елементи

абстрактно

Предистория/цели:

Целта на това проучване беше да се изследва връзката между мастната фракция на протонната плътност (PDFF), измерена чрез ядрено-магнитен резонанс (MRI), надключичната и глутеалната мастна тъкан с обем на подкожната и висцералната мастна тъкан (SAT и DPH), чернодробните мазнини и антропометричните маркери на затлъстяването. Надклавикуларната ямка е избрана като типично място, където кафявите адипоцити могат да присъстват при хората, а глутеалната област е избрана като типично място, обграждащо предимно бели адипоцити.

Предмети/методи:

В това проучване на напречното сечение 61 възрастни (44 жени, медиана 29, 3 години, диапазон 21–68 години) са подложени на ЯМР на шията и корема/таза (3T, Ingenia, Philips Healthcare). Генерирани са PDFF карти на супраклавикуларна и глутеална мастна тъкан и черен дроб. Обемите на SAT и ДДС бяха изчислени и надключичните и подкожните мазнини бяха сегментирани с помощта на алгоритми за последваща обработка. Записани са индекс на телесна маса (BMI), обиколка на талията и съотношение талия към височина. Статистическият анализ беше извършен с помощта на t-тест на Student и корелационен анализ на Pearson.

резултатите:

Средният надключичен PDFF е 75,3 ± 4,7% (диапазон 65, 4-83, 8%), а средният глутеален PDFF е 89,7 ± 2,9% (диапазон 82, 2-94%), което води до значителна разлика (P 1

Мастната тъкан може да бъде допълнително класифицирана въз основа на техники за изобразяване на мазнини. Подкожната мастна тъкан (SAT) се определя като слоя между дермата и апоневрозата и фасцията на мускулите, включително мастната тъкан на гърдата. Висцералната мастна тъкан (ДДС) се определя като депа на мазнини в корема, таза и вътре в гърдите. В това проучване ДДС е еквивалентна на интраабдоминопелвичната мастна тъкан, съгласно класификацията, предложена от Shen et al. Ядрено-магнитен резонанс (ЯМР) и количествено определяне на различни мастни запаси са предложени като метод за подобряване на стратификацията при лица със затлъстяване и диабетици. 9 ЯМР се използва интензивно за количествено определяне на обемите на ДДС и ДДС. 10, 11, 12

Многократно е показвана обратната връзка между наличието на метаболитно активни НДНТ и индекса на телесна маса (ИТМ) като мярка за телесна мастна маса. Например, бедните индивиди имат повече метаболитно активни НДНТ, отколкото пациентите със затлъстяване. 2, 6, 13, 14, 15 Проучванията показват също обратна връзка между наличието на метаболитно активна НДНТ и висцерална мазнина или WAT като цяло. 15, 16, 17, 18 Освен това е доказано, че висцералната мазнина е централен компонент на метаболитния синдром и е тясно свързана с инсулиновата резистентност и последващата хиперинсулинемия. 19, 20, 21, 22, 23 Подобно на висцералното затлъстяване, НДНТ също е съобщено обратно пропорционално на метаболитния риск. 13, 17, 24, 25

Позитронно-емисионна томография/компютърна томография (PET/CT) понастоящем се използва като метод на избор, за да се докаже наличието или отсъствието на функционална НДНТ. 13, 15, 26, 27 Основният аспект на откриването на НДНТ на базата на PET е зависимостта на PET сигнала от метаболитната активност на мастната тъкан, която може да бъде повлияна от различни външни фактори като външната температура. 28, 29

ЯМР е метод, създаден наскоро, за да позволи идентифицирането на НДНТ, дори ако той не е активен, без използването на йонизиращо лъчение. 30, 31, 32, 33 Най-често използваните ЯМР методи за изследване на НДНТ при хора са методите за количествено определяне на мазнини, базирани на химични измествания. 34, 35 След като се разгледат няколко фактора, които са объркващи, методите за количествено определяне на мазнините с химическа промяна измерват мастната фракция на протонната плътност (PDFF), която се определя като делът на мобилната протонна плътност в мастната тъкан, който може да се отдаде на мазнините. 36 Неотдавнашното картографиране на PDFF позволи пространствено разделяне на мазнините в множество органи, а чернодробният PDFF се появи като параметър на метаболитното фенотипиране. 37, 38 Въпреки това, малко е известно как мастната тъкан PDFF е свързана с други мастни депа и антропометрични параметри. 39, 40

Следователно целта на това проучване беше да се изследва връзката на PDFF на супраклавикуларна и глутеална мастна тъкан с обем на SAT и ДДС, фракция на чернодробните мазнини и маркери за антропометрично затлъстяване. Надклавикуларната ямка е избрана като типично място, където кафявите адипоцити могат да присъстват при хората, а глутеалната област е избрана като типично място, обграждащо предимно бели адипоцити.

Предмети и методи

елементи

Общо 61 субекта (44 жени и 17 мъже) са приети в Института по хранителна медицина, Klinikum rechts der Isar, Технически университет в Мюнхен, Германия. Субектите са имали широк диапазон на ИТМ (17, 4–39, 1 kg m - 2). Средната възраст е била 29, 3 години (диапазон 21 - 68). Протоколът за изследване е одобрен от комисията по етика на Медицинския факултет на Техническия университет в Мюнхен. Писмено информирано съгласие е получено от всички субекти преди фенотипирането. Критериите за изключване бяха сериозно заболяване, бременност или кърмене и стандартни противопоказания за MR тестове.

ЯМР измервания

Пациентите са подложени на ЯМР на шията и корема/таза на 3T скенер Philips (Ingenia; Philips Healthcare, Best, Холандия) с помощта на намотка глава-шия и комбинация от предни и задни матрични масиви. Сканирането се извършва при околна температура в климатизирана стая за скенер (21 ° C) след определено време за аклиматизация, докато проучването е обяснено и е получено информирано съгласие.

Надлавикуларно и тазово PDFF картографиране

За измерване на надключична PDFF, първо са получени последователности за локализиране на MR изображения, за да се определи местоположението на надключичните мастни торбички. Второ, за подробно анатомично изобразяване на шията е получена Т1-претеглена коронална турбо-спин-ехо последователност. Трето, шест-ехо-много-ехо 3D корумпирана градиентна ехо (шест-ехо-диксонова) последователност беше извършена аксиално върху надключичната област, включително мастните торбички. За измерване на подкожен подкожен PDFF бяха получени локализационни последователности в коремната и тазовата област и беше извършена аксиална последователност на гърба на горната тазова област с шест ехо последователност с параметрите на последователността, изброени в Допълнителна таблица S1. Чернодробният PDFF беше измерен чрез шест ехо Dixon последователност, покриваща аксиално целия черен дроб с едно задържане на дъха с параметрите на последователността, изброени в допълнителна таблица S1.

Всички 6-ехо Dixon последователности използват биполярни градиенти. Използван е малък ъгъл на обръщане, за да се минимизират ефектите на T1 пристрастия. 41, 42 PDFF карти са генерирани онлайн, като се използва изчерпателен алгоритъм за разделяне на вода и мазнини, който отчита известни объркващи фактори, включително корекция на фазовата грешка, единична корекция на T2 * и разглеждане на сложността на мастната спектралност, използвайки многополюсен мастен спектър модел Ren et al. 43 Мултипиковият мастен спектър включва пикове на мазнини в спектрални места 0, 9, 1, 3, 1, 59, 2, 03, 2, 25, 2, 77 и 5, 31 ppm, с относителни пикови амплитуди 62,5%, 8,5%, 7,1%, 9,5%, 6,6%, 1,6% и 4,2%.

Измервания на обема на SAT/ДДС

За да се определят обемите на SAT и ДДС, бяха получени два набора от аксиални двукомпонентни Dixon 3D повредени градиентни ехо изображения, които покриват корема и таза (горната граница на стека, започваща от свода на черния дроб). Времето за получаване за всяка двуходова последователност на Dixon е 10,6 s и всяко сканиране се извършва с едно задържане на дъха (параметрите на последователността са изброени в допълнителна таблица S1). Изображенията от вода и мазнини бяха разделени онлайн на скенер, използвайки алгоритъма mDixon. 44

Анализ на образни данни

SAT/ДДС сегментиране

Специално изработен алгоритъм за последваща обработка е използван за автоматично класифициране на различните отделения на коремната тъкан въз основа на отделени от водата и разделени с мазнини изображения от двуизмерно сканиране на Dixon, което е описано подробно в предишни проучвания. 45, 46 SAT, DPH и обемите на непотисната тъкан (вода) бяха определени чрез добавяне на сегментираните области от купола на черния дроб надолу към центъра на главата на бедрената кост. Складове без ДДС (например междумускулни, около гръбначния стълб) бяха нарязани ръчно в разреза. За да се вземат предвид различните телесни височини, обемът на ДДС и SAT беше стандартизиран по височина, което доведе до стойности в ml cm -1. .

PDFF анализ

Чернодробният PDFF се определя чрез поставяне на три елиптични ROI в чернодробния сегмент 6, на границата 6/7 и в сегмент 7. Средните стойности на PDFF на черния дроб са изчислени чрез осредняване на стойностите на PDFF в горните три ROI.

Измервания на антропометрични параметри

Обиколката на талията (WC) беше измерена като обиколката по средата между най-долния ръб на реброто и лумбалния хребет на аксиалните две ехо от изображенията на водата и корема на Dixon, всички от които бяха получени по време на издишване. След това съотношението колан/височина (WHTR) се изчислява като съотношението на WC (в cm) и височината (в cm), докато височината се измерва в най-близките 0,5 cm в съответствие със стандартизирани оперативни процедури (SECA, Хамбург, Германия). Данните за теглото са дадени отделно. ИТМ се изчислява като тегло (в кг), разделено на квадратично височина (в м2).

Статистически анализ

Данните са изразени като средно ± sd (в скоби) за нормално разпределени данни, освен ако не е посочено друго. T-тестът на несдвоения студент беше използван за сравняване на PDFF в супраклавикуларна и глутеална мастна тъкан. За нормално разпределени данни са използвани корелационни анализи на Пиърсън. Ако данните показват нормално разпределение в логаритъма, се извършва логаритмично преобразуване. Частичните корелационни анализи бяха коригирани според възрастта и пола. Статистическият анализ беше извършен с помощта на Статистически софтуер на MedCalc (версия 16.4.3; MedCalc Software bvba, Остенде, Белгия; //www.medcalc.org; 2016). Двустранна стойност P 1 (диапазон 1, 6 до 39) и 37 ml cm-1 (диапазон 19, 0–143, 1). Медианата на WC е 82 cm (диапазон 72-119), а медианата на WHTR е 0,99 (диапазон 0,42-0,76). Фигура 1 показва представителна SAT и DPH цветно кодирана маска, надклавикуларни мазнини PDFF карти и карти на глутенова мазнина PDFF при женски субект с нисък ИТМ (17, 4 kg m - 2, възраст = 39 години) и друга жена с висок ИТМ (38, 1 kg m - 2, възраст = 48 години). Затлъстелият се характеризира с по-високи обеми на SAT и DPH и по-високи стойности на PDFF както в надключичната, така и в глутеалната мазнина.

Маса в пълен размер

асоциация

Сравнение на различните запаси от мазнини при субект с нисък ИТМ (първа линия, ИТМ: 17, 4 кг м - 2, възраст = 39 години) и субект с висок ИТМ при жени (втора линия, ИТМ: 38, 1 кг м - 2, възраст = 48) години). Субект с висок ИТМ има по-висок обем на SAT и по-висок обем на ДДС (цветно кодирано маскиране, използващо червено за SAT, жълто за ДДС, синьо за немастна тъкан и циан за въздух в първата колона), по-високо надключично PDFF (пълен аксиален и увеличен) PDFF карти във втората и третата колона) и по-висок глутеален PDFF (глутеални mapf карти в четвъртата колона) като обект с нисък ИТМ.

Изображение в пълен размер

При сравняване на PDFF в дълбоката надклавикуларна мастна торба с PDFF на подкожната глутеална мазнина, средната стойност е 75,3 ± 4,7% (65, 4-83,8) в надключичната мастна тъкан и 89,7 ± 2,9% (82, 2- 94, 1) в подкожна глутеална мазнина, респ. Тези стойности доведоха до значителна разлика в PDFF между двете мазнини (P

В допълнение, нашите анализи показаха положителна връзка между супраклавикуларния PDFF и няколко антропометрични маркера за затлъстяване (BMI, WC и WHTR), както и фракцията на чернодробните мазнини и обема на SAT и ДДС. Ако надклавикуларното депо се счита за депо, съдържащо предимно кафяви мастни клетки, това откритие е в съответствие с данните от PET/CT изследвания, които показват, че по-ниският ИТМ е свързан с по-активирана НДНТ. 13, 28 Няколко проучвания също откриха корелация между наличието на метаболитно активна НДНТ с помощта на PET/CT и количеството на висцералната мастна тъкан и подкожната мастна тъкан с по-високо разпространение на метаболитно активната НДНТ при субекти с по-ниска SAT и ДДС. 15, 16, 17, 18, 25, 27

Последните проучвания за измерване на нивата на триглицеридите на НДНТ, определени чрез моноклонална резонансна спектроскопия с единичен воксел, установиха положителна корелация с ИТМ и WC, както и с подкожните и висцералните мазнини. 52, 53 Друго скорошно проучване разкри корелация между характеристиките на НДНТ за ЯМР в супраклавикуларната мастна тъкан и маркерите на метаболизма и затлъстяването, които показват по-ниски нива на триглицеридите, по-ниски WC и липса на метаболитен синдром и диабет тип 2 при пациенти с НДНТ. по-голяма разлика в ЯМР-маслената фракция между надключична и SAT. Съблазнителното обяснение е, че с нарастващите кафяви BMI аддипоцити те до известна степен се заменят с бели адипоцити, отразяващи вида "избелване" в това специфично мастно депо, процес в резултат на съдова рядкост и дисфункция. Някои реакции ще изискват хистологичен и функционален анализ с помощта на биопсии на мастната тъкан.

По отношение на корелацията на супраклавикуларния PDFF с чернодробните PDFFs, Bartelt et al. 55 демонстрира ефекта на метаболитно активната НДНТ върху клирънса на триглицеридите при мишки, като студената експозиция променя чернодробния клирънс на липопротеините към НДНТ. Това е потенциално в съответствие с резултатите от това проучване с чернодробна PDFF, положително корелираща с надключична PDFF, което означава, че съобщаваното по-малко надключично НДНТ, отразено в по-висок PDFF, е свързано с по-високи стойности на чернодробните мазнини. Трябва да се отбележи, че не е открита връзка между подкожния PDFF и чернодробната мазнина, което предполага, че разширяването на това специфично мастно депо не е свързано с нездравословен метаболитен фенотип. Освен това е необходимо да се изследва дали има ефект на метаболитно активната НДНТ върху клирънса на триглицеридите при хората.

Субектите на възраст над 30 години в това проучване са имали асоциации, които са били дори по-силни в това проучване от субектите на възраст над 20 години. Yoneshiro et al. 26 показват, че параметрите, свързани със затлъстяването (напр. Висцерална мастна област, ИТМ), се увеличават с възрастта при субекти без активна НДНТ, като същевременно остават непроменени при субекти с активна НДНТ. Това може да показва защитна роля за НДНТ срещу натрупването на телесни мазнини, свързано със стареенето.

Това проучване също така разкри положителни корелации на PDFF в подкожната мастна тъкан, т.е. WAT, с BMI, WC и WHTR, както и обемите на SAT и DPH и чернодробните мазнини. Тези корелации могат лесно да бъдат обяснени с хипертрофия на адипоцитите, което е отличителен белег за увеличаване на теглото, което може да доведе до пропорционално увеличение на общото съдържание на мазнини. 56 Yang et al. 57 не могат да намерят корелация между размера на адипоцитните клетки и химичното изместване, измерено чрез фракция на мазнините. Независимо от това, PDFF на тъканта може да бъде повлиян от нейната васкуларност, тъй като е известно, че адипоцитната хипертрофия е свързана с капилярно разреждане и намален ангиогенен потенциал. Независимо от основните механизми, тези асоциации също са в съответствие с предишни констатации за CT затихване на SAT до маркери за затлъстяване, които разкриват корелация на по-ниско CT-отслабване (т.е. по-високо съдържание на мазнини) на мастната тъкан с по-висок BMI, WC, честота на сърдечно-съдови заболявания профил на заболяване и биомаркер за по-висок метаболитен риск. 59, 60, 61, 62

ограничения

Това проучване има някои ограничения. Първо, хистологията не се използва като златен стандартен диагностичен инструмент при разграничаването на WAT от BAT. Без проби от биопсия на мастна тъкан не е възможно в крайна сметка да се докаже наличието на НДНТ, както и клетъчните характеристики на разследваните депа. Второ, частичните ефекти на обема трябва да се вземат предвид при извършване на измервания на PDFF с ЯМР. PDFF не може да прави разлика между вътреклетъчното водно съдържание и части от нелипидна тъкан (например от съдове) във воксела. Размерът на изотропния воксел в нашето проучване е 1,5 mm във всяко измерение, така че не могат да бъдат изключени ефекти на частичен обем на много малки съдове и съседни мускули. Освен това PDFF не може да прави разлика между клъстер от кафяви адипоцити и смесени клъстери от бели и кафяви адипоцити, което дава само средни стойности на обема от интерес. Данните за нетно тегло бяха използвани за изчисляване на ИТМ, което може да доведе до незначителни неточности. И накрая, единична вокселна MR спектроскопия не е извършена, за да се проверят разликите в PDFF в мазнините.

В заключение, това проучване показва значителна разлика между супраклавикуларен и подкожен PDFF, което показва, че НДНТ е налице в надклавикуларните депо мазнини при възрастни. В допълнение, PDFF стойностите на двете анализирани депа на мастна тъкан корелират както с MR, така и с антропометрични маркери на затлъстяването. Корелацията на супраклавикуларен PDFF с маркери на затлъстяването е в съответствие с предполагаемата връзка между НДНТ и затлъстяването. Корелацията на подкожния PDFF с маркери за затлъстяване е в съответствие с предишни констатации по отношение на CT затихване на SAT към маркери за затлъстяване. Следователно, тези открития предполагат, че PDFF мастната тъкан може не само да идентифицира присъствието на НДНТ в надключичната мастна тъкан, но може да се използва и като биомаркер в SAT за подобряване на характеризирането на фенотипа на затлъстяването, за да се разслои и да се избере подходящо и интервенции за начина на живот в бъдещето.