elemeket

absztrakt

Háttér/Célok:

A vizsgálat célja a mágneses rezonancia képalkotással (MRI) mért proton-sűrűségű zsírfrakció (PDFF), a szubkután és viscerális zsírszövet-térfogat (SAT és DPH), a májzsír és az antropometriai markerek közötti kapcsolat vizsgálata volt. az elhízás. A supraclavicularis fossa-t választottuk tipikus helynek, ahol barna adipociták lehetnek az emberekben, és a gluteális régiót választottuk tipikus helynek, amely főleg fehér adipocitákat vesz körül.

Tantárgyak/módszerek:

Ebben a keresztmetszeti vizsgálatban 61 felnőtt (44 nő, medián 29, 3 év, 21–68 év) átesett a nyak és a has/medence MRI-jén (3T, Ingenia, Philips Healthcare). PDFF térképeket készítettünk a supraclavicularis és a gluteális zsírszövetről és a májról. A SAT és az VAT mennyiségeket kiszámoltuk, és a szupraklavikuláris és a szubkután zsírokat utómunkálati algoritmusokkal szegmentáltuk. Feljegyeztük a testtömeg-indexet (BMI), a derék kerületét és a derék/magasság arányt. A statisztikai elemzést Student-féle t-teszt és Pearson-korrelációs analízissel végeztük.

az eredmények:

Az átlagos supraclavicularis PDFF 75,3 ± 4,7% (65, 4-83, 8% tartomány) és az átlagos gluteális PDFF 89,7 ± 2,9% (82, 2-94% tartomány) volt, ami szignifikáns különbséget eredményezett (P 1

A zsírszövet tovább osztályozható a zsírképalkotó technikák alapján. A szubkután zsírszövetet (SAT) a dermis és az izmok aponeurosis és fascia közötti rétegként értjük, ideértve a mell zsírszövetét is. A zsigeri zsírszövet (VAT) a has, a medence és a mellkas zsírraktára. Ebben a tanulmányban az áfa ekvivalens az intraabdominopelvicus zsírszövetekkel, Shen és munkatársai által javasolt osztályozás szerint. A mágneses rezonancia képalkotást (MRI) és a különféle zsírraktárak számszerűsítését javasolták módszerként az elhízott és a cukorbetegek kockázati rétegződésének javítására. Az MRI-t intenzíven használják a SAT és az áfa mennyiségének számszerűsítésére. 10, 11, 12

A metabolikusan aktív BAT jelenléte és a testtömeg-index (BMI), mint a testzsír-tömeg mértéke közötti inverz összefüggést többször is kimutatták. Például a szegény egyének metabolikusan aktívabb BAT-okkal rendelkeznek, mint az elhízott betegek. 2, 6, 13, 14, 15 A vizsgálatok szintén fordított összefüggést mutattak ki a metabolikusan aktív BAT és általában a zsigeri zsír vagy a WAT ​​jelenléte között. 15, 16, 17, 18 Ezenkívül a zsigeri zsír a metabolikus szindróma központi elemének bizonyult, és szorosan összefügg az inzulinrezisztenciával és az azt követő hiperinsulinémiával. 19, 20, 21, 22, 23 A zsigeri elhízáshoz hasonlóan a BAT is fordítottan arányos volt az anyagcsere kockázatával. 13, 17, 24, 25

Pozitronemissziós tomográfia/számítógépes tomográfia (PET/CT) jelenleg a választott módszer a funkcionális BAT jelenlétének vagy hiányának kimutatására. 13., 15., 26., 27. A PET-alapú BAT kimutatás fő szempontja a PET-jel függése a zsírszövet metabolikus aktivitásától, amelyet különféle külső tényezők, például a kültéri hőmérséklet befolyásolhatnak. 28, 29

Az MRI egy nemrégiben kidolgozott módszer, amely lehetővé teszi a BAT azonosítását, még akkor is, ha nem aktív, ionizáló sugárzás használata nélkül. 30, 31, 32, 33 Az emberi BAT vizsgálatára a leggyakrabban alkalmazott MRI módszerek a kémiai eltolódáson alapuló zsírmennyiség-meghatározási módszerek. 34, 35 Számos zavaró tényező figyelembevétele után a kémiai eltolódásos zsírmennyiség-meghatározási módszerek megmérik a proton-sűrűség zsírfrakciót (PDFF), amelyet a zsír protonjában a mobil proton sűrűségének a zsírnak tulajdonítható hányadaként határoznak meg. 36 A legfrissebb PDFF-térképezés lehetővé tette a zsírok térbeli felbontását több szervben, a máj PDFF pedig a metabolikus fenotipizálás paramétereként jelent meg. 37, 38 Mindazonáltal kevéssé ismert, hogy a zsírszövet hogyan kapcsolódik a többi zsírraktárhoz és az antropometriai paraméterekhez. 39, 40

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy megvizsgálja a supraclavicularis és a gluteális zsírszövet PDFF kapcsolatát a SAT és az VAT térfogatával, a máj zsírfrakciójával és az antropometrikus elhízás markereivel. A supraclavicularis fossa-t választottuk tipikus helynek, ahol barna adipociták lehetnek az emberekben, és a gluteális régiót választottuk tipikus helynek, amely főleg fehér adipocitákat vesz körül.

Tantárgyak és módszerek

elemeket

Összesen 61 személyt (44 nőt és 17 férfit) vettek fel a Klinikum rechts der Isar, Németországi Müncheni Műszaki Egyetem Táplálkozási Orvostudományi Intézetébe. Az alanyok BMI-tartománya széles volt (17, 4–39, 1 kg m - 2). A medián életkor 29, 3 év volt (21 és 68 között). A vizsgálati protokollt a Müncheni Műszaki Egyetem Orvostudományi Karának etikai bizottsága hagyta jóvá. A fenotipizálást megelőzően minden alanytól írásbeli tájékozott beleegyezést kaptak. A kizárási kritériumok súlyos betegség, terhesség vagy szoptatás, valamint az MR-vizsgálatok standard ellenjavallatai voltak.

MRI mérések

A betegek 3T Philips szkenneren (Ingenia; Philips Healthcare, Best, Hollandia) átesték a nyak és a has/medence MRI-jét fej-nyak tekercs, valamint elülső és hátsó tekercs tömb kombinációjával. A szkennelést környezeti hőmérsékleten, klimatizált szkenner helyiségben (21 ° C) némi akklimatizációs idő után hajtották végre, miközben a vizsgálatot elmagyarázták és tájékozott beleegyezést kaptak.

Supralavicularis és kismedencei PDFF leképezés

A supraclavicularis PDFF mérésére először MR képalkotó lokalizációs szekvenciákat kaptak a supraclavicularis zsírzsákok helyének meghatározására. Másodszor, a nyak részletes anatómiai képalkotásához T1-súlyozott koronális turbó-spin-visszhang szekvenciát kaptunk. Harmadszor, egy hat visszhangú, több visszhangot tartalmazó 3D sérült gradiens visszhang (hat visszhang Dixon) szekvenciát végeztünk axiálisan a supraclavicularis régión, beleértve a zsírzsákokat is. A szubkután szubkután PDFF mérésére lokalizációs szekvenciákat kaptunk a hasi és a kismedencei régiókban, és axiális szekvenciát hajtottunk végre a felső kismedence régiójának hátsó részén, hat visszhang-szekvenciával, az S1 kiegészítő táblázatban felsorolt ​​szekvencia paraméterekkel. A máj PDFF-et egy hat visszhangú Dixon-szekvenciával mértük, axiálisan lefedve a teljes májat egyetlen lélegzet-visszatartás mellett, az S1 kiegészítő táblázatban felsorolt ​​szekvencia-paraméterekkel.

Az összes 6 visszhangú Dixon szekvencia bipoláris gradienseket használt. A T1 torzítási hatások minimalizálása érdekében egy kis elfordítási szöget alkalmaztunk. 41, 42 PDFF térképeket készítettek online egy átfogó víz-zsír szétválasztási algoritmus segítségével, amely figyelembe veszi az ismert zavaró tényezőket, beleértve a fázishibák korrekcióját, az egyszeres T2 * korrekciót és a zsírspektrum komplexitását egy többpólusú zsírspektrum alkalmazásával. modell Ren és mtsai. 43 A többcsúcsos zsírspektrum zsírcsúcsokat tartalmazott a 0, 9, 1, 3, 1, 59, 2, 03, 2, 25, 2, 77 és 5, 31 ppm spektrális helyeken, relatív csúcsamplitúdókkal 62,5%, 8,5%, 7,1%, 9,5%, 6,6%, 1,6% és 4,2%.

SAT/VAT forgalom mérése

A SAT és az VAT mennyiségének meghatározásához két halom axiális kétkomponensű Dixon 3D sérült gradiens echo képet kaptunk a has és a medence eltakarására (a felső veremhatár a májboltozatnál kezdődik). Az egyes két visszhangú Dixon-szekvenciák felvételi ideje 10,6 másodperc volt, és minden egyes letapogatást egy lélegzetvisszafogással hajtottunk végre (a szekvencia paramétereit az S1. Kiegészítő táblázat tartalmazza). A víz- és zsírképeket online szkennerrel választották el az mDixon algoritmus segítségével. 44.

Képalkotó adatok elemzése

SAT/áfa szegmentálás

Testreszabott utómunka-algoritmust alkalmaztak a hasi szövet különféle rekeszeinek automatikus osztályozására a kétdimenziós Dixon-vizsgálat vízzel és zsírral elválasztott képei alapján, amelyet a korábbi vizsgálatok részletesen leírtak. A 45, 46 SAT, DPH és a nem elnyomott szövet (víz) térfogatát úgy határoztuk meg, hogy a máj kupolájától a combcsont fejéig a szegmentált területeket hozzáadtuk. Az áfa nélküli raktárakat (például intermuscularis, a gerinc körül) kézzel vágták be a bemetszésbe. A különböző testmagasságok figyelembevétele érdekében az VAT és SAT térfogatokat standardizálták magasságukban, ml ml -1 értékeket eredményezve. .

PDFF elemzés

A máj PDFF-értékét úgy határoztuk meg, hogy három elliptikus ROI-t helyeztek el a 6 máj szegmensben, a 6/7 határon és a 7 szegmensben. Az átlagos máj PDFF értékeket a fenti három ROI értékének átlagolásával számítottuk ki.

Az antropometriai paraméterek mérése

A derék kerületét (WC) a borda legalsó éle és az ágyéki gerinc közötti félkör közepén mértük Dixon víz- és hasi képének axiális két echoláján. Az öv és a magasság arányát (WHTR) ezután a WC (cm) és a magasság (cm) arányaként számolták ki, míg a magasságot a legközelebbi 0,5 cm-rel mérték a szabványos működési eljárások (SECA, Hamburg, Németország) szerint. A súlyadatokat külön adjuk meg. A BMI-t a tömeg (kg) és a magasság kvadratikusan osztva (m2-ben) számítottuk.

Statisztikai analízis

Az adatokat átlagosan ± sd-ben fejezzük ki (zárójelben) a normálisan elosztott adatokra, hacsak másként nem jelezzük. A párosítatlan Student-féle t-tesztet használtuk a PDFF összehasonlítására supraclavicularis és gluteális zsírszövetben. A normálisan elosztott adatokhoz Pearson-korrelációs elemzéseket alkalmaztunk. Ha az adatok log-normális eloszlásokat mutattak, akkor logaritmikus transzformációt hajtottunk végre. A részleges korrelációs elemzéseket kor és nem szerint korrigáltuk. A statisztikai elemzést a MedCalc Statistical Software (16.4.3 verzió; MedCalc Software bvba, Ostend, Belgium; //www.medcalc.org; 2016) segítségével végeztük. Kétoldalas P 1 érték (1., 6. és 39. tartomány) és 37 ml cm-1 (19., 0–143, 1 tartomány). A WC mediánja 82 cm (72-119 tartomány), a WHTR medián 0,49 (0,42-0,76 tartomány). Az 1. ábra egy reprezentatív SAT és DPH színkódolt maszkot, supraclavicularis zsír PDFF térképeket és glutén zsír zsír PDFF térképeket mutat be egy alacsony BMI-vel rendelkező nőnél (17, 4 kg m - 2, életkor = 39 év) és egy másik nőnél magas BMI (38, 1 kg m - 2, életkor = 48 év). Az elhízott alanyokra jellemző a magasabb SAT- és VAT-mennyiség és a magasabb PDFF-értékek mind a supraclavicularis, mind a gluteális zsírban.

Asztal teljes méretben

zsírfrakció

Különböző zsírraktárak összehasonlítása alacsony BMI női alanynál (első sor, BMI: 17, 4 kg m - 2, életkor = 39 év) és magas BMI női alanynál (második sor, BMI: 38, 1 kg m - 2, életkor = 48) év). A magas BMI-vel rendelkező alany nagyobb SAT-térfogattal és magasabb ÁFA-térfogattal rendelkezik (színkódolt maszkolás az SAT-nál piros, az ÁFA-nál sárga, a nem zsírszövetnél kék és a cián a levegőben az első oszlopban), magasabb supraclavicularis PDFF (teljes-axiális és nagyított) PDFF-térképek a második és a harmadik oszlopban) és a magasabb farizom PDFF (a fenéktérkép-térképek a negyedik oszlopban), alacsony BMI-vel rendelkező alanyként.

Teljes méretű kép

Ha összehasonlítjuk a mély supraclavicularis zsírzsákban lévő PDFF-et a szubkután gluteális zsír PDFF-jével, az átlagérték 75,3 ± 4,7% (65, 4-83,8) volt a supraclavicularis zsírban és 89,7 ± 2,9% (82, 2-94, 1) szubkután gluteális zsírban, ill. Ezek az értékek jelentős különbséghez vezettek a két zsírraktár közötti PDFF-ben (P

Ezenkívül elemzéseink pozitív kapcsolatot mutattak a supraclavicularis PDFF és az elhízás számos antropometriai markere (BMI, WC és WHTR), valamint a májzsír-frakció, valamint a SAT- és VAT-mennyiség között. Ha a supraclavicularis depót főleg barna zsírsejteket tartalmazó depónak tekintik, ez a megállapítás összhangban áll a PET/CT-vizsgálatok eredményeivel, amelyek azt mutatták, hogy az alacsonyabb BMI összefüggésben van az aktiváltabb BAT-tal. 13, 28 Számos tanulmány összefüggéseket talált a PET/CT alkalmazásával metabolikusan aktív BAT jelenléte és a zsigeri zsír és a szubkután zsír mennyisége között, alacsonyabb SAT és áfával rendelkező alanyokban, amelyeknél nagyobb a metabolikus aktivitás BAT előfordulása. 15, 16, 17, 18, 25, 27

A BAT trigliceridszinteket egyvoxel monoklonális rezonancia spektroszkópiával meghatározott legújabb vizsgálatok pozitív korrelációt találtak a BMI-vel és a WC-vel, valamint a szubkután és a zsigeri zsírokkal. 52, 53 Egy másik nemrégiben végzett vizsgálat összefüggést mutatott ki a szupraszlavikuláris zsírszövetben az MRI BAT-jellemzői és az anyagcsere és az elhízás markerei között, amelyek alacsonyabb trigliceridszintet, alacsonyabb WC-t, valamint a metabolikus szindróma és a 2-es típusú cukorbetegség hiányát mutatják BAT-ban. nagyobb különbség az MRI-zsírfrakcióban a supraclavicularis és a SAT között. A csábító magyarázat az, hogy a barna BMI-adipociták növekedésével bizonyos mértékig fehér adipociták váltják fel, amelyek tükrözik a "fehérítés" típusát ebben a specifikus zsírraktárban, amely érrendszeri ritkaság és diszfunkció következménye. Bizonyos válaszhoz szövettani és funkcionális elemzésre lenne szükség zsírszöveti biopsziák alkalmazásával.

A supraclavicularis PDFF és a máj PDFF-ek korrelációját illetően Bartelt et al. 55 kimutatta a metabolikusan aktív BAT hatását az egerek triglicerid-clearance-ére, a hideg expozíció miatt a máj lipoprotein-clearance-e BAT-ra változott. Ez potenciálisan összhangban áll ennek a vizsgálatnak az eredményeivel, amikor a máj PDFF pozitívan korrelál a supraclavicularis PDFF-fel, ami azt jelenti, hogy a magasabb PDFF-ben tükröződő állítólag kevésbé supraclavicularis BAT korrelál a magasabb májzsír-értékekkel. Meg kell jegyezni, hogy nem találtak összefüggést a szubkután PDFF és a májzsír között, ami arra utal, hogy ennek a specifikus zsírraktárnak a terjeszkedése nincs összefüggésben egy egészségtelen metabolikus fenotípussal. Továbbá meg kell vizsgálni, hogy a metabolikusan aktív BAT hatással van-e az ember triglicerid-clearance-ére.

30 évesnél idősebb alanyokban ebben a vizsgálatban olyan összefüggések voltak, amelyek még erősebbek voltak ebben a vizsgálatban, mint a 20 éveseknél. Yoneshiro és mtsai. A 26. ábra azt mutatta, hogy az aktív zsírsavval összefüggő paraméterek (például a zsigeri zsírterület, a BMI) az életkor előrehaladtával növekedtek az aktív BAT nélküli alanyokban, miközben változatlanok maradtak az aktív BAT-ban szenvedőknél. Ez jelezheti a BAT védő szerepét az öregedéssel járó testzsír felhalmozódása ellen.

Ez a tanulmány a PDFF pozitív korrelációit is feltárta a szubkután zsírszövetben, azaz a WAT-ban, a BMI-vel, a WC-vel és a WHTR-vel, valamint a SAT és a DPH mennyiségével és a májzsírral. Ezek az összefüggések könnyen megmagyarázhatók az adipocita hipertrófiával, amely a súlygyarapodás jellemzője, ami a teljes zsírtartalom arányos növekedéséhez vezethet. 56 Yang és mtsai. 57 nem talált összefüggést az adipocita sejtmérete és a zsírfrakcióval mért kémiai eltolódás között. Mindazonáltal a szövet PDFF-jét érinti vaszkularitása, mivel az adipocita hipertrófiája köztudottan összefügg a kapilláris hígítással és a csökkent angiogén potenciállal. Az alapul szolgáló mechanizmusoktól függetlenül ezek az összefüggések összhangban vannak a SAT CT-gyengítés elhízási markerekre vonatkozó korábbi eredményeivel is, amelyek összefüggést mutatnak a zsírszövet alacsonyabb CT-attenuációjával (azaz magasabb zsírtartalommal), magasabb BMI-vel, WC-vel, a szív- és érrendszeri incidenciával. betegség és biomarker profil: magasabb metabolikus kockázatról. 59, 60, 61, 62

korlátozások

Ennek a tanulmánynak vannak bizonyos korlátai. Először is, a szövettan nem került alkalmazásra arany standard diagnosztikai eszközként a WAT ​​és a BAT megkülönböztetéséhez. Zsírszöveti biopsziás minták nélkül nem lehet végső soron bemutatni a BAT jelenlétét, valamint a vizsgált depók sejtjellemzőit. Másodszor, a részleges térfogathatásokat figyelembe kell venni a PDFF-mérések MRI-vel történő elvégzése során. A PDFF nem képes megkülönböztetni az intracelluláris víztartalmat és a nem lipid szövet részeit (például az erekből) a voxelben. Vizsgálatunkban az izotrop voxel mérete 1,5 mm volt minden dimenzióban, így nem zárható ki a nagyon kicsi erek és a szomszédos izmok részleges térfogati hatása. Ezenkívül a PDFF nem képes megkülönböztetni a barna adipociták klaszterét, valamint a fehér és barna adipociták vegyes klasztereit, amelyek csak az érdekes mennyiségek átlagos értékeit adják meg. A BMI kiszámításához nettó tömegadatokat használtak, amelyek kisebb pontatlanságokhoz vezethetnek. Végül egyetlen voxel MR spektroszkópiát nem hajtottak végre a zsírzsír PDFF különbségeinek igazolására.

Összefoglalva, ez a tanulmány szignifikáns különbséget mutat a supraclavicularis és a subcutan PDFF között, jelezve, hogy BAT a supraclavicularis depot zsírban van jelen felnőtteknél. Ezenkívül a két elemzett zsírszövet depó PDFF értékei korrelálnak mind az elhízás MR, mind antropometriai markereivel. A supraclavicularis PDFF korrelációja az elhízás markereivel összhangban áll a BAT és az elhízás feltételezett kapcsolatával. A szubkután PDFF korrelációja az elhízás markerekkel összhangban van a SAT CT-gyengülést elhízási markerekre vonatkozó korábbi megállapításával. Következésképpen ezek a megállapítások azt sugallják, hogy a PDFF zsírszövet nemcsak a BAT jelenlétét képes azonosítani a szupraklavikuláris zsírszövetben, hanem biomarkerként is felhasználható a SAT-ban az elhízott fenotípus jellemzésének javítása, a kockázati rétegződés, valamint a megfelelő és életmódbeli beavatkozások a jövőben.