Ativação do tecido adiposo marrom e gasto de energia por estimulação de capsinóides com imagem trimodal usando 18-FDG-PET, ressonância magnética de fração de gordura e termografia infravermelha (TACTICAL-II)

Sabe-se agora que os humanos adultos possuem gordura marrom viável em quantidades que podem ser críticas para a manutenção de uma taxa metabólica basal (BMR) normal e peso corporal, dissipando o mito de que o BAT está presente apenas durante a infância para termorregulação. Existem dados que sugerem que a obesidade está associada a BAT insuficiente. Até agora, a única metodologia conhecida e indiscutivelmente 'padrão ouro' de imagem BAT em humanos é 18-FDG-PET. No entanto, a imagem de 18-FDG-PET tem limitações significativas, dada a sua resolução espacial restrita e seu nível não trivial de radiação ionizante (2,8 mSv). A Comissão Internacional de Proteção Radiológica recomenda que a exposição à radiação para o público em geral não exceda 1 mSv/ano e 1,5 mSv/ano da radiação de fundo. Além disso, o 18-FDG-PET depende da captação de glicose pelo BAT, que não mede diretamente sua principal atividade metabólica, ou seja, a oxidação de ácidos graxos. Finalmente, os exames de PET são muito caros. Isso torna o atual padrão-ouro longe de ser ideal como uma ferramenta de pesquisa para investigar a fisiologia do BAT. Assim, o primeiro objetivo deste projeto é desenvolver um método de imagem BAT ativado alternativo que não seja baseado em radiação ionizante. Estamos interessados ​​no avanço da termografia infravermelha (IR) como um método para avaliar a atividade BAT, desenvolvendo novos algoritmos de processamento de imagem para termografia IR. Muita literatura existente descreve o uso de "temperatura média" em vez de fluxo de calor IR usando os princípios físicos da transferência de calor por radiação e termodinâmica para quantificar o calor do BAT. Além disso, as fotos digitais IR foram empregadas principalmente no passado, enquanto nenhuma relatou a análise do fluxo IR usando uma sequência de vídeo que integra com mais precisão a saída de energia térmica variável no tempo. Sem precisão na captura e processamento dos ricos dados IR, o valor da termografia IR como uma ferramenta para pesquisa BAT é limitado. Portanto, é crucial converter as imagens IR em uma leitura que reflita a produção de energia. Assim, desenvolveremos, validaremos e aplicaremos o processamento automático de imagem IR com software de computador que pode calcular com eficiência a ativação do BAT. Nesta proposta, também melhoraremos e validaremos a ressonância magnética da fração de gordura anatômica como uma ferramenta para avaliar os volumes do BAT com base no maior teor de água no BAT em comparação com o WAT. A imagem da fração de gordura por MRI foi proposta, mas nenhuma validação adequada foi feita devido à dificuldade em combinar os dados de PET e MRI no BAT. Em vez de usar agentes farmacológicos (por exemplo, agonistas dos receptores beta 3-adrenérgicos, como mirabegron) que podem ser administrados para ativar BAT em vez de estímulo frio, empregaremos capsiate (i.e. capsinóides - análogos não condimentados da capsaicina em pimentas e pimentões) que comprovadamente estimulam BAT em condições termoneutras, conforme confirmado por PET scans. Conduzimos um estudo preliminar aprovado pelo DSRB que mostrou a eficácia dos capsinóides na estimulação do BAT. Existem publicações que documentam o uso da ressonância magnética para distinguir BAT de WAT, cada um com suas vantagens e desvantagens. No presente estudo, realizaremos um estudo de prova de conceito por aquisição simultânea de ressonância magnética e 18-FDG-PET em um scanner de fusão de modalidade dupla MRI-PET disponível no Clinical Imaging Research Center (CIRC) para imagem BAT em humanos, e correlacionar isso com a termografia IR das regiões cervical e supraclavicular (SCR) e com a taxa metabólica medida com precisão em um calorímetro de corpo inteiro. A calorimetria de corpo inteiro é o verdadeiro padrão-ouro para avaliar a atividade do BAT medindo a termogênese sem tremores. Até agora, o IR foi validado contra 18-FDG-PET em camundongos e roedores, mas a validação equivalente em humanos não foi publicada. Se a termografia IR for equivalente ou superior à imagem de 18-FDG-PET, ela estabelecerá um novo padrão ouro na imagem BAT, que será uma benção para o estudo da biologia BAT em humanos.