Name: using a combination of indirect calorimetry, infrared thermography, and blood glucose levels to measure brown adipose tissue thermogenesis in humans
Uploaded: 2023-06-02T13:30:00
Duration: 4 min 54 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Using a Combination of Indirect Calorimetry, Infrared Thermography, and Blood Glucose Levels to Measure Brown Adipose Tissue Thermogenesis in Humans at JoVE.c

Мы хотели бы поблагодарить всех добровольцев исследования за их участие в нашем исследовании. Эта работа была поддержана Исследовательской инициативой Холсуорта, Университетом Ла Троб и Институтом оборонных наук (DSI, Австралия).

Все участники (n = 8) дали письменное информированное согласие, и все эксперименты были одобрены Комитетом по этике человека университета; данные были получены из Van Schaik et al.27.
1. Установка оборудования и программного обеспечения
<ol><li>Измерьте жировую массу с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DXA) в соответствии с Van Schaik et al.27.</li>
	<li>Оцените использование субстрата и расход энергии из выдыхаемого газа; Измерьте это с помощью анализатора дыхательных газов в соответствии с рекомендациями производителя.</li>
	<li>Соберите образцы крови с помощью пальцевой (капиллярной) пункции и определите уровень глюкозы в крови с помощью глюкометра в соответствии с рекомендациями производителя.</li>
	<li>Используйте бесконтактный инфракрасный термометр для определения внутренней температуры тела в соответствии с рекомендациями производителя (погрешность этого устройства составляет ±0,2 °C).</li>
</ol>2. Процедуры, предшествующие визитам участников
<ol><li>Проверьте всех участников на состояние их здоровья.</li>
	<li>Установите следующие критерии исключения: индекс массы тела >30 кг/м2 (из-за обратной корреляции активности БАТ с ожирением34,35), участники, принимающие назначенные лекарства, и сахарный диабет.</li>
	<li>До или после сеанса тестирования убедитесь, что участники прошли сканирование DXA для измерения их жировой массы, так как активность BAT обратно коррелирует с ожирением34,35.</li>
	<li>В течение 24 часов до прибытия на исследование убедитесь, что участники воздерживаются от любых напряженных упражнений или деятельности и голодают на воде в течение 10 часов до прибытия в лабораторию.</li>
</ol>3. Процедуры в учебный день
<ol><li>Убедитесь, что комнатная температура, при которой собираются данные, установлена на постоянную температуру, чтобы свести к минимуму внешние искажения из-за различий в комнатной температуре. ПРИМЕЧАНИЕ: Это может привести к неправильным тепловым или метаболическим измерениям. Для целей этого эксперимента использовалось помещение с контролируемой температурой, поддерживаемое на уровне 22 °C в термонейтральных условиях.</li>
	<li>Попросите участников прибыть в лабораторию в 08:00 утра, чтобы отчитаться о ежедневных гормональных ритмах.</li>
	<li>Измерьте рост и вес участников.</li>
	<li>Попросите участников полежать на постаменте не менее 30 минут, прежде чем будут проведены базовые измерения.</li>
	<li>В течение 120 минут измеряйте IRT, непрямую калориметрию участников, уровень глюкозы в крови и температуру тела каждые 15 минут после взятия проб O 2 и CO2с истекшим сроком годности(рис. 1).</li>
	<li>После исходных измерений убедитесь, что участники загружены углеводами путем потребления трех углеводных гелей (по 90 г глюкозы каждый) между временными точками от 0 до 15 минут.</li>
	<li>Убедитесь, что участники проглотили лечение через 45 минут после углеводной нагрузки. Чтобы следовать этому протоколу, используйте 100 мг капсул кофеина в качестве вмешательства27. ПРИМЕЧАНИЕ: Между вмешательством и плацебо требуется период вымывания в 7 дней, то есть между лечением кофеином и плацебо требуется период в 7 дней.</li>
</ol>4. Непрямая калориметрия
<ol><li>Оцените затраты энергии и значения использования субстрата из выдыхаемого газа, измеренные с помощью анализатора дыхательных газов. Завершите калибровку анализатора дыхательных газов в соответствии с инструкциями производителя.</li>
	<li>Прикрепите холодную стерилизованную силиконовую маску к участнику, чтобы обеспечить доставку воздуха в помещение и сбор метаболических данных. Убедитесь, что маска оснащена предварительно стерилизованным недыхательным клапаном (двусторонний недыхательный клапан), закрепите его на лице участника с помощью сетчатой насадки и проверьте наличие утечек.</li>
	<li>Убедитесь, что трубки для вдоха и выдоха соединены.</li>
	<li>Экспортируйте файл цифровых данных в формате электронной таблицы.</li>
	<li>Возьмите пробы O 2 и CO2 с истекшим срокомгодности со средним значением 5 с. Это измеряет расход энергии и коэффициент дыхательного обмена (рис. 1). Снимите маску для лица, чтобы завершить дополнительные меры.</li>
	<li>Рассчитайте скорости окисления субстрата (окисление углеводов и липидов) и общий расход энергии, используя небелковые уравнения Вейра 1-331,36: Скорость окисления жиров (г/мин−1) = (1,695 VO 2) - (1,701 VCO2) (1) Скорость окисления углеводов (г/мин−1) = (4,585 VCO2) -(3,226 VO2) (2) Расход энергии (ккал/мин) = (3.94 × ВО 2)+ (1.1 × ГУН2) (3)</li>
</ol>5. Измерение уровня глюкозы в плазме крови
<ol><li>Проводите измерения уровня глюкозы в крови с помощью укола пальца и глюкометра после каждого раунда измерений выдохненного газа (рис. 2).</li>
</ol>6. Внутренняя температура
<ol><li>Записывайте внутреннюю температуру (Tcore) после каждого раунда измерений выдохненного газа. В идеале измеряйте температуру ядра ректально или внутриаурально (рис. 2). ПРИМЕЧАНИЕ: Благодаря безопасным методам COVID-19 сведите к минимуму контакты между людьми.</li>
	<li>Убедитесь, что участники лежат на спине, а их голова находится в нейтральном положении. Последовательно направляйте бесконтактный термометр к центру лба участника.</li>
</ol>7. Инфракрасная термография
<ol><li>Проводите IRT после каждого раунда измерений выдыхаемого газа (рис. 2).</li>
	<li>Попросите участников сесть в вертикальное положение, глядя прямо перед собой, обнажив область от груди до шеи (рисунок 3).</li>
	<li>Используйте тепловизионную камеру для получения инфракрасных изображений передней части шеи и верхней части грудной клетки.<ol><li>Расположите камеру на штативе на уровне шеи в 1 м от лица объекта (рис. 4D). Используйте следующие настройки: тип детектора = неохлаждаемый микроболометр; шаг детектора = 17 мкм; спектральный диапазон камеры = 7,5-14,0 мкм; термическая чувствительность = 20 мК при 30 °C; линзы = 36 мм; разрешение = 1,024 x 768 пикселей.</li>
		<li>Включите камеру.</li>
		<li>Отрегулируйте фокусировку камеры, вращая кольцо фокусировки. ПРИМЕЧАНИЕ: Очень важно правильно настроить фокусировку. Неправильная регулировка фокусировки влияет на измерение температуры.</li>
		<li>Направьте лазерную указку на среднюю линию шеи участника.</li>
		<li>Сделайте снимок. ПРИМЕЧАНИЕ: Изображение будет сохранено автоматически, если используется карта памяти.</li>
	</ol></li>
</ol>8. Анализ изображений
<ol><li>Для анализа температуры поверхности выберите три области передней грудной клетки и шеи: двустороннюю кожу, перекрывающую БАТ в надключичной ямке (SCF) и латеральную область шеи, при этом область грудины рассматривается как контрольная точка отсчета (Tref), поскольку эта область не содержит BAT (рис. 4A-C).</li>
	<li>Поместите треугольные области интереса (ROI) в левую и правую области SCF и круговую ROI над стернальной областью.</li>
	<li>После перекрестного расположения необходимых областей убедитесь, что программное обеспечение отображает среднее значение и стандартное отклонение температуры для каждой выбранной области.</li>
</ol>9. Анализ данных
<ol><li>Используйте двойной слепой подход для анализа вмешательств с использованием описанных методов. Попросите исследователя, не участвующего в сборе или анализе данных, закодировать вмешательства в целом.</li>
	<li>Проведите статистический анализ.<ol><li>Рассчитайте средние значения для данных IRT, внутренней температуры и уровня глюкозы в крови из измеренного единого момента времени.</li>
		<li>Рассчитайте средние значения для RER, окисления жиров, окисления углеводов и расхода энергии за 10-минутные эпохи.</li>
		<li>Что касается расхода энергии, суммируйте норму расхода энергии для каждой группы и разделите ее на до и после вмешательства. ПРИМЕЧАНИЕ: См. Van Shaik et al. для статистических тестов для анализа данных27.</li>
	</ol></li>
</ol>

У авторов нет конфликтов интересов, которые необходимо раскрывать.

Коричневая жировая ткань (BAT) наиболее заметно отличается от белой жировой ткани (WAT) своим митохондриальным содержанием, симпатической иннервацией, мультилокулярными липидными каплями, тепловыделяющей способностью и анатомическим распределением. Считалось, что НДТ существует только у младенцев и мелких млекопитающих до подтверждения его присутствия у взрослых людей в 2009 году 1,2,3. Таким образом, до относительно недавнего времени роль НДТ в физиологии человека и метаболическом гомеостазе была плохо изучена. Обширные исследования на мелких животных показали, что во время воздействия холода более половины метаболизма происходит из-за недрожащей термогенной способности BAT4. Несколько исследований показали, что при умеренном воздействии холода (17-18 °C) увеличение расхода энергии и поглощения глюкозы в НДТ сильно коррелирует с термогенезом НДТ у людей 5,6,7. Кроме того, термогенез НДТ может способствовать до 10% расхода энергии в состоянии покоя у людей во время воздействия холода (обзор см. Van Schaik et al.8). Изучение физиологии и влияния НДТ на здоровье и болезни человека в настоящее время ограничено протокольными ограничениями. Поэтому важно иметь точный метод измерения истинного метаболического воздействия НДТ, чтобы лучше понять влияние термогенеза НДТ на ожирение и его метаболические осложнения у людей.
Анатомическое распределение НДТ человека затрудняет получение точных измерений БАТ. У людей НДТ распределяется внутри депо WAT в брюшной полости, грудной клетке и, в первую очередь, в шее9. Вскрытие и трупные исследования были использованы для анатомической характеристики БАТ10,11, но эти методы не могут предоставить функциональную информацию. Трудно отличить BAT с помощью обычных методов визуализации из-за одинаковой плотности WAT и BAT8. Дополнительная проблема заключается в том, что бежевые жировые депо также расположены в тех же узких слоях фасции или в определенных депо с WAT8, что затрудняет различение с использованием обычных методов визуализации.
Чтобы преодолеть эту проблему, объем BAT обычно измеряется путем сочетания позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) и компьютерной томографии (КТ). Радиоактивно меченный аналог глюкозы 18 F-флууродезоксиглюкоза (18F-ФДГ) является наиболее распространенным индикатором, используемым для изучения БАТ 12. Тем не менее, он страдает от ряда ограничений, таких как воздействие ионизирующего излучения на субъектов, а также инвазивность и дороговизна. Кроме того, самым большим ограничением индикатора 18F-FDG является то, что он измеряет поглощение аналога глюкозы, что не идеально, учитывая, что свободные жирные кислоты являются предпочтительными субстратами для термогенезаBAT 13. Метод 18F-FDG PET/CT не измеряет поглощение свободных жирных кислот в качестве субстрата для термогенеза и, следовательно, не измеряет физиологическую важность термогенеза BAT. Существуют альтернативные методы, используемые для оценки НДТ человека, которые включают измерение поглощения меченой кислородом-15 воды (15O-O 2) 14,11 C-ацетата 15, длинноцепочечной жирной кислоты (18 F-фтор-6-тиа-гептадекановой кислоты)16 или аденозина 17, а также магнитно-резонансную спектроскопию 18 и магнитно-резонансную томографию 19, но они по-прежнему чрезвычайно дороги и подвергают субъектов воздействию ионизирующего излучения. Таким образом, отсутствует надежный, недорогой и, что немаловажно, безопасный золотой стандарт для количественной оценки НДТ человека.
Инфракрасная термография (IRT) - это альтернативный неинвазивный метод визуализации20,21, который измеряет температуру кожи, накладывающуюся на известное депо BAT. Хотя это подразумевает повышенный расход энергии, если измеренная температура не превышает внутреннюю температуру, то нельзя определить, является ли измеренное изменение температуры просто следствием измененного кровотока. Кроме того, измеренное повышение локальной температуры не дает значений измененного расхода энергии, что часто является желаемой конечной точкой. Ряд исследовательских групп использовали IRT для измерения повышения температуры в складах НДТ человека после вмешательства кофеина или холодового стимула; Этим депо является надключичная ямка 22,23,24,25,26,27.
Однако неясно, является ли действие кофеина на BAT прямым или опосредованным через нейронные схемы. Существуют доказательства того, что кофеин индуцирует признаки потемнения в адипоцитах in vitro22, и предыдущая работа показала, что кофеин (100 мг) увеличивает вариабельность сердечного ритма, что может быть показателем системного увеличения симпатического нервного драйва в организме27. Это согласуется с данными на грызунах, у которых кофеин через центральную нервную систему увеличивает термогенез без неблагоприятного кардиодинамического воздействия28.
Поскольку предпочтительным субстратом для термогенеза НДТ являются свободные жирные кислоты, полученные из триглицеридов13, и активные секвестраторы НИМ циркулирующих липидов для поддержания термогенеза29, меры использования субстрата важны для оценки физиологической активации НДТ. Коэффициент дыхательного обмена (RER) - это отношение объема потребляемого кислорода (V̇O 2) и производимого углекислого газа (V̇CO2)30. RER 0,7 указывает на метаболизм жирных кислот, а RER 1,0 указывает на углеводный обмен31. Таким образом, свидетельства предпочтения использования жирных кислот по сравнению с увеличением расхода энергии являются ключевым коррелятом термогенеза НДТ.
Кроме того, учитывая, что поглощение глюкозы является известным коррелятом активности БАТ (см. Выше), падение уровня глюкозы в крови параллельно с изменением использования субстрата являются ключевыми коррелятами термогенеза БАТ. Предыдущие исследования, в которых использовалась только непрямая калориметрия или вместе с регистрацией температуры у голодающих, сообщили о незначительных или отсутствующих резких изменениях в использовании субстрата32,33. Поскольку это, вероятно, маскируется состоянием голодания (когда преабсорбционный метаболизм способствует утилизации жира), мы предлагаем сочетать IRT и непрямую калориметрию с углеводной нагрузкой.
Эта статья направлена на то, чтобы предоставить пошаговый подход, который клинические исследователи могут использовать для надежной и, что важно, безопасной количественной оценки физиологической важности НДТ для людей путем объединения IRT, непрямой калориметрии и уровней глюкозы в крови. Этот метод лучше всего использовать после того, как субъекты были загружены углеводами и подверглись воздействию фармакологических агентов BAT или стимулов окружающей среды. Результаты этого подхода могут быть использованы для изучения активности НДТ, использования субстрата и расхода энергии после активации НДТ у отдельных испытуемых27.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Automated Sphygmomanometer</td>
			<td>Omron SEM-2 advanced, Omron, Kyoto, Japan</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual-energy X-ray absorptiometry scanner&#160;</td>
			<td>Hologic Horizon, Hologic Inc., Bedford, MA, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ECG electrodes</td>
			<td>Ambu Blue Sensor R, Malaysia</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Five lead ECG</td>
			<td>Medilog AR12 plus; Schiller, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLIR E60 camera</td>
			<td>FLIR Systems Australia, Melbourne , Australia</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLIR Research Studio Professional Edition</td>
			<td>FLIR Systems Australia, Melbourne , Australia</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Freestyle Optium Xceed</td>
			<td>Abbott Diabetes Care, Alameda, Canada</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glucose Gel</td>
			<td>Winners Sports Nutrition, Mt Martha, Victoria, Australia</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MaskA cold-sterilized silicone mask</td>
			<td>7400 series Oro-Nasal Mask, Hans Rudolph</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medilog Darwin2 software</td>
			<td>Professional; Schiller, Germany</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-contact Infrared Thermometer&#160;</td>
			<td>Berrcom, JXB-178, Guangdong, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optium Glucose Strip Xceed</td>
			<td>Abbott Diabetes Care, Alameda, Canada</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ParvoMedics TrueOne 2400 respiratory gas analyser</td>
			<td>ParvoMedics Inc, East Sandy, UT, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pre-sterilized Non-rebreathing Valve</td>
			<td>Two-way non-rebreathing valve T-Shape configuration, 2600 Medium or 2700 Large, Hans Rudolph</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

using a combination of indirect calorimetry, infrared thermography, and blood glucose levels to measure brown adipose tissue thermogenesis in humans

У млекопитающих бурая жировая ткань (БАТ) быстро активируется в ответ на холод, чтобы поддерживать температуру тела. Несмотря на то, что НДТ был широко изучен на мелких животных, трудно измерить активность НДТ у людей. Таким образом, мало что известно о тепловыделяющей способности и физиологическом значении НДТ для человека, в том числе о степени, в которой компоненты диеты могут активировать НДТ. Это связано с ограничениями наиболее используемого в настоящее время метода оценки активации меченной радиоактивным изолятором глюкозы (фтордезоксиглюкозы или 18ФДГ), измеренной с помощью позитронно-эмиссионной томографии-компьютерной томографии (ПЭТ-КТ).
Этот метод обычно выполняется натощак, так как кормление индуцирует поглощение глюкозы мышцами, что может маскировать поглощение глюкозы в BAT. В этой статье описывается подробный протокол количественной оценки общего расхода энергии человека и использования субстрата в термогенезе НДТ путем сочетания непрямой калориметрии, инфракрасной термографии и мониторинга уровня глюкозы в крови у взрослых мужчин с углеводной нагрузкой. Для характеристики физиологической значимости НДТ решающее значение имеют показатели влияния активности НДТ на здоровье человека. Мы демонстрируем протокол для достижения этой цели, сочетая углеводную нагрузку и непрямую калориметрию с измерениями надключичных изменений температуры. Этот новый подход поможет понять физиологию и фармакологию термогенеза БАТ у людей.

На рисунках 1 и 2 представлена блок-схема дизайна исследования. Изображения настройки протокола представлены на рисунке 3. С характеристиками участников можно ознакомиться в таблице 1. На рисунке 4D представлены репрезентативные примеры IRT изображений участника, включая исходный уровень (рис. 4A), постуглеводную нагрузку (рис. 4B) и 60 минут после приема добавок кофеина (рис. 4C), с репрезентативным изображением настройки камеры. Примечательно, что на рисунке 4A-C представлено визуальное представление изменений температуры надключичной ямки (Tscf) после вмешательства; различия в температуре особенно заметны между рисунками 4B и 4C.
На рисунке 5A-C результаты Van Schaik et al. показывают Tscf (рис. 5A), температуру контрольной точки (Tref; Рисунок 5C) и температура ядра (Tcore; Рисунок 5В) от исходного уровня (0 мин) до завершения сбора данных (120 мин). Данные показывают вмешательство кофеина по сравнению с плацебо27. Результаты, описанные в этой рукописи, являются чисто репрезентативными для данной опубликованной статьи. Кроме того, данные по Tscf не показывают группового эффекта. Статистические данные можно найти в дополнительных данных Van Schaik et al.27.
Заметное повышение надключичной температуры совпадает с изменениями в использовании субстрата и быстрым снижением уровня глюкозы в крови после вмешательства, как показано на рисунке 6. Эти результаты в сочетании с отсутствием изменения температуры для температур Трефа и Ткора (рис. 5B, C) свидетельствуют о термогенезе НДТ. Кроме того, по мере увеличения расхода энергии (рис. 6E) RER уменьшается (рис. 6A), что совпадает с увеличением окисления жиров (рис. 6B) после вмешательства.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig01.jpg"> Рисунок 1: Схема измерений со временем выполнения за каждые 15 минут. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig01large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig02.jpg"> Рисунок 2: Блок-схема, схема дизайна исследования. Экспериментальный процесс. Черный квадрат = время углеводной нагрузки; черный круг = время вмешательства. Сокращения: IRT = инфракрасная термография; BGL = уровень глюкозы в крови. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig02large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig03.jpg"> Рисунок 3: Репрезентативные изображения протокола. (A) Установка без присутствия участника; b) сбор данных об участниках на исходном уровне; (C) компьютер непрямой калориметрии; (D) участник, потребляющий углеводную нагрузку после исходных показателей. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig03large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig04.jpg"> Рисунок 4: Репрезентативные примеры IRT и настройки камеры. Тепловые изображения от участника, на (A) исходном уровне, (B) после углеводной нагрузки и (C) через 60 минут после введения кофеина, с (D) репрезентативным изображением настройки камеры. Аббревиатура: IRT = инфракрасная термография. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig04large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig05.jpg"> Рисунок 5: Влияние вмешательства на температурные показатели. Исходные необработанные изменения температуры (A) Tscf, (B) Tcore и (C) Tref у участников после углеводной нагрузки (временная точка = 0) и введения кофеинового вмешательства или капсулы плацебо (время = от 45 до 120 минут)27. Эта цифра изменена из Van Schaik et al.27. (А-С) Светло-серая рамка 1 = время углеводной нагрузки; вставка 2 = предварительное вмешательство; темно-серая рамка 3 = после вмешательства; синие круги = кофеиновое вмешательство; Черные треугольники = плацебо. Данные выражаются от минимального до максимального, при этом все точки показаны на графиках прямоугольника и усов. Дисперсия выражается как среднее значение ± SD, n = 8 на вмешательство; * представляет собой эффект взаимодействия кофеина (*p < 0,05). Значения данных были проанализированы с использованием трехстороннего дисперсионного анализа повторных измерений. Сокращения: Tscf = температура в надключичной ямке; Tcore = температура ядра; Tref = контрольная контрольная точка. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig05large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64451/64451fig06.jpg"> Рисунок 6: Влияние вмешательства на метаболические показатели. Изменения (A) RER, (B) скорости окисления жиров, (C) скорости окисления углеводов, (D) уровня глюкозы в крови и (E) расхода энергии у участников после углеводной нагрузки (время = 0) и введения капсулы кофеина или капсулы плацебо (время = от 45 до 120 минут). Светло-серая рамка 1 = время углеводной нагрузки; вставка 2 = предварительное вмешательство; темно-серая рамка 3 = после вмешательства; синие круги = кофеиновое вмешательство; Черные треугольники = плацебо. Данные выражаются от минимального до максимального, при этом все точки показаны на графиках прямоугольника и усов. (E) до и после проведения мероприятий; серая полоса = плацебо; Синяя полоса = кофеиновое вмешательство. Дисперсия выражается как среднее значение ± SD, n = 8 на вмешательство; * представляет собой эффект взаимодействия кофеина (*p < 0,05). Значения данных были проанализированы с использованием трехстороннего дисперсионного анализа повторных измерений. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64451/64451fig06large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td></td>
			<td>Все участники</td>
		</tr><tr><td>n</td>
			<td>8</td>
		</tr><tr><td>Возраст, лет</td>
			<td>22 ± 2</td>
		</tr><tr><td>Высота, см</td>
			<td>176 ±5</td>
		</tr><tr><td>Масса, кг</td>
			<td>74 ± 8</td>
		</tr><tr><td>ИМТ, кг/м2 </td>
			<td>23 ±2</td>
		</tr><tr><td>Жировые отложения, %</td>
			<td>20 ± 8</td>
		</tr></tbody></table>Таблица 1: Демография участников. Значения являются средними ± SD, если не указано иное. Эта таблица взята из Van Schaik et al.27.

Watch this Scientific Journal Video about Using a Combination of Indirect Calorimetry, Infrared Thermography, and Blood Glucose Levels to Measure Brown Adipose Tissue Thermogenesis in Humans at JoVE.c

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

Здесь мы представляем протокол для количественной оценки физиологической значимости влияния активности бурой жировой ткани (BAT) на метаболизм человека. Это достигается сочетанием углеводной нагрузки и непрямой калориметрии с измерениями надключичных изменений температуры. Этот новый подход может помочь разработать фармакологическую мишень для термогенеза БАТ у людей.

Использование комбинации непрямой калориметрии, инфракрасной термографии и уровня глюкозы в крови для измерения термогенеза бурой жировой ткани у людей

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

Этот протокол количественно оценивает физиологическую значимость активности бурой жировой ткани человека, сочетая углеводную нагрузку с непрямой калориметрией и изменениями надключичной температуры. Этот протокол не подвергает участников воздействию ионизирующего излучения. Он обнаруживает изменения измеренной надключичной температуры в сочетании с внутренней температурой и температурой эталонной области.В день исследования начните с измерения роста и веса участников. Попросите участников лечь на постамент. Через 30 минут запишите их базовые параметры.После этого позвольте участникам потреблять три углеводных упражнения по 90 граммов каждое от нуля до 15 минут. Через 45 минут после углеводной загрузки позвольте участникам проглотить 100 миллиграммов капсул для лечения кофеином. Для выполнения непрямой калориметрии используйте калиброванный анализатор дыхательных газов.Наденьте на участника холодную стерилизованную силиконовую маску, оснащенную предварительно стерилизованным недыхательным клапаном, для подачи воздуха в помещение. Закрепите его на лице участника сетчатой насадкой и проверьте на герметичность. Убедитесь, что трубки для вдоха и выдоха соединены.После отбора проб выдыхаемых газов снимите маску, чтобы завершить дополнительные измерения и измерить скорость окисления субстрата, как описано в текстовой рукописи. После каждого раунда измерений выдохненного газа используйте глюкометр для измерения уровня глюкозы в крови. Направьте бесконтактный термометр к центру лба участника.Чтобы выполнить инфракрасную термографию, попросите участников сесть в вертикальное положение, глядя прямо перед собой, с открытой областью шеи и груди. Расположите тепловизионную камеру на штативе на уровне шеи примерно в одном метре от лица субъекта. После включения камеры отрегулируйте фокусировку, вращая кольцо фокусировки.Направьте лазерную указку на среднюю линию шеи участника. И нажмите на картинку. Чтобы проанализировать инфракрасные изображения, оцените температуру поверхности области грудной клетки, содержащей бурую жировую ткань, поместив интересующие треугольные области в надключичную ямку и круглую область интереса на грудине.Рассматривайте область грудины в качестве контрольной точки отсчета, так как эта область не содержит бурой жировой ткани. После того, как области были пересечены, получите среднее значение и стандартное отклонение температуры для каждого региона с помощью программного обеспечения. Влияние кофеинового вмешательства на температурные показатели ядра и надключичной области ямки свидетельствует о термогенезе бурой жировой ткани.Вмешательство показало заметный эффект в метаболических показателях с повышением надключичной температуры и быстрым снижением уровня глюкозы в крови. Эти результаты в сочетании с отсутствием температурных изменений температуры в ядре и температуре референтной области указывают на термогенез бурой жировой ткани. Увеличение расхода энергии привело к снижению коэффициента дыхательного обмена и, по совпадению, к увеличению окисления жиров.Важно следить за тем, чтобы в помещении поддерживалась стабильная температура, силиконовая маска установлена правильно, а тепловизионная камера находилась на уровне шеи, на расстоянии не менее одного метра от участника. Было бы целесообразно измерить маркеры крови на инсулин. Быстрое возвращение уровня глюкозы в крови после вмешательства предполагает, что само вмешательство могло улучшить передачу сигналов инсулина.Этот метод позволяет проводить повторный анализ измерений. Это то, что невозможно сделать с помощью исследований ПЭТ-визуализации. Степень, в которой диетические ингредиенты и фармакологические агенты могут влиять на активность бурой жировой ткани у людей, теперь может быть оценена безопасным и доступным способом.

Research

JoVE Journal

Medicine

Spectral Karyotyping to Study Chromosome Abnormalities in Humans and Mice with Polycystic Kidney Disease

Спектральный Кариотипирование по изучению хромосомных аномалий у человека и мыши с поликистозом почек

Conventional method to identify and classify individual chromosomes depends on the unique banding pattern of each chromosome in a specific species being ...

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Черенкова Люминесценция Визуализация межлопаточной бурой жировой ткани

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

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

Человек бурой жировой ткани склады Автоматически Географическая позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии и регистрации Магнитно-резонансная Изображения

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

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Intrauterine Telemetry to Measure Mouse Contractile Pressure In Vivo

Внутриматочная телеметрии измерить мышь сократительной давления<em&gt; В Vivo</em

A complex integration of molecular and electrical signals is needed to transform a quiescent uterus into a contractile organ at the end of pregnancy. ...

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

Oxygen-Glucose Deprivation and Reoxygenation as an In Vitro Ischemia-Reperfusion Injury Model for Studying Blood-Brain Barrier Dysfunction

Кислород-Глюкоза Лишение и реоксигенации в<em&gt; In Vitro</em&gt; Ишемии Травмы моделью для изучения гематоэнцефалического барьера дисфункции

Ischemia-Reperfusion (IR) injury is known to contribute significantly to the morbidity and mortality associated with ischemic strokes. Ischemic ...

A Model to Simulate Clinically Relevant Hypoxia in Humans

Модель Моделировать клинически значимых гипоксию в организме человека

In case of apnea, arterial partial pressure of oxygen (pO2) decreases, while partial pressure of carbon dioxide (pCO2) increases. To avoid damage to ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

Оценка микрососудистой функции человека жировой ткани с помощью 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

Характеристика иммунных клеток в жировых тканях человека с помощью проточной цитометрии

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

Conducting Maximal and Submaximal Endurance Exercise Testing to Measure Physiological and Biological Responses to Acute Exercise in Humans

Проведение тестирования для измерения физиологических и биологических ответы на острые упражнения в организме человека субмаксимальных и максимальная выносливость

Regular physical activity has a positive effect on human health, but the mechanisms controlling these effects remain unclear. The physiologic and biologic ...

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Whole Body and Regional Quantification of Active Human Brown Adipose Tissue Using 18F-FDG PET/CT

Всего тела и региональных количественного определения активного человека коричневый жировой ткани с помощью 18F-ФДГ ПЭТ/КТ

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 ...