Name: cerenkov luminescence imaging of interscapular brown adipose tissue
Uploaded: 2014-10-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 28 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue at JoVE.com

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

Not: Tüm hayvan çalışmaları, onaylı protokol ve kurumsal hayvan bakımı ana hatları altında yapılmalıdır. 18 F-FDG ile Vivo CLI görüntüleme BAT 1. 1.1 Arkaplan Görüntüleme: <ol><li> 18 F-FDG enjeksiyonu öncesi, anestezi sağlamak için 5 dakika boyunca oksijen ile izofluran dengeli ile bağlı olan bir indüksiyon odasında dört çıplak fareler yerleştirin. Daha sonra, görüntüleme aparatına dört anestezi yapılmamış fareler yerleştirin. </li><li> Açık filtre, f = 1, bin = 8, FOV = D, ve maruz kalma süresi = 120 saniye, sahne sıcaklığı = 37 ° C: plan aşağıdaki parametrelerle görüntü kazanır. </li></ol> 1.2 18 F-FGD BAT Görüntüleme: <ol><li> , Kuyruk damarından PBS 18F-FDG 280 uCi ile anestezi yapılmamış fareler enjekte edilir. Enjeksiyondan sonra, gıda ve su ile donatılmış bir kafes fareler döner. Not: Bu neces olduğunusary intravenöz BAT alanı çevresinde iyi bir kontrast elde etmek için 18 F-FDG enjekte etmek. Intraperitoneal kullanılırsa, sadece çok düşük bir kontrast 18F-FDG aynı miktarda görülebilir. </li><li> 30, 60 CLI görüntüler elde, ve arka plan görüntüleme (adım 1.1.2) gibi aynı parametrelerle 18 F-FDG enjeksiyonu sonrası 120 dk. Her görüntüleme oturumu için, anestezi Reindüksiyon için 5 dakika bekleyin. </li><li> Gürültü oranı (S / N) için sinyal ölçmek için, BAT (referans alan) bitişik iki eşit büyüklükte elips interskapular BAT üzerinde İB&#39;leri ve bir alan çizmek için görüntüleme yazılımı arayüzü kullanmak (Şekil 1b). </li></ol> CLI Kaynak 1.3 Doğrulama: <ol><li> Dört fareler anestezi ve intravenöz 18 F-FDG 280 uCI ile fareler enjekte. </li><li> Sodyum pentobarbital enjeksiyonundan (200 mg / kg, İP), F-18 FDG enjeksiyonundan sonra fareler, 60 dakika kurban. Dikkatlice kayak kaldırmakinterskapular alanından: n. Resim aynı parametrelerle tüm fareler (1.12), yukarıdaki gibi, aynı anda (Şekil 2a). </li><li> Dikkatle interskapular beyaz yağ dokusu (WAT) ve BAT, ve sonra görüntü aynı parametreler (Şekil 2b) ile disseke farenin çıkarın. </li><li> R (BAT) = (CLI a -CLI b) (BAT) / (CLI a -CLI b) (BAT-kaldırıldı), YG: CLI görüntüleri, aşağıdaki denklem ile iki İB&#39;leri kullanarak BAT katkısını hesaplamak Bir interskapular alan için ve ROI b referans alanı (Şekil 2b) içindir. </li></ol> 2. BAT Görüntüleme Uygulaması 2.1 NE ile Aktivasyon İzleme <ol><li> Iki gruba (n = 4 adet) içine çıplak fareler bölün. </li><li> Intraperitoneal norepinefrin (NE) (50 ul, 10 mM) ile bir grup enjekte edilir. Bir aktif olmayan contro olarak ikinci grup kullanınl. 30 dakika sonra, 5 dakika boyunca her iki grupta da izofluran ile anestezi ve daha sonra damar içine, F-18 FDG (220 uCi) her fare enjekte edilir. Not: 18F FDG enjeksiyon önemli ölçüde ajite fareler önlemek için önce KD intraperitoneal enjeksiyon 30 dakika olmalıdır. </li><li> Görüntü yukarıdaki protokollerin aynı parametreler kullanılarak 18F FDG enjeksiyonundan sonra fareler 60 dakika. </li></ol> Soğuk Maruz altında 2.2 İzleme Aktivasyon <ol><li> Bir rektal termometre ile soğuk odada farelerin vücut sıcaklıkları ölçün. Sıcaklık yaklaşık 30 ° C olmalıdır. </li><li> Görüntü yukarıdaki protokollerin aynı görüntüleme parametreleri kullanarak 18F FDG enjeksiyonundan sonra fareler 60 dakika. Ile aynı kontrol olarak, oda sıcaklığında (25 ° C) tutulur, fare, ve bir görüntü kullanın. </li><li> Soğuk maruz çalışma için, 18F FDG enjekte edilmeden önce, 4 saat boyunca soğuk bir odada (4 ° C) fareler yerleştirin ve m dönüşHer görüntüleme oturumundan sonra soğuk oda ve anestezi kurtardıktan sonra buz. </li><li> Yukarıdaki parametreler. </li></ol> BAT altında Uzun Anestezi 2.3 İzleme devre dışı bırakılması <ol><li> Uzun anestezi için (60-70 dk), ketamin / xylazin ile periton fareler enjekte ve 60 anestezi altında tutmak - oda sıcaklığında 70 dakika. </li><li> Fareler anestezi sonra, damar içine, kuyruk damarından 18F-FDG (220 uCi) enjekte edilir. </li><li> Görüntü yukarıdaki protokoller olarak aynı parametreleri kullanarak 18 F-FDG enjeksiyonu sonrası farenin 60 dakika. </li></ol> 3. Spektral Karışmama ve Multispektral Çerenkov Lüminesans Tomografi Çalışmaları <ol><li> 5 dakika boyunca, bir fare anestezi ve daha sonra damar içine 300 uCi 18F-FDG enjekte edilir. F = 1, bin = 16, edinimi: 18 F-FDG aşağıdaki parametreleri ile hayvanın sırt tarafında enjeksiyonundan sonra çok bantlı görüntüleri 60 dk Edinmefiltre, radyasyon filtreleri = 580, 600, 620, 640, 660 ve 680 nm ortalama süresi = 300 sn. </li><li> Görüntüleme 4.3.1 yazılımı Living ile spektral Karışmama Davranış ve iki bileşen (BAT ve belirsiz sinyalleri) ve otomatik Karışmama (Şekil 4) seçin. </li><li> Kuo ve ark. 28,43 tarafından rapor edilen yönteme göre 3 boyutlu yeniden düzenlenmesi. Yapı ışık görüntülemeden (3D görüntü coregistration için kullanılır), dağınık ışık yayılma modeli Çerenkov emisyon spektrumunu dahil NNLS içinde artıkların optimizasyonu (negatif olmayan en küçük kareler) Tikhonov düzenlenmesine uygulamak, ve yüzey tomografi oluşturmak (Şekil 5 ). Not: Çok bantlı CLI spektral unmixing ve tomografi için, farklı filtreler ile en az 5 görüntüler ihtiyaç vardır. </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>

Bu video makalenin yayınlanması Perkin Elmer Company tarafından desteklenmektedir.

BAT ile ilgili araştırma yıllardır yapılmıştır. Daha önce, insan yetişkinlik 1 süresince anlamlı fizyolojik alaka olması kabul edilmişti. Ancak, 18 F-FDG ile yeni büyük ölçekli klinik PET görüntüleme ve diğer araştırmalar doğruladı BAT hala üst göğüs, boyun ve yetişkinlerde 2,3 diğer yerlerde mevcuttur. Son çalışmalar kuvvetle BAT obezite ve diyabet 2,6 önemli bir rol oynadığını düşündürmektedir. Diğer araştırmalar da, BAT 12 yaşlanma sürecinde ve faaliyet egzersiz 10,44 ile gelişmiş olabilir önemli rol oynadığını göstermektedir. Hem klinik insan çalışmaları ve klinik öncesi araştırma, 18 F-FDG PET görüntüleme BAT incelemek için en çok kullanılan yöntemdir. Ancak, klinik öncesi hayvan çalışmaları için, PET genellikle çok daha pahalı optik görüntüleme fazladır. Bu protokol, biz olduğunu göstermek CL18 F-FDG ile ben küçük hayvanlarda optik görüntüleme BAT için uygulanabilir. Diğer optik görüntüleme teknikleri, doku nüfuz sınırlama ve derin hedefler için düşük duyarlılık gibi CLI 25,32 içsel sınırlamalar vardır. Bununla birlikte, son zamanlarda Spinelli ve arkadaşları. Iyi CLI sinyali 32 P 28,43 ile 10 mm doku derinliği ile gözlenebilir, ve gösterdi Thorek ve diğ. 16 mm penetrasyon 18 F-FDG enjeksiyonu 39, 40 sonrası hastaların lenf düğümlerinde elde edilebileceğini gösterdi. PET görüntülemesi ile karşılaştırıldığında, CLI nispeten düşük maliyetli bir görüntüleme sistemi ile gerçekleştirilebilir. Son zamanlarda, Thorek ve ark. Hastaların 39, düğümlerinde- (2ci yaklaşık) birikmiş 18 F-FDG gibi düşük miktarlarda 0.01 Ci 90Y oldu 40. In vitro test CLI sinyali gösterdiğini anlamlı derecede yüksek hassasiyet CLI ile elde edilebilir gösterdi Çözelti 25,32,33 saptanabilir </s&gt; kadar. Ayrıca, CLI aynı zamanda yüksek uzaysal çözünürlüğü ve yüksek verimli tarama kapasitesi potansiyeline sahiptir. Buna ek olarak, CLI öğrenme ve kullanımı kolaydır. Deneyler sırasında, biz 18 F-FDG ile BAT bu CLI kontrast yüksek enjeksiyon yöntemleri ile ilgili olduğunu buldu. 18F-FDG aynı miktarda intraperitonal enjeksiyon, BAT bölgesinde zayıf bir kontrast gösterirken 18F-FDG intravenöz enjeksiyonu, örneğin, interskapular BAT için mükemmel bir kontrast sağlayabilir. Spektral karışmama, sinyaller iki set ayırmak için çok pratik bir teknik yaygın floresan görüntülemede kullanılmıştır. İyi 18F-FDG alımı yüksek hedef spesifik değildir bilinmektedir ve çeşitli hedefler / dokular farklı ışık alma özelliklerine sahiptir. Biz BAT CLI spektrumunun tepe etrafında 640 nm olduğu bulundu ve bu veri BAT gerçek bağlamları yansıtıyordu. Bu pr 3D rekonstrüksiyonfarklı dalga boylarında ışık dağılır özelliklerine göre bir ticari olarak temin edilebilir bir optik görüntüleme sistemi ile gerçekleştirilebilir, çünkü otocol çok işletilebilir. Bu yaklaşımla, 3D rekonstrüksiyon için çoklu açı görünümü görüntüler gerektirir özel bir görüntüleme sisteminin kullanılmasını önleyebilirsiniz. Spektral unmixing ve 3D rekonstrüksiyon hem de, BAT her görüntünün 600 foton sayıları daha az gereklidir. Bu amaçla, geniş, gruplama (bölme = 16), küçük f stop (m = 1) ve uzun yükleme süresi (5 dakika) her bir görüntü için gereklidir. Özetle, eşsiz konumu ve şeklini BAT ve BAT 18 F-FDG oldukça yüksek alımını yararlanarak, biz küçük hayvanlarda BAT optik CLI tekniği ile 18 F-FDG ile görüntülü nasıl göstermektedir. Bu yöntem güvenilir görüntüleme BAT ve BAT aktivasyonu izlenmesi için kullanılabilir. Ayrıca, biz de bu spektral karışmama ve 3D tavsiyem göstermeknstruction uygulanabilir ve 3D ses ölçümü gelecekteki çalışmalar için mümkündür.

Kahverengi adipoz doku (BAT) memelilerde termojenezdeki için özel bir dokudur ve temel işlevlerinden biri ısı 1 gibi kimyasal / gıda büyük miktarda enerji dağıtma yoluyla tüm vücut enerji dengesini korumaktır. BAT en benzersiz özellikleri dokuda bol miktarda 2-5 eşleşmemiş protein-1 (UCP-1) ifadesi, bol miktarda küçük yağ damlacıkları, tek bir hücrede mitokondri çok sayıda ve önemli vaskülarizasyon içerir. Bu benzersiz özellikleri güçlü metabolizma ve enerji harcama dokusunun önemli rolü ile ilişkilendirmek. BAT önce artık mevcut ve yetişkin insanlar 1 önemli bir fizyolojik fonksiyonları sahip olduğu kabul edildi, ancak son zamanlarda PET / BT görüntüleme araştırmalar açık MET hala insan yetişkin 2,3,6-9 olarak sunulur olduğunu göstermiştir. BAT kitlesi ve vücut kitle indeksi arasında ters bir korelasyon (VKİ) çeşitli çalışmalarla belirlenen ve yeniden edildiYüzde çalışmalar fiziksel egzersizler BAT kütlesini artırabilir belirtti. Bu sonuçlar güçlü BAT disfonksiyon sıkıca obezite ve diyabet 2,6,10,11 patolojileri ile ilişkili olduğunu düşündürmektedir. Buna ek olarak, kanıtlarının BAT fonksiyonları kuvvetli biçimde gibi nörodejeneratif hastalıklar ve kanser gibi çeşitli başka 3,7,12,13 patolojileri ile ilişkili olduğunu gösterir. BAT aktivasyonu, termogenez artırmak için bir işlem olup, bu soğuk maruz kalma, egzersiz ve ilaç tedavisi ve gen manipülasyonu 1,14,15 gibi çeşitli koşullar altında elde edilebilir. Soğuğa maruz kalma ve norepinefrin tedavi BAT etkinleştirmek için en çok kullanılan yöntemlerdir. Bu tür deride thermoreceptors gibi çeşitli mekanizmalarla hissedilen edilebilir, soğuk, sempatik sinirleri uyarır ve BAT norepinefrin (NE) salınımına yol açar. Serbest NE UCP-1 normal vücut ısısını korumak için termogenezi başlatmak için tetikler. Bu Conditi Altındaüzerinde, glukoz alımı de MET 1,16,17 artan metabolizma için daha fazla karbon kaynağı temin etmek üzere artar. 18F-FDG PET görüntüleme etiketlenmiş glukoz alımı insan çalışmalarında 6 soğuk koşullarda arttığını doğruladı. Optik görüntüleme açısından, BAT, ideal bir hedeftir. Interskapular BAT gibi karaciğer, kalp ve mide gibi büyük organlardan uzakta yer alan farelerde eşsiz bir konuma sahiptir. Bu nedenle, bu büyük organlarından karıştırma sinyali önemsiz (Şekil 1a) &#39;dir. Bu arada, interskapular BAT sığ yeri daha sinyalleri algılama kamera tarafından yakalanmasını sağlar. Ayrıca, BAT belirli alanlarda ışık sinyali sınırlayan bir konsantre kitle organdır. Ayrıca, BAT benzersiz üçgen fiziksel şekli diğer dokularda (Şekil 1a) ayırt kolaylaştırır. Çerenkov lüminesans görüntüleme (CLI), yeni ortaya çıkan bir molBu 18 F ve orta 131. ben Radyonüklidlerin çürüme - ecular görüntüleme teknolojisi 18-26, + ve üretilen lüminesans sürdürür. Yüklü parçacık (+ gibi ve -) bu orta 18-20 seyahatleri sırasında molekülleri polarizes ve polarize moleküller tekrar dengeye dinlenmek zaman parlaklık / ışık yayılır. Yayılan lüminesans Çerenkov Lüminesans (CL) denir. CL eşsiz spektral özellikleri onun ultraviyole (UV) boyunca geniş spektrumlu ve görünür spektrum 18-20 ve yoğunluğu ve dalga boyu (λ 2) karesine yılları arasındaki ters korelasyon vardır. Yayılan ışığın Hem UV ve görünür aralıkları farklı uygulamalar için kullanılabilir. Daha uzun dalga boyunda yayılan ışık olabilirken Çerenkov lüminesans UV kısmı, kafes luciferase 21 in vivo fotoaktivasyon için uygulanmıştırin vivo olarak optik görüntüleme 18,27-31 için de kullanılır. Küçük hayvan çalışmaları için, bir optik görüntüleme sistemi ile CLI görüntüleme hızlı ve PET daha maliyetli olduğunu. Ayrıca, CLI yüksek verimlilik kapasitesine sahip bir görüntüleme sistemi ile yüksek verimli tarama teknikleri uygulanabilir. Bu teknolojinin avantajları ve dezavantajları çeşitli incelemelerde 25,32,33 tartışılmıştır. CLI 3D tomografi yoğun çeşitli gruplar 28,34-37 çalışılmıştır ve endoskopik görüntüleme ve intraoperatif görüntüleme için CLI uygulamaları da başarıyla 30,38 farelerde gösterilmiştir. Buna ek olarak, Spinelli ve Thorek ve ark. CLI görüntüleme klinik uygulamalar 39, 40 için bir potansiyele sahiptir ve böylece bu teknoloji, insan deneklere uygulanabilir olduğunu göstermiştir. İnsanlarda BAT yeniden keşfetme sürecinde, PET görüntüleri açıkça belirtti18 F-FDG önemli miktarda belirli koşullar 2,3,6 altında BAT birikmiş. Ayrıca fareler ile PET görüntüleme da şüphesiz BAT 18 F-FDG 41 42 ile vurgulanır olabileceğini gösterdi. Bu yazıda, 18 F-FDG yayılan Çerenkov ışıldama bir optik görüntüleme sistemi kullanılarak küçük hayvanlarda görüntüleme BAT için kullanılabilir nasıl gösterilmektedir. Bizim yaklaşım, küçük hayvanlar için BAT görüntüleme, hızlı, ucuz ve kolay bir yöntem sağlar. Bu teknik, özellikle PET tesisleri olmadan laboratuvarlar için, 18 F-FDG PET görüntüleme için alternatif bir yöntem olarak kullanılabilir.

<table><tbody><tr><td>Optical Imaging system</td><td>Perkin Elmer</td><td></td><td>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&lt;br/&gt; CCD Size: 2.7 cm x 2.7 cm&lt;br/&gt; Pixels: 2048 x 2048&lt;br/&gt; Quantum Efficiency: 85%&lt;br/&gt; Min detectable photons: 70 photons/s/sr/cm&lt;sup&gt; 2 &lt;/sup&gt;&lt;br/&gt; Dark Current: &amp;lt;100 electrons/s/cm&lt;sup&gt; 2 &lt;/sup &gt;&lt;br/&gt; Lens: f 0.95 50 mm&lt;br/&gt; CCD Cooling: Cooled to 90 degree.&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>&lt;sup&gt;18&lt;/sup&gt;F-FDG</td><td>IBA Molecular</td><td></td><td></td></tr><tr><td>norepinephrine</td><td>Sigma</td><td>N5785-250MG</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine/Xylazine</td><td>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.

Şekil 1&#39;de, interskapular BAT (Şekil 1a) tüm zaman noktalarında (30, 60, 120 dk) vurgulanmış ve BAT ve referans alanı arasındaki kontrast kolayca (Şekil 1b) görülebilir. Özellikle, BAT görüntünün kontur yakından bir üçgen konturu vardır onun fiziksel görünümünü yansıtıyor. BAT ve referans bölgesi arasında sinyal oranı 2,37, 2,49 ve 2.53 kat 30, 60, ve enjeksiyon (Şekil 1a) sonra 120 dakika idi. Adım adım diseksiyonu deneyde, interskapular yerinde sinyalin% 85 BAT (Şekil 2) çıkmıştı. Bununla birlikte, muhtemelen hala BAT kalan doku ve kan damarları ve kas dahil diğer komşu dokulardan kaynaklanan BAT, üst kenarının yakınında bulunan bir kalıntı sinyali yoktu. Bu BAT aktivasyon yoluyla yapılabilir bildirilmiştirNorepinefrin (NE) tedavisi ve soğuğa maruz kalma 3,6. İlk olarak, kısa (5 dk) ile izofluran anestezi altında ve NE tedavisiz farelerin, aynı gruptaki NE KKT&#39;li aktivasyonu gözlenmiştir. Veriler NE tedavisi (Şekil 3a) duruma göre daha NE-tedavi edilen durumun (1.23 kat) altında önemli ölçüde daha yüksek bir sinyal gösterdi CLI. Insan çalışmalarında, PET görüntüleme soğuğa maruz altında konular oda sıcaklığında 6 olanlardan daha BAT çok daha yüksek 18 F-FDG tutulumu olduğunu gösterdi. Bu farenin çalışmada, 18F FDG alımında bir% 39 artış, soğuğa maruz kalmaktan (Şekil 3b) ile tedavi edilen hayvanların BAT gözlenmiştir. Farelerde, BAT aktivite farklı anestezi etkilenmiş olabilir 3,41 rejimleri. Örneğin, BAT 18 F-FDG tutulumu oldukça ketamin 41 ile anestezi bir saat sonra azalabilir. 18 F-FDG uptak KarşılaştırılmasıKısa (izofluran ile 5 dakika) ve uzun rejimler anestezi uygulanmıştır (ketamin / ksilazin 70 dakika), 18 C-MET FDG alımında% 54 azalma altında farelerin aynı grupta e (ketamin / ksilazin ile anestezi grupta gözlenmiştir Şekil 3c). İyi hem içeren (örneğin, mitokondriya, kan ve sitokrom c hemoglobin gibi) proteinleri önemli bir ışık emilimine yol açabildiği bilinmektedir ve bu BAT 1 bol kan damarlarının CLI spektrumunu ve spektral değişiklik beklenmektedir BAT alanından şekil diğer bölgelerden farklı olacak. Makul, spektral karışmama teknikleri bize iki CLI spektrumları ayırmak için izin verir. Şekil 4a, belirli bir alan yakın saf ortam içinde 18 F emisyon spektrumunu, CLI andıran bileşen # 1 (Unmix # 1) ve karşılık gelen tayfı (Şekil 4d&#39;de, mavi çizgi) ile karıştırılmamış görüntüden vurgulanmış intensity ters dalga boyu 18,20 karesi ile ilişkilidir. Bu veriler, Unmix 1. Çok derinliklerde muhtemelen bir spesifik CLI sinyali, cilt 18 gibi F FDG birikimi temsil ettiğini göstermektedir. Karıştırılmamış 2. spektrumun (kırmızı çizgi) zirve sinyali BAT olduğunu düşündüren, yaklaşık 640 nm oldu. Daha uzun dalga boyunda yayılan ışığın dokuya girişin gösteren tepe noktasına (Resim 4 kırmızı çizgi) ulaştıktan sonra İlginç bir şekilde, daha kısa CLI 640 nm yoğunluğunun önemli bir zayıflama aksine, yoğunluğu dramatik bir azalma gözlenmedi. Çokspektrumlu Çerenkov lüminesans tomografi (msCLT) 3 boyutlu rekonstrüksiyon için kullanılmıştır. msCLT önce Kuo ve ark. 28,43 tarafından rapor edilmiş ve dar bant geçiş filtresi (&gt; 5 filtreler) bir dizi ile elde edilen 2 boyutlu düzlemsel bir görüntü seti inşa edilmiştir. Yeniden 3D görüntüler coregist vardıryapısı ışıktan oluşturulan yüzey tomografi ile çevrelenmiş ve görüntüleri CLI sinyalin bir kısmının interskapular BAT (Şekil 5) kökenli olduğunu ortaya koymaktadır. Dikkate değer, koronal görüntü (Şekil 5a) açıkça yakından Şekil 5e gösterilen BAT üçgen kontur benzer BAT iki lobunu özetliyor. <img alt="Şekil 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig1highres.jpg" width="500" /> Şekil 1: Bir fare interskapular BAT (mavi ok) (a) Üçgen kontur; (Solda), BAT, beyaz yağ dokusu ile kaplıdır, ve (sağ) BAT maruz kalmaktadır. (B) CLI 30 fare görüntüleri ve 18 F-FDG (280 uCi) intravenöz enjeksiyon sonrası 60 dk. Görüntüleri net BAT kontur anahat. (C) inte CLI sinyalinin kantitatif analizirscapular BAT alanı ve referans bölge. Referans 42 dan yeniden yazdırın. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig1highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 2" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig2highres.jpg" width="500" /> Şekil 2: (a) (sol) ve sonra (sağ) BAT sökülmeden önce farelerin Temsilcisi görüntüler. (B) Kantitasyonu&gt;% 85 CLI BAT kökenli olduğunu gösterir. Referans 42 dan yeniden yazdırın. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig2highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig3highres.jpg" width="500" /> Şekil 3:(A) (sol) ve kısa izofluran anestezi altında (sağda) KD uyarı olmaksızın farelerin BAT Temsilcisi CLI görüntüler. (B) (her bir grup için n = 4), (a) ve iki grup CLI sinyallerin nicel analizi. (C) (sol) ve kısa izofluran anestezi altında (sağda) soğuk uyarı olmaksızın farelerin BAT Temsilcisi CLI görüntüler. (D) (e) &#39;de gösterilen iki grup CLI sinyallerin kantitatif analizi (n = 3 - her bir grup için 4). (E) Temsilcisi CLI (solda) kısa izofluran anestezisi (5 dk) altında 18 F-FDG enjeksiyonu sonrası 60 dakika BAT görüntüleri ve ketamin / ksilazin anestezi (70 dk) (sağ). (Her grupta n = 4) (f) ve (g) &#39;de gösterilen iki grup CLI sinyallerin nicel analizi. Referans 42. Reprint <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig3highres.jpg" target="_blank">Plea</a>se, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız. <img alt="Şekil 4" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig4highres.jpg" width="500" /> Şekil 4:. Belirsiz CLI ve BAT CLI için Spektral karışmama (a) Unmix # 1 18 F-FDG adlı belirsiz CLI sinyali (bu görüntü için karışmamış spektrum d (gösterilir) bütün vücuda dağılır olduğunu gösterir (mavi çizgi )). (B) Unmix 2. interskapular yerinde CLI çoğunluğu (karışmamış spektrum d (gösterilir) (kırmızı çizgi)) BAT olduğunu gösterir. CLI tepe 640 nm civarındadır. (C) Unmix # 1 ve # 2 Birleştirilmiş görüntü. (D) Unmix # 1 ve # 2 CLI spektrumları. Referans 42 dan yeniden yazdırın. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig4highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> &lt;/ P&gt; <img alt="Şekil 5," fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51790/51790fig5highres.jpg" width="500" /> Şekil 5: Multispektral Çerenkov ışıldama tomografi (a - d) görüntülerin 3 boyutlu rekonstrüksiyon.. Interskapular BAT koronal (a) sagital (b) &#39;de görüldüğü ve transvers (c) incelemeler, aynı zamanda 3D görüntü (d) olabilir; (E) Fiziksel BAT şekli yeniden yapılandırılan görüntülerin ile ilişkilidir (mavi ok) gösterilir. Yeniden yazdırın ve referans 42&#39;den adapte. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51790/51790fig5highres.jpg" target="_blank">, bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.</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.

Interskapular kahverengi adipoz dokuda arasında Çerenkov Lüminesans Görüntüleme

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

12.6K Görüntüleme.  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.

Kanser Tedavisi İzleme Cerenkov Lüminesans Görüntüleme (CLI)

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

Tıp

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.

İnsan Brown Yağ Dokusu Depolar otomatik Pozitron Emisyon Tomografi / Bilgisayarlı Tomografi tarafından Parçalı ve Manyetik Rezonans Görüntüler Kayıtlı

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

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

Brown adipose tissue (BAT) differs from white adipose tissue (WAT) by its discrete location and a brown-red color due to rich vascularization and high density of mitochondria. BAT plays a major role in energy expenditure and non-shivering thermogenesis in newborn mammals as well as the adults 1. BAT-mediated thermogenesis is highly regulated by the sympathetic nervous system, predominantly via &beta; adrenergic receptor 2, 3. Recent studies have shown that BAT activities in human adults are negatively correlated with body mass index (BMI) and other diabetic parameters 4-6. BAT has thus been proposed as a potential target for anti-obesity/anti-diabetes therapy focusing on modulation of energy balance 6-8. While several cold challenge-based positron emission tomography (PET) methods are established for detecting human BAT 9-13, there is essentially no standardized protocol for imaging and quantification of BAT in small animal models such as mice. Here we describe a robust PET/CT imaging method for functional assessment of BAT in mice. Briefly, adult C57BL/6J mice were cold treated under fasting conditions for a duration of 4 hours before they received one dose of 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG). The mice were remained in the cold for one additional hour post FDG injection, and then scanned with a small animal-dedicated micro-PET/CT system. The acquired PET images were co-registered with the CT images for anatomical references and analyzed for FDG uptake in the interscapular BAT area to present BAT activity. This standardized cold-treatment and imaging protocol has been validated through testing BAT activities during pharmacological interventions, for example, the suppressed BAT activation by the treatment of &beta;-adrenoceptor antagonist propranolol 14, 15, or the enhanced BAT activation by &beta;3 agonist BRL37344 16. The method described here can be applied to screen for drugs/compounds that modulate BAT activity, or to identify genes/pathways that are involved in BAT development and regulation in various preclinical and basic studies.

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

A method of functional imaging of mouse brown adipose tissue (BAT) is described in which cold-stimulated uptake of 18F-Fluorodeoxyglucose (FDG) in BAT is non-invasively assessed with a standardized micro-PET/CT protocol. This method is robust and sensitive to detect differences in BAT activities in mouse models.

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

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

Biyoloji

An Intra-Tissue Radiometry Microprobe for Measuring Radiance In Situ in Living Tissue

Organisms appear opaque largely because their outer tissue layers are strongly scattering to incident light; strongly absorbing pigments, such as blood, typically have narrow absorbances, such that the mean free path of light outside the absorbance peaks can be quite long. As people cannot see through tissue, they generally imagine that tissues like the brain, fat, and bone contain little or no light. However, photoresponsive opsin proteins are expressed within many of these tissues, and their functions are poorly understood. Radiance internal to tissue is also important for understanding photosynthesis. For example, giant clams are strongly absorbing yet maintain a dense population of algae deep in the tissue. Light propagation through systems like sediments and biofilms can be complex, and these communities can be major contributors to ecosystem productivity. Therefore, a method for constructing optical micro-probes for measuring scalar irradiance (photon flux intersecting a point) and downwelling irradiance (photon flux crossing a plane perpendicularly) to better understand these phenomena inside living tissue has been developed. This technique is also tractable in field laboratories. These micro-probes are made from heat-pulled optical fibers that are then secured in pulled glass pipettes. To change the angular acceptance of the probe, a 10-100 &#181;m sized sphere of UV-curable epoxy mixed with titanium dioxide is then secured to the end of a pulled, trimmed fiber. The probe is inserted into living tissue, and its position is controlled using a micromanipulator. These probes are capable of measuring in situ tissue radiance at spatial resolutions of 10-100 &#181;m or on the scale of single cells. These probes were used to characterize the light reaching the adipose and brain cells 4 mm below the skin of a living mouse and to characterize the light reaching similar depths within living algae-rich giant clam tissue.

An Intra-Tissue Radiometry Microprobe for Measuring Radiance In Situ in Living Tissue

In this paper, a method for measuring radiance in situ in living tissue is described. This work includes details of the construction of micro-scale probes for different measurements of radiance and irradiance, provides guidance for mounting tissue for the characterization of radiance, and outlines computational methods for analyzing the resulting data.

Canlı Dokuda Yerinde Işılığı Ölçmek için Bir Doku İçi Radyometri Mikroprobu

Organisms appear opaque largely because their outer tissue layers are strongly scattering to incident light; strongly absorbing pigments, such as blood, ...

Biyomühendislik

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.

18F-FDG PET/BT kullanarak yağ dokusu kahverengi tüm vücut ve bölgesel Quantification etkin insan

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 ...

Isolating Brown Adipocytes from Murine Interscapular Brown Adipose Tissue for Gene and Protein Expression Analysis

Brown adipose tissue (BAT) is responsible for non-shivering thermogenesis in mammals, and brown adipocytes (BAs) are the functional units of BAT. BAs contain both multilocular lipid droplets and abundant mitochondria, and they express uncoupling protein 1 (UCP1). BAs are categorized into two sub-types based on their origin: embryo derived classical BAs (cBAs) and white adipocytes derived BAs. Due to their relatively low density, BAs cannot be isolated from BAT with traditional centrifugation method. In this study, a new method was developed to isolate BAs from mice for gene and protein expression analysis. In this protocol, interscapular BAT from adult mice was digested with Collagenase and Dispase solution, and the dissociated BAs were enriched with 6% iodixanol solution. Isolated BAs were then lysed with Trizol&#160;reagent for simultaneous isolation of RNA, DNA, and protein. After RNA isolation, the organic phase of the lysate was used for protein extraction. Our data showed that 6% iodixanol solution efficiently enriched BAs without interfering with follow-up gene and protein expression studies. Platelet-derived growth factor (PDGF) is a growth factor that regulates the growth and proliferation of mesenchymal cells. Compared to the brown adipose tissue, isolated BAs had significantly higher expression of Pdgfa. In summary, this new method provides a platform for studying the biology of brown adipocytes at a single cell-type level.

This study describes a new method of isolating murine brown adipocytes for gene and protein expression analysis.

Gen ve Protein İfade Analizi için Murin İnterskapüler Kahverengi Yağ Dokusundan Kahverengi Adipositlerin İzolesi

Brown adipose tissue (BAT) is responsible for non-shivering thermogenesis in mammals, and brown adipocytes (BAs) are the functional units of BAT. BAs ...

İmmünoloji ve Enfeksiyon

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

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

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

Kahverengi yağ dokusu aktivitesindeki değişikliklerin tespiti için kızılötesi termografi

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

Using a Combination of Indirect Calorimetry, Infrared Thermography, and Blood Glucose Levels to Measure Brown Adipose Tissue Thermogenesis in Humans

In mammals, brown adipose tissue (BAT) is activated rapidly in response to cold in order to maintain body temperature. Although BAT has been studied greatly in small animals, it is difficult to measure the activity of BAT in humans. Therefore, little is known about the heat-generating capacity and physiological significance of BAT in humans, including the degree to which components of the diet can activate BAT. This is due to the limitations in the currently most used method to assess the activation of BAT-radiolabeled glucose (fluorodeoxyglucose or 18FDG) measured by positron emission tomography-computerized tomography (PET-CT).
This method is usually performed in fasted subjects, as feeding induces glucose uptake by the muscles, which can mask the glucose uptake into the BAT. This paper describes a detailed protocol for quantifying total-body human energy expenditure and substrate utilization from BAT thermogenesis by combining indirect calorimetry, infrared thermography, and blood glucose monitoring in carbohydrate-loaded adult males. To characterize the physiological significance of BAT, measures of the impact of BAT activity on human health are critical. We demonstrate a protocol to achieve this by combining carbohydrate loading and indirect calorimetry with measurements of supraclavicular changes in temperature. This novel approach will help to understand the physiology and pharmacology of BAT thermogenesis in humans.

Here, we present a protocol to quantify the physiological significance of the impact of brown adipose tissue (BAT) activity on human metabolism. This is achieved by combining carbohydrate loading and indirect calorimetry with measurements of supraclavicular changes in temperature. This novel approach can help develop a pharmacological target for BAT thermogenesis in humans.

İnsanlarda kahverengi yağ dokusu termojenezini ölçmek için dolaylı kalorimetri, kızılötesi termografi ve kan şekeri seviyelerinin bir kombinasyonunu kullanma

In mammals, brown adipose tissue (BAT) is activated rapidly in response to cold in order to maintain body temperature. Although BAT has been studied ...

<meta charset="utf8"></head><body>İnsan SATMVEC'leri: İzolasyon ve Adiposit Çapraz Konuşma Çalışmaları

Studying Adipose Endothelial Cell/Adipocyte Cross-Talk in Human Subcutaneous Adipose Tissue

Microvascular endothelial cells (MVECs) have many critical roles, including control of vascular tone, regulation of thrombosis, and angiogenesis. Significant heterogeneity in endothelial cell (EC) genotype and phenotype depends on their vascular bed and host disease state. The ability to isolate MVECs from tissue-specific vascular beds and individual patient groups offers the opportunity to directly compare MVEC function in different disease states. Here, using subcutaneous adipose tissue (SAT) taken at the time of insertion of cardiac implantable electronic devices (CIED), we describe a method for the isolation of a pure population of functional human subcutaneous adipose tissue MVEC (hSATMVEC) and an experimental model of hSATMVEC-adipocyte cross-talk.
hSATMVEC were isolated following enzymatic digestion of SAT by incubation with anti-CD31 antibody-coated magnetic beads and passage through magnetic columns. hSATMVEC were grown and passaged on gelatin-coated plates. Experiments used cells at passages 2-4. Cells maintained classic features of EC morphology until at least passage 5. Flow cytometric assessment showed 99.5% purity of isolated hSATMVEC, defined as CD31+/CD144+/CD45-. Isolated hSATMVEC from controls had a population doubling time of approximately 57 h, and active proliferation was confirmed using a cell proliferation imaging kit. Isolated hSATMVEC function was assessed using their response to insulin stimulation and angiogenic tube-forming potential. We then established an hSATMVEC-subcutaneous adipocyte co-culture model to study cellular cross-talk and demonstrated a downstream effect of hSATMVEC on adipocyte function.
hSATMVEC can be isolated from SAT taken at the time of CIED insertion and are of sufficient purity to both experimentally phenotype and study hSATMVEC-adipocyte cross-talk.

<meta charset="utf8"></head><body>Yazar Spotlight: Deri Altı Yağ Dokusu Mikrovasküler Yüzey Çalışmaları ile Kardiyometabolik Hastalıklara Bakış

Here, we describe a protocol for isolating, culturing, and phenotyping microvascular endothelial cells from human subcutaneous adipose tissue (hSATMVECs). Additionally, we describe an experimental model of hSATMVEC-adipocyte cross-talk.

Interskapular kahverengi adipoz dokuda arasında Çerenkov Lüminesans Görüntüleme

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

Bu videodaki bölümler