葡萄糖摄取的 PET 成像

葡萄糖摄取的 PET 研究揭示了小鼠大脑的夜间峰值

葡萄糖摄取和活体使用情况的三维测定提供了关于大脑、心脏、肌肉及其它组织代谢状态和活性的重要指标。PET 成像使用标记有发射正电子的放射性核素的 18F-氟脱氧葡萄糖 (FDG) 分子,揭示了细胞从血液中摄取葡萄糖的过程。FDG 用于临床前及临床成像,主要用于筛查癌症转移。

FDG 用于临床前及临床成像,主要用于筛查癌症转移。根据进行扫描的那一天中时间点的不同,组织中葡萄糖摄取的任何昼夜节律周期都将影响 PET 结果。

 

Van der Veen DR, Shao J, Chapman S, Leevy WM, Duffield GE. A 24-hour temporal profile of in vivo brain and heart pet imaging reveals a nocturnal peak in brain 18F-fluorodeoxyglucose uptake(活体大脑和心脏 PET 成像的 24 小时时间曲线:揭示大脑 18F-氟脱氧葡萄糖摄取的夜间峰值).PLoS One 2012;7:e31792.公共医学中心:PMC3285174

此前,有研究者使用 2-脱氧-D[14C]-葡萄糖 (2DG) 追踪葡萄糖的使用情况,结果表明,仅少数大脑区域具有清晰的 24 小时节律。 此前,有研究者使用 2-脱氧-D[14C]-葡萄糖 (2DG) 追踪葡萄糖的使用情况,结果表明,仅少数大脑区域具有清晰的 24 小时节律。然而,它无法反映整个个体活体葡萄糖摄取随时间变化的规律。

为研究昼夜节律周期的问题,Van der Veen 及其同事使用 Bruker Albira 成像系统创建了 24 小时昼夜周期中活体小鼠心脏和大脑中 FDG 的融合 CT 图像(体素大小 250 Hounsfield 单位)和 PET 扫描结果(体素大小 0.6560.6560.944 mm [xyz])。

结果表明,FDG 在心脏和大脑中都有明显聚集。尽管小鼠活体的变化在昼夜周期中很常见,但心脏数据未反映出葡萄糖使用情况方面任何有规律的时间模式。另一方面,整个大脑则在葡萄糖更新方面表现出强烈的日间规律。大脑葡萄糖摄取在昼夜周期的夜间中期(这些夜行动物一天最活跃的时间)达到峰值(大约为平均水平的 150%)。

使用 PET 专有的小鼠大脑模板所得的特定大脑区域的数据表明,所研究的大多数大脑区域在葡萄糖摄取方面均具有昼夜节律周期。嗅球和皮层中表现出高于平均幅度的节律,而杏仁核、脑干和下丘脑中则表现出明显低于平均幅度的周期。作者认为小幅度周期可反映相同大脑结构中的多个节律,其异相位足以减弱该区域幅度的总和。

各个代表性 C57Bl/6 小鼠的融合 CT 和 PET 图像

Fused_CT_PET_C57Bl-6_mice.jpg
The left panel shows a 3D reconstruction of a mouse measured in the middle of the dark phase of the light-dark cycle, where brain, heart and bladder show high FDG uptake. Both kidneys and the interscapular brown adipose tissue are also visible. Colors ind