Monitoring of Brown Adipose Tissue with β3-Adrenergic Receptor Agonist Using [18F]FDG PET/CT and [ 123I]mIBG SPECT/CT

Il corpo umano contiene due tipi distinti di grasso, ognuno con un compito molto diverso. Un tipo, noto come grasso bianco, funge da unità di stoccaggio, conservando l'energia in eccesso per un uso successivo. L'altro tipo, chiamato grasso bruno, funziona più come una fornace. È ricco di minuscole centrali elettriche che bruciano il combustibile per generare calore, un processo che aiuta a mantenere il corpo caldo e brucia calorie nel processo. Per molto tempo, gli scienziati hanno creduto che questo tessuto generatore di calore scomparisse negli adulti, ma le moderne tecniche di imaging hanno dimostrato che è ancora presente e attivo in molte persone. Questa scoperta ha scatenato un intenso interesse perché attivare questa fornace interna potrebbe potenzialmente aiutare a trattare l'obesità e il diabete. La chiave per accendere questa fornace risiede nel sistema nervoso. Quando il corpo ha bisogno di calore, i nervi rilasciano un segnale chimico che dice alle cellule del grasso bruno di iniziare a bruciare energia. I ricercatori hanno a lungo utilizzato un tipo specifico di scansione medica per osservare questa attività, ma un nuovo studio suggerisce che guardare il processo da un solo punto di vista potrebbe non raccontare l'intera storia.

Un team di ricercatori della Korea Institute of Radiological and Medical Sciences si è posto l'obiettivo di confrontare due diversi modi per osservare questa fornace biologica in azione. Hanno lavorato con dei topi, un modello standard per lo studio della biologia umana, e hanno utilizzato un farmaco chiamato CL316,243 per stimolare artificialmente il sistema nervoso, imitando il segnale naturale del corpo per generare calore. L'obiettivo era vedere come due diversi strumenti di imaging rispondessero a questa stimolazione. Il primo strumento era una scansione PET utilizzando una molecola di zucchero radioattivo. Poiché le cellule del grasso bruno attive sono affamate di energia, divorano questo zucchero, facendo sì che il tessuto si illumini intensamente sulla scansione. Questo metodo è attualmente il modo più comune per vedere il grasso bruno. Il secondo strumento era una scansione SPECT utilizzando una molecola radioattiva che agisce come un messaggero chimico. Questo tracciante viene assorbito dagli stessi terminali nervosi, permettendo agli scienziati di vedere il coinvolgimento diretto del sistema nervoso nel processo. Utilizzando entrambi gli strumenti sugli stessi animali, i ricercatori hanno potuto confrontare ciò che ciascuno rivelava riguardo al tessuto attivato.

I risultati hanno mostrato che entrambi i metodi di imaging hanno rilevato con successo l'attivazione del grasso bruno. Quando i topi hanno ricevuto il farmaco, le scansioni hanno chiaramente mostrato che il tessuto nella parte superiore della schiena, dove il grasso bruno è concentrato, era diventato altamente attivo. La scansione PET a base di zucchero è stata particolarmente sorprendente. Ha mostrato un massiccio aumento dell'attività, con la quantità di tracciante assorbita dal grasso bruno che è passata da un basso livello basale a un livello quasi dodici volte superiore rispetto ai topi non trattati. Visivamente, la differenza era così chiara che il tessuto attivato risaltava nettamente rispetto al resto del corpo. Ciò ha confermato che il farmaco aveva innescato con successo il macchinario metabolico delle cellule adipose, facendo sì che consumassero energia a un ritmo rapido.

Tuttove, la storia è diventata più interessante quando i ricercatori hanno osservato il secondo strumento di imaging e lo hanno confrontato con una misurazione diretta del tessuto. La scansione SPECT basata sui nervi ha anch'essa mostrato un aumento di attività, ma la differenza visiva sullo schermo del computer era meno drammatica di quella mostrata dalla PET. L'aumento del tracciante nervoso era evidente, ma non appariva così travolgentemente luminoso come l'assorbimento dello zucchero. Questo avrebbe potuto portare un osservatore a concludere che il metodo basato sui nervi fosse meno sensibile o meno utile. Eppure, quando i ricercatori hanno rimosso i tessuti degli animali e hanno misurato direttamente la radioattività in laboratorio, è emersa una realtà diversa. La misurazione diretta ha rivelato che il tracciante nervoso era in realtà aumentato di un fattore di quattordici nel grasso bruno, un salto relativo molto più grande rispetto al fattore quattro visto con il tracciante dello zucchero.

Questa discrepanza tra ciò che le telecamere vedevano e ciò che le misurazioni di laboratorio avevano trovato evidenzia una differenza cruciale in ciò che i due strumenti stanno effettivamente rilevando. La scansione PET, che traccia lo zucchero, è eccellente nel mostrare il risultato finale: l'enorme aumento del consumo di energia che avviene quando le cellule adipose lavorano duramente. Fornisce un'immagine molto chiara e ad alto contrasto del fuoco metabolico. La scansione SPECT, che traccia il segnale nervoso, misura l'intensità del comando inviato alle cellule. Sebbene la visione della telecamera di questo comando fosse più sottile, la misurazione diretta ha dimostrato che la risposta del sistema nervoso era incredibilmente forte. Lo studio ha anche confermato che il farmaco ha causato la produzione da parte delle cellule adipose di una specifica proteina chiamata UCP1, che è il motore che permette loro di generare calore. Questa evidenza molecolare ha provato che i cambiamenti visti nelle scansioni erano una reale attivazione biologica, non solo un artefatto dell'attrezzatura di imaging.

I risultati suggeriscono che nessuno dei due strumenti di imaging sia superiore all'altro; piuttosto, essi offrono viste complementari dello stesso evento. La scansione PET è altamente efficace per visualizzare l'output metabolico, ovvero l'effettivo consumo di combustibile, il che la rende uno strumento potente per vedere quanta energia il corpo sta utilizzando. La scansione SPECT, pur essendo forse meno drammatica sullo schermo, fornisce una finestra diretta sulla spinta del sistema nervoso simpatico, mostrando con quanta intensità il corpo sta segnalando al grasso di lavorare. I ricercatori hanno scoperto che, sebbene il farmaco avesse attivato sia il grasso bruno che parte del grasso bianco, la risposta era più forte nel grasso bruno per entrambi i traccianti. Ciò conferma che il trattamento ha preso di mira specificamente il tessuto generatore di calore. In definitiva, lo studio dimostra che per comprendere appieno come funzioni il grasso bruno, gli scienziati potrebbero doverlo osservare attraverso entrambe le lenti: una che mostra l'energia che viene bruciata e un'altra che mostra il sistema nervoso che tira le corde. Questo approccio duale potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio la complessa relazione tra il cervello e il metabolismo, offrendo un quadro più completo di come il corpo regola la propria temperatura interna e l'uso dell'energia.