尸体心肌组织蛋白质时序性降解代谢组学推断死亡时间的研究

来源 :汕头大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:llwjm
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目的和意义:由于尸体受到自身和周围各种环境因素的综合影响,致使有效的推断PMI,迄今为止,没有一种方法被公认精确,故此,探究精确推断PMI的方法,已成为法医学的紧要任务和艰巨挑战。随着死后时间的延长,尸体宏观形态上,发生剧烈且持续性的死后变化,追本溯源,本质在于多因素作用下,自身生化物质的改变,即功能性、结构性大分子生物物质单向性降解,产生游离性小分子物质的过程。基于心脏为胸腔和心包膜腔内相对独立的实质内脏器官,心肌组织富含蛋白质、核酸等生物大分子,在本研究中,借助气相色谱-质谱联用仪(Gas chromatography-Mass spectrometry,GC-MS),对所检测的小分子有机物进行快速准确的定性定量分析,通过心肌组织氨基酸类含量时序性变化规律及其与推断PMI相关性,探讨其准确量化地推断PMI的可行性。  材料与方法:汕头市屠宰场,成年家猪10头,体重150kg±20kg,均放血处死,提取全心脏组织(包括心包膜),分别置于恒温、恒湿的人工智能气候箱中,模拟自然腐败,在0h-144h间每隔12h一个时间点,按“六定”标准,规范化取材,8个样本/时间点。  GC-MS(安捷伦,美国)检测:心尖近左心室外膜侧、避开血管,按时间点取0.1g心肌组织,以80%乙醇溶液(1:10)固定8h,以500μL0.1mol/L盐酸酸化、匀浆机匀浆,5000r/min离心30分钟,提取上清液400μL,加入乙腈去蛋白后,提取上清液50μL,加入20μL正亮氨酸,做为内标,混匀吹干。加50μL的吡啶和50μL MTBSFA,在微波炉中火下衍生化,持续2分钟;静置1h后,取1μL上述样品,进行上机检测,利用GC/MS自带的数据分析工作站,进行定性定量分析,识别各氨基酸并导出其参数,以各氨基酸峰面积与内标(正亮氨酸)峰面积的比值做为系数,计算各氨基酸相对含量。  统计分析  简单线性回归(Linear Regression,LR)、单因素方差分析Bonferroni法两两比较均值、逐步多元线性回归(Stepwise Multiple Linear Regression,SMLR),P<0.05为显著性差异,推导多种氨基酸推测PMI线性拟合公式,采用SPSS进行。采用Simca-P13.0进行多维统计分析,描绘整体趋势及代谢轮廓,包括偏最小二乘法(Partial Least Square, PLS)、主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)。用GraphPad Prism5统计图标软件制图。  结果:  1、80%乙醇与甲醇固定-萃取液对比:30℃60h组检出氨基酸种类差异无统计学意义,P>0.05,两种固定方法的效果相同。  2、80%乙醇固定时间:固定8h后,各氨基酸相对含量量与种类基本不再随固定时间的延长而变化(小幅度上下波动,不影响量级),80%乙醇固定兼萃取时间最好超过8h-72h或以上。  3、80%乙醇固定猪心脏组织,GC-MS检测结果,各温度组氨基酸相对含量整体上,与PMI呈线性增加趋势:  ⑴20℃组可识别峰氨基酸含量与PMI的主成分分析(PCA):模型R2X=0.904,Q2=0.559,所测10种氨基酸120h呈明显增高线性趋势,最佳线性“窗口期”为36h-120h,0h-36h增幅不明显,呈前“平台期”;120h后,组内离散程度大,但依然呈现增长趋势,未出现明显的“后平台期”,提示20℃环境温度下,心肌组织推断PMI最佳“窗口期”为死后36h-120h之间。PLS分析:R2X=0.802,R2Y=0.969,Q2=0.962。Y预测图的回归曲线方程:Y20℃=0.995689x+0.264853(R2=0.969199)。大部分氨基酸含量随PMI延长而增多,呈现明显的线性关系,回归方程分别为:此处为图表省略...  20℃组各氨基酸综合多元线性逐步回归方程:YPMI=14.130+20.259X缬氨酸+26.008X丙氨酸+34.102X甘氨酸+25.946X谷氨酸+101.903X甲硫氨酸(R2=0.980,P<0.005,模型F=320.690, SE=5.3978)。  ⑵25℃组可识别峰氨基酸含量与PMI的主成分分析(PCA):R2X=0.897,Q2=0.756,大部分氨基酸从24h开始,随着PMI延长,增长趋势明显,总体“窗口期”比20℃组前移12h,“窗口期”为24-120h,0-24h呈前“平台期”,120h后,未出现明显的“后平台期”,提示25℃环境温度下,心肌组织推断PMI的最佳“窗口期”为死后24h-120h之间。PLS分析:R2X=0.862,R2Y=0.951,Q2=0.940。Y预测图的回归曲线方程:Y25℃=0.998566x+0.682288(R2=0.951206)。大部分氨基酸的含量随PMI延长而增多,呈现较为明显的线性关系,回归方程分别为:此处为图表省略...  各氨基酸综合多元线性逐步回归分析方程:YPMI=31.092+11.982X亮氨酸+57.449X甲硫氨酸+21.895X甘氨酸(R2=0.963,P<0.005,模型F=168.204,SE=7.397)。  ⑶30℃组氨基酸与PMI的主成分分析(PCA):R2X=0.904,Q2=0.769,总体“窗口期”比25℃组前移12h,“窗口期”为0-120h,不出现明显的前平台期,120h后,相对前阶段波动性较大,但依然呈现增长趋势,未出现明显的“后平台期”,提示30℃环境温度下,心肌组织推断PMI的最佳“窗口期”为死后12h-120h之间。PLS分析:R2X=0.895,R2Y=0.978,Q2=0.915。Y预测图的回归曲线方程:Y30℃=1x+6.27635e-006(R2=0.977632)。大部分氨基酸的含量随PMI延长而增多,呈现较为明显的线性关系,回归方程分别为:此处为图表省略...  各氨基酸综合多元线性逐步回归分析方程:YPMI=1.209+8.504X谷氨酸+10.640X络氨酸(R2=0.984,P<0.005,模型F=474.793,SE=5.71475)。  ⑷以公式V=(132h氨基酸含量-0h氨基酸含量)/132计算氨基酸平均生成速率V20℃、V25℃、V30℃,其中V25℃:V20℃≈2~2.5:1, V30℃:V20℃≈3~5:1,即30℃组的生成速度为20℃组的3到5倍,符合范特霍夫规则(Vant Hoffs rule, or the rule of ten) K(T+10k)/K(T)≈2~4,即温度每升高10℃/k,化学反应速率增加2~4倍,提示尸体心肌组织蛋白质降解为其最小结构性功能分子氨基酸的生成速率与环境温度存在符合范特霍夫规则的规律性。  结论:  1、利用GC-MS检测80%酒精作为固定液兼萃取液的心脏组织氨基酸相对含量,呈明显的时序性增高变化规律,推断PMI“窗口期”为死后120h,预测误差5~8h左右,具有较好的应用前景。  2、环境温度温度作为影响推断PMI的重要因素,可明显加快死后心肌组织降解生成生成氨基酸的速率,V30℃:V20℃≈3~5:1,提示尸体心肌组织蛋白质降解最小结构性功能分子氨基酸的生成速率与环境温度之间存在符合范特霍夫规则的规律性。  3、80%乙醇作为固定液-萃取液与甲醇萃取液相比,无明显差别,固定-萃取时间最好8h-72h之间或以上。
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