Aktivace hnědé tukové tkáně a výdej energie stimulací kapsinoidů s trimodálním zobrazením pomocí 18-FDG-PET, MRI s tukovou frakcí a infračervenou termografií (TACTICAL-II)

Nyní je známo, že dospělí lidé mají životaschopný hnědý tuk v množstvích, která mohou být kritická pro udržení normálního bazálního metabolismu (BMR) a tělesné hmotnosti, což vyvrací mýtus, že BAT je přítomna pouze během kojeneckého věku pro termoregulaci. Existují údaje naznačující, že obezita je spojena s nedostatečnou BAT. Dosud jedinou známou a pravděpodobně „zlatým standardem“ metodologie zobrazování BAT u lidí je 18-FDG-PET. Zobrazování 18-FDG-PET má však značná omezení vzhledem k omezenému prostorovému rozlišení a netriviální úrovni ionizujícího záření (2,8 mSv). Mezinárodní komise pro radiologickou ochranu doporučuje, aby radiační zátěž pro širokou veřejnost nepřesáhla 1 mSv/rok a 1,5 mSv/rok z radiačního pozadí. Kromě toho 18-FDG-PET závisí na příjmu glukózy BAT, která přímo neměří jeho klíčovou metabolickou aktivitu, jmenovitě oxidaci mastných kyselin. A konečně, PET skeny jsou velmi nákladné. Díky tomu není současný zlatý standard zdaleka ideální jako výzkumný nástroj pro zkoumání fyziologie BAT. Prvním cílem tohoto projektu je tedy vyvinout alternativní aktivovanou zobrazovací metodu BAT, která není založena na ionizujícím záření. Zajímá nás pokrok v infračervené (IR) termografii jako metodě hodnocení aktivity BAT vyvinutím nových algoritmů pro zpracování obrazu pro IR termografii. Mnoho dochované literatury popisuje použití „průměrné teploty“ místo IR tepelného toku pomocí fyzikálních principů přenosu tepla sáláním a termodynamiky ke kvantifikaci tepla z BAT. V minulosti se také většinou používaly IR digitální statické snímky, zatímco žádný neuvedl analýzu IR toku pomocí video sekvence, která přesněji integruje časově proměnný výstup tepelné energie. Bez přesnosti při zachycování a zpracování bohatých IR dat je hodnota IR termografie jako nástroje pro výzkum BAT omezená. Je proto zásadní převést IR snímky na údaje, které odrážejí energetický výdej. Vyvineme, ověříme a použijeme automatické zpracování IR obrazu pomocí počítačového softwaru, který dokáže efektivně vypočítat aktivaci BAT. V tomto návrhu také vylepšíme a ověříme MRI anatomické frakce tuku jako nástroj pro hodnocení objemů BAT na základě vyššího obsahu vody v BAT ve srovnání s obsahem ve WAT. Bylo navrženo zobrazování tukové frakce pomocí MRI, ale nebylo provedeno žádné řádné ověření kvůli obtížnosti při srovnávání dat PET a MRI na BAT. Místo použití farmakologických látek (např. agonisté beta 3-adrenergního receptoru, jako je mirabegron), které lze podávat k aktivaci BAT místo chladového stimulu, použijeme kapsiát (tj. kapsinoidy – nepálivé analogy kapsaicinu v paprikách a chilli), u kterých bylo prokázáno, že účinně stimulují BAT v termoneutrálních podmínkách, jak potvrdily PET skeny. Provedli jsme předběžnou studii schválenou DSRB, která prokázala účinnost kapsinoidů při stimulaci BAT. Existují publikace dokumentující použití MRI k rozlišení BAT od WAT, každá má své výhody a nevýhody. V této studii provedeme studii proof-of-concept simultánním získáním MRI a 18-FDG-PET v duálním fúzním skeneru MRI-PET dostupném v Clinical Imaging Research Center (CIRC) za účelem zobrazení BAT v lidí a korelovat to s IR termografií cervikálních a supraklavikulárních oblastí (SCR) a s rychlostí metabolismu přesně měřenou v celotělovém kalorimetru. Celotělová kalorimetrie je skutečným zlatým standardem pro hodnocení aktivity BAT měřením netřesivé termogeneze. IR byla dosud validována proti 18-FDG-PET u myší a hlodavců, ale ekvivalentní validace u lidí nebyla publikována. Pokud se ukáže, že IR termografie je ekvivalentní nebo lepší než zobrazování 18-FDG-PET, nastaví nový zlatý standard v zobrazování BAT, který bude přínosem pro studium biologie BAT u lidí.