Skip to main content
European Commission logo print header

Magnetic resonance imaging platform for probing fat microstructure

Article Category

Article available in the following languages:

Obrazowanie tkanki tłuszczowej metodą rezonansu magnetycznego może pomóc w leczeniu zespołu metabolicznego i osteoporozy

Choć zespół metaboliczny i osteoporoza należą do największych globalnych wyzwań zdrowotnych i społeczno-ekonomicznych naszych czasów, leczenie obu tych schorzeń wciąż jest dość problematyczne. Jednak zespół projektu ProFatMRI doszedł do przełomowych wniosków, które mogą pomóc w udoskonaleniu leczenia klinicznego z wykorzystaniem metod nieinwazyjnego obrazowania.

Zdrowie icon Zdrowie

Mimo że stosowane w diagnostyce zespołu metabolicznego biomarkery zostały dobrze poznane, wciąż jednak nie można mówić o skutecznym zapobieganiu dwóm najczęstszym powikłaniom – rozwojowi cukrzycy i problemom sercowo-naczyniowym. Podczas gdy osteoporozę można leczyć przy pomocy dostępnych leków, odnotowujemy niską skuteczność wczesnej diagnostyki, a ryzyko złamań kości nie zostało dostatecznie zbadane. Badacze odkryli niedawno, że czynnikiem łączącym oba te schorzenia jest tkanka tłuszczowa. „Badania właściwości tkanki tłuszczowej na poziomie komórkowym mogą przynieść przełomowe rozwiązania, które pomogą nam uporać się z dotychczasowymi wyzwaniami związanymi z zapobieganiem zespołowi metabolicznemu i wczesną diagnostyką osteoporozy”, wyjaśnia Dimitrios Karampinos z Uniwersytetu Technicznego w Monachium, koordynator projektu ProFatMRI. Zespół finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu zaadaptował obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) do celów jednoczesnego, nieinwazyjnego badania mikrostruktury szpiku kostnego i tkanki tłuszczowej, składających się głównie z komórek tłuszczowych.

Bardziej niezawodne biomarkery

Stosowane obecnie biomarkery zespołu metabolicznego pozostawiają pewne pytania bez odpowiedzi, na przykład: dlaczego nie u każdego pacjenta z otyłością rozwija się cukrzyca typu 2? U człowieka występują dwa rodzaje tkanki tłuszczowej: biała i brunatna. Biała tkanka tłuszczowa magazynuje nadmiar energii, podczas gdy brunatna tkanka tłuszczowa przekształca energię w ciepło. Nadmiar białej tkanki tłuszczowej jest typowy u osób z otyłością, a duże komórki białej tkanki tłuszczowej są powiązane z insulinoopornością. Z kolei najnowsze dane sugerują, że brunatna tkanka tłuszczowa pomaga w zapobieganiu zespołowi metabolicznemu. Możliwość zmierzenia objętości i mikrostruktury obu typów tkanki tłuszczowej przyniosłaby korzyść w postaci cennych informacji klinicznych. Tradycyjnym biomarkerem diagnostycznym osteoporozy jest gęstość mineralna kości (ang. bone mineral density, BMD), ale nie można go wykorzystać do oceny ryzyka złamania. Nawet jeśli u pacjentów chorujących na cukrzycę typu 2 wskaźnik BMD jest wysoki, ryzyko złamania wciąż jest u nich wysokie. Ponadto, jak wskazują najnowsze dane, wyższa zawartość tłuszczu w szpiku kostnym jest skorelowana z ryzykiem złamania.

Przełom w badaniach obrazowych

Zespół projektu ProFatMRI postanowił dokonać bezinwazyjnego różnicowania białej i brunatnej tkanki tłuszczowej oraz ustalić związek pomiędzy zawartością składników mineralnych w kości a zawartością komórek tłuszczowych w szpiku kostnym. Badacze w pierwszej kolejności opracowali metody zbierania i przetwarzania danych, tak aby pozyskiwane obrazy koncentrowały się na protonach cząsteczek tłuszczu, nie wody. Następnie poddali analizie obrazy pozwalające między innymi ocenić zawartości tłuszczu w celu odróżnienia tkanki białej od brunatnej. „Wykazaliśmy, że różnica zawartości tkanki tłuszczowej w typowym obszarze, w którym zgromadzona jest tkanka biała i tkanka brunatna ma związek z termogenezą wywołaną oddziaływaniem zimna. Innymi słowy, ludzie, którzy wytwarzają więcej ciepła w reakcji na zimno mają wyższą zawartość brunatnej tkanki tłuszczowej, co wskazuje również na zdrowszy metabolizm”, dodaje Karampinos. Zespół badaczy opracował również nowe metody MRI do bezinwazyjnego pomiaru wielkości kropelek ludzkich lipidów jako miernika wielkości komórek białej tkanki tłuszczowej. Pomiary te następnie poddano walidacji pod mikroskopem w odniesieniu do próbek. Techniki MRI wykorzystano również do oceny zawartości tłuszczu w szpiku kostnym oraz cienkiej kości korowej w obrębie kręgosłupa, gdzie zwykle dochodzi do złamań. „Jako pierwsi zastosowaliśmy techniki obrazowania metodą rezonansu magnetycznego bez użycia promieniowania rentgenowskiego w badaniach z udziałem pacjentów do jednoczesnego pomiaru zmian w obrębie szpiku kostnego i tkanki kostnej zbitej”, mówi Karampinos. Okazało się, że tłuszcz w szpiku kostnym, w odróżnieniu od kości korowej, różni się w zależności od wieku i płci pacjentów, co wskazywałoby na złożone wpływy patofizjologiczne na komórki tłuszczowe. Ustalenia te poddano walidacji z wykorzystaniem tomografii komputerowej.

Zastosowanie w warunkach klinicznych

Techniki opracowane w ramach projektu ProFatMRI bezpośrednio przyczyniają się do realizacji polityk UE w sprawie zapobiegania otyłości oraz prowadzenia badań przesiewowych w kierunku osteoporozy. Założenia tych polityk zostały przedstawione w stworzonym przez Komisję Europejską portalu wiedzy na temat promocji zdrowia i zapobiegania chorobom. Zespół projektu FatVirtualBiopsy pracuje obecnie nad potwierdzeniem słuszności koncepcji, która pozwala przełożyć pomiary wielkości kropelek lipidów na bezinwazyjne narzędzia do pomiaru wielkości ludzkich komórek tłuszczowych in vivo. Dodatkowo badacze chcą wykorzystać opracowane przez siebie techniki obrazowania kości i szpiku kostnego na potrzeby badań klinicznych kręgosłupa, by umożliwić ocenę złamań u pacjentów ze zmianami zwyrodnieniowymi kręgosłupa i przerzutami nowotworowymi do kości.

Słowa kluczowe

ProFatMRI, obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, tłuszcz, zespół metaboliczny, osteoporoza, cukrzyca, choroba, komórka, gęstość mineralna kości, złamanie, tkanka

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania