基于红外光谱及质谱组织成像结合化学计量学方法对高、低温死亡原因鉴定的探索性研究

The identification of hyperthermia and hypothermia as the cause of death was the great problem in forensic pathology because of unspecific or negative macroscopic and microscopic findings. The significant problem is to explore the specific markers for the identification in forensic pathological practice. The previous study presents that infrared and mass spectroscopy can investigate the postmortem chemical changes accurately, and imaging technology can observe the histological lesions in the cellular level and illuminate the cause of biochemical changes. Furthermore, this project plans to explore the spectral changes and extract the biomarkers from the different organs and tissues of humans and rats using infrared and MALDI-TOF mass spectroscopy imaging combined with chemometrics. This study also plans to explore the correlation between the biomarkers and pathophysiologcial changes of hyperthermia and hypothermia, and to investigate metabolism, morphology and spectral changes. The models of caused of death will be established by the different pattern recognition methods. Finally, the research project will provide the objective and scientific evidence for hyperthermia and hypothermia death identification.

高、低温环境致死案件中，器官损害表现出了功能性恶化，由于缺乏特异性的病理学改变，使得高、低温死亡原因鉴定产生了极大的困难。寻找高、低温死亡的特异性鉴定标志物，是法医病理学界长期研究的难点。我们前期研究工作提示，使用红外光谱和质谱能准确地反映出死后尸体化学变化，红外光谱和质谱组织成像技术能在细胞水平上揭示组织病变，并在分子水平上阐释病变原因。化学计量学方法则能在海量信息中挖掘出特异性指标。因此，本项目拟采用红外光谱及质谱成像技术并结合化学计量学研究方法对大鼠和人尸体高、低温死亡的不同器官和组织进行成像分析，采用多种模式识别方法建立高、低温死亡原因模型，筛选出大鼠和人高、低温死亡的红外光谱和质谱的特异性标志物，并对标志物进行化学指认。在分子的水平上，探讨特异性标志物改变的原因，将高、低温死亡的机体器官代谢-形态-谱学有机地结合起来研究。最终为高、低温死亡原因鉴定提供客观、科学的依据。

死因鉴定是法医病理学工作者最基本，也是最重要的任务。在实践中，鉴定冻死和中暑死通常采取排除法，但常常存在着困难或者疑问。冻死和中暑死是两种与气温相关的死因，其机制是机体的体温调节中枢因长时间外界极端环境温度的刺激出现功能丧失，进而发生死亡。目前，因为极端气温造成的死亡比例相当高并且尚没有减少的趋势。因此，研究高低温死因具有重要的法医学意义和社会价值。.在本项研究中，我们构建了低温冻死、中暑死以及其他对照死因的动物模型，通过衰减全反射傅里叶变换红外光谱和傅里叶变换显微红外光谱技术检测了大鼠的下丘脑组织和血浆及家兔的玻璃液组织，也收集并采集了实际人体肺组织样本的肺水肿液的红外光谱信息。.我们比较研究了高低温致死死因与其他对照组死因之间的光谱差异，发现不同死因动物模型的脑组织及体液和不同死因的人体肺水肿液的总脂质含量及脂质组成有差异，总蛋白含量及蛋白二级结构组成有差异，总核酸含量和碳水化合物含量也有差异。基于这些生化差异，我们利用化学计量学方法筛选并指认出了与冻死和中暑死相关的特异性红外光谱学特征。再基于这些特异性红外光谱学特征，我们初步构建了动物脑组织、体液及人体肺水肿液的高低温死亡的死亡原因鉴定诊断模型。.本项研究明确了傅里叶红外光谱技术在研究高低温死亡原因鉴定中的良好潜力，为法医病理学疑难复杂死因的鉴定研究提供了新的视角。