Name: infrared thermography for the detection of changes in brown adipose tissue activity
Uploaded: 2022-09-28T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Infrared Thermography for the Detection of Changes in Brown Adipose Tissue Activity at JoVE.com

מחקר זה מומן על ידי מענק המחקר של הקרן הקרואטית למדע (IP-2018-01- 7416).

כל הליכי הניסוי בחיות מעבדה אושרו על ידי ועדת האתיקה הלאומית ומשרד החקלאות (EP 185/2018). הניסויים נערכו בהתאם לקודקס האתי של האגודה הקרואטית למדעי חיות מעבדה והנחיות ARRIVE . כל ההליכים שבוצעו במחקרים שכללו משתתפים אנושיים היו בהתאם להצהרת הלסינקי ואושרו על ידי ועדת האתיקה של אוניברסיטת זאגרב, ב?...

<ol>
	<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 England Journal of Medicine. 360 (15), 1500-1508 (2009).</li><li>Morrison, S. F., Nakamura, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Central+neural+pathways+for+thermoregulation.">Central neural pathways for thermoregulation.</a> Frontiers in Bioscience. 16 (1), 74-104 (2011).</li><li>Contreras, 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+brain+and+brown+fat.">The brain and brown fat.</a> Annals of Medicine. 47 (2), 150-168 (2015).</li><li>Chondronikola, 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=Brown+adipose+tissue+improves+whole-body+glucose+homeostasis+and+insulin+sensitivity+in+humans.">Brown adipose tissue improves whole-body glucose homeostasis and insulin sensitivity in humans.</a> Diabetes. 63 (12), 4089-4099 (2014).</li><li>Ouellet, V., 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=Outdoor+temperature,+age,+sex,+body+mass+index,+and+diabetic+status+determine+the+prevalence,+mass,+and+glucose-uptake+activity+of+18F-FDG-detected+BAT+in+humans.">Outdoor temperature, age, sex, body mass index, and diabetic status determine the prevalence, mass, and glucose-uptake activity of 18F-FDG-detected BAT in humans.</a> Journal of Clinical Endocrinology &amp; Metabolism. 96 (1), 192-199 (2011).</li><li>Pfannenberg, 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=Impact+of+age+on+the+relationships+of+brown+adipose+tissue+with+sex+and+adiposity+in+humans.">Impact of age on the relationships of brown adipose tissue with sex and adiposity in humans.</a> Diabetes. 59 (7), 1789-1793 (2010).</li><li>Leitner, B. 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=Mapping+of+human+brown+adipose+tissue+in+lean+and+obese+young+men.">Mapping of human brown adipose tissue in lean and obese young men.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (32), 8649-8654 (2017).</li><li>Vosselman, M. 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=Brown+adipose+tissue+activity+after+a+high-calorie+meal+in+humans.">Brown adipose tissue activity after a high-calorie meal in humans.</a> American Journal of Clinical Nutrition. 98 (1), 57-64 (2013).</li><li>Hibi, 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=Brown+adipose+tissue+is+involved+in+diet-induced+thermogenesis+and+whole-body+fat+utilization+in+healthy+humans.">Brown adipose tissue is involved in diet-induced thermogenesis and whole-body fat utilization in healthy humans.</a> International Journal of Obesity. 40 (11), 1655-1661 (2016).</li><li>Fenzl, A., Kiefer, F. W. <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+and+thermogenesis.">Brown adipose tissue and thermogenesis.</a> Hormone Molecular Biology and Clinical Investigation. 19 (1), 25-37 (2014).</li><li>Koksharova, 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=The+relationship+between+brown+adipose+tissue+content+in+supraclavicular+fat+depots+and+insulin+sensitivity+in+patients+with+type+2+diabetes+mellitus+and+prediabetes.">The relationship between brown adipose tissue content in supraclavicular fat depots and insulin sensitivity in patients with type 2 diabetes mellitus and prediabetes.</a> Diabetes Technology &amp; Therapeutics. 19 (2), 96-102 (2017).</li><li>Habek, N., Kordi&#263;, M., Jurenec, F., Dugand&#382;i&#263;, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+thermography,+a+new+method+for+detection+brown+adipose+tissue+activity+after+a+meal+in+humans.">Infrared thermography, a new method for detection brown adipose tissue activity after a meal in humans.</a> Infrared Physics &amp; Technology. 89, 271-276 (2018).</li><li>Lee, P., Ho, K. K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hot+fat+in+a+cool+man:+Infrared+thermography+and+brown+adipose+tissue.">Hot fat in a cool man: Infrared thermography and brown adipose tissue.</a> Diabetes, Obesity and Metabolism. 13 (1), 92-93 (2011).</li><li>Ang, Q. 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=A+new+method+of+infrared+thermography+for+quantification+of+brown+adipose+tissue+activation+in+healthy+adults+(TACTICAL):+A+randomized+trial.">A new method of infrared thermography for quantification of brown adipose tissue activation in healthy adults (TACTICAL): A randomized trial.</a> Journal of Physiological Sciences. 67 (3), 395-406 (2017).</li><li>Jang, 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=Infrared+thermography+in+the+detection+of+brown+adipose+tissue+in+humans.">Infrared thermography in the detection of brown adipose tissue in humans.</a> Physiological Reports. 2 (11), 12167 (2014).</li><li>Dodd, G. 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=Leptin+and+insulin+act+on+POMC+neurons+to+promote+the+browning+of+white+fat.">Leptin and insulin act on POMC neurons to promote the browning of white fat.</a> Cell. 160 (1-2), 88-104 (2015).</li><li>Habek, N., 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=Activation+of+brown+adipose+tissue+in+diet-induced+thermogenesis+is+GC-C+dependent.">Activation of brown adipose tissue in diet-induced thermogenesis is GC-C dependent.</a> Pfl&#252;gers Archiv: European Journal of Physiology. 472 (3), 405-417 (2020).</li><li>Burke, L. 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=Sex+difference+in+physical+activity,+energy+expenditure+and+obesity+driven+by+a+subpopulation+of+hypothalamic+POMC+neurons.">Sex difference in physical activity, energy expenditure and obesity driven by a subpopulation of hypothalamic POMC neurons.</a> Molecular Metabolism. 5 (3), 245-252 (2016).</li><li>Glumer, C., Jorgensen, T., Borch-Johnsen, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalences+of+diabetes+and+impaired+glucose+regulation+in+a+Danish+population:+The+Inter99+study.">Prevalences of diabetes and impaired glucose regulation in a Danish population: The Inter99 study.</a> Diabetes Care. 26 (8), 2335-2340 (2003).</li><li>Sicree, R. A., 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=Differences+in+height+explain+gender+differences+in+the+response+to+the+oral+glucose+tolerance+test-the+AusDiab+study.">Differences in height explain gender differences in the response to the oral glucose tolerance test-the AusDiab study.</a> Diabetic Medicine. 25 (3), 296-302 (2008).</li><li>van Genugten, R. 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=Effects+of+sex+and+hormone+replacement+therapy+use+on+the+prevalence+of+isolated+impaired+fasting+glucose+and+isolated+impaired+glucose+tolerance+in+subjects+with+a+family+history+of+type+2+diabetes.">Effects of sex and hormone replacement therapy use on the prevalence of isolated impaired fasting glucose and isolated impaired glucose tolerance in subjects with a family history of type 2 diabetes.</a> Diabetes. 55 (12), 3529-3535 (2006).</li><li>Williams, J. W., 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=Gender+differences+in+the+prevalence+of+impaired+fasting+glycaemia+and+impaired+glucose+tolerance+in+Mauritius.+Does+sex+matter.">Gender differences in the prevalence of impaired fasting glycaemia and impaired glucose tolerance in Mauritius. Does sex matter.</a> Diabetic Medicine. 20 (11), 915-920 (2003).</li><li>Stanford, K. 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=Brown+adipose+tissue+regulates+glucose+homeostasis+and+insulin+sensitivity.">Brown adipose tissue regulates glucose homeostasis and insulin sensitivity.</a> Journal of Clinical Investigation. 123 (1), 215-223 (2013).</li><li>Brasil, S., 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+systematic+review+on+the+role+of+infrared+thermography+in+the+brown+adipose+tissue+assessment.">A systematic review on the role of infrared thermography in the brown adipose tissue assessment.</a> Reviews in Endocrine and Metabolic Disorders. 21 (1), 37-44 (2020).</li><li>Byers, S. L., Wiles, M. V., Dunn, S. L., Taft, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mouse+estrous+cycle+identification+tool+and+images.">Mouse estrous cycle identification tool and images.</a> PLoS One. 7 (4), 35538 (2012).</li><li>Crane, J. D., Mottillo, E. P., Farncombe, T. H., Morrison, K. M., Steinberg, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+standardized+infrared+imaging+technique+that+specifically+detects+UCP1-mediated+thermogenesis+in+vivo.">A standardized infrared imaging technique that specifically detects UCP1-mediated thermogenesis in vivo.</a> Molecular Metabolism. 3 (4), 490-494 (2014).</li><li>Hartwig, V., 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=Multimodal+imaging+for+the+detection+of+brown+adipose+tissue+activation+in+women:+A+pilot+study+using+NIRS+and+infrared+thermography.">Multimodal imaging for the detection of brown adipose tissue activation in women: A pilot study using NIRS and infrared thermography.</a> Journal of Healthcare Engineering. 2017, 5986452 (2017).</li><li>James, 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=The+use+of+infrared+thermography+in+the+measurement+and+characterization+of+brown+adipose+tissue+activation.">The use of infrared thermography in the measurement and characterization of brown adipose tissue activation.</a> Temperature. 5 (2), 147-161 (2018).</li><li>Folgueira, 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=Hypothalamic+dopamine+signaling+regulates+brown+fat+thermogenesis.">Hypothalamic dopamine signaling regulates brown fat thermogenesis.</a> Nature Metabolism. 1 (8), 811-829 (2019).</li><li>Ratko, M., Habek, N., Kordi&#263;, M., Dugand&#382;i&#263;, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+use+of+infrared+technology+as+a+novel+approach+for+studies+with+female+laboratory+animals.">The use of infrared technology as a novel approach for studies with female laboratory animals.</a> Croatian Medical Journal. 61 (4), 346-353 (2020).</li></ol>

מחקרים עדכניים מציגים עדויות הולכות וגדלות לגבי הוויסות הפיזיולוגי והחשיבות של פעילות BAT בבני אדם בוגרים ובבעלי חיים בהתפתחות השמנת יתר וסוכרת. יתר על כן, הפעלה אפשרית של BAT על ידי מפעילים אקסוגניים הופכת למטרה עבור חברות תרופות. כדי להיות מסוגל להעריך את הוויסות הפיזיולוגי ואת החשיבות הפ...

רקמת שומן חומה (BAT), בניגוד לרקמת שומן לבנה (WAT), אינה אוגרת אלא מוציאה אנרגיה. לאחר גירוי סימפתטי, BAT מנצל חומצות שומן וגלוקוז ומייצר חום על ידי הפעלת חלבון uncoupling 1 (UCP1). התפקיד של UCP1 הוא להשתמש בשיפוע H+ בין שני קרומים מיטוכונדריאליים כדי לייצר חום במקום ATP. תפקידו של BAT הוא להגדיל את ייצור החום בתנאי קור, מה שמוביל לעלייה בהוצאות האנרגיה1. לאחר חשיפה לקור, קלט חושי מהעור מעכב נוירונים רגישים לחום בגרעין הפרה-אופטי החציוני (MnPO) של האזור הפרה-אופטי ההיפותלאמי (POA), מה שמקטין את ההשפעה המעכבת של נוירוני POA על רוסטרל רפה פלידוס (rRPa). ההפעלה של נוירוני rRPa מגבירה את הפעילות הסימפתטית, ואחריה עלייה בפעילות BAT 2,3. הפעלת BAT הנגרמת על ידי קור משפרת את הרגישות לאינסולין בבני אדם4, ופעילות זו מופחתת בבני אדם עם עלייה במדד מסת הגוף (BMI) ובגיל 1,5,6,7.
מלבד תפקידו בתרמוגנזה הנגרמת על ידי קור, לאחר ארוחה, ספיגת גלוקוז ב- BAT עולה באוכלוסיית הגברים הרזים, ותורמת לתרמוגנזה הנגרמת על ידי דיאטה (DIT), שהיא גבוהה יותר בקרב נבדקים זכרים חיוביים ל- BAT 8,9. הטכניקה החדישה ביותר המשמשת למדידת פעילות BAT היא טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוזיטרונים, המכונה PET-CT. שיטה זו קובעת את פעילות BAT על ידי מדידת הצטברות של radiotracer fluorodeoxyglucose (18F-FDG). עם זאת, PET-CT נכשל כשיטת הבחירה לגילוי ההפעלה של BAT לאחר ארוחה. אחת הסיבות לכך היא שלאחר ארוחה, 18F-FDG מתחרה עם היפרגליקמיה לאחר הארוחה עבור אותו מוביל גלוקוז, מה שהופך אותו ללא מתאים לקביעת הפעלת BAT לאחר ארוחה, במיוחד כאשר משווים פעילות BAT בקרב משתתפים בריאים וסוכרתיים עם הבדלים אפשריים בריכוזי הגלוקוז בדם. יתר על כן, BAT משתמש בחומצות שומן כמקור אנרגיה לייצור חום שאינו נראה לעין עם PET-CT. 18 הצטברות F-FDG ב- BAT לאחר ארוחה בקושי נראיתלעין 10 ולכן מתפרשת כתוצאה שלילית ברוב המקרים. באופן לא מפתיע, לאחרונה הוצע כי הפעלת BAT בולטת יותר באוכלוסייה האנושית ממה שחשבנו בעבר; לכן, יש צורך בגישה חדשה לזיהוי פעילות BAT ומעורבותה בהפרעות מטבוליות7. ניסיון לפתור בעיה זו הוא למדוד את נפח ה- BAT באמצעות דימות תהודה מגנטית (MRI) בחולים טרום סוכרתיים ובחולים עם סוכרת מסוג 2 (T2DM) עם עמידות לאינסולין11. עם זאת, נפח BAT שנמדד על ידי MRI אינו אינדיקטור מספיק להערכת התפקוד היומיומי והשימוש בגלוקוז ובחומצות שומן על ידי BAT. לכן, כדי להעריך הבדלים אמיתיים בפעילות BAT בחולי סוכרת סוג 2 בריאים לעומת חולי סוכרת סוג 2, יש צורך בגישה חדשה המציעה אפשרות לגלות את המנגנון הפתולוגי של תקלה ב- BAT בחולי סוכרת סוג 2.
כדי לקבוע את ההפעלה של BAT, ביצענו מדידות של ייצור חום BAT לפני ואחרי ארוחה באמצעות תרמוגרפיה אינפרא-אדומה (IR) (איור 1)12,13. לביסוס תרמוגרפיית IR כשיטת בחירה למדידת פעילות BAT לאחר ארוחה אצל אנשים בריאים ושמנים או חולים עם סוכרת תהיה השפעה עצומה על התחום. עד היום, תרמוגרפיה IR משמש לקביעת הפעלה הנגרמת על ידי קור של BAT13,14,15. בהיסטוריה האנושית הקרובה, פעילות ה-BAT הנגרמת על ידי קור כבר אינה בולטת במיוחד (עקב חימום נכון של בתי גידול, ביגוד מתאים), בעוד שהפעלת BAT לאחר ארוחה מתרחשת מדי יום. יתר על כן, הוויסות הפיזיולוגי של שני תפקודי BAT אלה באמצעות ההיפותלמוס שונה לחלוטין. לאחר ארוחה, הפעלת תאי עצב המבטאים פרופיומלנוקורטין (POMC) בגרעין ארקואט ההיפותלמוס (Arc) מובילה לעלייה בפעילות העצבים הסימפתטיים באמצעות rRPa16. הפעלה קרה של BAT הנמדדת על ידי תרמוגרפיית IR או PET-CT אינה תקינה כאשר משתמשים בה כמדד לפעילות BAT יומיומית. פעילות מוגברת של BAT לאחר ארוחה מלווה בניצול גלוקוז, אשר בסופו של דבר חשוב לשמירה על הומאוסטזיס גלוקוז, רגישות לאינסולין וויסות יומי של ריכוז גלוקוז. הפעלת BAT לאחר הלידה מובילה לעלייה בצריכת הגלוקוז לאחר הארוחה, ואחריה עלייה בייצור החום ובטמפרטורת הגוף (DIT). זה הוכח כתלוי מין, גיל ו-BMI12. הבדלים מגדריים דומים בהפעלת BAT לאחר ארוחה נצפים בעכברי מעבדה זכרים ונקבות17. ממצאים אלה תואמים הבדלים מגדריים שהתגלו לאחרונה בוויסות של BAT על ידי Burke et al., שהראו כי הוויסות ההיפותלאמי של השחמת BAT באמצעות תת-אוכלוסייה של נוירוני POMC שונה בעכברים זכרים ונקבות18. ההפעלה שלאחר הלידה של BAT קטנה יותר אצל נשים, אוכלוסיות מבוגרות ואנשים שמנים. חוסר הפעלת BAT לאחר ארוחה (ירידה בניצול גלוקוז) עלול להוביל לשכיחות גבוהה יותר של סובלנות גלוקוז לקויה אצל נשים 19,20,21,22. למרבה הצער, רוב המחקרים על הפעלת BAT נעשו רק על גברים. על ידי הפעלת BAT לאחר ארוחה, ספיגת גלוקוז עולה באוכלוסיית הגברים הרזים. אין זה מפתיע שלאחר הפעלת BAT, DIT גבוה יותר בקרב גברים חיוביים ל-BAT 8,9. יתר על כן, השתלת BAT בעכברים זכרים משפרת את הסבילות לגלוקוז, מגבירה את הרגישות לאינסולין ומפחיתה את משקל הגוף ואת מסת השומן23.
PET-CT נכשל כשיטת בחירה למדידת פעילות BAT, במיוחד לאחר ארוחה. לכן פותחה שיטה לא פולשנית ורגישה יותר. תרמוגרפיה IR מאפשרת להעריך את פעילות ה-BAT בחיות מעבדה שונות (עכברי נוק-אאוט), כמו גם במשתתפים אנושיים, ללא קשר למין, גיל או השפעות של תנאים פתולוגיים שונים על פעילות BAT. יתרון נוסף של שיטה זו הוא הפשטות עבור המשתתפים וחיות המעבדה, המאפשרת לנו להעריך את היתרונות הפוטנציאליים של טיפול מאיץ BAT. המחקרים האחרונים המשתמשים בתרמוגרפיה IR לקביעת ההתנהגות הפיזיולוגית של BAT לאחר חשיפה לקור או ארוחה מתוארים בפרסום האחרון של Brasil et al.24.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>0.1% cresyl violet acetate&#160;</td>
			<td>Commonly used chemical</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Device for measuring air temperature and humidity</td>
			<td>Kesterl</td>
			<td>Kestrel 4200</td>
			<td>Certificat of conformity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>External data storage</td>
			<td>Hard Drive with at least 1 TB</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass microscopic slides</td>
			<td>Commonly used</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Small cotton tip swab&#160;</td>
			<td>Urethral swabs</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for analysis</td>
			<td>FLIR Systems, Wilsonville, OR, USA</td>
			<td>FLIR Tools</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for meassurements</td>
			<td>FLIR Systems, Wilsonville, OR, USA</td>
			<td>ResearchIR software</td>
			<td>FLIR ResearchIR Max, version 4.40.12.38 (64-bit)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermac Camera</td>
			<td>FLIR Systems, Wilsonville, OR, USA</td>
			<td>FLIR T-1020</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

infrared thermography for the detection of changes in brown adipose tissue activity

מדידת פעילות רקמת שומן חום (BAT) על ידי טומוגרפיה ממוחשבת של פליטת פוזיטרונים (PET-CT) באמצעות הצטברות של 18F-fluorodeoxyglucose (FDG) לאחר ארוחה או בחולים שמנים או סוכרתיים נכשלת כשיטת הבחירה. הסיבה העיקרית היא כי 18F-FDG מתחרה עם ריכוז פלזמה גלוקוז גבוה לאחר הלידה עבור אותו מוביל גלוקוז על הממברנה של תאי BAT. בנוסף, BAT משתמש בחומצות שומן כמקור אנרגיה גם כן, אשר אינו נראה עם PET-CT ויכול להשתנות יחד עם ריכוז גלוקוז בחולים שמנים וסוכרתיים. לכן, כדי להעריך את החשיבות הפיזיולוגית של BAT בבעלי חיים ובבני אדם, מיושמת שיטת תרמוגרפיה אינפרא אדומה חדשה המשמשת בפרסומים האחרונים.
לאחר צום לילה, פעילות BAT נמדדה על ידי תרמוגרפיה אינפרא אדומה לפני ואחרי ארוחה במתנדבים אנושיים ובנקבות עכברי בר. תוכנת המצלמה מחשבת את טמפרטורת האובייקט באמצעות מרחק מהאובייקט, פליטות העור, טמפרטורת החדר המוחזרת, טמפרטורת האוויר והלחות היחסית. בעכברים, האזור המגולח מעל ה-BAT היה אזור עניין שעבורו נמדדו טמפרטורות ממוצעות ומקסימליות. שלב מחזור הייחום בנקבות עכברים נקבע לאחר ניסוי על ידי מריחות נרתיקיות מוכתמות בתמיסת כתמים סגולה קרזילית (0.1%). במתנדבים בריאים נבחרו שני אזורי עור בצוואר: האזור הסופרקלאביקולרי (מעל עצם הבריח, שם נמצאים תאי BAT) והאזור הבין-קלאביקולרי (בין עצמות הבריח, שם לא זוהתה רקמת BAT). פעילות BAT נקבעת על ידי החיסור של שני ערכים אלה. כמו כן, ניתן לקבוע את הטמפרטורה הממוצעת והמקסימלית של אזורי העור בבעלי חיים ובמשתתפים אנושיים.
שינויים בפעילות ה-BAT לאחר ארוחה שנמדדה על ידי תרמוגרפיה אינפרא-אדומה, שיטה לא פולשנית ורגישה יותר, הוכחו כמין, גיל ושלב במחזור הייחום התלוי בחיות מעבדה. כחלק מהתרמוגנזה הנגרמת על ידי דיאטה, הפעלת BAT בבני אדם הוכחה גם כתלויה במין, גיל ומדד מסת הגוף. קביעה נוספת של השינויים הפתופיזיולוגיים בפעילות BAT לאחר ארוחה תהיה בעלת חשיבות רבה למשתתפים עם ריכוזי פלזמה גבוהים של גלוקוז (השמנת יתר וסוכרת מסוג 2), כמו גם בחיות מעבדה שונות (עכברי נוק-אאוט). שיטה זו היא גם כלי משתנה לקביעת תרופות מפעילות אפשריות שיכולות להצעיר את פעילות BAT.

הדרך הקלה ביותר לקבוע את פעילות ה-BAT היא להפחית את טמפרטורת העור המקסימלית מעל ה-BAT לפני ואחרי ארוחה בבני אדם. דרך טובה יותר לחשב את פעילות ה-BAT היא לבחור שני אזורי עניין: אזור העור מעל ה-BAT, הממוקם באזור הסופרקלוויקולרי, ואזור האינטרקלאביקולרי של העור שבו לא נמצאה רקמת BAT בבני אדם, המיועד כאזו?...

Watch this Scientific Journal Video about Infrared Thermography for the Detection of Changes in Brown Adipose Tissue Activity at JoVE.com

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

כאן אנו מציגים פרוטוקול למדידת פעילות רקמת השומן החום לאחר ארוחה בבני אדם ובחיות מעבדה.

תרמוגרפיה אינפרא אדומה לאיתור שינויים בפעילות רקמת השומן החומה

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

תרמוגרפיה אינפרא אדומה מאפשרת להעריך את פעילות רקמת השומן החום בחיות מעבדה ובמשתתפים אנושיים, ללא קשר למין, גיל או השפעות של מצבים פתולוגיים שונים. PET-CT נכשל כשיטה מועדפת למדידת פעילות רקמת שומן חומה, במיוחד לאחר ארוחה. לכן, פותחה תרמוגרפיה אינפרא אדומה לא פולשנית ורגישה יותר.באמצעות תרמוגרפיה אינפרא אדומה, אנו יכולים לקבוע כי השינויים הפתופיזיולוגיים בפעילות רקמת השומן החום או בפעילות האמבטיה אצל אנשים עם השמנת יתר וסוכרת, ולקבוע תרופה שיכולה להצעיר פעילות רעה בחולים אלה. שיטה זו יכולה לשמש כדי לקבוע את ההשפעות הפיזיולוגיות של הורמונים או לסנתז חומרים טיפוליים על פעילות רעה בבני אדם ובחיות מעבדה. שאלו את המשתתפים אם הם נחים היטב וצמים במשך הלילה.הם ינוחו לפחות 30 דקות לפני המדידות כדי למנוע הפעלה אפשרית של רקמת שומן חומה. בצעו את הניסויים בשעות הבוקר. 15 דקות לפני המדידה, בקשו מהמשתתפים להסיר את בגדיהם העליונים.בזמן שהמשתתפים נחים, הרכיבו את המצלמה התרמית על החצובה ומקמו אותה במרחק של מטר מהמקום שבו יישב המשתתף. חבר את המצלמה התרמית למחשב ולתוכנה בהתאם להוראות היצרן. קבע את הטמפרטורה המשתקפת של החדר על ידי הקלטת רדיד אלומיניום מקומט במרחק מוקד של מטר אחד.לשם כך, בתוכנת המצלמה, הזן את המרחק של אפס מטרים ואת הפליטות של אחד. לאחר מכן, הזן ערכים של לחץ אטמוספרי ולחות יחסית. כדי לקבוע את הטמפרטורה המשתקפת, בחר את צורת הריבוע ובחר החזר השקעה על רדיד האלומיניום.לאחר מכן, בחר את הסמל הראשון משמאל בחלון המצלמה הראשי וקרא את הטמפרטורה הממוצעת, אשר הכרחי לניתוח נוסף. רגע לפני תחילת המדידות, קבעו את טמפרטורת האוויר בחדר ואת לחות האוויר. בתוכנה, מעל חלון המצלמה הראשי, בחר את הסמל השלישי משמאל.בתפריט הנפתח, בחר Edit record settings, פעולה שפותחת חלון חדש. במצב הקלטה, בחר הקלט לדיסק והגדר את הרשומה למשך זמן זה בזמן הרצוי. באפשרויות ההקלטה של אותו חלון, הגבל את קצב ההקלטה לחמישה הרץ ובחר את המיקום שבו יישמרו ההקלטות.סגור את החלון הקיים, פתח את ערוך בתפריט הראשי ובחר העדפות. הזן חמישה בקצב הפריימים של היעד. בחר מקש קיצור / הפעלה מרחוק יכולה לעצור את ההקלטה.ומהתפריט הנפתח, בחר במצב התחלה/עצירה. בזמן המדידה, ודא שרק המשתתף והנסיין נוכחים. הימנעו מתנועת אוויר וודאו שהמשתתף רחוק ממקור קר, מאור שמש או מכל מקור חום כמו נורות.אתר את האזור supraclavicular של הצוואר מעל עצם הבריח, שבו רקמת שומן חום ממוקם. מקם את המשתתף כך שאזור זה יהיה במרחק מוקד של מטר אחד. הקלט סרט קצר במשך 10 עד 15 שניות בקצב פריימים של 5 FPS על-ידי הקשה על מקש F5.ודא שכל המשתתפים אוכלים את אותה ארוחה. לאחר הארוחה, בצע הקלטה חדשה לאחר 30 דקות ולאחר מכן שעה, שעתיים ושלוש על ידי הקשה על F5 באמצעות אותם ערכי הגדרה. יום לפני הניסוי, אספו את המקלון הנרתיקי של החיה ופרשו את התאים על מגלשת זכוכית.הניחו לו להתייבש באוויר. מכתימים את התאים עם 500 מיקרוליטר של 0.1% cresyl סגול אצטט במשך דקה אחת, ולאחר מכן לשטוף אותם שלוש פעמים עם מים. צפו בתאים תחת מיקרוסקופ אור עם הגדלה של פי 100 ותאורת שדה בהיר.לקבוע את השלב של מחזור הייחום מבוסס על מספר leukocytes ותאי אפיתל nucleated ו quantified שנצפו בכתם. בבוקר הניסוי, הכינו את המצלמה התרמית ואת הגדרות ההקלטה. הניחו בזהירות את בעל החיים בכלוב נקי והניחו את הכלוב מתחת למצלמה התרמית במרחק מוקד של מטר.הקלט סרט על-ידי הקשה על F5. שקלו את כדורית המזון לפני נתינתה לכל בעל חיים כדי לחשב את צריכת המזון. אפשרו לבעל החיים לאכול במשך 30 דקות בכלוב שלו ושקלו שוב את כדורית המזון לאחר הארוחה. חזור על מדידות IR 30 דקות, שעה ושעתיים לאחר תחילת הארוחה.לאחר הניסוי, בדוק את השלב של מחזור הייחום אצל נקבות בעלי חיים, כפי שהוצג קודם לכן. עבור כל סרט, הזן את המשתנים בתוכנת המצלמה כגון פליטות העור, טמפרטורת החדר המוחזרת, טמפרטורת האוויר, לחות יחסית והמרחק לאובייקט. בחר את המסגרת המתאימה מהסרט על-ידי הזזת סמן המיקום בתחתית המסך או על-ידי לחיצה על לחצן השהה.בחר את אזור העניין על ידי בחירת הצורה הרצויה של האזור בצד שמאל של החלון הראשי. בחר את הצורה המתאימה ביותר לאזור העור בין השכמה. בעת בחירת אזור העניין, יוצגו הטמפרטורות המינימליות, המקסימליות והממוצעות בצד ימין.בתמונה, המשולש האדום מייצג את נקודת הטמפרטורה המרבית המתועדת, והמשולש הכחול מייצג את הטמפרטורה המינימלית המתועדת. חזור על שלב זה במשך מספר פריימים כדי לוודא שהטמפרטורה הנמדדת יציבה במהלך מספר שניות של ההקלטה. הפחיתו את הטמפרטורות המקסימליות של העור מעל רקמת השומן החומה לפני הארוחה מהטמפרטורות המקסימליות לאחר הארוחה כדי לקבוע את העלייה בפעילות שלאחר הארוחה.פעילות רקמת השומן החום נקבעה על ידי ניתוח שני אזורי עור: אחד מעל רקמת השומן החום והשני באזור הבין-קלאביקולרי כנקודת ייחוס. פעילות רקמת השומן החום חושבה כ-1.8 מעלות צלזיוס מההבדלים בין הטמפרטורות המקסימליות בשני אזורי העור. אבל הפעילות לא יכולה לבוא לידי ביטוי על ידי טמפרטורות מקסימליות של העור מעל רקמת השומן החומה, שכן אין ירידה בטמפרטורת העור גם לאחר שלוש שעות של הארוחה.בעכברים, השינויים בפעילות לאחר ארוחה נמדדו בנקבות דיסטרוס על ידי מדידת הטמפרטורה הממוצעת של העור מעל רקמת השומן החומה. שינויים משמעותיים בפעילות נקבעו 30 דקות לאחר הארוחה רק כאשר נמדדה הטמפרטורה המרבית. בחירה נכונה של נבדקי ביקורת תואמים היא החלק הקשה ביותר במחקרים קליניים, שכן קבוצת ביקורת בריאה ומשתתפים עם מצבים פתולוגיים צריכים להיות דומים ככל האפשר ושונים רק במחלה הנחקרת.בנוסף לפרוטוקול זה, ניתן למדוד את ריכוז הגלוקוז בדם ואת טמפרטורת הגוף, מה שמאפשר ניתוח מתאם בין פעילות גרועה לבין ניצול גלוקוז או עלייה בחום הגוף. טכניקה רגישה ולא פולשנית זו פותחת אפשרויות רבות בקביעת השינויים הפיזיולוגיים והפתופיזיולוגיים של פעילות רקמת השומן החום בסביבות ניסוי ומחקרים אחרים.

Research

JoVE Journal

Medicine

Assessing Teratogenic Changes in a Zebrafish Model of Fetal Alcohol Exposure

הערכת שינויים teratogenic במודל דג הזברה של חשיפה אלכוהול עוברית

Fetal alcohol syndrome (FAS) is a severe manifestation of embryonic exposure to ethanol. It presents with characteristic defects to the face and organs, ...

Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery

רקמות המדמים מטוסי פנטום להערכת יישומי דימות פלואורסצנטי קרוב אינפרא אדום פוטנציאליים בכירורגיה סרטן השד

Inaccuracies in intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status result in suboptimal outcome of breast-conserving surgery ...

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Cerenkov הארת ההדמיה של רקמות Interscapular בראון שומן

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

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

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

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

Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots

Encapsulation תרמוגנית Preadipocytes להשתלה לבסיס מיון רקמת שומן

Cell encapsulation was developed to entrap viable cells within semi-permeable membranes. The engrafted encapsulated cells can exchange low molecular ...

Assessment of Human Adipose Tissue Microvascular Function Using Videomicroscopy

הערכה של רקמת שומן אנושי הפונקציה Microvascular באמצעות Videomicroscopy

While obesity is closely linked to the development of metabolic and cardiovascular disease, little is known about mechanisms that govern these processes. ...

Autologous Microfractured and Purified Adipose Tissue for Arthroscopic Management of Osteochondral Lesions of the Talus

Microfractured עצמיים, רקמת שומן מטוהרים לניהול ארתרוסקופיים של נגעים Osteochondral טאלוס

In recent years, regenerative techniques have been increasingly studied and used to treat osteochondral lesions of the talus. In particular, several ...

Characterization of Immune Cells in Human Adipose Tissue by Using Flow Cytometry

אפיון של תאים חיסוניים בתוך רקמת שומן אנושי באמצעות Cytometry זרימה

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

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

כל הגוף ואת אזורי כימות של האדם פעיל חום רקמת שומן באמצעות 18F-FDG PET/CT...

In endothermic animals, brown adipose tissue (BAT) is activated to produce heat for defending body temperature in response to cold. BAT&#39;s ability to ...

Endotoxin Activity Assay for the Detection of Whole Blood Endotoxemia in Critically Ill Patients

שיטת פעילות אנדוטוקסין לאיתור דם כולו אנדוטוקמיה בחולים חולי אנוש

Lipopolysaccharide, also known as endotoxin, is a fundamental component of gram-negative bacteria and plays a crucial role in the development of sepsis ...