The authors thank Perkin Elmer Company for supporting this publication. We also thank Alana Ross, B.S. for proofreading this manuscript.

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: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש את תמונת רקע עם הפרמטרים הבאים: מסנן פתוח, f = 1, בן = 8, FOV = D, וזמן חשיפה = 120 שניות, טמפרטורת שלב = 37 מעלות צלזיוס. </li></ol> 1.2 הדמיה BAT עם 18 F-FGD: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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). </li></ol> 1.3 תיקוף מקור CLI: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדימי ארבעה עכברים ולהזריק עכברים עם 280 μCi של 18 F-FDG לווריד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקריב דקות עכברי 60 לאחר ההזרקה של 18 F-FDG על ידי הזרקה של נתרן pentobarbital (200 מ&quot;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). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוציא בזהירות את רקמת interscapular הלבנה השומן (WAT) ובת, ולאחר מכן תמונת העכברים גזורים עם אותם הפרמטרים (איור 2b). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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). </li></ol> 2 BAT Imaging Application 2.1 ניטור הפעלה עם NE <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחלק עכברים בעירום לשתי קבוצות (n = 4 כל אחד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמונת דקות עכברי 60 לאחר 18 הזרקת F-FDG באמצעות אותם הפרמטרים כמו הפרוטוקולים לעיל. </li></ol> הפעלת 2.2 ניטור תחת חשיפה קרה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את טמפרטורות הגוף של העכברים בחדר הקר עם מדחום רקטלי. טמפרטורות צריכה להיות על 30 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למחקר חשיפה לקור, למקם את העכברים בחדר קר (4 מעלות צלזיוס) במשך 4 שעות לפני 18 הזרקת F-FDG ולחזור מ &#39;קרח לחדר הקר לאחר כל פגישת הדמיה ולאחר שחלים מהרדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פרמטרים כאמור לעיל. </li></ol> שחרור משרות 2.3 ניטור של BAT תחת הרדמה ארוכה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרדמה ארוכה (60 - 70 דקות), להזריק עכברי intraperitoneally עם קטמין / xylazine ולשמור אותם תחת הרדמה ל60 - 70 דקות בטמפרטורת חדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהעכברים מורדמים, להזריק 18 F-FDG (220 μCi) לווריד דרך וריד הזנב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תמונת דקות עכברי 60 לאחר 18 הזרקת F-FDG על ידי שימוש באותם פרמטרים כמו הפרוטוקולים לעיל. </li></ol> .3 ספקטרלי unmixing וMultispectral Cerenkov הארת טומוגרפיה לימודים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנהל unmixing רפאים עם החיים ההדמיה 4.3.1 תוכנה ובחר שני מרכיבים (BAT ואותות נוקבים) וunmixing האוטומטי (איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 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. </li></ol>

<ol>
	<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>Cypess, A. M., 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=Identification+and+importance+of+brown+adipose+tissue+in+adult+humans.">Identification and importance of brown adipose tissue in adult humans.</a> New Eng. J. Med. 360, 1509-1517 (2009).</li><li>Nedergaard, J., Bengtsson, T., Cannon, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unexpected+evidence+for+active+brown+adipose+tissue+in+adult+humans.">Unexpected evidence for active brown adipose tissue in adult humans.</a> Amer. J. Physiol. Endocrinol. Metabolism. 293, 444-452 (2007).</li><li>Tseng, Y. H., 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=New+role+of+bone+morphogenetic+protein+7+in+brown+adipogenesis+and+energy+expenditure.">New role of bone morphogenetic protein 7 in brown adipogenesis and energy expenditure.</a> Nature. 454, 1000-1004 (2008).</li><li>Zhang, H., 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=Cross+talk+between+insulin+and+bone+morphogenetic+protein+signaling+systems+in+brown+adipogenesis.">Cross talk between insulin and bone morphogenetic protein signaling systems in brown adipogenesis.</a> Mol. Cell. Biol. 30, 4224-4233 (2010).</li><li>van Marken Lichtenbelt, W. D., 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=Cold-activated+brown+adipose+tissue+in+healthy+men.">Cold-activated brown adipose tissue in healthy men.</a> New Eng. J. Med. 360, 1500-1508 (2009).</li><li>Zingaretti, M. C., 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=The+presence+of+UCP1+demonstrates+that+metabolically+active+adipose+tissue+in+the+neck+of+adult+humans+truly+represents+brown+adipose+tissue.">The presence of UCP1 demonstrates that metabolically active adipose tissue in the neck of adult humans truly represents brown adipose tissue.</a> FASEB J. 23, 3113-3120 (2009).</li><li>Chen, Y. I., 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=Anatomical+and+Functional+Assessment+of+Brown+Adipose+Tissue+by+Magnetic+Resonance+Imaging.">Anatomical and Functional Assessment of Brown Adipose Tissue by Magnetic Resonance Imaging.</a> Obesity. 20, 1519-1526 (2012).</li><li>Chen, Y. C., 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=Measurement+of+human+brown+adipose+tissue+volume+and+activity+using+anatomic+MR+imaging+and+functional+MR+imaging.">Measurement of human brown adipose tissue volume and activity using anatomic MR imaging and functional MR imaging.</a> J. Nucl. Med. 54, 1584-1587 (2013).</li><li>Bostrom, P., 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=A+PGC1-alpha-dependent+myokine+that+drives+brown-fat-like+development+of+white+fat+and+thermogenesis.">A PGC1-alpha-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis.</a> Nature. 481, 463-468 (2012).</li><li>Yoneshiro, T., 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=Age-related+decrease+in+cold-activated+brown+adipose+tissue+and+accumulation+of+body+fat+in+healthy+humans.">Age-related decrease in cold-activated brown adipose tissue and accumulation of body fat in healthy humans.</a> Obesity. 19, 1755-1760 (2011).</li><li>Mattson, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perspective:+Does+brown+fat+protect+against+diseases+of+aging.">Perspective: Does brown fat protect against diseases of aging.</a> Ageing Res. Rev. 9, 69-76 (2010).</li><li>Stephens, M., Ludgate, M., Rees, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brown+fat+and+obesity:+the+next+big+thing.">Brown fat and obesity: the next big thing.</a> Clin. endocrinol. 74, 661-670 (2011).</li><li>Harms, M., Seale, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brown+and+beige+fat:+development,+function+and+therapeutic+potential.">Brown and beige fat: development, function and therapeutic potential.</a> Nat. Med. 19, 1252-1263 (2013).</li><li>Farmer, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Obesity:+Be+cool,+lose+weight.">Obesity: Be cool, lose weight.</a> Nature. 458, 839-840 (2009).</li><li>Inokuma, K., 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=Uncoupling+protein+1+is+necessary+for+norepinephrine-induced+glucose+utilization+in+brown+adipose+tissue.">Uncoupling protein 1 is necessary for norepinephrine-induced glucose utilization in brown adipose tissue.</a> Diabetes. 54, 1385-1391 (2005).</li><li>Isler, D., Hill, H. P., Meier, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Glucose+metabolism+in+isolated+brown+adipocytes+under+beta-adrenergic+stimulation.+Quantitative+contribution+of+glucose+to+total+thermogenesis.">Glucose metabolism in isolated brown adipocytes under beta-adrenergic stimulation. Quantitative contribution of glucose to total thermogenesis.</a> Biochem. J. 245, 789-793 (1987).</li><li>Robertson, R., 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=Optical+imaging+of+Cerenkov+light+generation+from+positron-emitting+radiotracers.">Optical imaging of Cerenkov light generation from positron-emitting radiotracers.</a> Phys. Med. Biol. 54, 355-365 (2009).</li><li>Spinelli, A. E., 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=Cerenkov+radiation+allows+in+vivo+optical+imaging+of+positron+emitting+radiotracers.">Cerenkov radiation allows in vivo optical imaging of positron emitting radiotracers.</a> Phys. Med. Biol. 55, 483-495 (2010).</li><li>Liu, H., 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=Molecular+optical+imaging+with+radioactive+probes.">Molecular optical imaging with radioactive probes.</a> PloS One. 5, e9470 (2010).</li><li>Ran, C., Zhang, Z., Hooker, J., Moore, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+photoactivation+without+'light':+use+of+Cherenkov+radiation+to+overcome+the+penetration+limit+of+light.">In vivo photoactivation without 'light': use of Cherenkov radiation to overcome the penetration limit of light.</a> Mol. Imaging. Biol. 14, 156-162 (2012).</li><li>Dothager, R. S., Goiffon, R. J., Jackson, E., Harpstrite, S., Piwnica-Worms, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerenkov+radiation+energy+transfer+(CRET)+imaging:+a+novel+method+for+optical+imaging+of+PET+isotopes+in+biological+systems.">Cerenkov radiation energy transfer (CRET) imaging: a novel method for optical imaging of PET isotopes in biological systems.</a> PloS One. 5, e13300 (2010).</li><li>Ruggiero, A., Holland, J. P., Lewis, J. S., Grimm, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cerenkov+luminescence+imaging+of+medical+isotopes.">Cerenkov luminescence imaging of medical isotopes.</a> J. Nucl. Med. 51, 1123-1130 (2010).</li><li>Lewis, M. A., Kodibagkar, V. D., Oz, O. K., Mason, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+potential+for+molecular+imaging+with+Cerenkov+luminescence.">On the potential for molecular imaging with Cerenkov luminescence.</a> Optics Letters. 35, 3889-3891 (2010).</li><li>Mitchell, G. S., Gill, R. K., Boucher, D. L., Li, C., Cherry, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+Cerenkov+luminescence+imaging:+a+new+tool+for+molecular+imaging.">In vivo Cerenkov luminescence imaging: a new tool for molecular imaging.</a> Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences. 369, 4605-4619 (2011).</li><li>Thorek, D. L., Ogirala, A., Beattie, B. J., Grimm, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+imaging+of+disease+signatures+through+radioactive+decay+signal+conversion.">Quantitative imaging of disease signatures through radioactive decay signal conversion.</a> Nat. Med. 19, 1345-1350 (2013).</li><li>Holland, J. P., Normand, G., Ruggiero, A., Lewis, J. S., Grimm, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraoperative+imaging+of+positron+emission+tomographic+radiotracers+using+cerenkov+luminescence+emissions.">Intraoperative imaging of positron emission tomographic radiotracers using cerenkov luminescence emissions.</a> Mol. Imaging. 11, 1-10 (2012).</li><li>Spinelli, A. E., 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=Multispectral+Cerenkov+luminescence+tomography+for+small+animal+optical+imaging.">Multispectral Cerenkov luminescence tomography for small animal optical imaging.</a> Optics Express. 19, 12605-12618 (2011).</li><li>Xu, Y., 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=Proof-of-concept+study+of+monitoring+cancer+drug+therapy+with+cerenkov+luminescence+imaging.">Proof-of-concept study of monitoring cancer drug therapy with cerenkov luminescence imaging.</a> J. Nucl. Med. 53, 312-317 (2012).</li><li>Liu, H., 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=Intraoperative+imaging+of+tumors+using+cerenkov+luminescence+endoscopy:+a+feasibility+experimental+study.">Intraoperative imaging of tumors using cerenkov luminescence endoscopy: a feasibility experimental study.</a> J. Nucl. Med. 53, 1579-1584 (2012).</li><li>Thorek, D. L., 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=Positron+lymphography:+multimodal,+high-resolution,+dynamic+mapping+and+resection+of+lymph+nodes+after+intradermal+injection+of+18F-FDG.">Positron lymphography: multimodal, high-resolution, dynamic mapping and resection of lymph nodes after intradermal injection of 18F-FDG.</a> J. Nucl. Med. 53, 1438-1445 (2012).</li><li>Xu, Y., Liu, H., Cheng, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harnessing+the+power+of+radionuclides+for+optical+imaging:+Cerenkov+luminescence+imaging.">Harnessing the power of radionuclides for optical imaging: Cerenkov luminescence imaging.</a> J. Nucl. Med. 52, 2009-2018 (2011).</li><li>Spinelli, A. E., Marengo, M., Calandrino, R., Sbarbati, A., Boschi, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+imaging+of+radioisotopes:+a+novel+multimodal+approach+to+molecular+imaging.">Optical imaging of radioisotopes: a novel multimodal approach to molecular imaging.</a> Quart. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 56, 280-290 (2012).</li><li>Hu, Z., 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=Experimental+Cerenkov+luminescence+tomography+of+the+mouse+model+with+SPECT+imaging+validation.">Experimental Cerenkov luminescence tomography of the mouse model with SPECT imaging validation.</a> Optics Express. 18, 24441-24450 (2010).</li><li>Hu, Z., 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=Cerenkov+luminescence+tomography+of+aminopeptidase+N+(APN/CD13)+expression+in+mice+bearing+HT1080+tumors.">Cerenkov luminescence tomography of aminopeptidase N (APN/CD13) expression in mice bearing HT1080 tumors.</a> Mol. Imag. 12, 173-181 (2013).</li><li>Zhong, J., 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=Cerenkov+luminescence+tomography+for+in+vivo+radiopharmaceutical+imaging.">Cerenkov luminescence tomography for in vivo radiopharmaceutical imaging.</a> Internatl. J. Biomed. Imaging. 2011, 641618 (2011).</li><li>Zhong, J., Qin, C., Yang, X., Chen, Z., Tian, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast-specific+tomography+imaging+via+Cerenkov+emission.">Fast-specific tomography imaging via Cerenkov emission.</a> Mol. Imaging. Biol. 14, 286-292 (2012).</li><li>Kothapalli, S. R., Liu, H., Liao, J. C., Cheng, Z., Gambhir, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endoscopic+imaging+of+Cerenkov+luminescence.">Endoscopic imaging of Cerenkov luminescence.</a> Biomed. Optics Express. 3, 1215-1225 (2012).</li><li>Spinelli, A. E., 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=First+human+Cerenkography.">First human Cerenkography.</a> J. Biomed. optics. 18, 20502 (2013).</li><li>Thorek, D. L., Riedl, C., Grimm, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+Cerenkov+Luminescence+Imaging+of+18F-FDG.">Clinical Cerenkov Luminescence Imaging of 18F-FDG.</a> J. Nucl. Med. 55, 1345-1350 (2014).</li><li>Fueger, B. J., 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=Impact+of+animal+handling+on+the+results+of+18F-FDG+PET+studies+in+mice.">Impact of animal handling on the results of 18F-FDG PET studies in mice.</a> J. Nucl. Med. 47, 999-1006 (2006).</li><li>Zhang, X., Kuo, C., Moore, A., Ran, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+optical+imaging+of+interscapular+brown+adipose+tissue+with+(18)F-FDG+via+Cerenkov+luminescence+imaging.">In vivo optical imaging of interscapular brown adipose tissue with (18)F-FDG via Cerenkov luminescence imaging.</a> PloS One. 8, e62007 (2013).</li><li>Kuo, C., Coquoz, O., Troy, T. L., Xu, H., Rice, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+reconstruction+of+in+vivo+bioluminescent+sources+based+on+multispectral+imaging.">Three-dimensional reconstruction of in vivo bioluminescent sources based on multispectral imaging.</a> J. Biomed. Optics. 12, 024007 (2007).</li><li>Xu, X., 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=Exercise+ameliorates+high-fat+diet-induced+metabolic+and+vascular+dysfunction,+and+increases+adipocyte+progenitor+cell+population+in+brown+adipose+tissue.">Exercise ameliorates high-fat diet-induced metabolic and vascular dysfunction, and increases adipocyte progenitor cell population in brown adipose tissue.</a> Amer. J. Physiol. Regulatory, integrative and comparative physiology. 300, 1115-1125 (2011).</li></ol>

פרסום מאמר וידאו זה נתמך על ידי פרקין אלמר חברה.

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&quot;מ עם 32 P 28,43, וThorek et al. הראה כי חדירת מ&quot;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 </sעד&gt;. 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.

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&quot;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.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="885">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Name of Material/ Equipment</td>
			<td style="width:71px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:479px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="231">
			<td height="231" style="height:231px;width:216px;">Optical Imaging system</td>
			<td style="width:71px;">Perkin Elmer</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:479px;">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: 2.7cm x 2.7cm 
			Pixels: 2048 x 2048 
			Quantum Efficiency: 85% 
			Min detectable photons: 70 photons/s/sr/cm &#60; sup &#62; 2 &#60; /sup &#62; 
			Dark Current: &#60; 100 electrons/s/cm &#60; sup &#62; 2 &#60; /sup &#62; 
			Lens: f 0.95 50mm 
			CCD Cooling: Cooled to-90 degree.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">18F-FDG</td>
			<td style="width:71px;">IBA Molecular</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">norepinephrine</td>
			<td style="width:71px;">Sigma</td>
			<td>N5785-250MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Ketamine/Xylazine</td>
			<td style="width:71px;">Sigma</td>
			<td>K113-10ML</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

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 &#39;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 &#39;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 (&gt; 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. <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig1highres.jpg" width="500" /> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig1highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig2highres.jpg" width="500" /> איור 2: (א) נציג תמונות של עכברים לפני (משמאל) ואחרי (מימין) הסרת BAT. (ב) כימות מצביעות על כך שCLI&gt; 85% מקורם BAT. הדפס מהתייחסות 42. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig2highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig3highres.jpg" width="500" /> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig3highres.jpg" target="_blank">טיעון</a>se לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig4highres.jpg" width="500" /> 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 &#39;2 (ג). ספקטרום CLI של Unmix # 1 ומס &#39;2 (ד). הדפס מהתייחסות 42. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig4highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> &lt;/ P&gt; <img alt="איור 5" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig5highres.jpg" width="500" /> 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. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig5highres.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue at JoVE.com

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

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 הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

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

cerenkov-luminescence-imaging-of-interscapular-brown-adipose-tissue

Research

JoVE Journal

Medicine

12.3K Views.  Massachusetts General Hospital/Harvard Medical School. 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.

Video: Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

In molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI) are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. PET is characterized by its excellent sensitivity and quantification ability while OI is notable for non-radiation, relative low cost, short scanning time, high throughput, and wide availability to basic researchers. However, both modalities have their shortcomings as well. PET suffers from poor spatial resolution and high cost, while OI is mostly limited to preclinical applications because of its limited tissue penetration along with prominent scattering optical signals through the thickness of living tissues.
 Recently a bridge between PET and OI has emerged with the discovery of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI)4-6. CLI is a new imaging modality that harnesses Cerenkov Radiation (CR) to image radionuclides with OI instruments. Russian Nobel laureate Alekseyevich Cerenkov and his colleagues originally discovered CR in 1934. It is a form of electromagnetic radiation emitted when a charged particle travels at a superluminal speed in a dielectric medium7,8. The charged particle, whether positron or electron, perturbs the electromagnetic field of the medium by displacing the electrons in its atoms. After passing of the disruption photons are emitted as the displaced electrons return to the ground state. For instance, one 18F decay was estimated to produce an average of 3 photons in water5. 
 Since its emergence, CLI has been investigated for its use in a variety of preclinical applications including in vivo tumor imaging, reporter gene imaging, radiotracer development, multimodality imaging, among others4,5,9,10,11. The most important reason why CLI has enjoyed much success so far is that this new technology takes advantage of the low cost and wide availability of OI to image radionuclides, which used to be imaged only by more expensive and less available nuclear imaging modalities such as PET.
 Here, we present the method of using CLI to monitor cancer drug therapy. Our group has recently investigated this new application and validated its feasibility by a proof-of-concept study12. We demonstrated that CLI and PET exhibited excellent correlations across different tumor xenografts and imaging probes. This is consistent with the overarching principle of CR that CLI essentially visualizes the same radionuclides as PET. We selected Bevacizumab (Avastin; Genentech/Roche) as our therapeutic agent because it is a well-known angiogenesis inhibitor13,14. Maturation of this technology in the near future can be envisioned to have a significant impact on preclinical drug development, screening, as well as therapy monitoring of patients receiving treatments.

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

Use of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for monitoring preclinical cancer treatment is described here. This method takes advantage of Cerenkov Radiation (CR) and optical imaging (OI) to visualize radiolabeled probes and thus provides an alternative to PET in preclinical therapeutic monitoring and drug screening.

Cerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור ריפוי הסרטן

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

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.

בסיס מיון רקמה האנושי בראון שומן בדיקה מחולק באופן אוטומטי על ידי פוזיטרון פליטת טומוגרפיה / טומוגרפיה ממוחשבת ורשום תמונות תהודה מגנטית

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

Murine Isolated Heart Model of Myocardial Stunning Associated with Cardioplegic Arrest

The following protocol is of use to evaluate impaired cardiac function or myocardial stunning following moderate ischemic insults. The technique is useful for modeling ischemic injury associated with numerous clinically relevant phenomenon including cardiac surgery with cardioplegic arrest and cardiopulmonary bypass, off-pump CABG, transplant, angina, brief ischemia, etc. The protocol presents a general method to model hypothermic hyperkalemic cardioplegic arrest and reperfusion in rodent hearts focusing on measurement of myocardial contractile function. In brief, a mouse heart is perfused in langendorff mode, instrumented with an intraventricular balloon, and baseline cardiac functional parameters are recorded. Following stabilization, the heart is then subject to brief infusion of a cardioprotective hypothermic cardioplegia solution to initiate diastolic arrest. Cardioplegia is delivered intermittently over 2 hr. The heart is then reperfused and warmed to normothermic temperatures and recovery of myocardial function is monitored. Use of this protocol results in reliable depressed cardiac contractile function free from gross myocardial tissue damage in rodents.

The goal of this protocol to assess myocardial stunning following ischemic cardioplegic arrest in rodents.

דגם לב מבודד עכברי של Associated מקסימה שריר הלב עם מעצר Cardioplegic

The following protocol is of use to evaluate impaired cardiac function or myocardial stunning following moderate ischemic insults. The technique is useful ...

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 תרמוגנית Preadipocytes להשתלה לבסיס מיון רקמת שומן

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.

הערכה של רקמת שומן אנושי הפונקציה Microvascular באמצעות Videomicroscopy

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.

אפיון של תאים חיסוניים בתוך רקמת שומן אנושי באמצעות Cytometry זרימה

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

Clinical Protocol of Producing Adipose Tissue-Derived Stromal Vascular Fraction for Potential Cartilage Regeneration

Osteoarthritis (OA) is one of the most common debilitating disorders.&#160;Recently, numerous attempts have been made to improve the functions of the knees by using different forms of mesenchymal stem cells (MSCs). In Korea, bone marrow concentrates and cord blood-derived stem cells have been approved by the Korean Food and Drug Administration (KFDA) for cartilage regeneration. In addition, an adipose tissue-derived stromal vascular fraction (SVF) has been allowed by the KFDA for joint injections in human patients. Autologous adipose tissue-derived SVF contains extracellular matrix (ECM) in addition to mesenchymal stem cells. ECM excretes various cytokines that, along with hyaluronic acid (HA) and platelet-rich plasma (PRP) activated by calcium chloride, may help MSCs to regenerate cartilage and improve knee functions. In this article, we presented a protocol to improve knee functions by regenerating cartilage-like tissue in human patients with OA. The result of the protocol was first reported in 2011 followed by a few additional publications. The protocol involves liposuction to obtain autologous lipoaspirates that are mixed with collagenase. This lipoaspirates-collagenase mixture is then cut and homogenized to remove large fibrous tissue that may clog up the needle during the injection. Afterwards, the mixture is incubated to obtain adipose tissue-derived SVF. The resulting adipose tissue-derived SVF, containing both adipose tissue-derived MSCs and remnants of ECM, is injected into knees of patients, combined with HA and calcium chloride activated PRP. Included are three cases of patients who were treated with our protocol resulting in improvement of knee pain, swelling, and range of motion along with MRI evidence of hyaline cartilage-like tissue.

Here, we present a protocol to produce an adipose tissue-derived stromal vascular fraction and its application to improve knee functions by regenerating cartilage-like tissue in human patients with osteoarthritis.

פרוטוקול קליני של ייצור רקמת שומן-Derived השבר בכלי הדם סטרומה עבור פוטנציאל התחדשות הסחוס

Osteoarthritis (OA) is one of the most common debilitating disorders.&#160;Recently, numerous attempts have been made to improve the functions of 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.

כל הגוף ואת אזורי כימות של האדם פעיל חום רקמת שומן באמצעות 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 ...

Inguinal Subcutaneous White Adipose Tissue (ISWAT) Transplantation Model of Murine Islets

Pancreatic islet transplantation is a well-established therapeutic treatment for type 1 diabetes. The kidney capsule is the most commonly used site for islet transplantation in rodent models. However, the tight kidney capsule limits the transplantation of sufficient islets in large animals and humans. The inguinal subcutaneous white adipose tissue (ISWAT), a new subcutaneous space, was found to be a potentially valuable site for islet transplantation. This site has better blood supply than other subcutaneous spaces. Moreover, the ISWAT accommodates a larger islet mass than the kidney capsule, and transplantation into it is simple. This manuscript describes the procedure of mouse islet isolation and transplantation in the ISWAT site of syngeneic diabetic mouse recipients. Using this protocol, murine pancreatic islets were isolated by standard collagenase digestion and a basement membrane matrix hydrogel was used for fixing the purified islets in the ISWAT site. The blood glucose levels of the recipient mice were monitored for more than 100 days. Islet grafts were retrieved at day 100 after transplantation for histological analysis. The protocol for islet transplantation in the ISWAT site described in this manuscript is simple and effective.

Inguinal Subcutaneous White Adipose Tissue ISWAT Transplantation Model of Murine Islets

In this protocol, a method of murine islet isolation and transplantation into the inguinal subcutaneous white adipose tissue is described. Isolated syngeneic murine islets are transplanted into a murine recipient using a basement membrane hydrogel. The blood glucose level of the recipients is monitored, and histology analysis of the islet grafts is performed.

השתלת מודל שומן לבן תת-עורית (ISWAT) מדגם ההשתלה של איויין מורנה

Pancreatic islet transplantation is a well-established therapeutic treatment for type 1 diabetes. The kidney capsule is the most commonly used site for ...

Fat-Covered Islet Transplantation Using Epididymal White Adipose Tissue

Islet transplantation is a cellular replacement therapy for severe diabetes mellitus. The intraperitoneal cavity is typically the transplant site for this procedure. However, intraperitoneal islet transplantation has some limitations, including poor transplant efficacy, difficult graft detection ability, and a lack of graftectomy capability for post-transplant analysis. In this paper, "fat-covered islet transplantation", an intraperitoneal islet transplantation method that utilizes epididymal white adipose tissue, is used to assess the therapeutic effects of bioengineered islets. The simplicity of the method lies in the seeding of islets onto epididymal white adipose tissue and using the tissue to cover the islets. While this method can be categorized as an intraperitoneal islet transplantation technique, it shares characteristics with intra-adipose tissue islet transplantation. The fat-covered islet transplantation method demonstrates more robust therapeutic effects than intra-adipose tissue islet transplantation, however, including the improvement of blood glucose and plasma insulin levels and the potential for graft removal. We recommend the adoption of this method for assessing the mechanisms of islet engraftment into white adipose tissue and the therapeutic effects of bioengineered islets.

This fat-covered islet transplantation method is suitable for the detection of engrafted islets in the intraperitoneal cavity. Notably, it does not require the use of biobinding agents or suturing.

השתלת איון מכוסה שומן באמצעות רקמת שומן לבן אפידידימלית

Islet transplantation is a cellular replacement therapy for severe diabetes mellitus. The intraperitoneal cavity is typically the transplant site for this ...