Aktivering af brunt fedtvæv og energiforbrug ved capsinoid-stimulering med trimodalitetsbilleddannelse ved hjælp af 18-FDG-PET, fedtfraktion MR og infrarød termografi (TACTICAL-II)

Det er nu kendt, at voksne mennesker besidder levedygtigt brunt fedt i mængder, der kan være kritiske for opretholdelse af en normal basal metabolisk hastighed (BMR) og kropsvægt, hvilket afliver myten om, at BAT kun er til stede under barndommen til termoregulering. Der er data, der tyder på, at fedme er forbundet med utilstrækkelig BAT. Indtil videre er den eneste kendte og velsagtens 'guldstandard'-metode til BAT-billeddannelse hos mennesker 18-FDG-PET. Alligevel har 18-FDG-PET-billeddannelse betydelige begrænsninger på grund af dens begrænsede rumlige opløsning og dets ikke-trivielle niveau af ioniserende stråling (2,8 mSv). Den Internationale Kommission for Strålebeskyttelse anbefaler, at strålingseksponeringen for offentligheden ikke overstiger 1 mSv/år og 1,5 mSv/år fra baggrundsstråling. Derudover er 18-FDG-PET afhængig af glukoseoptagelse af BAT, som ikke direkte måler dets centrale metaboliske aktivitet, nemlig fedtsyreoxidation. Endelig er PET-scanninger meget dyre. Dette gør den nuværende guldstandard langt fra ideel som et forskningsværktøj til at undersøge BAT-fysiologi. Det første formål med dette projekt er således at udvikle en alternativ aktiveret BAT billeddannelsesmetode, der ikke er baseret på ioniserende stråling. Vi er interesserede i at fremme infrarød (IR) termografi som en metode til at vurdere BAT-aktivitet ved at udvikle en ny billedbehandlingsalgoritme til IR-termografi. Meget eksisterende litteratur beskriver brugen af ​​"gennemsnitstemperatur" i stedet for IR-varmeflux ved hjælp af de fysiske principper for strålingsvarmeoverførsel og termodynamik til at kvantificere varme fra BAT. Også IR digitale still-shots blev for det meste brugt i fortiden, hvorimod ingen har rapporteret analysen af ​​IR-flux ved hjælp af en videosekvens, som mere præcist integrerer tidsvarierende varmeenergioutput. Uden præcision i opsamling og behandling af de rige IR-data er værdien af ​​IR-termografi som et værktøj til BAT-forskning begrænset. Det er derfor afgørende at konvertere IR-billederne til en udlæsning, der afspejler energioutput. Vi vil således udvikle, validere og anvende automatisk IR-billedbehandling med computersoftware, der effektivt kan beregne BAT-aktivering. I dette forslag vil vi også forbedre og validere anatomisk fedtfraktion MRI som et værktøj til at evaluere BAT-volumener baseret på det højere vandindhold i BAT sammenlignet med det i WAT. Fedtfraktionsbilleddannelse ved MR er blevet foreslået, men der er ikke foretaget nogen ordentlig validering på grund af vanskeligheden ved at matche PET- og MR-data om BAT. I stedet for at bruge farmakologiske midler (f. beta 3-adrenerge receptoragonister såsom mirabegron), som kan administreres for at aktivere BAT i stedet for kuldestimulus, vil vi anvende capsiat (dvs. capsinoider - ikke-krydrede analoger af capsaicin i peberfrugter og chili), som har vist sig effektivt at stimulere BAT under termoneutrale forhold, som bekræftet af PET-scanninger. Vi har gennemført en foreløbig undersøgelse godkendt af DSRB, der viste effektiviteten af ​​capsinoider til at stimulere BAT. Der findes publikationer, der dokumenterer brugen af ​​MR til at skelne mellem BAT og WAT, hver med deres fordele og ulemper. I denne nuværende undersøgelse vil vi udføre et proof-of-concept-studie ved samtidig erhvervelse af MRI og 18-FDG-PET i en dual-modality fusion MRI-PET scanner tilgængelig på Clinical Imaging Research Center (CIRC) for at afbilde BAT i mennesker, og korreler dette med IR-termografi af de cervikale og supraclavikulære regioner (SCR) og med metabolisk hastighed målt nøjagtigt i et helkropskalorimeter. Helkropskalorimetri er den rigtige guldstandard til at vurdere BAT-aktivitet ved at måle ikke-rystende termogenese. IR er hidtil blevet valideret mod 18-FDG-PET hos mus og gnavere, men tilsvarende validering hos mennesker er ikke offentliggjort. Hvis IR-termografi viser sig at være ækvivalent med eller bedre end 18-FDG-PET-billeddannelse, vil det sætte en ny guldstandard inden for BAT-billeddannelse, som vil være en velsignelse for studier af BAT-biologi hos mennesker.