Activering van bruin vetweefsel en energieverbruik door capsinoïdenstimulatie met trimodaliteitsbeeldvorming met behulp van 18-FDG-PET, vetfractie-MRI en infraroodthermografie (TACTICAL-II)

Het is nu bekend dat menselijke volwassenen levensvatbaar bruin vet bezitten in hoeveelheden die cruciaal kunnen zijn voor het behoud van een normaal basaal metabolisme (BMR) en lichaamsgewicht, waarmee de mythe wordt verdreven dat BAT alleen tijdens de kindertijd aanwezig is voor thermoregulatie. Er zijn gegevens die suggereren dat obesitas geassocieerd is met onvoldoende BAT. Tot nu toe is 18-FDG-PET de enige bekende en aantoonbaar 'gouden standaard'-methodologie voor BAT-beeldvorming bij mensen. Toch heeft 18-FDG-PET-beeldvorming aanzienlijke beperkingen, gezien de beperkte ruimtelijke resolutie en het niet-triviale niveau van ioniserende straling (2,8 mSv). De Internationale Commissie voor Stralingsbescherming beveelt aan dat de blootstelling aan straling voor het grote publiek niet hoger mag zijn dan 1 mSv/jaar en 1,5 mSv/jaar van achtergrondstraling. Bovendien is 18-FDG-PET afhankelijk van de opname van glucose door BAT, die niet direct de belangrijkste metabolische activiteit meet, namelijk vetzuuroxidatie. Ten slotte zijn PET-scans erg kostbaar. Dit maakt de huidige gouden standaard verre van ideaal als onderzoeksinstrument voor het onderzoeken van BBT-fysiologie. De eerste doelstelling van dit project is dan ook de ontwikkeling van een alternatieve geactiveerde BBT-beeldvormingsmethode die niet gebaseerd is op ioniserende straling. We zijn geïnteresseerd in het bevorderen van infrarood (IR) thermografie als een methode om BAT-activiteit te beoordelen door nieuwe beeldverwerkingsalgoritmen voor IR-thermografie te ontwikkelen. Veel bestaande literatuur beschrijft het gebruik van "gemiddelde temperatuur" in plaats van IR-warmteflux met behulp van de fysische principes van stralingswarmteoverdracht en thermodynamica om warmte van BBT te kwantificeren. Ook werden in het verleden meestal digitale IR-foto's gebruikt, terwijl geen enkele de analyse van IR-flux heeft gerapporteerd met behulp van een videosequentie die de in de tijd variërende warmte-energieoutput nauwkeuriger integreert. Zonder precisie bij het vastleggen en verwerken van de rijke IR-gegevens, is de waarde van IR-thermografie als hulpmiddel voor BBT-onderzoek beperkt. Het is dus van cruciaal belang om de IR-beelden om te zetten in een uitlezing die de energie-output weergeeft. We zullen dus automatische IR-beeldverwerking ontwikkelen, valideren en toepassen met computersoftware die BAT-activering efficiënt kan berekenen. In dit voorstel zullen we ook anatomische vetfractie-MRI verbeteren en valideren als een hulpmiddel voor het evalueren van BBT-volumes op basis van het hogere watergehalte in BBT in vergelijking met dat in WAT. Beeldvorming van de vetfractie door middel van MRI is voorgesteld, maar er is geen goede validatie gedaan vanwege de moeilijkheid om PET- en MRI-gegevens op BAT te matchen. In plaats van farmacologische middelen (bijv. bèta-3-adrenerge receptoragonisten zoals mirabegron) die kunnen worden toegediend om BAT te activeren in plaats van koudeprikkels, zullen we capsiaat (d.w.z. capsinoïden - niet-pittige analogen van capsaïcine in pepers en chilipepers) waarvan is bewezen dat ze BAT effectief stimuleren in thermoneutrale omstandigheden, zoals bevestigd door PET-scans. We hebben een door de DSRB goedgekeurde voorstudie uitgevoerd die de effectiviteit van capsinoïden bij het stimuleren van BAT aantoonde. Er zijn publicaties die het gebruik van MRI documenteren om BAT van WAT te onderscheiden, elk met hun voor- en nadelen. In deze huidige studie zullen we een proof-of-concept-studie uitvoeren door gelijktijdige verwerving van MRI en 18-FDG-PET in een dual-modaliteit fusie MRI-PET-scanner die beschikbaar is bij het Clinical Imaging Research Center (CIRC) om BAT in beeld te brengen mensen, en correleer dit met IR-thermografie van de cervicale en supraclaviculaire regio's (SCR) en met de metabolische snelheid die nauwkeurig wordt gemeten in een calorimeter voor het hele lichaam. Calorimetrie van het hele lichaam is de echte gouden standaard om BAT-activiteit te beoordelen door niet-rillende thermogenese te meten. IR is tot nu toe gevalideerd tegen 18-FDG-PET bij muizen en knaagdieren, maar een gelijkwaardige validatie bij mensen is niet gepubliceerd. Als wordt aangetoond dat IR-thermografie gelijkwaardig is aan of superieur is aan 18-FDG-PET-beeldvorming, zal dit een nieuwe gouden standaard in BBT-beeldvorming zijn, wat een zegen zal zijn voor de studie van BBT-biologie bij mensen.