Micro-CT對(duì)小鼠脂肪研究的應(yīng)用案例
在生活水平越來越好的情況下,肥胖人口在全世界的環(huán)境下飛速發(fā)展,心臟病和2型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)在高發(fā)。隨著研究與越來越深入,研究發(fā)現(xiàn),有關(guān)于肥胖的疾病有脂肪總量的原因,但是也有脂肪在體內(nèi)分布的原因。所以,研究者將研究重心轉(zhuǎn)移到對(duì)脂肪組織差異性的研究中,并不是簡(jiǎn)單的分析總體肥胖程度。在這些研究中,Micro-CT因?yàn)槠浞直媛矢?,無創(chuàng)傷等優(yōu)點(diǎn),這些優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于精確定位局部脂肪,為肥胖和代謝相關(guān)疾病的檢查和診斷提供依據(jù)。
根據(jù)體內(nèi)不同部位脂肪聚積的表現(xiàn),肥胖可以分為腹形肥胖和外周型肥胖兩種。其中腹型肥胖的脂肪主要聚集在腹部表皮和內(nèi)臟臟器周圍,又稱為向心形肥胖。這種肥胖會(huì)引起高血壓、高血糖、脂代謝紊亂、心血管疾病等。腹部脂肪主要分為兩種,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(gè)部分是由下面的箭頭指向的腹壁肌所分開的。
圖1 小鼠的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)。下面顯示了兩個(gè)界標(biāo)中每一個(gè)的橫截面。箭頭指示將內(nèi)臟與皮下脂肪分開的肌肉層
內(nèi)臟脂肪分布與腹壁肌肉內(nèi)緣以及脊柱前緣之間的腹腔及腹腔后的區(qū)域。內(nèi)臟脂肪過多是身體代謝紊亂的表現(xiàn),長期內(nèi)臟脂肪會(huì)導(dǎo)致高血脂、心腦血管疾病、身體器官機(jī)能下降等并發(fā)癥。
皮下脂肪廣泛分布在腹側(cè)皮膚與腹壁肌外援的交界處,具有隔熱、儲(chǔ)藏等功能。類似地,堆積的皮下脂肪會(huì)導(dǎo)致肥胖癥。在正常情況下,內(nèi)臟脂肪易于累積和消耗,但皮下脂肪卻不易被清除,因此,對(duì)其進(jìn)行量化研究,對(duì)防治也具有重要意義。下圖為小鼠椎間盤水平位置的CT圖像,可以發(fā)現(xiàn)通過密度和結(jié)構(gòu)上的差異可以區(qū)分各個(gè)器官和組織。
圖2 椎間盤水平位置的小鼠腹部橫切顯微CT圖像
Micro-CT掃描可提供足夠高的對(duì)比度和信噪比,整個(gè)小鼠體內(nèi)的脂肪組織的識(shí)別和分離結(jié)果如下圖所示。使用骨骼部位作為解刨地標(biāo),可以對(duì)感興趣的區(qū)域進(jìn)行精確定義,既可以用于不同動(dòng)物之間的測(cè)量,也可以用于同一動(dòng)物內(nèi)的多次測(cè)量。
圖3.(a)小鼠的顯微CT三維重建圖,通過骨骼分布定義目標(biāo)區(qū)域。(b)對(duì)比發(fā)現(xiàn)小鼠大多數(shù)脂肪組織位于腹部區(qū)域,同時(shí)胸腔和腿部的低密度(脂肪)組織患病率較低。(c)為了量化這些不同體室中的脂肪量,將不同密度的組織分離并分類為組織(黃色)、瘦肉(紅色)或骨骼(白色)。(d)來自三只不同的低脂肪,中脂肪或高脂肪動(dòng)物的代表性圖像。皮下脂肪顯示為灰色,內(nèi)臟脂肪顯示為紅色。
人類體內(nèi)的脂肪分為兩類,一類是“白色脂肪”(WAT),還有一種脂肪名為“棕色脂肪”(BAT)。
白色脂肪包括了皮下脂肪喝內(nèi)臟脂肪,其功能是將體內(nèi)多余的能量以脂肪的形式儲(chǔ)存起來。
棕色脂肪是人體內(nèi)另一種脂肪組織,存在頸部、鎖骨、腎臟和脊髓等區(qū)域,當(dāng)被低溫激活時(shí),棕色脂肪會(huì)利用血液中的糖和脂肪在體內(nèi)產(chǎn)生熱量。
一般來說,初生的嬰兒,體內(nèi)的棕色脂肪都是非常豐富的,它們能夠幫助嬰兒抵御寒冷。當(dāng)你慢慢變老時(shí),你體內(nèi)的棕色脂肪會(huì)減少,棕色脂肪被認(rèn)為是“優(yōu)秀”脂肪,它對(duì)機(jī)體的熱量產(chǎn)生和機(jī)體的能量代謝起著非常重要的作用。
在實(shí)驗(yàn)中,確定小鼠棕色脂肪組織數(shù)量的能力在肥胖和糖尿病的研究中至關(guān)重要。以下為使用Micro-CT對(duì)小鼠肩胛部位棕色脂肪的分離示意圖。
圖4 小鼠肩胛部位橫截掃描圖。藍(lán)色代表棕色脂肪區(qū)域,左右為兩種不同形態(tài)的棕色脂肪。
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