Ruskean rasvakudoksen aktivointi ja energiankulutus kapsinoidi-stimulaatiolla 18-FDG-PET:llä, rasvafraktio-MRI:llä ja infrapunatermografialla (TACTICAL-II)

Nyt tiedetään, että aikuisilla ihmisillä on elinkelpoista ruskeaa rasvaa määriä, jotka voivat olla kriittisiä normaalin perusaineenvaihdunnan (BMR) ja ruumiinpainon ylläpitämiselle, mikä kumoaa myytin siitä, että BAT-tekniikkaa on läsnä vain vauvaiässä lämmönsäätelyssä. On olemassa tietoja, jotka viittaavat siihen, että liikalihavuus liittyy riittämättömään BAT-tekniikkaan. Toistaiseksi ainoa tunnettu ja luultavasti "kultastandardi" menetelmä ihmisten BAT-kuvaukseen on 18-FDG-PET. Silti 18-FDG-PET-kuvauksella on merkittäviä rajoituksia sen rajoitetun avaruudellisen resoluution ja sen ei-triviaalisen ionisoivan säteilyn (2,8 mSv) vuoksi. Kansainvälinen säteilysuojelukomissio suosittelee, että väestön säteilyaltistus ei saisi ylittää 1 mSv/vuosi ja 1,5 mSv/vuosi taustasäteilystä. Lisäksi 18-FDG-PET riippuu BAT:n glukoosin ottamisesta, joka ei suoraan mittaa sen keskeistä metabolista aktiivisuutta, nimittäin rasvahappojen hapettumista. Lopuksi PET-skannaukset ovat erittäin kalliita. Tämä tekee nykyisestä kultastandardista kaukana ihanteellisesta tutkimusvälineestä BAT-fysiologian tutkimiseen. Siksi tämän projektin ensimmäisenä tavoitteena on kehittää vaihtoehtoinen aktivoitu BAT-kuvausmenetelmä, joka ei perustu ionisoivaan säteilyyn. Olemme kiinnostuneita kehittämään infrapuna (IR) -termografiaa menetelmänä arvioida BAT-aktiivisuutta kehittämällä uusia kuvankäsittelyalgoritmeja IR-termografiaa varten. Paljon olemassa olevaa kirjallisuutta kuvaa "keskilämpötilan" käyttöä IR-lämpövuon sijaan käyttämällä säteilylämmönsiirron ja termodynamiikan fysikaalisia periaatteita BAT-lämmön kvantifioimiseksi. Myös IR-digitaalisia still-kuvia käytettiin enimmäkseen aiemmin, kun taas yksikään ei ole raportoinut IR-vuon analyysistä käyttämällä videosekvenssiä, joka integroi tarkemmin ajassa vaihtelevan lämpöenergian tuoton. Ilman tarkkuutta rikkaiden IR-tietojen kaappaamisessa ja käsittelyssä IR-termografian arvo BAT-tutkimuksen työkaluna on rajallinen. Siksi on ratkaisevan tärkeää muuntaa IR-kuvat lukemaksi, joka heijastaa energiantuotantoa. Kehitämme, validoimme ja käytämme automaattista IR-kuvankäsittelyä tietokoneohjelmistolla, joka pystyy laskemaan BAT-aktivoinnin tehokkaasti. Tässä ehdotuksessa parannamme ja validoimme myös anatomisen rasvafraktion MRI:n työkaluna BAT-määrien arvioinnissa perustuen BAT:n korkeampaan vesipitoisuuteen verrattuna WAT:n vesipitoisuuteen. Rasvafraktion kuvantamista MRI:llä on ehdotettu, mutta asianmukaista validointia ei ole tehty, koska PET- ja MRI-tietojen yhteensovittaminen BAT-tekniikalla on vaikeaa. Sen sijaan, että käyttäisit farmakologisia aineita (esim. beeta-3-adrenergisen reseptorin agonisteja, kuten mirabegronia), joita voidaan antaa BAT:n aktivoimiseksi kylmäärsykkeen sijaan, käytämme kapsiaattia (ts. kapsinoidit – ei-mausteiset kapsaisiinin analogit paprikoissa ja chilissä), joiden on osoitettu stimuloivan tehokkaasti BAT-tekniikkaa lämpöneutraaleissa olosuhteissa, kuten PET-skannaukset vahvistavat. Olemme tehneet DSRB:n hyväksymän alustavan tutkimuksen, joka osoitti kapsinoidien tehokkuuden BAT:n stimuloinnissa. On olemassa julkaisuja, jotka dokumentoivat MRI:n käyttöä BAT:n erottamisessa WAT:sta. Jokaisella on omat etunsa ja haittansa. Tässä tutkimuksessa suoritamme konseptitutkimuksen hankkimalla samanaikaisesti MRI:n ja 18-FDG-PET:n kaksoismodaalisella fuusio-MRI-PET-skannerilla, joka on saatavilla Clinical Imaging Research Centeristä (CIRC) BAT-kuvaamiseksi ihmisillä, ja korreloivat tämän kohdunkaulan ja supraklavikulaaristen alueiden IR-termografian (SCR) ja aineenvaihduntanopeuden kanssa, joka mitataan tarkasti koko kehon kalorimetrillä. Koko kehon kalorimetria on todellinen kultastandardi BAT-aktiivisuuden arvioinnissa mittaamalla ei-värinää aiheuttavaa termogeneesiä. IR on toistaiseksi validoitu 18-FDG-PET:tä vastaan ​​hiirillä ja jyrsijöillä, mutta vastaavaa validointia ihmisillä ei ole julkaistu. Jos IR-termografian osoitetaan vastaavan tai paremman 18-FDG-PET-kuvauksen kanssa, se asettaa BAT-kuvantamisen uuden kultastandardin, joka on siunaus BAT-biologian tutkimuksessa ihmisillä.