FDG micro-PET/CT ile Fare Brown Fat Fonksiyonel Görüntüleme

Özet

Fare kahverengi adipoz doku (BAT) işlevsel görüntüleme için bir yöntem olup BAT 18F-Florodeoksiglukoz soğuk-uyarılmış alımı (FDG) invaziv olmayan standart bir protokol micro-PET/CT ile değerlendirilmiştir olduğu tarif edilmektedir. Bu yöntem, fare modellerinde BAT faaliyetlerinde farklılıkları tespit etmek için sağlam ve hassastır.

Özet

Kahverengi yağ dokusu (BAT) ayrık konumu ve zengin vaskülarizasyon ve mitokondri yüksek yoğunluk nedeniyle kahverengi-kırmızı renkli beyaz yağ dokusu (WAT) farklıdır. BAT enerji tüketimi ve non-titreme termojenezdeki yeni doğmuş, memelilerde hem de yetişkin ¹ önemli bir rol oynar. BAT-aracılı thermogenesis yüksek β adrenerjik reseptör ^{2, 3} ile ağırlıklı olarak, sempatik sinir sistemi tarafından düzenlenir. Son çalışmalar yetişkin insan BAT faaliyetlerini olumsuz vücut kitle indeksi (VKİ) ve diğer diyabetik parametreleri ^4-6 ile ilişkili olduğunu göstermiştir. BAT böylelikle anti-obesity/anti-diabetes terapisi enerji dengesi ^6-8 modülasyonu odaklanarak için potansiyel bir hedef olarak öne sürülmüştür. Birkaç soğuk sorgulama tabanlı pozitron emisyon tomografisi (PET) yöntemleri insan BAT ^9-13 algılamak için kurulmuş olsa da, görüntüleme ve quantif için standardize protokol aslında yokturfare gibi küçük hayvan modellerinde BAT ication. Burada farelerde BAT fonksiyonel değerlendirmesi için sağlam bir PET / BT görüntüleme yöntemi açıklanmaktadır. Kısaca, yetişkin C57BL/6J fareler, ¹⁸ F-Florodeoksiglukoz (FDG) bir doz almış önce 4 saat süreyle açlık koşullarında tedavi soğuk vardı. Fareler bir ilave saat sonrası FDG enjeksiyon için soğuk olarak kalmış ve daha sonra küçük bir hayvan adanmış micro-PET/CT sistemi ile tarandı. Kazanılmış PET görüntülerinde anatomik başvuruları için BT görüntüleri ile birlikte tescil ve BAT faaliyet sunmak interskapular BAT alanda FDG tutulumu için analiz edildi. Bu soğuk muamele standardize ve görüntüleme protokol farmakolojik faaliyetler sırasında test BAT ile onaylanmıştır, örneğin, β-adrenoseptör ^{14, 15} propranolol antagonist, agonist ya da β3 BRL37344 ¹⁶ tarafından geliştirilmiş BAT aktivasyon işlemi ile bastırılmış BAT aktivasyonu. Yöntem desburada açıklanan şekilde değiştirin BAT aktivitesini düzenleyen, ya da gen / çeşitli klinik öncesi ve temel araştırmalar BAT geliştirilmesi ve düzenlenmesi dahil olan yollar belirlemek için ilaç / bileşiklerin taranması için kullanılabilir.

Protokol

1. Hayvan Hazırlama ve Soğuk Tedavi

1. Laboratuvar fareleri accomodating için onaylanmıştır 4 ° C soğuk oda bulun ve inceleyin.
2. Soğuk oda gecede Pre-chill hayvan kafesleri. Kafesler yem ve yatak olmadan ama bir şişe su ile monte edilir.
3. Deney gününün sabahında, yer fareler 30 dakika aralıklarla önceden soğutulmuş kafesleri her birine göre bir. Bu görüntüleme laboratuara taşınan önce her tek tek kafesli fare yaklaşık 4 saat boyunca soğuk bir odada kalmalı. Fareler ama su erişimi olan oruç olun.
4. Görüntüleme Lab için bir defada 4 saat sonrası soğuk tedavi taşımacılık az bir hayvanın her 30 dk. Bu, buz ile plastik bir kap doldurma ve kutu içine buz üzerine bir ön-soğutulmuş bir konut kafes yerleştirilmesi ile elde edilebilir. Gevşekçe strafor kutusunda kapağı yerleştirin.

2. Kur Micro-PET/CT Görüntüleme Akışı

Siemens Inveon Dedicated PET (dPET) Sistemi ve Inveon modelli (MM) demirledi modunda Sistemi (BT / SPECT) ile elde edilir. Hayvan ilk olarak anatomik referanslar için CT taraması ile MM giriş, ikinci yerleştirilir ve daha sonra bir statik F18 PET elde edilmesi için dPET merkezine doğru kaydırılır. Ana bilgisayar otomatik olarak bu sıralı görevleri yürütmek için etkinleştirmek için, aşağıdaki "iş akışı" önce gerçek görüntüleme oturumuna Inveon Acquisition İşyeri (IAW) yazılımı ile programlanır.

1. CT Toplama: tüm vücut BT tarama için 500 cari uA, 80kV, 200 msn de pozlama süresi ve 240 ° dönüş için 240 adımları gerilim ayarlanır. X-ray dedektörü için, 78 mm aksiyel görüntüleme alanı ve tek kişilik yatak modu ile "düşük sistem büyütme" çözünürlük seçin. Böylece "Ortak Cone-Beam İmar" yöntemi ile "gerçek zamanlı rekonstrüksiyon" seçeneğini ile ana bilgisayar görüşmelergörevi başlatmak için özel bir gerçek zamanlı rekonstrüksiyon bilgisayar (Kobra).
2. PET Emisyon Toplama: "zaman kazanmak" seçeneğinde "sabit tarama zamanı" için Set 600 saniye (10 dakika). "Çalışma izotop" F-18 seçin ve "enerji seviyesi" olarak 350-650 keV kullanın.
3. PET Emisyon Histogram: statik tarama elde etmek için, sürenin tamamı için bir çerçeve olarak işlem verileri için "siyah" olarak ayarla "dinamik çerçeve". Histogram türü olarak "3D" seçin ve "hayır dağılım düzeltme" seçin.
4. PET İmar: rekonstrüksiyon algoritması olarak 2D Z'ye Altküme Beklenti Maksimizasyonu (OSEM2D) kullanın.

3. FDG enjeksiyonu

1. Görüntüleme laboratuara onun varış ~ 30 dk zamanlanmış ilk enjeksiyon öncesi için bölgesel bir satıcıdan ^18F-FDG (10 mCi) bir klinik paket sipariş. Radyoaktif malzemeler içeren paketi almak ve incelemektir enstitünün güvenlik prosedürleri takipls (RAM).
2. L-blok masa üstü kalkan kısım FDG ve steril serum fizyolojik ile dilüsyon yapmak tarafından sağlanan koruma ile. FDG nispi aktivite konsantrasyonu her bir enjeksiyon için 200-300 μCi/100 ul de mevcut olmalıdır. 26G 1/2 inç iğne ile bir 1 ml şırınga içine FDG çözelti çekmek ve bir doz kalibratör ile bütün şırınga radyoaktivitesi ölçülür.
3. Sadece intraperitoneal (ip) yoldan FDG çözeltisinden 100 ul soğuk oda (Adım 1.4 'e bakınız) taşınır hayvan enjekte. Enjeksiyon zamanı kaydedin. Dozunu kalibratör ile tekrar şırınga kalıntı radyoaktivite ölçülür.
4. Buz ile tutulan bir köpük soğutucu içinde soğuk kafesine geri hayvan koyun. FDG alımı için, 1 saat boyunca soğuk (~ 4 ° C) içinde hayvan inkübe edin.
5. Aşağıdaki formül ile her bir fare için enjeksiyon FDG etkinlik hesaplanır:
   Enjeksiyondan önce enjektör içerisinde Injected aktivite (μCi) = aktivitesi- Enjeksiyondan sonra şırınga faaliyet

4. Micro-PET/CT Görüntüleme

1. Micro-PET/CT görüntüleme soğuk tedaviden sonra FDG enjeksiyon ya da 5 saat sonra 1 saat başlar. Oksijen İzofluran% 3 ile anestezi indüksiyon odasına hayvan koyun.
2. Bir kez anestezi meydana gelir, hayvanın kafa sürekli olarak 2 L / dak 'lık bir akış hızında (% 2) Isoflurane sağlayan bir koni yüz maskesi içinde oturtulmuş bir mikro-pelet CT (hayvan yatağı) üzerine hareket eder. Bir elektrikli ısıtma yastığı (BioVet, m2m Imaging Corp) vücut ısısını korumaya yardımcı olmak için hayvanın altına yerleştirilir.
3. MM tarayıcının giriş hayvan kaydırın, araç çubuğundan "lazer" simgesini etkinleştirmek ve hayvanın göğüs yatay ve dikey lazer çizgileri arasında çapraz üstünde olacak şekilde yatakta hareket ettirmek için dokunmatik kontrolü kullanın. "Lazer hizalama" penceresinde Optio olarak "PET edinimi iş akışı dahil" CT tarama gibi "ilk tarama tipi" seçin ven.
4. "Scout Görünüm" penceresini açın ve x-ray grafisi bir izci görünüm kazanır. CT bakış merkez alan fare gövde (karaciğer) merkezinde yer alır, böylece hayvan yatağın pozisyonunu ayarlamak için IAW kullanın. Bu adımı gerekirse tekrarlayın.
5. Adım 2 yılında kurulan "iş akışı" başlayın. Seçenekleri açılır, CT yeniden kullanılmak üzere uygun bir 3D PET-BT dönüşüm matrisi dosyayı seçin ve zayflama düzeltme ile PET rekonstrüksiyon için yeni oluşturulmuş normalleşme dosyası seçin. IAW sonra BT ve PET taramaları sıralı olarak programlanmıştır başlayacaktır.
6. Tüm iş akışı tamamlandıktan sonra, hangi 20-25 dakika sürebilir, kısaca edinilen CT ve ASIPro VM, bir mikro-PET analiz yazılımı IAW ile birlikte yüklü PET görüntülerinin kalitesini değerlendirmek. Arşiv görüntüleme bir veri depolama aygıtına veri veya daha fazla analiz için bir post görüntü analiz istasyonu (Adım 5) ağ üzerinden veri aktarımı.
7. Release görüntüleme sistemlerinden hayvan ve oda sıcaklığında kurtarma için normal gıda ve su ile temiz bir konut kafesine yerleştirin. Sistemleri artık kuyruğunda sonraki hayvan için hazırız. Sonrası görüntüleme hayvanların bakımı ve kullanımı "RAM ile enjekte laboratuar hayvanlarının kullanımı" ile ilgili enstitünün düzenlemelere uymak gerekir unutmayın. Ayrıca enstitünün ilgili RAM atık bertaraf yönetmeliklerine göre iğne / şırınga, emici pedler, eldiven, ve tüm yatak kullanılan ve dışkı, radyoaktif atık olarak kabul edilmeli ve ele unutmayın.

5. Post-görüntüleme Analizi

1. El Açık Inveon Araştırma İşyeri (IRW) yazılım (Siemens) ve BT ve PET veri setleri hem içe. "Kayıt" "Genel analizi" fonksiyonu ile araçlarını kullanarak pencere ve "Yorum" penceresi altında Co-kayıt BT ve PET görüntüleri BT ve tüm 3 boyutlu PET görüntüleri arasında mükemmel bir uyum emin olun.
2. Co-kayıtlı BT görüntüleri tarafından sağlanan referansları ile "Region of Interest (ROI) Niceleme" penceresinde, Nereden, boyun, erişkin farelerde en baskın soğuk indüklenebilir BAT interskapular bölgede BAT belirlemek ve ilgi hacmi çekmek (VOI) PET veri seti üzerinde BAT. "Niceleme Türü" olarak "Voksel Yoğunluğu" seçin ve Bq / ml olarak VOI içinde ortalama radyoaktivite kaydedin. Bq / ml sayım / sn dönüştüren bir kalibrasyon faktörü önceden bilinen radyoaktivite ile bir hayalet tarama tarafından kurulmuştur.
3. BAT FDG tutulumu çürüme düzeltme gram doku başına yüzde enjekte doz (% ID / g) olarak ölçülür. Enjekte edilen doz Adım 3.5 sonucu olan, ancak, becquerel (Bq) bloğu (1 μCi = 37,000 Bq) dönüştürülür, bu doku, 1 ml 1 g eşit olduğunu varsaymaktadır.

Sonuçlar

Fare BAT micro-PET/CT görüntüleme bir örneği Şekil 1'de gösterilmiştir. BT görüntüleme anatomik bilgi sağlar iken, PET görüntüleme bütün vücutta ^18F-FDG tutulumunun dağılımı ve miktarı kodlar. Bu görüntüleme verileri (1C) erimiş, ya da maksimal intensite projeksiyon (MIP, 1D) gibi bir 3D özelliği ile gösterdi (1A ve 1B) ayrı ayrı izlenebilir. 3 boyutlu bir görüntüleme aracı, ilgilenilen bir hacim (VOI) yardımı ile, burada interskapular BAT bölgesi

Tartışmalar

Bu çalışmada, bir micro-PET/CT-based görüntüleme yöntemi sadece bir soğuk işleme ve ¹⁸ F-FDG ticari olarak mevcut bir enjeksiyon gerektirir yetişkin farelerde BAT aktiviteleri tespit etmek için geliştirilmiştir. Tüm prosedürü bir tedavi ve bütün hayvanların tedavi ve görüntülü kadar her 30 dakikada başlar görüntüleme sırasını izleyerek bir gün içinde yapılabilir. Anlatılan deney koşulları altında, 10 fareler (5 fare ya da 2 grup) toplam tek bir görüntüleme sistemi ile a...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Reaktif Adı	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar (isteğe bağlı)
Micro-PET/CT Görüntüleme Sistemi	Siemens Tıp Çözümleri USA, Inc	Inveon Dedicated PET Sistemi ve Inveon modelli BT / SPECT Sistemi (yerleştirilmiş)
Propranolol	Sigma	P0884
BRL 37344	Sigma	B169
18F-FDG	Cyclope A.Ş.
C57BL/6J Erkek Fare	Jackson Laboratuvarı	000664	3-4 aylık