Micro-CT在小鼠脂肪組織的識別和分離研究中的應用

 

隨著生活水平的提升，全世界的肥胖人口正在迅速增加。脂肪過多還會增加心臟病和2型糖尿�。ㄗ畛Ｒ姷奶悄虿。┑娘L險。近年來研究表明，與肥胖相關的疾病危險性不只是與脂肪總量有關，更與脂肪在體內的分布有關。因此，越來越多的研究將重點放在對脂肪組織的差異性研究中，而不是簡單地僅考慮總體肥胖程度。在這些研究中，Micro-CT因為其高分辨率，無創(chuàng)傷等優(yōu)點，被廣泛應用于精確定位局部脂肪，為肥胖及代謝疾病的檢查和診斷提供準確的依據。

 

根據體內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臟臟器周圍，又稱為向心形肥胖。此類肥胖是導致高血壓、高血糖或脂代謝紊亂、心血管疾病的一大誘因。

 

腹部脂肪包括內臟脂肪（腹內脂肪）和皮下脂肪（腹壁脂肪）。這兩者主要通過腹壁肌肉隔開，即下圖中箭頭所指的位置。

 

圖1 小鼠的Micro-CT三維重建圖（頂部）。在L1的近端和L5椎骨的遠端之間定義了腹部感興趣區(qū)域（虛線）。下面顯示了兩個界標中每一個的橫截面。箭頭指示將內臟與皮下脂肪分開的肌肉層。

 

內臟脂肪分布于腹壁肌肉內緣以及脊柱前緣之間的腹腔及腹腔后的區(qū)域。內臟脂肪過多是身體代謝紊亂的表現(xiàn)，長期內臟脂肪會導致高血脂、心腦血管疾病、身體器官機能下降等并發(fā)癥。

 

皮下脂肪分布于腹部皮膚輪廓及腹壁肌肉外緣之間的區(qū)域，其主要作用是絕熱和貯存。同樣，皮下脂肪的累積也會造成肥胖。一般內臟脂肪的累積和消耗都比較容易，而皮下脂肪則相反，一旦累積起來就很難消耗，故皮下脂肪的定量研究對于預防肥胖也至關重要。下圖為小鼠椎間盤水平位置的CT圖像，可以發(fā)現(xiàn)通過密度和結構上的差異可以區(qū)分各個器官和組織。

 

圖2 椎間盤水平位置的小鼠腹部橫切顯微CT圖像。 

 

在相關內臟脂肪和皮下脂肪定量分析研究中，常用的參數(shù)如下所示：

 

Micro-CT掃描可提供足夠高的對比度和信噪比，整個小鼠體內的脂肪組織的識別和分離結果如下圖所示。使用骨骼部位作為解剖地標，可以對感興趣的區(qū)域進行精確定義，既可以用于不同動物之間的測量，也可以用于同一動物內的多次測量。 

 

圖3.（a）小鼠的顯微CT三維重建圖，通過骨骼分布定義目標區(qū)域。（b）對比發(fā)現(xiàn)小鼠大多數(shù)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脂肪（黃色）、瘦肉（紅色）或骨骼（白色）。（d）來自三只不同的低脂肪，中脂肪或高脂肪動物的代表性圖像。皮下脂肪顯示為灰色，內臟脂肪顯示為紅色。

 

人體內脂肪含有兩種形態(tài)和功能完全不同的脂肪，除了不那么友善的“白色脂肪”（WAT），還有一種脂肪名為“棕色脂肪”（BAT）。

 

白色脂肪包含上文所說的皮下脂肪與內臟脂肪，是人體中含量最多的脂肪組織，主要功能是將體內多余的能量以脂肪的形式儲存起來。

 

棕色脂肪是人體內另一種脂肪組織，存在頸部、鎖骨、腎臟和脊髓等區(qū)域，當被低溫激活時，棕色脂肪會利用血液中的糖和脂肪在體內產生熱量。

 

通常而言，棕色脂肪在新生兒體內含量最為豐富，可以幫助嬰幼兒抵御嚴寒。隨著年齡的增長，人體內的棕色脂肪越來越少。棕色脂肪作為“優(yōu)秀”脂肪，在脂肪產熱和促進能量代謝方面發(fā)揮重要作用。

 

在實驗中，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重要。以下為使用Micro-CT對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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