Barna zsírszövet aktiválása és energiafelhasználás a kapszinoidok stimulációja által 18-FDG-PET, zsírfrakciós MRI és infravörös termográfia segítségével végzett trimodális képalkotással (TACTICAL-II)

Ma már ismert, hogy a felnőtt emberek életképes barna zsírral rendelkeznek olyan mennyiségben, amely kritikus lehet a normál alapanyagcsere (BMR) és testsúly fenntartása szempontjából, eloszlatva azt a mítoszt, hogy a BAT csak csecsemőkorban van jelen a hőszabályozás érdekében. Vannak adatok, amelyek arra utalnak, hogy az elhízás összefüggésbe hozható az elégtelen BAT-val. Eddig az egyetlen ismert és vitathatatlanul „arany standard” módszertan az emberi BAT képalkotásra a 18-FDG-PET. A 18-FDG-PET képalkotásnak azonban jelentős korlátai vannak, tekintettel korlátozott térbeli felbontására és nem triviális ionizáló sugárzási szintjére (2,8 mSv). A Nemzetközi Sugárvédelmi Bizottság azt javasolja, hogy a lakosság sugárterhelése ne haladja meg az 1 mSv/év értéket és a háttérsugárzásból származó 1,5 mSv/év értéket. Ezenkívül a 18-FDG-PET a BAT általi glükózfelvételtől függ, amely nem méri közvetlenül a kulcsfontosságú metabolikus aktivitását, nevezetesen a zsírsav-oxidációt. Végül a PET-vizsgálatok nagyon költségesek. Emiatt a jelenlegi aranystandard távolról sem ideális kutatási eszköz a BAT fiziológiájának vizsgálatához. A projekt első célja tehát egy olyan alternatív aktivált BAT képalkotási módszer kifejlesztése, amely nem ionizáló sugárzáson alapul. Érdekeltek bennünket az infravörös (IR) termográfia, mint módszer a BAT aktivitás felmérésére, új képfeldolgozó algoritmusok kifejlesztésével az IR termográfiához. Sok fennmaradt irodalom írja le az "átlaghőmérséklet" használatát az IR hőáram helyett a sugárzási hőátadás és a termodinamika fizikai elvei alapján a BAT-ból származó hő mennyiségi meghatározására. Ezenkívül az IR digitális állóképeket többnyire alkalmazták a múltban, miközben egyik sem számolt be az IR fluxus elemzéséről olyan videó szekvenciával, amely pontosabban integrálja az időben változó hőenergia-kibocsátást. A gazdag infravörös adatok rögzítésének és feldolgozásának pontossága nélkül az IR-termográfia, mint a BAT-kutatás eszközének értéke korlátozott. Ezért kulcsfontosságú, hogy az infravörös képeket olyan leolvasássá alakítsuk, amely tükrözi az energiakibocsátást. Így olyan számítógépes szoftverrel fejlesztjük, validáljuk és alkalmazzuk az automatikus infravörös képfeldolgozást, amely hatékonyan tudja kiszámítani a BAT aktiválását. Ebben a javaslatban javítani és validálni fogjuk az anatómiai zsírfrakció MRI-t is, mint eszközt a BAT mennyiségeinek értékelésére a BAT-ban a WAT-hoz képest magasabb víztartalom alapján. Javasolták a zsírfrakció MRI-vel történő leképezését, de megfelelő validálásra nem került sor, mivel a BAT-ra vonatkozó PET- és MRI-adatok nehezen egyeztethetők össze. Farmakológiai szerek használata helyett (pl. béta 3-adrenerg receptor agonisták, mint például a mirabegron), amelyek beadhatók a BAT aktiválására hideginger helyett, kapsziátot (pl. kapszinoidok – a kapszaicin nem fűszeres analógjai paprikában és chiliben), amelyekről bebizonyosodott, hogy hatékonyan stimulálják a BAT-ot termosemleges körülmények között, amint azt a PET-vizsgálatok is megerősítették. Elvégeztünk egy, a DSRB által jóváhagyott előzetes tanulmányt, amely kimutatta a kapszinoidok hatékonyságát a BAT stimulálásában. Vannak olyan publikációk, amelyek dokumentálják az MRI használatát a BAT és a WAT ​​megkülönböztetésére, mindegyiknek megvannak a maga előnyei és hátrányai. Ebben a tanulmányban az MRI és a 18-FDG-PET egyidejű beszerzésével a Clinical Imaging Research Centerben (CIRC) rendelkezésre álló, kettős modalitású fúziós MRI-PET szkennerrel fogunk egy koncepcionális vizsgálatot végezni a BAT leképezésére embereknél, és ezt korrelálja a cervicalis és supraclavicularis régiók infravörös termográfiájával (SCR), valamint a teljes test kaloriméterrel pontosan mért anyagcsere sebességével. A teljes test kalorimetriája az igazi arany standard a BAT-aktivitás értékelésére a nem remegő termogenezis mérésével. Az IR-t eddig egerekben és rágcsálókban validálták a 18-FDG-PET ellen, de ezzel egyenértékű validálást emberen nem tettek közzé. Ha bebizonyosodik, hogy az IR termográfia egyenértékű vagy jobb a 18-FDG-PET képalkotással, akkor új aranystandardot állít fel a BAT képalkotásban, amely áldás lesz a BAT biológiájának embereken történő tanulmányozásában.