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

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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

 

 

与此前采用 2DG 追踪葡萄糖利用情况的研究相比,在 Albira 成像系统中采用的 FDG 方法揭示了更全面、更复杂的大脑葡萄糖摄取变化。作者注意到,实验结果表明在大脑葡萄糖摄取的临床前与临床研究中,有必要考察一天中不同时间点的不同结果。

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