Изследване на томография, излъчваща позитрон

  1. Кирси А. Виртанен 1,
  2. Патриша Йоцо 12,
  3. Кирсти Хелстен 1,
  4. Ристо Хуупонен 34,
  5. Riitta Parkkola 5,
  6. Tuula Janatuinen 1,
  7. Фредрик Льонквист 6,
  8. Тапио Вилянен 1,
  9. Tapani Rönnemaa 7,
  10. Петер Льонрот 8,
  11. Джухани Кнуути 1,
  12. Еле Феранини 29 и
  13. Пиржо Нуутила 17
  1. 1 Център за PET PET, Турку, Финландия
  2. 2 Лаборатория за емисионна томография (PET), Национален изследователски съвет Институт по клинична физиология, Пиза, Италия
  3. 3 Катедра по фармакология и клинична фармакология, Университет в Турку, Финландия
  4. 4 Катедра по фармакология и токсикология, Университет в Куопио и Университетска болница Куопио, Куопио, Финландия
  5. 5 Отделение по радиология, Университетска болница в Турку, Турку, Финландия
  6. 6 Karolinska Institutet, Стокхолм, Швеция
  7. 7 Медицински отдел, Университетска болница в Турку, Турку, Финландия
  8. 8 Катедра по медицина, Университет в Гьотеборг, Гьотеборг, Швеция
  9. 9 Катедра по вътрешни болести, Медицински факултет на Университета в Пиза, Пиза, Италия
  1. Адресирайте кореспонденцията и заявките за повторно отпечатване до д-р Кирси Виртанен, PET център в Турку, Университет в Турку, P.O. Box 52 20521, Турку, Финландия. Имейл: kirsi.virtanenutu.fi

Изследване на томография, излъчваща позитрон

Резюме

ПРОЕКТИРАНЕ И МЕТОДИ НА ИЗСЛЕДВАНИЯТА

В проучването са участвали 61 мъже (Таблица 1). Субектите с диабет (n = 31) наскоро бяха диагностицирани с диабет тип 2 съгласно критериите на Световната здравна организация (10) и те бяха на диетично лечение. Извършена е пълна медицинска история и физически преглед, за да се изключат други заболявания, както и диабетни усложнения (чрез фотография на ретината, тестове за функциониране на автономната нервна система и измерване на скоростта на екскреция на албумин през нощта). Тези пациенти са участвали в изпитване на антидиабетни лекарства, описани по-рано (11). Тридесет недиабетни мъже бяха използвани като контролни субекти; 12 от тях са мъже на средна възраст, наети за това проучване, а 18 са по-млади мъже, изучавани преди това (9). По-нататък субектите бяха класифицирани като коремно затлъстели (12), ако обиколката на талията им е> 94 cm. Естеството, целта и потенциалните рискове на проучването бяха обяснени на всички субекти, преди да дадат писменото си информирано съгласие за участие. Етичният комитет на болничния район на Югозападна Финландия одобри проучването. Изследването е проведено съгласно принципите на Декларацията от Хелзинки.

мастна

Антропометрични измервания.

Височината и теглото бяха измерени по стандартни процедури. Общото съдържание на телесни мазнини се изчислява чрез електрическия метод на биоимпеданс (Bioelectrical Impedance Analysis; Akern, RJL Systems, Флоренция, Италия). Подкожната мастна маса на цялото тяло се изчислява чрез изваждане на висцералната мастна маса от общата мастна маса. Обиколката на талията е измерена на нивото на пъпа. Скелетната мускулна маса се оценява на 45% от обезмаслената маса.

[18 F] FDG-PET проучване.

[18 F] Проучванията на FDG-PET бяха проведени след гладуване през нощта. Консумацията на алкохол и мазните ястия се избягват в продължение на 3 дни преди проучването и не се допуска усилена физическа активност в продължение на 48 часа преди проучването. Всички проучвания са извършени в легнало положение. Бяха поставени два катетъра: един в предтекубиталната вена на лявата ръка за инфузия на глюкоза и инсулин и инжектиране на [18 F] FDG, и друг в радиалната артерия на дясната ръка за вземане на кръв. Всяко проучване беше проведено при условия на евгликемична хиперинсулинемия (6 pmol · min -1 kg/-1) и продължи 140 минути. Шестдесет минути след стартирането на скобата, след достигане на стабилни концентрации на глюкоза, се инжектира интравенозно 0,18–0,19 GBq [18 F] FDG. Първо, едновременно с инжектирането беше започнато 20-минутно динамично сканиране или на бедрената, или на коремната област (рамки 2- × 30-, 4- × 60- и 3- × 300-s). След това беше направено или коремно или феморално динамично сканиране в продължение на 18 минути (6 × 180 s). Плазмената радиоактивност се измерва с помощта на автоматичен γ-брояч (Wizard 1480; Wallac, Турку, Финландия) във всяка времева рамка.

Областите на корема и бедрената кост са изобразени с 0,23 T Outlook GP (Marconi Medical Systems, Vantaa, Финландия) магнитен резонанс, както е описано по-горе (9). Масите на мастната тъкан в коремната област са измерени на нивото на L2/L3 междупрешленния диск, както е описано от Abate et al. (13). В областта на бедрената кост площта на мастната тъкан винаги се измерва точно в средата на бедрото от площ с дължина 10 cm. След това обемът на мазнините се превръща в тегло на мазнини, като се използва плътност на мастната тъкан от 0,9196 mg/ml. Областите на интерес (ROI) са изчертани върху ЯМР изображения и са разположени в подкожни (16 ROI на анализ на пациент) и висцерални (12 ROI на анализ на пациент) региони в коремната област. В областта на бедрената кост ROI са изтеглени в предно-страничните мускулни отделения и в подкожната мастна тъкан (18 ROI на анализ на пациент). ROI са копирани в изображенията [18 F] FDG в разрези от напречно сечение от идентични равнини.

[18 F] FDG (t1/2 = 110 минути) се синтезира с автоматичен апарат чрез модифициран метод на Hamacher et al. (14). Специфичната радиоактивност в края на синтеза е повече от 75 GBq/μmol и радиохимичната чистота надвишава 95%. Субектът е бил разположен в легнало положение в 15-срезов ECAT 931/08-томограф (Siemens/CTI, Knoxville, TN) с бедрената или коремната област в рамките на портала. Преди сканирането на емисиите беше извършено 5-минутно сканиране на предаване за корекция на затихването на фотоните както в бедрената, така и в коремната област с подвижен пръстен източник, съдържащ 68 Ge. Всички данни бяха коригирани за мъртво време, разпад и измерено затихване на фотоните и реконструирани в матрица 256 × 256. За обработка на изображения е приложен алгоритъм на Байесова итерационна реконструкция, използващ среден корен преди 150 итерации и байесов коефициент 0,3 (11, 15). Броят на PET се преобразува в стойности на концентрация на радиоактивност (Bq/ml), като се използва калибриращ фактор, получен от фантомни изследвания.

Кривите на времевата активност на плазмата и тъканите за скелетната мускулатура и мастната тъкан са анализирани графично, за да се определи количествената степен на фракционна скорост на усвояване на проследяващите, Ki (8, 16, 17). Използвана е линейна регресия за определяне на наклона на точките на активност във времето между 2 и 18 минути след инжектирането на [18 F] FDG трасиращо устройство в първата сканирана област и между 27 и 41 минути след инжектиране на трасираща машина в следващата област. Скоростта на регионално усвояване на глюкоза по време на инсулинова стимулация се изчислява чрез умножаване на фракционното [18 F] усвояване на FDG (Ki) по плазмена концентрация на глюкоза, разделено на еднократна постоянна стойност от 1,14 в мастната тъкан (8) и 1,2 в скелетните мускули (18).

Поглъщането на глюкоза в цялото тяло (М стойност) се изчислява съгласно техниката на евгликемично-хиперинсулинемична скоба, както е описано по-рано (19). Чувствителността към цялото тяло към инсулина се изчислява като съотношението М към стабилните плазмени концентрации на инсулин, постигнати по време на скобата.

Биохимични анализи.

Глюкозата в артериалната плазма се измерва в два екземпляра по метода на глюкозооксидазата (Analox GM9 Analyzer; Analox Instruments, Лондон, Великобритания). Гликозилираният хемоглобин (A1C) се измерва чрез бърза протеинова течна хроматография (MonoS; Pharmacia, Упсала, Швеция), с нормален референтен диапазон от 4,2-6,0%. Концентрациите на серумен инсулин се измерват основно и на интервали от 60 минути по време на инфузионната инфузия с помощта на флуороимуноанализ с двойно антитяло (Autodelfia; Wallac). Безмастните серумни мастни киселини (FFA) се определят чрез ензимен метод (метод ACS-ACOD; Wako Chemicals, Neuss, Германия).

Статистически анализ.

Анализът на мощността е направен въз основа на предишни резултати за подкожно усвояване на глюкоза в мастната тъкан (9). За да се открие разлика от 11,1 μmol · kg −1 · min −1 с мощност> 80% и използване на ниво на значимост (двустранно) от 5%, бяха необходими поне 10 субекта на група.

Резултатите са изразени като средни стойности ± SE. Ефектът на диабета и коремното затлъстяване и тяхното взаимодействие бяха тествани с помощта на двупосочна ANOVA. Извършени са post hoc анализи с помощта на теста Bonferroni-Dunn, за да се разкрият статистически значими разлики между четирите групи. Линейни, нелинейни и множествени регресионни анализи бяха извършени по стандартни техники. Статистическите изчисления бяха извършени с помощта на статистическия програмен пакет SAS, версия 8.2 (SAS Institute, Cary, NC).

РЕЗУЛТАТИ

Метаболизъм в цялото тяло.

Пациентите с диабет тип 2, независимо дали са с наднормено тегло или не, са били значително по-възрастни от недиабетните контролни субекти и са имали по-високи плазмени концентрации на глюкоза и серумен А1С на гладно. Всички индекси на затлъстяване (ИТМ, обиколка на талията и мастна маса на цялото тяло) са по-високи при коремно затлъстяване, отколкото при неносебни пациенти. Трябва да се отбележи, че масата без мазнини е била значително по-малка при пациенти със затлъстяване от диабет тип 2, отколкото при пациенти със затлъстяване. Концентрациите на инсулин на гладно са по-високи при абдоминално затлъстяване, отколкото при пациенти без диабет, докато диабетът няма статистически значима връзка с тези променливи (Таблица 1).

На скобата евгликемията се поддържа във всички групи, без разлика между тях (Таблица 1). Въпреки това, пациентите с диабет тип 2 и/или абдоминално затлъстяване са имали по-високи стационарни плазмени концентрации на инсулин по време на скобата, отколкото недиабетни, неносебни пациенти. По време на скобата, затлъстелите лица са имали по-високи серумни концентрации на FFA в сравнение с неносените контролни субекти, независимо от диабета.

Заедно с коремното затлъстяване, усвояването на глюкоза, медиирано от инсулин в цялото тяло, е намалено с -35%, независимо дали е изразено като обща норма или нормализирано на килограм маса без мазнини (Mffm). Наличието на диабет имаше малък допълнителен ефект за намаляване на M, който достигна пълна статистическа значимост при нормализиране на M или Mffm от стационарната плазмена концентрация на инсулин (Таблица 1).

Регионален метаболизъм.

Интраабдоминалната мастна тъкан представлява приблизително 10% от общата телесна мазнина, без значителни разлики между групите и е пряко свързана с общата мастна маса (r = 0,72, P −1 · kg −1), отколкото в коремната (9,8 ± 0,9 μmol) min −1 · kg −1, P −1 · kg −1, P −1 · kg −1, P 90%), заети от липидни капчици (9). Ясно е, че гликолитичният му капацитет по отношение на ензимните концентрации и/или активност трябва да надвишава този на мускулите в покой (22).

За разлика от мастната маса, скелетната мускулна маса се увеличава само леко (~ 10%) във връзка със затлъстяването и още по-малко във връзка с диабета (Таблица 2) и има малка връзка между скелетната мускулна маса и усвояването на глюкоза (данни не е показано). Следователно, реципрочната връзка между усвояването на глюкозата в мускулите и интраабдоминалната мастна маса (фиг. 3) трябва да отразява кръстосаното говорене на тъканите. Разширената, устойчива на инсулин мастна тъкан има намален капацитет да реестерифицира FFA (които след това циркулират на по-високи нива при инсулинизирани условия; Таблица 1) и освобождава увеличени количества цитокини с инсулинодесенсибилизираща активност (като тумор некрозис фактор-α [3] ) и намалени количества на инсулин-сенсибилизиращия цитокин, адипонектин (25). По двата механизма мазнините се натрупват вътреклетъчно и вътреклетъчната инсулинова сигнализация се възпрепятства, което води до инсулинова резистентност.

Настоящото проучване е проведено при мъже. По-рано сме показали, че чувствителността към инсулин на скелетните мускули е по-висока при слабите жени, отколкото при мъжете (29), но за съжаление мастната тъкан не е оценена. Нашите текущи предварителни данни при затлъстели жени и мъже не поддържат никакви свързани с пола разлики в усвояването на глюкозата в мастната тъкан на единица мастна маса (данните не са показани).

В заключение, настоящото проучване показва, че 1) при абдоминално затлъстяване стимулираната от инсулина скорост на усвояване на глюкозата е значително намалена не само в скелетните мускули, но и във всички мастни депа; 2) в целевите тъкани това намаление е реципрочно (и нелинейно) свързано с количеството интраабдоминална мастна тъкан; 3) лек, скорошен диабет добавя малко инсулинова резистентност към тази, причинена от коремно затлъстяване; и 4) въпреки мастната инсулинова резистентност, разширената мастна маса (особено подкожна) осигурява мивка за глюкоза, което води до компенсаторно отслабване на инсулиновата резистентност на нивото на цялото тяло.