李效凯， 施一平， 李世昌， 黄 涛， 柏慧敏

（1.华东师范大学青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室，上海200241；

2.上海交通大学医学院附属仁济医院，上海200127；3.上海大学体育学院，上海200444）

18F-FDG PET/CT显像中的棕色脂肪随机活化

李效凯1， 施一平2， 李世昌1， 黄 涛1， 柏慧敏3

（1.华东师范大学青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室，上海200241；

2.上海交通大学医学院附属仁济医院，上海200127；3.上海大学体育学院，上海200444）

目的：通过18F-FDG PET/CT显像9 144例被检查者，探讨棕色脂肪在成人体内存在与分布状况，以及棕色脂肪FDG摄取与年龄性别、身体成分、季节的关系。方法：回顾性分析9 144例被检查者PET/CT结果，其中男性5 876例，女性3 268例。受检者空腹6 h以上，行PET/CT检查。结果：117例被检查者发生棕色脂肪FDG摄取，占被检查者总数的1.28%；其中男性35例，女性82例，出现棕色脂肪摄取的人数有明显季节差异，寒冷季节高于较温暖季节。结论：在临床实验条件下，发现棕色脂肪FDG摄取较易发生于年轻女性及体重指数偏低的患者中，在较寒冷季节进行检查也会显著提高该现象的发生率。推测棕色脂肪实验条件下，阳性检出率将会更高。

18F-脱氧葡萄糖；正电子发光/X射线断层扫描融合技术；棕色脂肪

Author’s address1.Key Laboratory of M inistry of Education“Juvenile Health Assessment and Sport Interference”，East China Normal University，Shanghai 200241，China；2.Renji Hospital，Shanghai Jiaotong University of Medicine，Shanghai 200127，China；3.School of Physical Education，Shanghai University，Shanghai200444，China

人体脂肪组织被分为2类：一类是白色脂肪组织，广泛分布于皮下和内脏组织周围，储存多余能量；另一类是棕色脂肪组织（BAT），主要分布于颈部、锁骨上区、腋下、肋间、纵隔血管间隙及肝肾周围的脂肪内，主要作用是消耗白色脂肪，供给机体产热，随增龄而逐渐减少甚至消失。随着高级分子影像学工具PET/CT（Positron Emission Computed Tomography）在临床上应用的深入，在诊断疾病的过程中发现了对PET/CT显像示踪剂18F-氟脱氧葡萄糖（18F-FDG）具有高摄取的棕色脂肪。其机制是棕色脂肪利用糖代谢为燃烧脂肪提供能量，所以棕色脂肪活化时会出现摄取18FFDG显像。

本研究对上海某医院2005年8月—2008年6月间9 144例PET/CT检查结果作回顾性分析，探究人们认为只存在于婴儿时期的棕色脂肪在成人体内的分布规律，了解棕色脂肪18F-FDG显像者与年龄、性别、身体成分（BM I）、气候条件之间的关系，从而为减重寻找新的思路和作用靶点。

1 材料与方法

回顾分析9 144例PET/CT（Discovery LS；GE，USA）检查结果，其中男性5 876例，女性3 268例。受检者空腹6 h以上，血糖控制在6.11 mmoL/L以下。经静脉注射18F-FDG 5.55MBq（0.15mCi）/kg体重，随后禁止运动，安静休息1 h，排尿后仰卧于检查床上，先行CT透射扫描，然后行PET发射扫描，全身共采集5～7个床位，每个床位采集4～5 m in。图像经衰减校正处理，采用有序子集最大期望值法（OSEM）进行图像重建。由一名经验丰富的核医学医师在Xeleris图像工作站上进行分析，以CT图像中正常脂肪组织出现FDG摄取为判断标准。计量资料用±SD表示，使用SPSS 11.0统计软件进行统计分析。

2 结果

2.1 棕色脂肪活化性别比例状况 研究结果显示，117例患者发生棕色脂肪FDG摄取，占总数的1.28%。其中男性35例，女性82例，男女比例为1：2.34，各占男女患者的0.60%和2.51%（表1）。

表1 PET/CT显像中棕色脂肪活化性别比例Table 1 Sex Ratio of PET/CT Imaging of BAT Activation

2.2 PET/CT显像中棕色脂肪显像者年龄与身体形态指数 发生棕色脂肪FDG摄取的患者年龄明显小于未发生棕色脂肪FDG摄取的患者，P＜0.01，其中PET/CT显像中棕色脂肪显像时最大年龄者为68岁（2人）。男性患者体重指数（BM I）为19.6±2.4，女性患者为20.8±2.4，两者无显著性差异（P＞0.05）。发生棕色脂肪FDG摄取的患者体重较未发生棕色脂肪FDG摄取的患者低，但BM I无显著性差异，P＞0.05（表2）。

表2 PET/CT显像中棕色脂肪显像年龄与BM ITable 2 Age and BM I of PET/CT Imaging of BAT Activation or Nonactivation

2.3 PET/CT显像中棕色脂肪显像者解剖部位分布摄取部位以锁骨上区最为常见（n=98，83.8%），其次为颈部（n=72，61.5%）、肋间（n=66，56.4%）、纵隔血管周围（n=56，47.9%）、肝肾周围（n=13，11.1%）和腋下（n=5，4.3%）（表3）。

表3 PET/CT显像中棕色脂肪显像者解剖部位分布Table 3 Distribution of Body Part of PET/CT Imaging of BAT Activation

2.4 PET/CT显像中棕色脂肪显像者解剖部位CT值与SUV值 在PET/CT Xeleris图像工作站上进行分析，用MS Viewer软件测量CT值，用Viewer软件测量SUV值。各测试部位CT值均为脂肪信号（脂肪的CT值为-50～-100以下），最小值为-100 HU，最大值为-20.5 HU。CT值见表4。

表4 PET/CT显像中棕色脂肪显像者CT值与SUV值（±SD）Table 4 The CT Housfield Unit and SUV of PET/CT Imaging of BAT Activation

表4 PET/CT显像中棕色脂肪显像者CT值与SUV值（±SD）Table 4 The CT Housfield Unit and SUV of PET/CT Imaging of BAT Activation

肝肾周围CT值（HU） -41.2± 12.6技术参数 锁骨上区 颈部 肋间 纵膈血管周围-67.6± 19.3 -37.4± 13.3 -40.8± 14.5 -45.5± 13.3 SUV值 3.6± 1.2_____5.2±3.2_____3.3±1.6_____4.0±1.0_____4.5±0.7__

在临床工作中，PET最常用的指标为标准化摄入值（standardized uptake value，SUV），SUV=［单位体积病变组织示踪剂活度（Bq/m l）/（显像剂注射剂量（Bq）/体重（kg）］。SUV值是描述病灶放射性摄入量的指标，在18F-FDG PET显像时，SUV值对于鉴别病变的良性、恶性具有一定的参考价值。本调查结果显示所有摄取部位SUV值均大于2.5（表4）。

2.5 PET/CT显像中棕色脂肪显像时季节性的影响本次回顾调查统计结果显示：在较寒冷季节（10月至次年3月）棕色脂肪FDG摄取的发生率为1.68%，明显高于较温暖季节（4—10月）的0.48%，两者具有显著性差异（P＜0.01）。

3 分析与讨论

BAT与白色脂肪区别十分明显，它富含多泡脂肪细胞，胞内线粒体大而丰富，胞浆内有散在的众多小脂滴，细胞中央有圆形细胞核。BAT细胞表面分布有1根以上交感神经纤维，血供丰富，每个胞体包绕着4～5根毛细血管。因胞内云集众多的线粒体及高密度的铁卟啉，肉眼呈棕色，由此命名为BAT［1］。18F-FDG被BAT摄入的机理：在动员脂肪时一定能产生游离脂肪酸（FFA），此FFA则为BAT产热的代谢底物。

BAT在胰岛素或去甲肾上腺素（NE）的刺激下，其细胞表面的葡萄糖转运受体-1、4（GLUT1、4）活性增强，棕色脂肪细胞摄取葡萄糖显著增加。在正常情况下，组织细胞摄取葡萄糖后会在胞浆中因糖酵解而产生ATP，为FFA进行β氧化前提供能量基础，同时也可防止线粒体氧化磷酸化失偶联能量匮乏。由于此18F-FDG被同位素F所修饰，故此18F-FDG不能按照正常葡萄糖进行代谢，在代谢途中到6-磷酸葡萄糖后停止了代谢，同位素F会因蓄积而被PET/CT所检测，形成了组织影像。

所有被检查者通过禁食6 h以上、安静休息等手段控制了血浆胰岛素水平，血浆胰岛素水平相对较低，不能激活BAT；因此，本调查案例中所得BAT显影，很可能是由于交感神经（SNS）受焦虑和（或）寒冷等刺激所致。因为BAT细胞表面GLU-T1、4受体在SNS的作用下，活性增强而摄取了F-FDG［1-2］。

3.1 棕色脂肪活化与年龄、性别和身体形态指数关系棕色脂肪组织在小型哺乳动物和婴儿中最为明显，但通常认为人出生第1年后就不再存在棕色脂肪。近年来利用PET/CT进行的研究结果显示，健康成年人也明显具有代谢活性的BAT，这种组织受寒冷刺激急剧诱发，与BM I及年龄呈负相关。男性与女性有性别比例差异［3］。A.M.Cypess等和C.Cohade等多项研究发现，BAT随着年龄增长与BMI的增加而减少［4-8］。本研究也有类似的结果：有棕色脂肪显像活化者年龄与未显像者年龄有显著性差异（P＜0.01）；有棕色脂肪显像活化者BM I指数也较未显像者低，男女比例为1：2.34，女性明显多于男性。导致此结果的原因可能要从BAT的组成和功能来解释。

BAT的主要作用是消耗白色脂肪而产热，棕色脂肪线粒体内有UCP1，是线粒体转运蛋白同系成员之一［9-10］。性激素有明显的调节基因转录的作用，UCP1基因转录变化受性激素水平影响。动物实验结果显示：在22℃控制条件下，啮齿类鼠雌性的BAT比雄性的BAT对NE及其类似物的反应性高，雌性产热能力增强，UCP-1基因的转录因雌激素和孕激素而上调，以至于BAT活性增加，相反UCP-1基因的转录被睾酮抑制［11］；雌、雄大鼠随着年龄的增长，也表现了性激素对BAT的影响。R.B.M cdonald等［12］报道：从雌、雄大鼠体内BAT含量和活性观察，雌性大鼠体内的BAT含量与活性未见降低，雄性大鼠体内BAT却明显降低。人体这种性别比例差异以及增龄所致的显像者减少因此得以解释。

本研究还发现BAT活化时BM I小者比例多于BM I大者。Liu Bin等［1］发现，虽然活化者BM I无明显的统计学差异，但是活化者BM I有偏低的倾向。笔者认为可能由于BM I指数高者，能量代谢底物蓄积过量，影响了呼吸偶联的结果。线粒体呼吸由于BM I指数偏高引起能量底物供应过量导致ATP增高或者ADP不足而受到抑制，以至于NAD+/NADH比值减少。当UCP影响线粒体膜电位，若低于某一阈值时，就限制ATP产生，又促进细胞呼吸，重新调节NAD +/NADH比例，这一作用对合成脂肪、生酮及氨基酸代谢都很重要［13］，同时也揭示了BM I的大小对棕色脂肪活化的影响。Cheng Wuying等［3］报道，随着年龄增加，交感神经兴奋性逐渐降低势必也引起棕色脂肪的功能减退，促使BM I指数上升，更加速了肥胖进展，推测这可能是增龄后肥胖增加的原因。这个结果的真实原因还有待于进一步探讨。

3.2 棕色脂肪在成人体内分布及CT值、SUV值 人体内BAT主要分布在颈部、锁骨上下区、肩胛区、腋下、肾脏以及胸腹腔大血管周围等。尤其在婴幼儿时期含量最为丰富，但随着年龄的增长含量明显减少［14-15］。A.Kirsi等［16］通过PET/CT和成年男子活体组织检查发现，成年人确实体内有棕色脂肪，这些棕色脂肪组织还有大量的UCP1，并且拥有比白色脂肪组织更多的细胞色素C。T.F.Hany等［17］对638名受试者通过18F-FDG PET/CT成像，结果发现17人有对称性18F-FDG摄取，部位在肩颈部、颈椎下段、胸椎上段旁，活化图像测量其CT值，均为脂肪密度，经临床证实这些部位的对称性摄取组织为BAT摄取。

综合文献，结合本研究结果（图1～图6）显示，成人体内确实存在一定量的棕色脂肪组织，而且本调查样本为非棕色脂肪专门研究性实验样本，是在临床检查时意外发现的，拟推测如果按照棕色脂肪生理条件下给予严格实验控制，可能检出率还会增加。本研究调查了9 144例检查者，共有117例患者发生棕色脂肪FDG摄取，占检查者总数的1.28%。其中男性35例，女性82例，男女比例为1：2.34，各占男女患者数的0.60%和2.51%。从检出阳性者影像资料来看，颈部和锁骨上区多为对称性分布（图1、图4），呈结节状，边界相对清晰，部分有融合。其他部位多为散在分布，无对称性分布，很像肿瘤转移病灶，易引起临床误诊。本研究的棕色脂肪活化显像者通过休息后比较重复显像、延迟显像、同机CT值和PET SUV值分析以及随访均得以证实。

图1 颈后棕色脂肪Figure 1. BAT of Back Neck

图2 肾脏周围棕色脂肪Figure 2. BAT of Kidney Peripheral

图3 肋间棕色脂肪Figure 3. BAT of Intercostal Space

图4 锁骨上区棕色脂肪Figure 4. BAT of Supraclavicular Area

图5 腋窝棕色脂肪Figure 5. BAT of Axillarary

图6 腹腔大血管周围棕色脂肪Figure 6. BAT of Mediastinal Vascular Space

3.3 温度对BAT摄取18F-FDG的影响 BAT的生理机能在应激状态下被激活，尤其是在寒冷条件下，御寒产热而被激活，所以这就是秋冬季节行18F-FDG PET/CT检查容易发现BAT的原因。本次调查时间跨度为1年，BAT活化有明显季节性差异，最多见于10月至次年3月。在医院检查环境温度相对恒定状况下，室外生活环境应是造成季节差异的原因。S.Kim等［18］分析了1 159例患者的PET显像，并追溯调查了被检查者，检查前当日至60 d的当地气温情况，发现在检查日近3 d以及7 d处于低温环境者，BAT活化显像比例显著增高。棕色脂肪生热主要依靠UCP1功能来实现，它将化学能直接转化为热能，发挥了重要作用，可将体内的能量以热能形式驱散，以应对环境的冷刺激［19］。

J.Nedergaard等［20］、C.Rousseau等［21］、W.D.Van Marken Lichtenbelt等［22］、K.A.Virtanen等［2］报道，在成人体内有2.5%～45%棕色脂肪正常活动，其活动状况必须通过冷刺激后方可被检查出来。Dew等报道，冬眠的小型哺乳动物的BAT细胞中冬天线粒体数量多于夏天，有季节性差别，冬天BAT脂肪滴也比夏天小。羔羊置于低温环境48 h后，BAT耗尽了其中的所有脂肪。由此可见，如果想利用人体棕色脂肪减肥，必须给予一定的冷刺激才能激发棕色脂肪工作，以达到有效减肥效果。

4 结论

棕色脂肪FDG摄取较易发生于年轻女性及体重指数偏低的患者中，在较寒冷季节进行检查发生率也会显著增加。推测在棕色脂肪实验条件下，阳性检出率将会更高。棕色脂肪在成人体内的检出为研究和治疗肥胖提供了新的方向。弄清BAT在成人体内的分布以及功能状况对其改善生活方式和运动减肥有重要的现实意义。

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Random Activation of Brown Adipose Tissue in 18 F-FDG PET/CT Imaging

∥LI Xiaokai1，SHI Yiping12，LI Shichang1，HUANG Tao1，BAIHuim in3

Objective：It is to evaluate brown adipose tissue（BAT）uptake patterns and its relationships w ith age，gender，physical condition and season differences，w ith the tracer compound18F-FDG by positron em ission tomography/computer tomography（PET/CT）imaging.Methods：The study analyzed 9 144 caseswho were scanned（3 268 female and 5 876 male）. They fasted at least6h before the PET scan.Results：Of the 9 144 scans，117 cases（1.28%；35 male and 82 female）possessed brown fat.The casesw ith brown fatwere younger and thinner than the casesw ithout it；the incidencewas highest in cool season in the whole group of the cases.Conclusions：FDG uptake in BAT occurs particularly in younger female patients and those with lower body mass index values.The incidence of brown fat is clearly increased during the cooler period of the year.If experimental conditions are controlled，more casesmay be found.

18F-FDG；PET/CT；brown adipose tissue

G80- 05

A

1000 -5498（2013）06 -0056 -05

2013 -05 -07；

2013 -07 -13

上海大学校内创新基金资助项目（2010）

李效凯（1970 -），男，安徽利辛人，华东师范大学博士研究生，上海大学讲师；Tel：（021）66132946，E- mail：lxkmoom@126.com