Micro-CT對小(xiǎo)鼠脂肪研究的應用(yòng)案例
在生活水平越來越好的情況下,肥胖人口在全世界的環境下飛速發展,心髒病和2型糖尿病的風險在高發。随着研究與越來越深入,研究發現,有(yǒu)關于肥胖的疾病有(yǒu)脂肪總量的原因,但是也有(yǒu)脂肪在體(tǐ)内分(fēn)布的原因。所以,研究者将研究重心轉移到對脂肪組織差異性的研究中(zhōng),并不是簡單的分(fēn)析總體(tǐ)肥胖程度。在這些研究中(zhōng),Micro-CT因為(wèi)其分(fēn)辨率高,無創傷等優點,這些優點,被廣泛用(yòng)于精(jīng)确定位局部脂肪,為(wèi)肥胖和代謝(xiè)相關疾病的檢查和診斷提供依據。
根據體(tǐ)内不同部位脂肪聚積的表現,肥胖可(kě)以分(fēn)為(wèi)腹形肥胖和外周型肥胖兩種。其中(zhōng)腹型肥胖的脂肪主要聚集在腹部表皮和内髒髒器周圍,又(yòu)稱為(wèi)向心形肥胖。這種肥胖會引起高血壓、高血糖、脂代謝(xiè)紊亂、心血管疾病等。腹部脂肪主要分(fēn)為(wèi)兩種,一種是腹部脂肪,一種是皮下脂肪,另一種是腹壁脂肪。這兩個部分(fēn)是由下面的箭頭指向的腹壁肌所分(fēn)開的。
圖1 小(xiǎo)鼠的Micro-CT三維重建圖(頂部)。在L1的近端和L5椎骨的遠(yuǎn)端之間定義了腹部感興趣區(qū)域(虛線(xiàn))。下面顯示了兩個界标中(zhōng)每一個的橫截面。箭頭指示将内髒與皮下脂肪分(fēn)開的肌肉層
内髒脂肪分(fēn)布與腹壁肌肉内緣以及脊柱前緣之間的腹腔及腹腔後的區(qū)域。内髒脂肪過多(duō)是身體(tǐ)代謝(xiè)紊亂的表現,長(cháng)期内髒脂肪會導緻高血脂、心腦血管疾病、身體(tǐ)器官機能(néng)下降等并發症。
皮下脂肪廣泛分(fēn)布在腹側皮膚與腹壁肌外援的交界處,具(jù)有(yǒu)隔熱、儲藏等功能(néng)。類似地,堆積的皮下脂肪會導緻肥胖症。在正常情況下,内髒脂肪易于累積和消耗,但皮下脂肪卻不易被清除,因此,對其進行量化研究,對防治也具(jù)有(yǒu)重要意義。下圖為(wèi)小(xiǎo)鼠椎間盤水平位置的CT圖像,可(kě)以發現通過密度和結構上的差異可(kě)以區(qū)分(fēn)各個器官和組織。
圖2 椎間盤水平位置的小(xiǎo)鼠腹部橫切顯微CT圖像
Micro-CT掃描可(kě)提供足夠高的對比度和信噪比,整個小(xiǎo)鼠體(tǐ)内的脂肪組織的識别和分(fēn)離結果如下圖所示。使用(yòng)骨骼部位作(zuò)為(wèi)解刨地标,可(kě)以對感興趣的區(qū)域進行精(jīng)确定義,既可(kě)以用(yòng)于不同動物(wù)之間的測量,也可(kě)以用(yòng)于同一動物(wù)内的多(duō)次測量。
圖3.(a)小(xiǎo)鼠的顯微CT三維重建圖,通過骨骼分(fēn)布定義目标區(qū)域。(b)對比發現小(xiǎo)鼠大多(duō)數脂肪組織位于腹部區(qū)域,同時胸腔和腿部的低密度(脂肪)組織患病率較低。(c)為(wèi)了量化這些不同體(tǐ)室中(zhōng)的脂肪量,将不同密度的組織分(fēn)離并分(fēn)類為(wèi)組織(黃色)、瘦肉(紅色)或骨骼(白色)。(d)來自三隻不同的低脂肪,中(zhōng)脂肪或高脂肪動物(wù)的代表性圖像。皮下脂肪顯示為(wèi)灰色,内髒脂肪顯示為(wèi)紅色。
人類體(tǐ)内的脂肪分(fēn)為(wèi)兩類,一類是“白色脂肪”(WAT),還有(yǒu)一種脂肪名(míng)為(wèi)“棕色脂肪”(BAT)。
白色脂肪包括了皮下脂肪喝(hē)内髒脂肪,其功能(néng)是将體(tǐ)内多(duō)餘的能(néng)量以脂肪的形式儲存起來。
棕色脂肪是人體(tǐ)内另一種脂肪組織,存在頸部、鎖骨、腎髒和脊髓等區(qū)域,當被低溫激活時,棕色脂肪會利用(yòng)血液中(zhōng)的糖和脂肪在體(tǐ)内産(chǎn)生熱量。
一般來說,初生的嬰兒,體(tǐ)内的棕色脂肪都是非常豐富的,它們能(néng)夠幫助嬰兒抵禦寒冷。當你慢慢變老時,你體(tǐ)内的棕色脂肪會減少,棕色脂肪被認為(wèi)是“優秀”脂肪,它對機體(tǐ)的熱量産(chǎn)生和機體(tǐ)的能(néng)量代謝(xiè)起着非常重要的作(zuò)用(yòng)。
在實驗中(zhōng),确定小(xiǎo)鼠棕色脂肪組織數量的能(néng)力在肥胖和糖尿病的研究中(zhōng)至關重要。以下為(wèi)使用(yòng)Micro-CT對小(xiǎo)鼠肩胛部位棕色脂肪的分(fēn)離示意圖。
圖4 小(xiǎo)鼠肩胛部位橫截掃描圖。藍色代表棕色脂肪區(qū)域,左右為(wèi)兩種不同形态的棕色脂肪。
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