18F-FDG PET/CT顯像中的棕色脂肪隨機活化

李效凱， 施一平， 李世昌， 黃 濤， 柏慧敏

（1.華東師范大學青少年健康評價與運動干預教育部重點實驗室，上海200241；

2.上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院，上海200127；3.上海大學體育學院，上海200444）

18F-FDG PET/CT顯像中的棕色脂肪隨機活化

李效凱1， 施一平2， 李世昌1， 黃 濤1， 柏慧敏3

（1.華東師范大學青少年健康評價與運動干預教育部重點實驗室，上海200241；

2.上海交通大學醫學院附屬仁濟醫院，上海200127；3.上海大學體育學院，上海200444）

目的：通過18F-FDG PET/CT顯像9 144例被檢查者，探討棕色脂肪在成人體內存在與分布狀況，以及棕色脂肪FDG攝取與年齡性別、身體成分、季節的關系。方法：回顧性分析9 144例被檢查者PET/CT結果，其中男性5 876例，女性3 268例。受檢者空腹6 h以上，行PET/CT檢查。結果：117例被檢查者發生棕色脂肪FDG攝取，占被檢查者總數的1.28%；其中男性35例，女性82例，出現棕色脂肪攝取的人數有明顯季節差異，寒冷季節高于較溫暖季節。結論：在臨床實驗條件下，發現棕色脂肪FDG攝取較易發生于年輕女性及體重指數偏低的患者中，在較寒冷季節進行檢查也會顯著提高該現象的發生率。推測棕色脂肪實驗條件下，陽性檢出率將會更高。

18F-脫氧葡萄糖；正電子發光/X射線斷層掃描融合技術；棕色脂肪

Author’s address1.Key Laboratory of M inistry of Education“Juvenile Health Assessment and Sport Interference”，East China Normal University，Shanghai 200241，China；2.Renji Hospital，Shanghai Jiaotong University of Medicine，Shanghai 200127，China；3.School of Physical Education，Shanghai University，Shanghai200444，China

人體脂肪組織被分為2類：一類是白色脂肪組織，廣泛分布于皮下和內臟組織周圍，儲存多余能量；另一類是棕色脂肪組織（BAT），主要分布于頸部、鎖骨上區、腋下、肋間、縱隔血管間隙及肝腎周圍的脂肪內，主要作用是消耗白色脂肪，供給機體產熱，隨增齡而逐漸減少甚至消失。隨著高級分子影像學工具PET/CT（Positron Emission Computed Tomography）在臨床上應用的深入，在診斷疾病的過程中發現了對PET/CT顯像示蹤劑18F-氟脫氧葡萄糖（18F-FDG）具有高攝取的棕色脂肪。其機制是棕色脂肪利用糖代謝為燃燒脂肪提供能量，所以棕色脂肪活化時會出現攝取18FFDG顯像。

本研究對上海某醫院2005年8月—2008年6月間9 144例PET/CT檢查結果作回顧性分析，探究人們認為只存在于嬰兒時期的棕色脂肪在成人體內的分布規律，了解棕色脂肪18F-FDG顯像者與年齡、性別、身體成分（BM I）、氣候條件之間的關系，從而為減重尋找新的思路和作用靶點。

1 材料與方法

回顧分析9 144例PET/CT（Discovery LS；GE，USA）檢查結果，其中男性5 876例，女性3 268例。受檢者空腹6 h以上，血糖控制在6.11 mmoL/L以下。經靜脈注射18F-FDG 5.55MBq（0.15mCi）/kg體重，隨后禁止運動，安靜休息1 h，排尿后仰臥于檢查床上，先行CT透射掃描，然后行PET發射掃描，全身共采集5～7個床位，每個床位采集4～5 m in。圖像經衰減校正處理，采用有序子集最大期望值法（OSEM）進行圖像重建。由一名經驗豐富的核醫學醫師在Xeleris圖像工作站上進行分析，以CT圖像中正常脂肪組織出現FDG攝取為判斷標準。計量資料用±SD表示，使用SPSS 11.0統計軟件進行統計分析。

2 結果

2.1 棕色脂肪活化性別比例狀況 研究結果顯示，117例患者發生棕色脂肪FDG攝取，占總數的1.28%。其中男性35例，女性82例，男女比例為1：2.34，各占男女患者的0.60%和2.51%（表1）。

表1 PET/CT顯像中棕色脂肪活化性別比例Table 1 Sex Ratio of PET/CT Imaging of BAT Activation

2.2 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像者年齡與身體形態指數 發生棕色脂肪FDG攝取的患者年齡明顯小于未發生棕色脂肪FDG攝取的患者，P＜0.01，其中PET/CT顯像中棕色脂肪顯像時最大年齡者為68歲（2人）。男性患者體重指數（BM I）為19.6±2.4，女性患者為20.8±2.4，兩者無顯著性差異（P＞0.05）。發生棕色脂肪FDG攝取的患者體重較未發生棕色脂肪FDG攝取的患者低，但BM I無顯著性差異，P＞0.05（表2）。

表2 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像年齡與BM ITable 2 Age and BM I of PET/CT Imaging of BAT Activation or Nonactivation

2.3 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像者解剖部位分布攝取部位以鎖骨上區最為常見（n=98，83.8%），其次為頸部（n=72，61.5%）、肋間（n=66，56.4%）、縱隔血管周圍（n=56，47.9%）、肝腎周圍（n=13，11.1%）和腋下（n=5，4.3%）（表3）。

表3 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像者解剖部位分布Table 3 Distribution of Body Part of PET/CT Imaging of BAT Activation

2.4 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像者解剖部位CT值與SUV值 在PET/CT Xeleris圖像工作站上進行分析，用MS Viewer軟件測量CT值，用Viewer軟件測量SUV值。各測試部位CT值均為脂肪信號（脂肪的CT值為-50～-100以下），最小值為-100 HU，最大值為-20.5 HU。CT值見表4。

表4 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像者CT值與SUV值（±SD）Table 4 The CT Housfield Unit and SUV of PET/CT Imaging of BAT Activation

表4 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像者CT值與SUV值（±SD）Table 4 The CT Housfield Unit and SUV of PET/CT Imaging of BAT Activation

肝腎周圍CT值（HU） -41.2± 12.6技術參數 鎖骨上區 頸部 肋間 縱膈血管周圍-67.6± 19.3 -37.4± 13.3 -40.8± 14.5 -45.5± 13.3 SUV值 3.6± 1.2_____5.2±3.2_____3.3±1.6_____4.0±1.0_____4.5±0.7__

在臨床工作中，PET最常用的指標為標準化攝入值（standardized uptake value，SUV），SUV=［單位體積病變組織示蹤劑活度（Bq/m l）/（顯像劑注射劑量（Bq）/體重（kg）］。SUV值是描述病灶放射性攝入量的指標，在18F-FDG PET顯像時，SUV值對于鑒別病變的良性、惡性具有一定的參考價值。本調查結果顯示所有攝取部位SUV值均大于2.5（表4）。

2.5 PET/CT顯像中棕色脂肪顯像時季節性的影響本次回顧調查統計結果顯示：在較寒冷季節（10月至次年3月）棕色脂肪FDG攝取的發生率為1.68%，明顯高于較溫暖季節（4—10月）的0.48%，兩者具有顯著性差異（P＜0.01）。

3 分析與討論

BAT與白色脂肪區別十分明顯，它富含多泡脂肪細胞，胞內線粒體大而豐富，胞漿內有散在的眾多小脂滴，細胞中央有圓形細胞核。BAT細胞表面分布有1根以上交感神經纖維，血供豐富，每個胞體包繞著4～5根毛細血管。因胞內云集眾多的線粒體及高密度的鐵卟啉，肉眼呈棕色，由此命名為BAT［1］。18F-FDG被BAT攝入的機理：在動員脂肪時一定能產生游離脂肪酸（FFA），此FFA則為BAT產熱的代謝底物。

BAT在胰島素或去甲腎上腺素（NE）的刺激下，其細胞表面的葡萄糖轉運受體-1、4（GLUT1、4）活性增強，棕色脂肪細胞攝取葡萄糖顯著增加。在正常情況下，組織細胞攝取葡萄糖后會在胞漿中因糖酵解而產生ATP，為FFA進行β氧化前提供能量基礎，同時也可防止線粒體氧化磷酸化失偶聯能量匱乏。由于此18F-FDG被同位素F所修飾，故此18F-FDG不能按照正常葡萄糖進行代謝，在代謝途中到6-磷酸葡萄糖后停止了代謝，同位素F會因蓄積而被PET/CT所檢測，形成了組織影像。

所有被檢查者通過禁食6 h以上、安靜休息等手段控制了血漿胰島素水平，血漿胰島素水平相對較低，不能激活BAT；因此，本調查案例中所得BAT顯影，很可能是由于交感神經（SNS）受焦慮和（或）寒冷等刺激所致。因為BAT細胞表面GLU-T1、4受體在SNS的作用下，活性增強而攝取了F-FDG［1-2］。

3.1 棕色脂肪活化與年齡、性別和身體形態指數關系棕色脂肪組織在小型哺乳動物和嬰兒中最為明顯，但通常認為人出生第1年后就不再存在棕色脂肪。近年來利用PET/CT進行的研究結果顯示，健康成年人也明顯具有代謝活性的BAT，這種組織受寒冷刺激急劇誘發，與BM I及年齡呈負相關。男性與女性有性別比例差異［3］。A.M.Cypess等和C.Cohade等多項研究發現，BAT隨著年齡增長與BMI的增加而減少［4-8］。本研究也有類似的結果：有棕色脂肪顯像活化者年齡與未顯像者年齡有顯著性差異（P＜0.01）；有棕色脂肪顯像活化者BM I指數也較未顯像者低，男女比例為1：2.34，女性明顯多于男性。導致此結果的原因可能要從BAT的組成和功能來解釋。

BAT的主要作用是消耗白色脂肪而產熱，棕色脂肪線粒體內有UCP1，是線粒體轉運蛋白同系成員之一［9-10］。性激素有明顯的調節基因轉錄的作用，UCP1基因轉錄變化受性激素水平影響。動物實驗結果顯示：在22℃控制條件下，嚙齒類鼠雌性的BAT比雄性的BAT對NE及其類似物的反應性高，雌性產熱能力增強，UCP-1基因的轉錄因雌激素和孕激素而上調，以至于BAT活性增加，相反UCP-1基因的轉錄被睪酮抑制［11］；雌、雄大鼠隨著年齡的增長，也表現了性激素對BAT的影響。R.B.M cdonald等［12］報道：從雌、雄大鼠體內BAT含量和活性觀察，雌性大鼠體內的BAT含量與活性未見降低，雄性大鼠體內BAT卻明顯降低。人體這種性別比例差異以及增齡所致的顯像者減少因此得以解釋。

本研究還發現BAT活化時BM I小者比例多于BM I大者。Liu Bin等［1］發現，雖然活化者BM I無明顯的統計學差異，但是活化者BM I有偏低的傾向。筆者認為可能由于BM I指數高者，能量代謝底物蓄積過量，影響了呼吸偶聯的結果。線粒體呼吸由于BM I指數偏高引起能量底物供應過量導致ATP增高或者ADP不足而受到抑制，以至于NAD+/NADH比值減少。當UCP影響線粒體膜電位，若低于某一閾值時，就限制ATP產生，又促進細胞呼吸，重新調節NAD +/NADH比例，這一作用對合成脂肪、生酮及氨基酸代謝都很重要［13］，同時也揭示了BM I的大小對棕色脂肪活化的影響。Cheng Wuying等［3］報道，隨著年齡增加，交感神經興奮性逐漸降低勢必也引起棕色脂肪的功能減退，促使BM I指數上升，更加速了肥胖進展，推測這可能是增齡后肥胖增加的原因。這個結果的真實原因還有待于進一步探討。

3.2 棕色脂肪在成人體內分布及CT值、SUV值 人體內BAT主要分布在頸部、鎖骨上下區、肩胛區、腋下、腎臟以及胸腹腔大血管周圍等。尤其在嬰幼兒時期含量最為豐富，但隨著年齡的增長含量明顯減少［14-15］。A.Kirsi等［16］通過PET/CT和成年男子活體組織檢查發現，成年人確實體內有棕色脂肪，這些棕色脂肪組織還有大量的UCP1，并且擁有比白色脂肪組織更多的細胞色素C。T.F.Hany等［17］對638名受試者通過18F-FDG PET/CT成像，結果發現17人有對稱性18F-FDG攝取，部位在肩頸部、頸椎下段、胸椎上段旁，活化圖像測量其CT值，均為脂肪密度，經臨床證實這些部位的對稱性攝取組織為BAT攝取。

綜合文獻，結合本研究結果（圖1～圖6）顯示，成人體內確實存在一定量的棕色脂肪組織，而且本調查樣本為非棕色脂肪專門研究性實驗樣本，是在臨床檢查時意外發現的，擬推測如果按照棕色脂肪生理條件下給予嚴格實驗控制，可能檢出率還會增加。本研究調查了9 144例檢查者，共有117例患者發生棕色脂肪FDG攝取，占檢查者總數的1.28%。其中男性35例，女性82例，男女比例為1：2.34，各占男女患者數的0.60%和2.51%。從檢出陽性者影像資料來看，頸部和鎖骨上區多為對稱性分布（圖1、圖4），呈結節狀，邊界相對清晰，部分有融合。其他部位多為散在分布，無對稱性分布，很像腫瘤轉移病灶，易引起臨床誤診。本研究的棕色脂肪活化顯像者通過休息后比較重復顯像、延遲顯像、同機CT值和PET SUV值分析以及隨訪均得以證實。

圖1 頸后棕色脂肪Figure 1. BAT of Back Neck

圖2 腎臟周圍棕色脂肪Figure 2. BAT of Kidney Peripheral

圖3 肋間棕色脂肪Figure 3. BAT of Intercostal Space

圖4 鎖骨上區棕色脂肪Figure 4. BAT of Supraclavicular Area

圖5 腋窩棕色脂肪Figure 5. BAT of Axillarary

圖6 腹腔大血管周圍棕色脂肪Figure 6. BAT of Mediastinal Vascular Space

3.3 溫度對BAT攝取18F-FDG的影響 BAT的生理機能在應激狀態下被激活，尤其是在寒冷條件下，御寒產熱而被激活，所以這就是秋冬季節行18F-FDG PET/CT檢查容易發現BAT的原因。本次調查時間跨度為1年，BAT活化有明顯季節性差異，最多見于10月至次年3月。在醫院檢查環境溫度相對恒定狀況下，室外生活環境應是造成季節差異的原因。S.Kim等［18］分析了1 159例患者的PET顯像，并追溯調查了被檢查者，檢查前當日至60 d的當地氣溫情況，發現在檢查日近3 d以及7 d處于低溫環境者，BAT活化顯像比例顯著增高。棕色脂肪生熱主要依靠UCP1功能來實現，它將化學能直接轉化為熱能，發揮了重要作用，可將體內的能量以熱能形式驅散，以應對環境的冷刺激［19］。

J.Nedergaard等［20］、C.Rousseau等［21］、W.D.Van Marken Lichtenbelt等［22］、K.A.Virtanen等［2］報道，在成人體內有2.5%～45%棕色脂肪正常活動，其活動狀況必須通過冷刺激后方可被檢查出來。Dew等報道，冬眠的小型哺乳動物的BAT細胞中冬天線粒體數量多于夏天，有季節性差別，冬天BAT脂肪滴也比夏天小。羔羊置于低溫環境48 h后，BAT耗盡了其中的所有脂肪。由此可見，如果想利用人體棕色脂肪減肥，必須給予一定的冷刺激才能激發棕色脂肪工作，以達到有效減肥效果。

4 結論

棕色脂肪FDG攝取較易發生于年輕女性及體重指數偏低的患者中，在較寒冷季節進行檢查發生率也會顯著增加。推測在棕色脂肪實驗條件下，陽性檢出率將會更高。棕色脂肪在成人體內的檢出為研究和治療肥胖提供了新的方向。弄清BAT在成人體內的分布以及功能狀況對其改善生活方式和運動減肥有重要的現實意義。

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Random Activation of Brown Adipose Tissue in 18 F-FDG PET/CT Imaging

∥LI Xiaokai1，SHI Yiping12，LI Shichang1，HUANG Tao1，BAIHuim in3

Objective：It is to evaluate brown adipose tissue（BAT）uptake patterns and its relationships w ith age，gender，physical condition and season differences，w ith the tracer compound18F-FDG by positron em ission tomography/computer tomography（PET/CT）imaging.Methods：The study analyzed 9 144 caseswho were scanned（3 268 female and 5 876 male）. They fasted at least6h before the PET scan.Results：Of the 9 144 scans，117 cases（1.28%；35 male and 82 female）possessed brown fat.The casesw ith brown fatwere younger and thinner than the casesw ithout it；the incidencewas highest in cool season in the whole group of the cases.Conclusions：FDG uptake in BAT occurs particularly in younger female patients and those with lower body mass index values.The incidence of brown fat is clearly increased during the cooler period of the year.If experimental conditions are controlled，more casesmay be found.

18F-FDG；PET/CT；brown adipose tissue

G80- 05

A

1000 -5498（2013）06 -0056 -05

2013 -05 -07；

2013 -07 -13

上海大學校內創新基金資助項目（2010）

李效凱（1970 -），男，安徽利辛人，華東師范大學博士研究生，上海大學講師；Tel：（021）66132946，E- mail：lxkmoom@126.com