Zirkadianer Stoffwechsel des braunen Fettgewebes

Braunes Fettgewebe ist eine Form von Fett, das Glukose verstoffwechseln kann, um Wärme zu erzeugen. Wenn es aktiv ist, kann es viel Glukose in thermische Energie umwandeln. Die Aktivierung von braunem Fett könnte möglicherweise helfen, Fettleibigkeit zu bekämpfen, indem der Grundumsatz erhöht wird. Die Aktivierung und Signalisierung von braunem Fett ist jedoch kaum bekannt. In einem Mausmodell haben wir kürzlich gezeigt, dass es eine signifikante zirkadiane Variation bei der Aktivierung von braunem Fett gibt, und wir haben auch das Gen entdeckt, das für die zirkadianen Veränderungen verantwortlich ist (Gerhart-Hines et al, Nature 2013). Insbesondere haben wir gezeigt, dass bei Wildtypmäusen die Aktivierung von braunem Fett nachts hoch und tagsüber niedrig ist. Ob die Aktivierung von braunem Fett beim Menschen eine zirkadiane Komponente hat, ist derzeit nicht bekannt. Zu zeigen, dass die Aktivierung von braunem Fett beim Menschen ähnlichen zirkadianen Rhythmen wie bei Mäusen unterliegt, wäre ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Signalübertragung der Aktivierung und könnte helfen, mögliche Strategien zur Steuerung der Aktivierung aufzuklären. Positronen-Emissions-Tomographie/Computertomographie (PET/CT) ist eine hybride Bildgebungsmodalität, die die Bildgebung von Positronen emittierenden Isotopen wie Fluor-18 (F-18) zusammen mit anatomischer Bildgebung mit Röntgenstrahlen ermöglicht. Die physiologischen Informationen aus der PET-Komponente werden zusammen mit den anatomischen Informationen aus der CT-Komponente registriert, was eine genaue Lokalisierung und Quantifizierung physiologischer Prozesse ermöglicht. Das am häufigsten klinisch verwendete Positronen emittierende Radiopharmakon ist F-18-Fluordeoxyglucose (FDG). Es ist ein Glukose-Analogon, das von Glukosetransportern aufgenommen und von Hexokinase zu FDG-6P phosphoryliert wird. Die Isomerase, das nächste Enzym im glykolytischen Weg, ist jedoch gegenüber FDG-6P inaktiv und wird daher größtenteils in der Zelle eingefangen. Daher liefert FDG PET/CT eine Karte der relativen Menge an Glukoseaufnahme und Phosphorylierung über das Intervall von der Injektion bis zum Scan. Aktiviertes braunes Fett hat eine robuste FDG-Aufnahme mit einem sehr intensiven sichtbaren Signal. Daher kann die FDG-PET/CT sowohl zur Bestimmung, ob eine Person zum Zeitpunkt des Scans aktiviertes braunes Fett hat, als auch zur Quantifizierung des Gesamtstoffwechsels im Fett verwendet werden. Unser Hauptziel ist es, Pilotdaten über das mögliche Vorhandensein von zirkadianen Schwankungen bei der Aufnahme von braunem Fett bei jungen, gesunden, schlanken männlichen Freiwilligen zu sammeln. Wir planen, dies zu tun, indem wir zwei FDG-PET / CT-Scans im Abstand von 12 Stunden durchführen, während der Patient vor beiden Scans in einer temperatur- und diätkontrollierten Umgebung bleibt. Unsere Haupthypothese ist, dass die Aktivität von braunem Fett tagsüber höher ist als nachts (da sich der zirkadiane Rhythmus von Mensch und Maus umkehrt). Wir werden auch die Messung von Cortisol mit den FDG-Injektionen koppeln, da der Cortisolspiegel wertvolle unabhängige Informationen über den zirkadianen Rhythmus liefert.