Attivazione del tessuto adiposo bruno e dispendio energetico mediante stimolazione dei capsinoidi con imaging trimodale utilizzando 18-FDG-PET, risonanza magnetica della frazione grassa e termografia a infrarossi (TACTICAL-II)

È ormai noto che gli adulti umani possiedono grasso bruno vitale in quantità che possono essere fondamentali per il mantenimento di un normale metabolismo basale (BMR) e del peso corporeo, sfatando il mito che il BAT sia presente solo durante l'infanzia per la termoregolazione. Ci sono dati che suggeriscono che l'obesità è associata a BAT insufficienti. Finora l'unica metodologia nota e probabilmente "gold standard" per l'imaging BAT negli esseri umani è 18-FDG-PET. Eppure l'imaging 18-FDG-PET ha limiti significativi, data la sua risoluzione spaziale limitata e il suo livello non banale di radiazioni ionizzanti (2,8 mSv). La Commissione internazionale per la protezione radiologica raccomanda che l'esposizione alle radiazioni per il pubblico in generale non superi 1 mSv/anno e 1,5 mSv/anno dalla radiazione di fondo. Inoltre, il 18-FDG-PET dipende dall'assorbimento del glucosio da parte del BAT che non misura direttamente la sua attività metabolica chiave, vale a dire l'ossidazione degli acidi grassi. Infine, le scansioni PET sono molto costose. Ciò rende l'attuale gold standard tutt'altro che ideale come strumento di ricerca per studiare la fisiologia delle BAT. Pertanto, il primo obiettivo di questo progetto è sviluppare un metodo di imaging BAT attivato alternativo che non sia basato su radiazioni ionizzanti. Siamo interessati a far progredire la termografia a infrarossi (IR) come metodo per valutare l'attività delle BAT sviluppando un nuovo algoritmo di elaborazione delle immagini per la termografia IR. Molta letteratura esistente descrive l'uso della "temperatura media" invece del flusso di calore IR utilizzando i principi fisici del trasferimento di calore radiativo e della termodinamica per quantificare il calore dalle BAT. Inoltre, in passato sono stati utilizzati principalmente scatti digitali IR, mentre nessuno ha riportato l'analisi del flusso IR utilizzando una sequenza video che integra in modo più accurato l'emissione di energia termica variabile nel tempo. Senza precisione nell'acquisizione e nell'elaborazione dei ricchi dati IR, il valore della termografia IR come strumento per la ricerca sulle BAT è limitato. È quindi fondamentale convertire le immagini IR in una lettura che rifletta la produzione di energia. Svilupperemo, convalideremo e applicheremo quindi l'elaborazione automatica delle immagini IR con un software per computer in grado di calcolare in modo efficiente l'attivazione delle BAT. In questa proposta miglioreremo e convalideremo anche la risonanza magnetica anatomica della frazione grassa come strumento per valutare i volumi BAT in base al contenuto di acqua più elevato nel BAT rispetto a quello nel WAT. È stato proposto l'imaging della frazione grassa mediante risonanza magnetica, ma non è stata effettuata alcuna convalida adeguata a causa della difficoltà di abbinare i dati PET e MRI su BAT. Invece di utilizzare agenti farmacologici (ad es. agonisti del recettore beta 3-adrenergico come il mirabegron) che possono essere somministrati per attivare il BAT invece dello stimolo del freddo, impiegheremo il capsiato (es. capsinoidi - analoghi non piccanti della capsaicina in peperoni e peperoncini) che hanno dimostrato di stimolare efficacemente il BAT in condizioni termoneutre, come confermato dalle scansioni PET. Abbiamo condotto uno studio preliminare approvato dal DSRB che ha mostrato l'efficacia dei capsinoidi nello stimolare il BAT. Ci sono pubblicazioni che documentano l'uso della risonanza magnetica nel distinguere BAT da WAT, ciascuna con i suoi vantaggi e svantaggi. In questo studio, eseguiremo uno studio proof-of-concept mediante acquisizione simultanea di MRI e 18-FDG-PET in uno scanner MRI-PET a doppia modalità di fusione disponibile presso il Clinical Imaging Research Center (CIRC) per l'immagine BAT in umani, e correlare questo con la termografia IR delle regioni cervicali e sopraclavicolari (SCR) e con il tasso metabolico accuratamente misurato in un calorimetro di tutto il corpo. La calorimetria di tutto il corpo è il vero gold standard per valutare l'attività del BAT misurando la termogenesi senza brividi. IR è stato finora convalidato contro 18-FDG-PET in topi e roditori, ma non è stata pubblicata una validazione equivalente nell'uomo. Se la termografia IR si dimostrerà equivalente o superiore all'imaging 18-FDG-PET, stabilirà un nuovo gold standard nell'imaging BAT che sarà un vantaggio per lo studio della biologia BAT negli esseri umani.