Imagistica multimodală pentru detectarea activării țesutului adipos brun la femei Un studiu pilot

1 Institutul de Fiziologie Clinică, CNR, Via Moruzzi 1, 56124 Pisa, Italia

2 Fondazione G. Monasterio, CNR-Regione Toscana, Via G. Moruzzi 1, 56124 Pisa, Italia

3 Institutul de Științe ale Vieții, Scuola Superiore Sant’Anna, Piazza Martiri della Libertà 33, 56127 Pisa, Italia

Abstract

1. Introducere

Țesutul adipos maro (BAT) este un regulator cheie în echilibrul energetic, protejând sugarii de hipotermie și contribuind major la termogeneza indusă de dietă [1]. La nou-născuți, BAT este localizată în principal în jurul gâtului și a regiunilor interscapulare. În trecut, se credea că BAT s-a pierdut după primii câțiva ani de viață și, prin urmare, a fost considerată lipsită de importanță la adulți. Recent, odată cu apariția imagisticii metabolice, sa stabilit că BAT persistă dincolo de perioada neonatală și este localizată în principal în regiunile supraclaviculare la adulți [2-4].

În prezent, principalele metode disponibile pentru evaluarea activității BAT sunt tomografia cu emisie de pozitroni (PET) și scanarea cu tomografie computerizată cu emisie de fotoni unici (SPECT). Pentru a detecta și prezența BAT, se poate utiliza biopsia tisulară [5-7]. 18 F-FDG-PET asociat tomografiei computerizate (PET-CT) este actualul standard de referință pentru detectarea BAT activate, dar această tehnică este costisitoare și necesită administrarea de radiofarmaceutice. Mai mult, poate produce un număr mare de rezultate fals pozitive, precum și rezultate fals negative. RMN cu schimbare chimică a fost recent propus ca o alternativă neinvazivă la FDG-PET pentru detectarea BAT, dar nu permite discriminarea între BAT activ și inactiv [8, 9].

Recent s-a demonstrat o legătură clară între obezitate și disfuncția BAT [10, 11]. Cu toate acestea, rolul BAT în metabolismul uman și echilibrul energetic nu a fost încă pe deplin înțeles. O alternativă practică și mai puțin costisitoare la PET-CT pentru a studia activarea BAT ar putea fi foarte utilă. Deoarece BAT este un organ termogen, studii recente au folosit imagistica termică [12] pentru detectarea activării BAT [2-4].

Modificări semnificative ale temperaturii în regiunile supraclaviculare (SCV) au fost raportate atât la copii, cât și la adulți ca răspuns la expunerea la frig sau la ingestia de masă. Mai mult, Symonds și colab. [13] a demonstrat o creștere foarte localizată a temperaturii în cadrul SCV după o provocare standard la rece (prin plasarea mâinii participantului în apă rece) la voluntari slabi sănătoși.

Recent, într-un studiu de șaptesprezece adulți, utilizând IRT, Jang și colab. [14] au constatat modificări semnificative ale temperaturii în regiunea SCV și în partea superioară a pieptului lateral după 2 ore de expunere la frig, aceste modificări au fost legate de scanarea activării BAT-PET-CT BAT.

La începutul anului 2016, van der Lans și colab. [15] a investigat relația dintre temperatura pielii supraclaviculare și valorile activității BAT folosind un protocol de răcire a aerului strict controlat de temperatură, constatând o corelație pozitivă semnificativă între modificările temperaturii pielii supraclaviculare cu activitatea BAT.

Alte studii au folosit tehnici noninvazive suplimentare pentru studiul BAT, inclusiv spectroscopia în infraroșu apropiat (NIRS) pentru a obține informații despre consumul de țesut de oxigen. Nirengi și colab. [16] au evaluat densitatea BAT la adulți care utilizează NIRS în regiunea SCV în timpul expunerii la 2 ore la rece, dar nu au găsit modificări în parametrii NIRS în timpul protocolului. Deci, au comparat parametrii NIRS cu absorbția medie standardizată de glucoză, evaluată prin 18 F-FDG-PET/CT. Au descoperit o relație semnificativă a parametrului PET în timpul expunerii la rece și a concentrației totale de hemoglobină determinată de NIRS în condiții termoneutrale. Mai mult, Muzik și colab. [17] utilizând atât 15O-PET cât și NIRS (pentru estimarea fluxului sanguin și, respectiv, a consumului de oxigen, în grăsimea brună umană activată la rece), s-a găsit o relație semnificativă între rata metabolică a absorbției de oxigen derivată din PET și NIRS la subiecții cu BAT activată.

Prin urmare, în general, termogeneza și eliminarea substratului BAT au fost investigate cu expunerea la frig, concluzionând că BAT este o potențială țintă terapeutică împotriva obezității și diabetului. Întrebarea, încă controversată, care va fi investigată în continuare este evaluarea contribuției BAT la consumul de energie și utilizarea substratului atunci când alimentele activate definesc „termogeneza indusă de dietă (DIT)” pentru a înțelege rolul BAT în condiții de termoneutralitate. Recent, Lee și colab. [18] au găsit dovezi care leagă activarea BAT umană de termogeneza indusă de glucoză (GIT). GIT (numit și efect termic al glucozei) este exprimat ca creșterea cheltuielilor energetice (măsurate prin intermediul calorimetriei indirecte) care are loc după ingerarea unei sarcini de glucoză și este bine stabilită în literatură [19, 20].

Scopul specific al acestui studiu pilot a fost de a determina dacă NIRS/IRT este capabil să identifice răspunsul termic și vascular în zonele SCV utilizând o sarcină orală de glucoză ca stimulare termogenă și să discearnă răspunsul diferit între subiecții slabi și supraponderali. Am efectuat un studiu pilot BAT pe două grupuri mici de femei adulte slabe și supraponderale care utilizează atât NIRS, cât și IRT. Imaginile prin ambele tehnici au fost achiziționate pe gât în regiunea SCV în timpul unui test oral de toleranță la glucoză de 3 ore urmat de o stimulare la rece a mâinii stângi. Această lucrare face parte dintr-un proiect mai amplu care are scopul de a investiga rolul BAT prin metode de imagistică neinvazivă în metabolismul energetic în condiții termoneutre.

Din câte știm, acesta este primul studiu care folosește combinația NIRS cu IRT pentru imagistica BAT la omul adult.

2. Materiale și metode

2.1. Termografie cu infraroșu

2.2. NIRS

Tehnica NIRS se bazează pe două caracteristici fundamentale [23, 24]: transparența relativă a țesutului uman la lumină în regiunea infraroșie apropiată (700-1000 nm) și absorbția dependentă de oxigenare a oxigenhemobobinei și oximiooglobinei (HbO2, MbO2) și a dezoxihemoglobinei și deoximioglobina (Hb, Mb). Semnalul NIRS din piele este derivat în principal din hemoglobina conținută în sângele care curge în vasele mici (arteriole, capilare și venule) prezente în zona eșantionată. Măsurile de oxigen și deoxihemoglobină permit calcularea saturației globale de oxigen a hemoglobinei (StO2) conținută în microvasele încorporate în țesutul explorat.