小動物PET/CT顯像考察麻黃堿干預棕色脂肪18F-FDG攝取的研究*

馮悅，鐘萌，陳躍

小動物PET/CT顯像考察麻黃堿干預棕色脂肪18F-FDG攝取的研究*

馮悅，鐘萌1，陳躍

(四川醫科大學附屬第一醫院：核醫學科；1藥劑科，四川瀘州646000）

目的：采用小動物PET/CT研究不同劑量麻黃堿（Ephedrine，Eph）與溫度對棕色脂肪（Brown Adipose Tissue，BAT）攝取18F-氟代脫氧葡萄糖（18F-fluoro-deoxyglucose，18F-FDG）的影響。方法：將昆明小鼠腹腔注射18F-FDG或18F-FDG+Eph（40 mg/kg、80 mg/kg和160 mg/kg），放置于不同實驗溫度條件下，1 h后采用小動物PET/CT對小鼠進行全身PET/CT掃描，通過Inveon Research Workplace（IRW）軟件對小鼠肩胛處BAT攝取18F-FDG的標準化攝取值（Standardised uptake value，SUV）進行分析。結果：25℃和15℃未使用Eph干預的BAT SUV值分別為1.67±0.49和2.7±0.26；25℃和15℃使用Eph（40 mg/kg）干預BAT SUV值分別為2.20±0.36和5.97±0.21。溫度為25℃，Eph分別為40 mg/kg、80 mg/kg和160 mg/kg時BAT SUV值分別為2.20±0.36、3.33±0.31和6.73±0.50。結論：低溫可以刺激BAT的能量代謝增高，同時隨著Eph的劑量增高BAT的能量代謝程度也隨之增加。小動物PET/CT能有效檢測小鼠體內肩胛處BAT對18F-FDG的代謝情況。

小動物PET/CT；麻黃堿；棕色脂肪；標準化攝取值

BAT因其含有大量線粒體呈棕色而得名，它是人體以及其他動物體內能量代謝的重要器官，以非顫栗產熱的形式將體內的化學能轉化熱能[1]。研究發現，肥胖的形成可能與BAT的能量代謝有關，增加體內BAT的能量代謝，可以到達減肥的效果[2-3]。影響BAT能量代謝的因素有很多，如降低環境溫度可增加BAT的能量代謝[4]。BAT細胞內含有腎上腺素受體，其中β3受體在控制BAT能量代謝方面占主要地位[5]。Eph是一種擬腎上腺素藥物，是一種體內α與β受體激動劑，可激活BAT的能量代謝。本研究在18F-FDG可反映BAT能量代謝情況的基礎上[6-7]，采用小動物PET/CT考察Eph對小鼠BAT的代謝影響，同時研究不同濃度的Eph與BAT攝取18FFDG的關系，為研究擬腎上腺素藥物與BAT之間的關系，提供新的思路與方法。

1 材料與方法

1.1 試劑與儀器

小動物PET/CT（Siemens，Inveon），麻醉機（MATRX動物麻醉機，北京益仁恒業科技有限公司），鹽酸麻黃堿（西南藥業，130301），18F-FDG（瀘州醫學院附屬醫院核醫學科提供），異氟烷（山東科源制藥有限公司，121101）。

1.2 實驗動物

清潔級昆明小鼠，雌性，體重(25±3)g，四川醫科大學實驗動物中心提供。動物合格證號：SCXK(川) 2013-17，SYXK(川)2013-065。

1.3 給藥方案

本實驗采用完全隨機分組法將18只小鼠分為六組，每組3只。第一、二組為25℃和15℃下腹腔注射[8]18F-FDG，第三、四組為25℃和15℃分別給予腹腔注射Eph（40 mg/kg）+18F-FDG，第五六組為25℃下分別給予Eph（80 mg/kg和160 mg/kg）+18FFDG。1 h后異氟烷麻醉進行小動物PET/CT顯像。

1.4 小動物PET/CT掃描流程

將已麻醉的小鼠固定在動物支架上，進入工作站后，進行Scoutview，調整實驗小鼠處于中心位置，保證所觀察的部位處于PET掃描范圍內。CT掃描參數：80 kV、500μA，掃描時間8 min，CT掃描進行PET圖像的衰減矯正及解剖定位。PET掃描參數：Reconstruction Algorithm：2D FBP*；Projection：Ramp*；Image Size：128*128；OS EM3D Iteration：2；MAP Iteration：18；Resolution：1.5 mm，掃描時間400 s，完畢后取出實驗小鼠。

1.5 統計學方法

采用SPSS 19.0統計軟件處理數據，組間比較用方差分析（one way-ANOVA檢驗），以P＜0.05為有統計學意義。

2 結果

2.1 不同溫度對BAT攝取18F-FDG的影響

在高低兩種不同實驗溫度干預條件下，通過測定BAT的SUV值，考察溫度對BAT攝取18F-FDG的影響。由表1和圖1A、1B均可知溫度的降低可以提高BAT對18F-FDG的攝取。

表1 溫度對BAT攝取18F-FDG的影響（x±s，n=3）

2.2 不同溫度注射Eph后BAT攝取18F-FDG的對比實驗

對兩組實驗溫度小鼠同時注射Eph（40 mg/kg）和18F-FDG（300μCi～400μCi），通過測定BAT的SUV值，考察對BAT攝取18F-FDG的影響。從表2和圖1C、1D可知在同一溫度條件下Eph可以增加BAT對18F-FDG的攝取，并且隨著溫度的降低，Eph對BAT攝取18F-FDG的效果越強。

表2 Eph對BAT攝取18F-FDG的影響（x±s，n=3）

2.3 不同濃度Eph對BAT攝取18F-FDG的對比

在25℃條件下，考察不同給藥劑量的Eph（40 mg/kg、80 mg/kg、160 mg/kg）對BAT攝取18F-FDG的影響。由表3和圖1E、1F、1G可知隨著Eph劑量的增加，BAT對18F-FDG的攝取也相應增加。

表3 不同給藥劑量的Eph對BAT攝取18F-FDG的影響（x±s，n=3）

3 討論

Eph是一種擬腎上腺素藥物，具有緩解鼻腔充血、擴張支氣管和減輕體重的藥理效果[9]。研究報道Eph的減輕體重效果是與其激活BAT能量代謝有關[10]。隨著PET/CT的出現，分子影像為檢測活體內組織器官代謝情況提供了新方法。18F-FDG是一種葡萄糖類似物，在代謝旺盛的組織器官攝取高，如：腫瘤、心臟、腦組織等[11]，而小動物PET/CT則可檢測18F-FDG或其他正電子藥物在小動物活體內的分布情況[12]，與傳統實驗方法相比具有更高靈敏度、節約實驗成本、縮短實驗時間等優勢。通過實驗結果可知麻黃堿能夠增加18F-FDG在BAT中的攝取，因此在臨床上若需進行18F-FDG PET/CT檢查時需避免使用含麻黃堿的藥物，以免造成圖像干擾。

本實驗采用小動物PET/CT考察Eph及溫度對BAT攝取18F-FDG情況的影響。通過比較SUV值及圖像分析，低溫環境或Eph干預均可導致小鼠BAT的糖代謝不同程度的增加，與文獻報道結果一致[13-14]，提示小動物PET/CT是研究小動物BAT的一種有效方法，為研究BAT及其影響因素提供了新的思路與方法。

圖1 小鼠小動物PET/CT顯像圖

1.Mineo P M,Cassell E A,Roberts M E,et al.Chronic cold acclimation increases thermogenic capacity,nonshivering thermogenesis and muscle citrate synthase activity in both wild-type and brown adipose tissue deficientmice[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part A:Molecular&Integrative Physiology,2012,161(4):395-400.

2.Saito M,Okamatsu-Ogura Y,Matsushita M,et al.High incidence of metabolically active brown adipose tissue in healthy adult humans effects of cold exposure and adiposity[J].Diabetes,2009,58(7):1526-1531.

3.Vijgen G,Bouvy ND,Teule GJJ,et al.Increase in brown adipose tissue activity after weight loss in morbidly obese subjects[J].The Journal of Clinical Endocrinology&Metabolism,2012,97(7):E1229-E1233.

4.Van Marken Lichtenbelt WD,Vanhommerig J W,Smulders N M,et al.Cold-activated brown adipose tissue in healthy men[J].New England Journal of Medicine,2009, 360(15):1500-1508.

5.Cannon B,Nedergaard JA N.Brown adipose tissue:function and physiologicalsignificance[J].Physiological reviews, 2004,84(1):277-359.

6.Baba S,Tatsumi M,Ishimori T,et al.Effect of nicotine and ephedrine on the accumulation of18F-FDG in brown adipose tissue[J].Journalof Nuclear Medicine,2007,48(6): 981-986.

7.Borga M,Virtanen KA,Romu T,et al.Brown adipose tissue in humans:detection and functional analysis using PET(positron emission tomography),MRI(magnetic resonance imaging),and DECT(dual energy computed tomography)[J].Methods Enzymol,2014,537:141-159.

8.Fueger B J,Czernin J,Hildebrandt I,et al.Impact of animal handling on the results of18F-FDG PET studies in mice[J].Journal of Nuclear Medicine,2006,47(6):999-1006.

9.Limberger RP,Jacques ALB,Schmitt GC,et al.Pharmacological Effects of Ephedrine[M].Natural Products.Springer Berlin Heidelberg,2013:1217-1237.

10.Carey AL,Pajtak R,Formosa MF,et al.Chronic ephedrine administration decreases brown adipose tissue activity in a randomised controlled human trial:implications for obesity[J].Diabetologia,2015，1-10.

11.Senthamizhchelvan S,Tahari A,Gajwani P,et al.Orally administered18F-FDG:Human biodistribution and dosimetry[J].Journal of Nuclear Medicine,2014,55(supplement 1):1133-1133.

12.Yao R,Lecomte R,Crawford ES.Small-animal PET: what is it,and why do we need it?[J].Journal of nuclear medicine technology,2012,40(3):157-165.

13.Ouellet V,LabbéSM,Blondin DP,et al.Brown adipose tissue oxidative metabolism contributes to energy expenditure during acute cold exposure in humans[J].The Journal of clinical investigation,2012,122(2):545.

14.Vosselman MJ,Van Marken Lichtenbelt WD,Schrauwen P.Energy dissipation in brown adipose tissue:From mice to men[J].Molecular and cellular endocrinology,2013,379 (1):43-50.

（2015-03-30收稿）

Effect of ephedrine on the accumulation of18F-FDG in brown adipose tissue inyestigated by small-animal PET/CT

Feng Yue,Zhong Meng1，Chen Yue
DepartmentofNuclearMedicine，1DepartmentofPharmacy，the FirstAffiliated HospitalofSichuan MedicalUniversity

Objective：To investigato the effect of different doses of Ephedrine(Eph)and temperature on18FFDG uptake in brown adipose tissue(BAT)of Kungming mice using small-animal PET/CT.Methods:18F-FDG or a mixture of18F-FDG and Eph(40 mg/kg,80 mg/kg or 160 mg/kg of body weight)were injected into the peritoneal cavity of mice at different temperatures.One hour after injection,the BAT activity was assessed by measuring SUV with Micro PET/CT.Results：In mice withoutingection of Eph,the SUV of18F-FDG,was 1.67± 0.49 at 25℃,and 2.7±0.26 at15℃,respectively.In mice injected with 40 mg/kg of Eph,the SUV was 2.20± 0.36 at25℃,and 5.97±0.21 at 15℃,respectively.At 25℃，mice injected with 40 mg/kg,80 mg/kg and 160 mg/kg of Eph,the The SUV of18F-FDG was 2.20±0.36,3.33±0.31 and 6.73±0.50 respectively.Conclusion：The cold exposure could cause a greater increase in18F-FDG uptake in BAT,and the metabolism level of BAT was will increase with the increased dose off.Small-animal PET/C is suitable for the study of18F-FDG metabolism in interscapular BAT of mice.

Small-animal PET/CT;Ephedrine(Eph);Brown adipose tissue;Standardised uptake value

R817

A

10.3969/j.issn.1000-2669.2015.04.005

*四川省科技廳-瀘州市政府-瀘州醫學院聯合科研專項資金項目（編號：14ZC0062）

馮悅（1987-），男，碩士，藥師，E-mail：fengyue200@163.com