Aktivierung des braunen Fettgewebes und Energieaufwand durch Capsinoide-Stimulation mit Trimodalitäts-Bildgebung unter Verwendung von 18-FDG-PET, Fettfraktions-MRT und Infrarot-Thermografie (TACTICAL-II)

Es ist jetzt bekannt, dass erwachsene Menschen lebensfähiges braunes Fett in Mengen besitzen, die für die Aufrechterhaltung eines normalen Grundumsatzes (BMR) und Körpergewichts entscheidend sein können, was den Mythos widerlegt, dass BAT nur während der Kindheit zur Thermoregulation vorhanden ist. Es gibt Daten, die darauf hindeuten, dass Adipositas mit unzureichender BVT assoziiert ist. Bisher ist die einzige bekannte und wohl „Goldstandard“-Methodik der BAT-Bildgebung beim Menschen 18-FDG-PET. Die 18-FDG-PET-Bildgebung weist jedoch aufgrund ihrer eingeschränkten räumlichen Auflösung und ihrer nicht trivialen Menge an ionisierender Strahlung (2,8 mSv) erhebliche Einschränkungen auf. Die Internationale Kommission für Strahlenschutz empfiehlt, dass die Strahlenexposition für die breite Öffentlichkeit 1 mSv/Jahr und 1,5 mSv/Jahr durch Hintergrundstrahlung nicht überschreiten sollte. Darüber hinaus hängt 18-FDG-PET von der Glukoseaufnahme durch BAT ab, das seine Schlüsselstoffwechselaktivität, nämlich die Fettsäureoxidation, nicht direkt misst. Schließlich sind PET-Scans sehr kostspielig. Dies macht den gegenwärtigen Goldstandard alles andere als ideal als Forschungsinstrument zur Untersuchung der BVT-Physiologie. Daher ist das erste Ziel dieses Projekts die Entwicklung eines alternativen aktivierten BAT-Bildgebungsverfahrens, das nicht auf ionisierender Strahlung basiert. Wir sind daran interessiert, die Infrarot (IR)-Thermografie als Methode zur Bewertung der BVT-Aktivität voranzutreiben, indem wir einen neuartigen Bildverarbeitungsalgorithmus für die IR-Thermografie entwickeln. Viel vorhandene Literatur beschreibt die Verwendung von "Durchschnittstemperatur" anstelle von IR-Wärmefluss unter Verwendung der physikalischen Prinzipien der Strahlungswärmeübertragung und Thermodynamik, um Wärme von BVT zu quantifizieren. Außerdem wurden in der Vergangenheit hauptsächlich digitale IR-Standbilder verwendet, während niemand über die Analyse des IR-Flusses unter Verwendung einer Videosequenz berichtet hat, die die zeitveränderliche Wärmeenergieabgabe genauer integriert. Ohne Präzision bei der Erfassung und Verarbeitung der reichhaltigen IR-Daten ist der Wert der IR-Thermografie als Werkzeug für die BVT-Forschung begrenzt. Es ist daher entscheidend, die IR-Bilder in eine Anzeige umzuwandeln, die die Energieabgabe widerspiegelt. Wir werden daher eine automatische IR-Bildverarbeitung mit Computersoftware entwickeln, validieren und anwenden, die die BVT-Aktivierung effizient berechnen kann. In diesem Vorschlag werden wir auch die anatomische Fettfraktions-MRT als Werkzeug zur Bewertung von BAT-Volumina basierend auf dem höheren Wassergehalt in BAT im Vergleich zu dem in WAT verbessern und validieren. Die Bildgebung der Fettfraktion durch MRT wurde vorgeschlagen, aber aufgrund der Schwierigkeit, PET- und MRT-Daten zu BAT abzugleichen, wurde keine angemessene Validierung durchgeführt. Anstatt pharmakologische Mittel (z. Beta-3-adrenerge Rezeptoragonisten wie Mirabegron), die anstelle eines Kältereizes zur Aktivierung von BAT verabreicht werden können, verwenden wir Capsiate (d. h. Capsinoide - nicht scharfe Analoga von Capsaicin in Paprika und Chilis), die nachweislich BAT unter thermoneutralen Bedingungen wirksam stimulieren, wie durch PET-Scans bestätigt wurde. Wir haben eine vom DSRB genehmigte vorläufige Studie durchgeführt, die die Wirksamkeit von Capsinoiden bei der Stimulierung von BAT zeigte. Es gibt Veröffentlichungen, die die Verwendung von MRT bei der Unterscheidung von BAT und WAT dokumentieren, jede mit ihren Vor- und Nachteilen. In dieser vorliegenden Studie werden wir eine Proof-of-Concept-Studie durch gleichzeitige Erfassung von MRT und 18-FDG-PET in einem MRT-PET-Fusionsscanner mit zwei Modalitäten durchführen, der am Clinical Imaging Research Center (CIRC) verfügbar ist, um BAT abzubilden Menschen, und korrelieren dies mit der IR-Thermografie der zervikalen und supraklavikulären Regionen (SCR) und mit der Stoffwechselrate, die in einem Ganzkörperkalorimeter genau gemessen wird. Die Ganzkörperkalorimetrie ist der echte Goldstandard zur Beurteilung der BAT-Aktivität durch Messung der zitterfreien Thermogenese. IR wurde bisher gegen 18-FDG-PET bei Mäusen und Nagetieren validiert, aber eine gleichwertige Validierung beim Menschen wurde nicht veröffentlicht. Wenn sich herausstellt, dass die IR-Thermografie der 18-FDG-PET-Bildgebung gleichwertig oder überlegen ist, wird sie einen neuen Goldstandard in der BAT-Bildgebung setzen, was ein Segen für das Studium der BAT-Biologie beim Menschen sein wird.