使用 18-FDG-PET、脂肪分数 MRI 和红外热成像的三模态成像通过 Capsinoids 刺激棕色脂肪组织激活和能量消耗 (TACTICAL-II)

现在已知，人类成年人确实拥有大量可行的棕色脂肪，这些脂肪可能对维持正常的基础代谢率 (BMR) 和体重至关重要，这打破了 BAT 仅在婴儿期存在以调节体温的神话。 有数据表明，肥胖与 BAT 不足有关。 到目前为止，人类 BAT 成像唯一已知且可以说是“黄金标准”的方法是 18-FDG-PET。 然而，18-FDG-PET 成像有很大的局限性，因为其有限的空间分辨率和非平凡的电离辐射水平 (2.8 mSv)。 国际放射防护委员会建议，一般公众的辐射暴露不应超过 1mSv/年，背景辐射不应超过 1.5mSv/年。 此外，18-FDG-PET 取决于 BAT 对葡萄糖的摄取，而 BAT 不能直接测量其关键代谢活动，即脂肪酸氧化。 最后，PET 扫描非常昂贵。 这使得目前的黄金标准作为研究 BAT 生理学的研究工具远非理想。 因此，该项目的首要目标是开发一种不基于电离辐射的替代激活 BAT 成像方法。 我们有兴趣通过开发一种新的红外热成像图像处理算法来推进红外 (IR) 热成像作为评估 BAT 活动的方法。 许多现存的文献描述了使用“平均温度”而不是 IR 热通量，使用辐射传热和热力学的物理原理来量化 BAT 的热量。此外，过去主要使用 IR 数字静态照片，而没有人报告使用更准确地集成时变热能输出的视频序列分析 IR 通量。 如果不能精确捕获和处理丰富的红外数据，红外热成像作为最佳可行技术研究工具的价值将受到限制。 因此，将红外图像转换为反映能量输出的读数至关重要。 因此，我们将使用可以有效计算 BAT 激活的计算机软件开发、验证和应用自动红外图像处理。 在本提案中，我们还将改进和验证解剖脂肪分数 MRI 作为评估 BAT 体积的工具，基于与 WAT 相比，BAT 中的水含量更高。 已提出通过 MRI 进行脂肪分数成像，但由于难以在 BAT 上匹配 PET 和 MRI 数据，因此尚未进行适当的验证。 而不是使用药物制剂（例如 β 3-肾上腺素能受体激动剂（如米拉贝隆）可以用来激活 BAT 而不是冷刺激，我们将使用 capsiate（即 辣椒素 - 辣椒和辣椒中辣椒素的非辛辣类似物）已被证明可以在热中性条件下有效刺激 BAT，正如 PET 扫描所证实的那样。 我们进行了一项经 DSRB 批准的初步研究，该研究显示了 capsinoids 在刺激 BAT 方面的有效性。 有一些出版物记录了使用 MRI 区分 BAT 和 WAT，每种都有其优点和缺点。 在本研究中，我们将通过在临床影像研究中心 (CIRC) 提供的双模态融合 MRI-PET 扫描仪中同时采集 MRI 和 18-FDG-PET 来执行概念验证研究，以对 BAT 进行成像人类，并将其与颈部和锁骨上区域 (SCR) 的红外热成像以及全身热量计中准确测量的代谢率相关联。 全身量热法是通过测量非颤抖性产热来评估 BAT 活性的真正黄金标准。 迄今为止，IR 已在小鼠和啮齿动物中针对 18-FDG-PET 进行了验证，但尚未发表在人体中进行的等效验证。 如果 IR 热成像被证明与 18-FDG-PET 成像相当或优于 18-FDG-PET 成像，它将为 BAT 成像设立新的金标准，这将有利于人类 BAT 生物学的研究。