18F-sodium fluoride bone deposition quantitation with PET in Mice: Variation with age, sex, and circadian rhythm

The aim of this study was to establish a data base for normal 18F-sodium fluoride (18F-NaF) bone uptake as a function of age, sex and circadian rhythm in mice. In 12 female (F) and 12 male (M) C57BL/6N mice PET images were acquired 90 min after intravenous injection of 20 MBq 18F-NaF for 30 minutes. Each mouse was imaged in follow-up studies at 1, 3, 6, 13 and 21 months of age. In order to assess for physiologic changes related to circadian rhythm, animals were imaged during light (sleep phase) as well as during night conditions (awake phase). Bone uptake is described as the median percentage of the injected activity (%IA) and in relation to bone volume (%IA/ml). A significant smaller bone volume was found in F (1.79 ml) compared to M (1.99 ml; p < 0.001). In sex-pooled data, highest bone uptake occurred at an age of 1 month (61.1 %IA, 44.5 %IA/ml) with a significant reduction (p < 0.001) at age 3 months (43.6 %IA, 23.6 %IA/ml), followed by an increase between 13 (47.3 %IA, 24.5 %IA/ml) and 21 months (52.2 %IA, 28.1 %IA/ml). F had a significantly higher total uptake (F 48.2 %IA, M 43.8 %IA; p = 0.026) as well as a higher uptake per ml bone tissue (F 27.0 %IA/ml; M 22.4 %IA/ml; p < 0.001). A significant impact of circadian rhythm was only found for F at ages of 3 and 6 months with a higher uptake during the sleep phase. Circadian rhythm had a significant impact on uptake only in F of 3 and 6 months. Regarding sex, F showed generally higher uptake rates than M. The highest uptake values were observed during bone growth at age 1 month in both sexes, a second uptake peak occurred in elderly F. Designing future bone uptake studies with M, attention must be paid to age only, while in F circadian rhythm and age must be taken into account.ZIEL: Ziel dieser Studie war die Etablierung von Normwerten für den Knochen-Uptake von 18F-Natruimfluorid (18F-NaF) in Abhängigkeit von Alter, Geschlecht und zirkadianem Rhythmus. Bei 12 weiblichen (F) und 12 männlichen (M) C57BL/6N-Mäusen wurde 90 min nach intravenöser Injektion von 20 MBq eine 18F-NaF-PET-Untersuchungen von 30 min Dauer durchgeführt. Jede Maus wurde mit 1, 3, 6, 13 und 21 Monaten im Verlauf untersucht. Um physiologische Veränderungen in Bezug auf den zirkadianen Rhythmus zu erfassen, wurden die Untersuchungen während der Hellphase (Schlafphase) sowie der Dunkelphase (Wachphase) durchgeführt. Der Knochen-Uptake ist als medianer Prozentwert der injizierten Aktivität (%IA) und in Relation zum Knochenvolumen (%IA/ml) aufgeführt. F (1,79 ml) zeigten ein signifikant kleineres Knochenvolumen als M (1,99ml; p < 0,001). Der höchste Knochen-Uptake fand sich bei beiden Geschlechtern im Alter von 1 Monat (61,1 %IA, 44,5 %IA/ml) mit einem signifikanten Abfall (p < 0,001) mit 3 Monaten (43,6 %IA, 23,6 %IA/ml), gefolgt von einem Anstieg zwischen 13 (47,3 %IA, 24,5 %IA/ml) und 21 Monaten (52,2 %IA, 28,1 %IA/ml). F zeigten sowohl einen signifikant höheren Gesamt-Uptake (F 48,2 %IA, M 43,8 %IA; p = 0,026) als auch einen höheren Uptake je ml Knochengewebe (F 27,0 %IA/ml; M 22,4 %IA/ml; p < 0,001). Nur bei F im Alter von 3 und 6 Monaten zeigte sich ein signifikanter Einfluss der Tageszeit mit einem höheren Uptake während der Schlafphase. Ein signifikanter Einfluss des zirkadianen Rhythmus zeigte sich nur bei F im Alter von 3 und 6 Monaten. Generell hatten F einen höheren Uptake als M. Während des Knochenwachstums im Alter von 1 Monat hatten beide Geschlechter den höchsten Uptake, mit einem zweiten Anstieg bei alten F. Folglich müssen beim Design von Studien bezüglich des Knochen-Uptakes bei M das Alter und bei F der zirkadiane Rhythmus sowie das Alter als Einflussfaktoren berücksichtigt werden.