Magnetische resonantie analyses van bruin vet activiteit in gezonde volwassenen

De belangrijkste functie van bruin vet is het omzetten van chemische energie
naar thermische energie. Bruin vet activatie zou daarom een potentiele
behandelingsmethode kunnen zijn om cardio-metabolische ziekten te bestrijden.
Blootstelling aan kou is de belangrijkste fysiologische stimulus voor bruin
vet-activatie. Blootstelling aan kou stimuleert receptorkanalen in de huid, die
afferente zenuwen stimuleren die de koude perceptie overdragen naar de
hypothalamus. De hypothalamus veroorzaakt twee thermogene reacties:
niet-rillende en rillende thermogenese. Niet-rillende thermogenese wordt
voornamelijk geproduceerd door de activering van bruin vet, waarbij de
hypothalamus bruin vet activeert via het sympathische zenuwstelsel. Warmte
wordt geproduceerd door de verbranding van vrije vetzuren in de mitochondriën
van bruine vetcellen. De verbranding van vrije vetzuren verlaagt het vetgehalte
in bruin vet en de perfusie neemt toe. Rillende thermogenese wordt gekenmerkt
door het snel samentrekken van skeletspieren. Dit klassieke onderscheid tussen
niet-rillende en rillende thermogenese staat echter ter discussie, omdat recent
werd aangetoond dat ook verschillende skeletspieren actief zijn tijdens
niet-rillende thermogenese. Het is nog steeds onduidelijk hoe de fysiologische
reacties in bruin vet en skeletspieren worden geactiveerd bij blootstelling aan
kou en hoe ze worden gecoördineerd door de hypothalamus.

De meest gebruikelijke methode om bruin vet activiteit te meten is fluor-18
deoxyglucose [18F] FDG PET-CT. Deze techniek kwantificeert metabolische
weefselactiviteit op basis van de opname van een glucose-analoog, hoewel bekend
is dat het primaire substraat voor bruin vet vetzuren is. Bovendien is deze
techniek invasief en afhankelijk van radioactieve straling.

Magnetische resonantie (MR) is een niet-invasieve alternatief om de activiteit
van dit weefsel te meten door middel van water-vet kwantificatie. Eerdere
studies hebben aangetoond dat de vetfractie in het bruin vet depot daalt na het
afkoelen van de deelnemers wat de gevoeligheid van de techniek aantoont.

Een ander belangrijk voordeel van MR is dat meerdere soorten scans binnen één
scansessie kunnen worden gemaakt. Hierdoor kunnen andere parameters worden
bepaald, zoals perfusie of de temperatuur, maar ook andere weefsels, zoals
skeletspieren of de hersenen. MR protocollen voor vet fractie bepalingen zijn
relatief goed geoptimaliseerd. Voor de andere parameters (perfusie en
temperatuur) en het scannen van verschillende weefsels gedurende één scansessie
zijn er nog geen bestaande/geoptimaliseerde protocollen.

Doelstelling één
Het optimaliseren van het MR protocol voor een multi-parametrisch bepaling van
bruin vet activiteit tijdens een 1-uur milde blootstelling aan kou (18 graden)

Doelstelling twee
Het onderzoeken van de wisselwerking tussen bruin vet, spier en hypothalamus
activiteit door gebruik te maken van dynamische MR acquisities en bloedafname
tijden een 1-uur milde blootstelling aan kou (18 graden).

Dit onderzoek is een interventieonderzoek, dat zal worden uitgevoerd in het
Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC). Voor doelstelling 1 hebben we één
studiebezoek geïncludeerd en de duur van deze studiedag is circa 120 minuten.
Voor doelstelling twee hebben we drie bezoeken geïncludeerd, een
screeningsbezoek en twee studiebezoeken. De duur van het screeningsbezoek is
circa 30 minuten en de studiebezoeken duren elk circa 120 minuten.

Deelnemers zullen worden blootgesteld aan milde kou (18 graden) met een speciaal koelapparaat (Blanketrol® III, Cincinnati Sub-Zero (CSZ) Products, Inc). Het systeem bestaat uit een verwarmer, een compressor, een circulatiepomp en koeldekens. Dit apparaat kan worden gebruikt voor hypo- en hypothermische toepassingen en biedt een snelle of geleidelijke temperatuurregeling. Een of twee water circulerende dekens worden om de deelnemer geplaatst en de dekens worden via de waveguide op het Blanketrol® III-systeem aangesloten. Het systeem geeft de watertemperatuur weer, die aanvankelijk op circa 32°C zal worden ingesteld, na 20 minuten zullen we de temperatuur direct op 18 ° C instellen om de afkoelfase te starten. De thermische perceptie van de proefpersonen wordt elke 15 minuten bepaald met behulp van een numerieke thermale perceptie schaal (1=comfortabel en 10=extreme kou). Wanneer de deelnemer aangeeft te gaan rillen, schakelen we het koelapparaat uit en halen we de deelnemer uit de scanner. Voor doelstelling twee zijn er per deelnemer twee studie bezoeken: het afkoelingsexperiment en een thermoneutrale controle meting. De meetopstelling is hetzelfde voor de thermoneutrale meting met uitzondering van de temperatuur dat gedurende de gehele meting op 32°C zal worden gehouden.

Deelnemers met contra-indicaties voor MRI worden geëxcludeerd. Er zijn geen
risico's bekend bij het gebruik van de MRI. Het koelprotocol, waarbij een
speciaal koelapparaat wordt gebruikt, wordt over het algemeen goed verdragen en
er worden geen bijwerkingen verwacht. Het optreden van onderkoeling en
mogelijke andere nadelige effecten zijn hoogst onwaarschijnlijk en zijn ook
nooit eerder opgetreden in eerdere onderzoeken (p16-023, p16-078) die in het
LUMC zijn uitgevoerd. Proefpersonen hebben geen persoonlijk voordeel bij
deelname aan dit onderzoek. Met betrekking tot de belasting van het tweede deel
van de studie (doelstelling 2) wordt in totaal 67,5 ml bloed afgenomen per
proefpersoon.