 4d) דומה לספקטרום הפליטה של ¹⁸ F בתקשורת טהורה, שבו CLI מקרוב התעצמתיty מתואם באופן הפוך לריבוע של אורך הגל ^18,20. הנתונים אלה מצביעים על כך שUnmix # 1 מיוצג אות נוקבת CLI, שהוא כנראה ממעמקים רדודים מאוד, כגון ¹⁸ הצטברות F-FDG בעור. השיא של מס '2 הקשת הצרופה (קו אדום) היה בסביבות 640 ננומטר, מה שמרמז האות הייתה מBAT. מעניין, בניגוד להנחתה המשמעותית של עוצמת ננומטר CLI קצר יותר מאשר 640, לא חלו ירידה דרמטית של עוצמת נצפתה פעם אחת זה הגיע לשיאו (קו אדום באיור 4), המצביע על חדירה לרקמות טובה יותר של האור הנפלט באורכי גל ארוכים יותר.

טומוגרפיה Multispectral Cerenkov הארה (msCLT) שימשה לשחזור 3D. msCLT כבר דווח בעבר על ידי קואו et al. ^28,43, והוא בנוי מסדרה של תמונות מישוריים 2D רכשו עם מספר מסנני bandpass הצרים (> 5 מסננים). תמונות 3D המשוחזרות הן coregistered עם טומוגרפיה משטח שנוצר מאור המבנה, והתמונות עולות כי חלק ניכר מאות CLI מקור מבת interscapular (איור 5). למרבה הפלא, תמונת העטרה (איור 5 א) באופן ברור מתארת ​​שתי אונות של BAT, אשר דומות מתאר המשולש של BAT שמוצג באיור 5e מקרוב.

איור 1: (א) קווי המתאר משולשים של BAT interscapular (חץ כחול) בעכבר; (משמאל) BAT מכוסה ברקמת שומן לבנה, ובת (מימין) חשופה. תמונות CLI (ב) לעכבר ב30 ו60 דקות לאחר ¹⁸ F-FDG (280 μCi) הזרקה תוך ורידית. התמונות ברורות להתוות את קווי המתאר של BAT. ניתוח כמותי של אות CLI מinte (ג)אזור rscapular BAT ואזור התייחסות. הדפס מהתייחסות 42. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2: (א) נציג תמונות של עכברים לפני (משמאל) ואחרי (מימין) הסרת BAT. (ב) כימות מצביעות על כך שCLI> 85% מקורם BAT. הדפס מהתייחסות 42. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3:(א) נציג תמונות CLI של BAT של עכברים עם (משמאל) ובלי (מימין) גירוי NE תחת ההרדמה isoflurane קצרה. (ב) ניתוח כמותי של אותות CLI משתי קבוצות ב( א) (n = 4 לכל קבוצה). (ג) נציג תמונות CLI של BAT של עכברים עם (משמאל) ובלי (מימין) גירוי קר בהרדמה isoflurane קצרה. (ד) ניתוח כמותי של אותות CLI משתי קבוצות שמוצגים ב( ה) (n = 3 - 4 לכל קבוצה). (ה) נציג תמונות CLI של BAT ב60 דקות לאחר הזרקת ¹⁸ F-FDG בהרדמה isoflurane קצר (5 דקות) (משמאל) וקטמין / הרדמה xylazine (70 דקות) (מימין). (ו) ניתוח כמותי של אותות CLI משתי קבוצות שמוצגים ב( ז) (n = 4 לכל קבוצה). הדפס מהתייחסות 42. טיעוןse לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 4:. Unmixing ספקטרלי לCLI הנוקב וBAT CLI (א) Unmix # 1 מראה כי אות CLI נוקבת ^מ18 F-FDG מופצת על כל הגוף (הספקטרום בלתי מעורבבים לתמונה זו מוצג ב( ד) (קו כחול )). (ב) Unmix # 2 מצביע על כך שהרוב המכריע של CLI באתר interscapular הוא מבת (הספקטרום הצרוף מוצג ב( ד) (קו אדום)). שיא CLI הוא סביב 640 ננומטר. תמונה ממוזגת של Unmix # 1 ומס '2 (ג). ספקטרום CLI של Unmix # 1 ומס '2 (ד). הדפס מהתייחסות 42. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5: טומוגרפיה Multispectral Cerenkov הארה (- ד) שחזור 3D של התמונות.. ניתן לראות Interscapular BAT בעטרה (א), sagittal (ב), ורוחבי צפיות (ג), כמו גם בתמונה 3D (ד); צורת BAT הפיזי (ה) מוצגת (חץ כחול) שנמצא בקורלציה עם תמונות משוחזרות. הדפס ולהתאים מהתייחסות 42. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Discussion

מחקר הקשורים לBAT נערך במשך כמה עשורים. בעבר, זה היה נחשב לבעל אין רלוונטי פיסיולוגי משמעותית במהלך הבגרות אנושית ^1. BAT עם זאת, ההדמיה האחרונה בקנה מידה גדולה קלינית PET עם ¹⁸ F-FDG וחקירות אחרות אישרו עדיין קיים בחזה העליון, הצוואר ומקומות אחרים במבוגרים ^2,3. מחקרים שנעשו לאחרונה מומלץ בחום שBAT ממלא תפקיד חשוב ^ב2,6 השמנת יתר והסוכרת. מחקרים אחרים מצביעים על כך שגם BAT ממלא תפקידים חשובים בתהליך של הזדקנות ¹² ושהפעילות שלה יכולה להיות משופרת באמצעות פעילות גופנית ^10,44.

גם במחקרים בבני אדם קליניים ומחקר פרה קליני, בבדיקת PET עם ¹⁸ F-FDG היא השיטה הנפוצה ביותר ללימודי BAT. עם זאת, למחקרים בבעלי חיים פרה קליניים, PET הוא בדרך כלל הרבה יותר יקר מאשר הדמיה אופטית. בפרוטוקול זה, אנו מראים כי CLאני עם ¹⁸ F-FDG יכול להיות מיושם על BAT הדמיה אופטי בבעלי חיים קטנים. כמו טכניקות אופטיות אחרות הדמיה, הגבלת רקמות חודרות ורגישות נמוכה למטרות עמוקות הם המגבלות הפנימיות של CLI ^25,32. עם זאת, לאחרונה ספינלי et al. הוכיח כי אות CLI הגונה יכולה להיבחן עם עומק רקמה 10 מ"מ עם ³² P ^28,43, וThorek et al. הראה כי חדירת מ"מ 16 ניתן להשיג בבלוטות הלימפה של חולים לאחר הזרקת ¹⁸ F-FDG ^{39, 40.} בהשוואה להדמית PET, CLI ניתן לבצע עם מערכת הדמיה העלות נמוכה יחסית. לאחרונה, Thorek et al. הוכיחו כי גבוהה באופן משמעותי את הרגישות ניתן להשיג עם CLI כמויות נמוכות של ¹⁸ F-FDG שנצברו (כ 2Ci) בצומת של חולים ^{39, 40} בדיקות. במבחנה הראו שאות CLI מ0.01 Ci 90Y הייתה לזיהוי ^ב25,32,33 פתרון . יתר על כן, CLI יש גם הפוטנציאל לרזולוציה מרחבית גבוהה והיכולת להקרנת תפוקה גבוהה. בנוסף, CLI הוא קל ללמוד ולהשתמש.

במהלך ניסויים, מצאנו כי בניגוד CLI של BAT עם ¹⁸ F-FDG קשור מאוד לשיטות ההזרקה. הזרקה תוך ורידית של ¹⁸ F-FDG יכולה לספק ניגוד מצוין לBAT interscapular, תוך זריקת intraperitoneal עם אותה הכמות של ¹⁸ F-FDG הראה לעומת זאת חלש באזור BAT.

unmixing ספקטרלי, טכניקה מעשית מאוד כדי להפריד בין שתי קבוצות של אותות, כבר בשימוש נרחב בדימות פלואורסצנטי. זה ידוע היטב כי הספיגה של ¹⁸ F-FDG לא היעד ספציפי מאוד, ומטרות שונות / רקמות בעלי תכונות הנחתה אור שונות. מצאנו השיא של ספקטרום CLI של BAT הוא סביב 640 ננומטר, והנתונים אלה משקפים את ההקשרים בפועל של BAT. שחזור 3D של יחסי ציבור זהotocol מאוד מפורמט, כי זה יכול להתבצע עם מערכת הדמיה אופטית זמינה מסחרי המבוססת על מאפייני diffusive אור באורכי גל שונים. עם גישה זו, אנו יכולים להימנע מהשימוש במערכת הדמיה מיוחדת שדורשת להציג תמונות זווית מרובה לשחזור 3D.

עבור שניהם unmixing הרפאים ושחזור 3D, נדרש מינימום גבוה יותר של 600 ספירת פוטון מכל תמונה בBAT. לשם כך, binning הגדולה (בן = 16), תחנה קטנה f (f = 1) וזמן רב רכישה (5 דקות) יש צורך עבור כל תמונה.

לסיכום, רתימת המיקום ייחודי וצורה של BAT וגבוהה באופן משמעותי את ספיגת של ¹⁸ F-FDG בBAT, אנו מדגימים כיצד BAT בבעלי חיים קטנים ניתן הדמיה אופטית עם ¹⁸ F-FDG באמצעות טכניקת CLI. שיטה זו יכולה לשמש באופן מהימן לBAT הדמיה ומעקב אחר הפעלת BAT. בנוסף, אנחנו גם מראים כי unmixing הרפאים וRECO 3Dnstruction הם מעשיים וכימות 3D נפח אפשרי למחקרים עתידיים.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Optical Imaging system	Perkin Elmer		IVIS Spectrum is an optical imaging system that is equiped with very sensitive camera for Cerenkov Luminescence. Some instrumental information is listed below: CCD Sensor: Back thinned, back illuminated CCD Size: 2.7 cm x 2.7 cm Pixels: 2048 x 2048 Quantum Efficiency: 85% Min detectable photons: 70 photons/s/sr/cm 2 Dark Current: <100 electrons/s/cm 2 Lens: f 0.95 50 mm CCD Cooling: Cooled to 90 degree.
18F-FDG	IBA Molecular
norepinephrine	Sigma	N5785-250MG
Ketamine/Xylazine	Sigma	K113-10ML