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

Denna studie finansierades av den kroatiska vetenskapsstiftelsens forskningsbidrag (IP-2018-01-7416).

Alla försök på försöksdjur har godkänts av den nationella etikkommittén och jordbruksministeriet (EP 185/2018). Experimenten utfördes i enlighet med den etiska kodexen från det kroatiska samhället för försöksdjursvetenskap och ARRIVE-riktlinjerna. Alla procedurer som utfördes i studier med mänskliga deltagare var i enlighet med Helsingforsdeklarationen och godkänd av etikkommittén vid universitetet i Zagreb, School of Medicine (UP/I-322-01/18-01/56). I denna studie presenterar vi resultaten från tre kvi...

<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>

Nya studier presenterar växande bevis för den fysiologiska regleringen och betydelsen av BAT-aktivitet hos vuxna människor och djur vid utveckling av fetma och diabetes mellitus. Dessutom håller möjlig BAT-aktivering av exogena aktivatorer på att bli ett mål för läkemedelsföretag. För att kunna uppskatta den fysiologiska regleringen och patofysiologiska betydelsen av BAT vid mycket betungande sjukdomar, samt upptäcka ett potentiellt terapeutiskt tillvägagångssätt, blir infraröd termografi den metod som va...

Brun fettvävnad (BAT), i motsats till vit fettvävnad (WAT), lagrar inte utan spenderar snarare energi. Vid sympatisk stimulering använder BAT fettsyror och glukos och producerar värme genom aktivering av frikopplingsprotein 1 (UCP1). UCP1: s funktion är att använda en H + gradient mellan två mitokondriella membran för att producera värme istället för ATP. BAT:s funktion är att öka värmeproduktionen under kalla förhållanden, vilket leder till en ökning av energiförbrukningen1. Efter kall exponering hämmar sensoriska ingångar från huden värmekänsliga neuroner i median preoptisk (MnPO) kärna i det hypotalamiska preoptiska området (POA), vilket minskar den hämmande effekten av POA-neuroner på rostral raphe pallidus (rRPa). Aktiveringen av rRPa-neuroner ökar den sympatiska aktiviteten, vilket följs av en ökning av BAT-aktiviteten 2,3. Kallinducerad BAT-aktivering förbättrar insulinkänsligheten hos människa4, och denna aktivitet minskar hos människor med ökat kroppsmasseindex (BMI) och ålder 1,5,6,7.
Bortsett från dess roll i kallinducerad termogenes, efter en måltid, ökar glukosupptaget i BAT i den magra manliga befolkningen, vilket bidrar till dietinducerad termogenes (DIT), vilket är högre hos BAT-positiva manliga försökspersoner 8,9. Den senaste tekniken som används för att mäta BAT-aktivitet är datortomografi med positronemissionstomografi, känd som PET-CT. Denna metod bestämmer BAT-aktiviteten genom att mäta ackumuleringen av radiotracern fluorodeoxiglukos (18F-FDG). PET-CT fungerar dock inte som val av metod för att detektera aktivering av BAT efter en måltid. En av anledningarna är att 18F-FDG efter en måltid konkurrerar med postprandial hyperglykemi om samma glukostransportör, vilket gör den olämplig för att bestämma BAT-aktivering efter en måltid, särskilt vid jämförelse av BAT-aktivitet hos friska och diabetiska deltagare med möjliga skillnader i blodsockerkoncentrationer. BAT använder dessutom fettsyror som energikälla för värmeproduktion, vilket inte syns med PET-CT. 18 F-FDG-ackumulering i BAT efter en måltid är knappt synlig10 och tolkas därför som ett negativt resultat i de flesta fall. Föga förvånande föreslogs det nyligen att aktiveringen av BAT är mer uttalad i den mänskliga populationen än vi tidigare trott. Därför är det nödvändigt med en ny metod för att upptäcka BAT-aktivitet och dess inblandning i metaboliska störningar7. Ett försök att lösa detta problem är att mäta volymen BAT med magnetisk resonanstomografi (MRT) hos prediabetiker och patienter med diabetes mellitus typ 2 (T2DM) med insulinresistens11. BAT-volymen mätt med MRT är dock inte en tillräcklig indikator för att uppskatta den dagliga funktionen och användningen av glukos och fettsyror med BAT. För att uppskatta verkliga skillnader i BAT-aktivitet hos friska jämfört med T2DM-patienter behövs därför ett nytt tillvägagångssätt som ger möjlighet att ta reda på den patologiska mekanismen för BAT-funktionsfel hos T2DM-patienter.
För att bestämma aktiveringen av BAT utförde vi mätningar av BAT-värmeproduktionen före och efter en måltid med infraröd (IR) termografi (figur 1)12,13. Att etablera IR-termografi som en metod för att mäta BAT-aktivitet efter en måltid hos friska och feta individer eller patienter med diabetes mellitus kommer att ha en enorm inverkan på fältet. Än idag används IR-termografi för bestämning av kallinducerad aktivering av BAT13,14,15. Under senare tid i mänskligheten är den kallinducerade BAT-aktiviteten inte särskilt uttalad längre (på grund av korrekt uppvärmning av livsmiljöer, lämpliga kläder), medan BAT-aktivering efter en måltid sker varje dag. Dessutom är den fysiologiska regleringen av dessa två BAT-funktioner via hypotalamus helt annorlunda. Efter en måltid leder aktiveringen av proopiomelanokortin (POMC)-uttryckande neuroner i den hypotalamiska bågformiga kärnan (Arc) till en ökning av sympatisk nervaktivitet via rRPa16. Kallinducerad aktivering av BAT mätt med IR-termografi eller PET-CT är felaktig när den används som ett mått för daglig BAT-aktivitet. Ökad BAT-aktivitet efter en måltid följs av glukosutnyttjande, vilket i slutändan är viktigt för att upprätthålla glukoshomeostas, insulinkänslighet och den dagliga regleringen av glukoskoncentrationen. Postprandial BAT-aktivering leder till en ökning av postprandial glukosförbrukning, följt av en ökning av värmeproduktion och kroppstemperatur (DIT). Detta visade sig vara kön, ålder och BMI-beroende12. Liknande könsskillnader i BAT-aktivering efter måltid observeras hos han- och honlaboratoriemöss17. Dessa fynd motsvarar nyligen upptäckta könsskillnader i regleringen av BAT av Burke et al., som visade att den hypotalamiska regleringen av BAT browning via en subpopulation av POMC-neuroner skiljer sig åt hos manliga och kvinnliga möss18. Den postprandiella aktiveringen av BAT är mindre hos kvinnor, äldre populationer och feta personer. Avsaknad av BAT-aktivering efter måltid (minskat glukosutnyttjande) kan leda till en högre prevalens av nedsatt glukostolerans hos kvinnor 19,20,21,22. Tyvärr gjordes majoriteten av studierna om BAT-aktivering endast på män. Genom att aktivera BAT efter en måltid ökar glukosupptaget i den magra manliga populationen. Det är inte förvånande att DIT efter BAT-aktivering är högre hos BAT-positiva manliga försökspersoner 8,9. Dessutom förbättrar BAT-transplantation hos hanmöss glukostoleransen, ökar insulinkänsligheten och minskar kroppsvikt och fettmassa23.
PET-CT misslyckas som en valfri metod för att mäta BAT-aktivitet, särskilt efter en måltid. Därför utvecklades en icke-invasiv och känsligare metod. IR-termografi möjliggör uppskattning av BAT-aktivitet hos olika försöksdjur (knock-out-möss) och hos människor, oavsett kön, ålder eller effekterna av olika patologiska tillstånd på BAT-aktiviteten. En ytterligare fördel med denna metod är enkelheten för deltagare och försöksdjur, vilket gör att vi kan uppskatta de potentiella fördelarna med BAT-boosterbehandling. De nyligen genomförda studierna med IR-termografi för att bestämma det fysiologiska beteendet hos BAT efter kall exponering eller en måltid beskrivs i den senaste publikationen av 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

Mätning av brun fettvävnadsaktivitet (BAT) genom positronemissionstomografi datortomografi (PET-CT) via ackumulering av 18F-fluorodeoxiglukos (FDG) efter en måltid eller hos överviktiga eller diabetiska patienter misslyckas som valmetod. Huvudorsaken är att 18F-FDG konkurrerar med den postprandiella höga glukosplasmakoncentrationen om samma glukostransportör på BAT-cellernas membran. Dessutom använder BAT fettsyror som energikälla, vilket inte syns med PET-CT och kan ändras tillsammans med glukoskoncentrationen hos överviktiga och diabetiska patienter. För att uppskatta den fysiologiska betydelsen av BAT hos djur och människor används därför en ny infraröd termografimetod som används i senare publikationer.
Efter fasta över natten mättes BAT-aktiviteten med infraröd termografi före och efter en måltid hos frivilliga försökspersoner och honmöss av vildtyp. Kameraprogramvaran beräknar objektets temperatur med hjälp av avstånd från objektet, hudens emissivitet, reflekterad rumstemperatur, lufttemperatur och relativ luftfuktighet. Hos möss var det rakade området ovanför BAT ett intressant område för vilket genomsnittliga och maximala temperaturer mättes. Fasen av estrouscykeln hos kvinnliga möss bestämdes efter ett experiment med vaginala utstryk färgade med kresylviolett (0,1%) fläcklösning. Hos friska frivilliga valdes två hudområden i nacken: det supraklavikulära området (ovanför nyckelbenet, där BAT-celler finns) och det interklavikulära området (mellan nyckelbenen, där ingen BAT-vävnad detekteras). BAT-aktiviteten bestäms av subtraktionen av dessa två värden. Dessutom kan de genomsnittliga och maximala temperaturerna i hudområden bestämmas hos djur och mänskliga deltagare.
Förändringar i BAT-aktivitet efter en måltid mätt med infraröd termografi, en icke-invasiv och känsligare metod, visade sig vara beroende av kön, ålder och fas i brunstcykeln hos försöksdjur. Som en del av kostinducerad termogenes har BAT-aktivering hos människor också visat sig vara beroende av kön, ålder och kroppsmassindex. Ytterligare bestämning av patofysiologiska förändringar i BAT-aktivitet efter en måltid kommer att vara av stor betydelse för deltagare med höga plasmakoncentrationer av glukos (fetma och diabetes mellitus typ 2), liksom hos olika försöksdjur (knock-out-möss). Denna metod är också ett variabelt verktyg för att bestämma möjliga aktiverande läkemedel som kan föryngra BAT-aktiviteten.

Det enklaste sättet att fastställa BAT-aktivitet är att subtrahera den maximala hudtemperaturen över BAT före och efter en måltid hos försökspersoner. Ett bättre sätt att beräkna BAT-aktivitet är att välja två intressanta regioner: hudområdet ovanför BAT, som ligger i det supraklavikulära området, och det interklavikulära området i huden där ingen BAT-vävnad finns hos människor, som betecknas som referensområde (enligt PET-CT; Figur 1). BAT-aktiviteten bestäms sedan ...

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

Här presenterar vi ett protokoll för mätning av brun fettvävnadsaktivitet efter en måltid hos människor och försöksdjur.

Infraröd termografi för detektion av förändringar i brun fettvävnadsaktivitet

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

Infraröd termografi möjliggör uppskattning av brun fettvävnadsaktivitet hos laboratoriedjur och mänskliga deltagare, oavsett kön, ålder eller effekterna av olika patologiska tillstånd. PET-CT misslyckas som en metod för att mäta brun fettvävnadsaktivitet, särskilt efter en måltid. Därför utvecklades en icke-invasiv och känsligare infraröd termografi.Med hjälp av infraröd termografi kan vi bestämma att patofysiologiska förändringar i brun fettvävnadsaktivitet eller badaktivitet hos personer med fetma och diabetes mellitus och bestämma läkemedel som kan föryngra dålig aktivitet hos dessa patienter. Denna metod kan användas för att bestämma de fysiologiska effekterna av hormoner eller syntetisera terapeutiska ämnen på dålig aktivitet hos människor och försöksdjur. Fråga deltagarna om de är utvilade och fastar över natten.De kommer att vila i minst 30 minuter före mätningar för att undvika eventuell aktivering av brun fettvävnad. Utför experimenten på morgontimmarna. 15 minuter före mätningen, be deltagarna att ta av sig sina överkläder.Medan deltagarna vilar, montera värmekameran på stativet och placera den en meter från den plats där deltagaren ska sitta. Anslut värmekameran till en dator och programvara enligt tillverkarens anvisningar. Bestäm rummets reflekterade temperatur genom att spela in skrynklig aluminiumfolie på ett brännvidd på en meter.För att göra det, i kameraprogramvaran, mata in avståndet på noll meter och emissiviteten på en. Ange sedan värden för atmosfärstryck och relativ luftfuktighet. För att bestämma reflekterad temperatur, välj den fyrkantiga formen och välj en ROI på aluminiumfolien.Välj sedan den första ikonen från vänster i huvudkamerafönstret och läs medeltemperaturen, vilket är nödvändigt för vidare analys. Strax innan mätningarna påbörjas, bestäm rumstemperaturen och luftfuktigheten. I programvaran, ovanför huvudkamerafönstret, väljer du den tredje ikonen från vänster.I popupmenyn väljer du Redigera postinställningar, vilket öppnar ett nytt fönster. I inspelningsläge väljer du Spela in på disk och ställer in posten för den här varaktigheten vid önskad tidpunkt. I inspelningsalternativen i samma fönster begränsar du inspelningshastigheten till fem hertz och väljer den plats där inspelningarna ska sparas.Stäng det befintliga fönstret, öppna Redigera i huvudmenyn och välj Inställningar. Ange fem i målbildfrekvensen. Välj snabbtangent / fjärrstart kan stoppa inspelningen.Och från rullgardinsmenyn väljer du I Start / stoppläge. Vid tidpunkten för mätningen, se till att endast deltagaren och experimenten är närvarande. Undvik luftrörelser och se till att deltagaren är borta från kallt drag, solljus eller någon värmekälla som glödlampor.Leta reda på det supraklavikulära området i nacken ovanför kragebenet, där brun fettvävnad finns. Placera deltagaren så att detta område är på en meters brännvidd. Spela in en kort film i 10 till 15 sekunder med en bildhastighet på 5 FPS genom att trycka på F5-tangenten.Se till att alla deltagare äter samma måltid. Efter måltiden, gör en ny inspelning vid 30 minuter och sedan en, två och tre timmar genom att trycka på F5 med samma inställningsvärden. Dagen före experimentet, samla djurets vaginala pinne och sprida cellerna på en glasskiva.Låt det lufttorka. Färga cellerna med 500 mikroliter 0,1% cresylviolettacetat i en minut och skölj dem sedan tre gånger med vatten. Visa cellerna under ett ljusmikroskop med 100 gånger förstoring och ljusfältbelysning.Bestäm fasen av estrouscykeln baserat på antalet leukocyter och kärnförsedda och kvantifierade epitelceller som observerats i smeten. På morgonen av experimentet, förbered värmekameran och inspelningsinställningarna. Placera försiktigt djuret i en ren bur och placera buret under värmekameran på ett brännvidd på en meter.Spela in en film genom att trycka på F5. Väg matpelleten innan du ger den till varje djur för att beräkna matintaget. Låt djuret äta i 30 minuter i sin bur och väga matpelleten igen efter måltiden. Upprepa IR-mätningar 30 minuter, en timme och två timmar efter att en måltid har påbörjats.Efter experimentet, testa fasen av estrouscykeln hos kvinnliga djur, som visats tidigare. För varje film anger du variablerna i kameraprogramvaran, t.ex. hudemissivitet, reflekterad rumstemperatur, lufttemperatur, relativ luftfuktighet och avstånd till objektet. Välj lämplig bildruta från filmen genom att flytta uppspelningshuvudet längst ned på skärmen eller genom att trycka på pausknappen.Välj intresseområde genom att välja önskad form på området till vänster om huvudfönstret. Välj den form som bäst motsvarar hudområdet mellan skulderbladen. När du väljer intresseområde visas de minimala, maximala och genomsnittliga temperaturerna till höger.I bilden representerar den röda triangeln punkten för maximal inspelad temperatur och den blå triangeln representerar den minsta registrerade temperaturen. Upprepa detta steg för flera bildrutor för att vara säker på att den uppmätta temperaturen är stabil under några sekunder av inspelningen. Subtrahera de maximala temperaturerna i huden ovanför den bruna fettvävnaden före en måltid från de maximala temperaturerna efter en måltid för att bestämma ökningen av postprandial aktivitet.Brun fettvävnadsaktivitet bestämdes genom att analysera två hudområden:en ovanför den bruna fettvävnaden och den andra i det interklavikulära området som referenspunkt. Den bruna fettvävnadsaktiviteten beräknades som 1,8 grader Celsius från skillnaderna mellan maximala temperaturer i båda hudområdena. Men aktiviteten kan inte presenteras av maximala temperaturer i huden ovanför den bruna fettvävnaden, eftersom det inte finns någon minskning av hudtemperaturen även efter tre timmar efter måltiden.Hos möss mättes förändringarna i aktivitet efter en måltid hos diestrus honor genom att mäta medeltemperaturen i huden ovanför brun fettvävnad. Signifikanta förändringar i aktivitet bestämdes 30 minuter efter en måltid endast när den maximala temperaturen mättes. Korrekt urval av matchande kontrollpersoner är den svåraste delen av kliniska studier eftersom friska kontroller och deltagare med patologiska tillstånd bör vara så lika som möjligt och skilja sig endast åt i den undersökta sjukdomen.Förutom detta protokoll kan blodsockerkoncentration och kroppstemperatur mätas, vilket möjliggör korrelationsanalys mellan dålig aktivitet och glukosutnyttjande eller ökning av kroppstemperaturen. Denna känsliga och icke-invasiva teknik öppnar många möjligheter att bestämma de fysiologiska och patofysiologiska förändringarna av brun fettvävnadsaktivitet i andra experimentella inställningar och studier.

Research

JoVE Journal

Medicine

Assessing Teratogenic Changes in a Zebrafish Model of Fetal Alcohol Exposure

Bedömning Teratogena Förändringar i ett Zebrafish modell av Fetal Alcohol Exponering

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

Vävnads simulera Phantoms för bedömning Potentiella nära infraröda fluorescens bildåtergivning i bröstcancer kirurgi

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 Luminiscens avbildning av interscapular Brun fettvävnad

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

Human brun fettvävnad Depåer Segmenterad Automatiskt genom positronemissionstomografi / datortomografi och Registrerade 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 ...

Encapsulation Thermogenic Preadipocytes for Transplantation into Adipose Tissue Depots

Inkapslings Thermogenic preadipocyter för transplantation till fettvävnad Depåer

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

Bedömning av Human fettväv mikrovaskulära funktion med hjälp av 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

Autolog Microfractured och renat fettvävnad för artroskopisk hantering av osteokondrala lesioner av Talus

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

Karakterisering av immunceller i mänsklig fettvävnad med hjälp av flödescytometri

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

Hela kroppen och regionala kvantifiering av aktiva mänskliga brun fettvävnad använda 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

Endotoxin aktivitet analys för detektion av helblod endotoxemia hos kritiskt sjuka patienter

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