死后生物化学检验在法医学鉴定中的应用

2021-02-26朱宝利曹志鹏

法医学杂志 2021年6期

朱宝利，曹志鹏

1.中国医科大学法医学院，辽宁沈阳 110122；2.辽宁大学司法鉴定中心司法鉴定研究院，辽宁沈阳110031

人死亡后体内各组织、器官中化学成分发生的一系列变化，统称为死后生物化学变化。近年来，随着各种化学、生物化学检验技术的迅速发展，以及对死后生物化学指标变化规律的深入研究，已有越来越多的死后生物化学指标应用于法医学鉴定[1-2]。死后生物化学检验具有经典法医病理学手段所不具备的优点，如操作简便、检验精度高、结果可以量化、易于标准化等。因此，了解死后生物化学指标的变化特点及其在法医学鉴定中的应用，对于法医学鉴定工作具有重要意义。

1 死后生物化学指标变化的特点

一般认为，死后生物化学变化主要是指人体组织、器官及体液中的化学成分的分解及变性，实际上，广义的死后生物化学变化还包括细胞内外、血管内外及各种屏障内外某些化学成分的浓度差异导致该成分在死后相互渗透、扩散及死后生物化学变化过程中产生的干扰物质对某些化学成分生化学检验的影响等[1-2]。因此，许多死后指标的检测值与生前（临床）指标参考值相差甚远，在法医学鉴定中不能将两者等同。另外，由于不同指标的来源、储存及分布不同，不同部位检材的死后生物化学指标检测值也有较大差异，只有在查明具体分析指标的死后变化规律及适用范围后才可应用于法医学鉴定。有研究[3-4]收集了近1 500 例法医学尸体解剖案例的血液、心包液，对30 多个生物化学指标进行检验，并总结出这些指标的中位数、变化趋势及参考值范围，详见表1。

表1 法医学及临床医学中常用生物化学指标的正常参考值［3-4］Tab.1 The normal reference values of some commonly used biomarkers of forensic science and clinical medicine

2 在法医学鉴定中的应用

为更准确地推断死亡时间（postmortem interval，PMI）、鉴定死亡原因，除常规的尸体解剖、组织病理学检验和毒（药）物检验外，必要时可进行死后生物化学检验。血液、心包液、尿液、玻璃体液、脑脊液等体液的死后生物化学检验结果在法医学鉴定中具有重要应用价值，主要体现在以下几个方面。

2.1 PMI 推断

20 世纪，COE[5]报道了可以用于推断PMI 的生物化学指标，如钠离子（Na+）、钾离子（K+）、氯离子（Cl-）、钙离子（Ca2+）、镁离子（Mg2+）、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）、葡萄糖等，其中以K+、Na+、Cl-等离子与PMI 关系的研究最为多见，也是迄今为止公认的推断PMI 的生物化学指标。但需注意的是，高度脱水和溺死，特别是海水溺死会显著影响体内离子的浓度，使其不适用于推断PMI。此外，无论何种生物化学指标，一般只适用于早期（一般为死后48 h 内）的PMI推断。

（1）K+。死后体液中K+浓度是推断PMI 最常用的指标[6]。个体生命终止后，细胞内K+迅速向细胞外渗透，由于红细胞及其他组织细胞内的K+向血浆中扩散，使死后血液中K+浓度快速上升。ROGNUM 等[7]研究发现，死后0 h 血液中K+浓度为5.8 mmol/L，尸体处在5 ℃、10 ℃、15 ℃、23 ℃环境下，血液中K+浓度每小时的上升幅度分别为0.17、0.20、0.25 和0.3 mmol/L；尸体处在室内时，血液中K+浓度的升高幅度为每小时0.24～0.25 mmol/L。STURNER 等[8-9]最早提出PMI 与玻璃体液中K+浓度呈线性上升关系，并拟合了计算公式。此后，许多学者提出了不同的公式，其中德国学者MADEA 等[10-11]进一步改良了STURNER 等的公式，应用该公式对死后100 h 内的PMI 推断误差控制在±20 h。近年来，ROGNUM 等[12]提出玻璃体液中K+浓度的变化不仅与PMI 呈正相关，还与环境温度相关，并总结得出PMI 相对于玻璃体液K+浓度及环境温度的计算公式。

（2）Na+。血液及玻璃体液中Na+浓度在死后早期（12 h 以内）基本保持稳定，以往研究[13-15]证实，血液中Na+浓度在死后即开始小幅下降，每小时的下降幅度为0.9 mmol/L。相比于脑脊液及血液中Na+浓度，玻璃体液中Na+浓度在死后早期相对更稳定。死后早期玻璃体液中Na+浓度明显的升高与降低可反映死前存在高钠或低钠血症。

（3）Cl-。死后早期血液及玻璃体液中Cl-浓度的变化与钠离子相似，呈缓慢下降趋势。血液中Cl-浓度的下降速度为每小时0.97 mmol/L，血液及玻璃体液中Cl-浓度的变化可用于诊断生前的电解质紊乱[14-15]。

（4）Ca2+。血液中Ca2+浓度在死后早期较为稳定。随着自动化离子分析仪器的发展与应用，目前公认死后血液中Ca2+浓度随PMI 的推移轻微上升，但推断PMI 时，应注意死于心脏疾病及窒息时血液中Ca2+浓度会升高[15-16]。

（5）Mg2+。有研究[17-18]报道，尸体血液中Mg2+浓度与PMI 有相关性，可以用于PMI 推断。但个体血液中Mg2+浓度因年龄、性别不同差异较大，进而影响推测的准确性。此外，肌组织中Mg2+含量高于血液，某些病变（如心肌梗死、骨骼肌损伤等）也会导致血液中Mg2+浓度升高[15-16]。

2.2 辅助死因鉴定

（1）窒息。窒息所引起死亡的濒死期表现为低氧血症。当组织缺血缺氧时，次黄嘌呤在组织内大量聚集，同时，腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）减少，组织中的黄嘌呤还原酶被水解成氧化酶，使次黄嘌呤转化为尿酸（uric acid，UA），因而使血液中UA浓度升高，尤以右心血明显。采集心血、心包液同时进行UA 检验有助于对组织缺血缺氧程度的判断[19-20]。由于窒息可造成组织严重的缺血缺氧，不同体液、心、脑组织中某些特异成分含量也会升高，如脑组织缺氧损害引起血中S-100 蛋白浓度上升，同时肌酸激酶同工酶MB 型（creatine kinase-MB，CK-MB）的浓度也往往高于参考值[21-22]。需要指出的是，上述指标的变化主要是组织器官对急性致命性低氧血症的应激反应，以颈部受压所致机械性窒息最为典型[21]。

（2）溺死。体液的死后生物化学检验对溺死的法医学鉴定有很大帮助。死后BUN、Na+、Cl-、Ca2+和Mg2+的浓度变化不但可证明体内有溺液吸入，还可鉴别吸入的是海水还是淡水。溺液吸入肺内后，首先通过肺内毛细血管进入左心，然后通过体循环分布于全身，所以淡水溺死时由于血液被稀释，左心血中BUN、Na+、Cl-浓度低于右心血。研究[23-24]发现，海水溺死时左心血中BUN 浓度低于右心血，表明海水溺死同样存在血液稀释情况，而海水中Na+、Cl-、Ca2+浓度特别是Mg2+浓度明显高于血液，所以血液中检出高浓度Na+、Cl-、Ca2+和Mg2+对海水溺死的诊断有很大帮助。针对溺死案例，在某种意义上，死后早期的生物化学检验比硅藻检验更简便且更具有实用价值。

（3）机械性损伤。亚急性、迁延性骨骼肌损伤可导致尿液中肌红蛋白升高，但由于血中肌红蛋白（myoglobin，Myo）受死后变化的影响较明显，其死后变化规律较难把握，一般认为其不适合作为衡量肌肉损伤的指标[25-26]。此外，较大面积的组织损伤往往伴有较明显的血液流失，血中促红细胞生成素（erythropoietin，EPO）可有不同程度的上升[27]。

（4）火灾中死亡。在我国，由于火灾中死亡尸体的系统尸体解剖率低，其死后生物化学检验可辅助分析主要致死因素并提高火灾中死亡案例鉴定的准确性。火灾中死亡往往是高温高热、一氧化碳中毒及氧气缺乏等诸多因素导致，其死后生物化学指标也会反映出相应的改变。尿液中肌红蛋白和血液中肌酐（creatinine，Cr）的升高主要反映高温高热所导致的骨骼肌损害，血中肺表面活性关联蛋白A、D 浓度的升高主要提示火焰及高温气体对肺泡的损害[28]。因一氧化碳可造成较严重的心、脑等实质器官损害，当火灾中死亡的主要致死因素为一氧化碳中毒时，血中S-100 蛋白、CK-MB、心肌肌钙蛋白（cardiac troponin，cTn）等可明显升高[22]。

（5）急性中毒。由于毒物的种类多，中毒机制不尽相同，所引起的体内生物化学指标的变化往往很难把握。但有些生物化学指标的检验对特定毒物中毒的鉴定具有一定的参考作用，如急性甲基苯丙胺中毒案例血液中Cr 及尿液中肌红蛋白浓度的升高提示死前高体温状态，高体温可造成肌肉损害[20]。

（6）急性过敏。近年来，血中免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）浓度常用于辅助急性过敏性休克死亡的法医学鉴定。然而，大量结合临床治疗经过和病理学检查结果诊断为急性药物过敏性休克死亡案例的血中IgE 浓度往往在正常值范围，而有些非过敏案例，如冠状动脉疾病等其他疾病中血液IgE 浓度也可升高[29-30]。死后心血及心包液中总IgE 浓度的检验对过敏性休克的诊断具有一定的辅助作用，但不能完全凭借生物化学检验结果判断过敏性休克，需结合案情背景、尸体解剖、组织病理学检验、毒（药）物检验等多信息综合判断。有关死后血液中IgE 浓度的变化规律、影响因素等还有待于进一步研究，将血液中IgE 浓度作为急性过敏的诊断指标时应慎重。此外，国际上较为公认的诊断急性过敏的生物化学指标为类胰蛋白酶、类糜蛋白酶，NISHIO 等[31-32]通过实际案例证实，急性药物过敏案例的血液类胰蛋白酶明显升高。SUN 等[33]通过对报道的过敏性休克案例类胰蛋白酶水平的研究进行了系统评价，表明类胰蛋白酶在过敏性休克致死案例中具有一定的应用价值。但应注意，当死前有多发性损伤、高体温等症状时也可引起血液中类胰蛋白酶、类糜蛋白酶的升高[34]。

（7）中暑（高体温症）。中暑死亡的主要致死机制为高体温所引起的亚急性多器官功能障碍，尸体检验主要表现为脱水、溶血及骨骼肌溶解，但死后尸体冷冻或解剖不及时，这些表现极易被死后变化掩盖。死后生物化学检验有助于中暑及其他原因导致的高体温症的死因诊断。中暑的死后生物化学主要表现为血中反映骨骼肌坏死的Cr 与BUN 呈现非对称性升高（Cr 的上升幅度高于BUN），尿肌红蛋白浓度升高[28]，反映心肌损害的cTn、CK-MB 以及反映肺泡损伤的肺表面活性关联蛋白A、D 浓度也会升高[35]。

（8）冻死。机体暴露在寒冷的环境下往往引起体内儿茶酚胺的分泌亢进，因此死后尿液中儿茶酚胺的浓度升高[36-37]。此外，冻死濒死期体内大量蛋白被消耗，死后血中BUN 往往明显升高，而Cr 的变化不明显（BUN 与Cr 的非对称性升高）[28]。

（9）缺血性心脏病。缺血性心脏病主要根据冠状动脉病变（狭窄、有无血栓）程度，心肌组织有无变性、出血、坏死，各器官的淤血程度等进行法医病理学诊断，但是典型的心肌梗死形态学改变往往在心肌供血完全中断5～6 h 后才会出现，因此，对于缺乏典型形态学改变的缺血性心脏病死亡案例，主要通过排除法进行死因鉴定[38]。20 世纪末，CK-MB、cTn、脑利尿钠肽（brain natriuretic peptide，BNP）及N 末端脑利尿钠肽前体（N-terminal pro-brain natriuretic peptide，NTproBNP）等心肌损伤及心功能生物化学指标被广泛应用于临床诊断。近年来，也有学者将这些生物化学指标应用于法医学死因鉴定[39]。死后早期（死后48 h以内），血液及心包液中的CK-MB 和cTn 浓度均高于临床参考值，而心包液中BNP 与NT-proBNP 相对稳定[40-41]。通过死后生物化学指标与组织病理学的对比研究发现，CK-MB 主要反映心肌缺血，血中cTnT、cTnI 浓度在心肌坏死时明显上升，两者的检查结果可作为判断心肌病变性质（缺血或坏死）的参考指标。同时也可将cTnI/CK-MB 或cTnT/CK-MB 值作为与窒息、中毒等可引起心肌缺血性病变的死因进行鉴别诊断的参考指标[22，42-43]。心包液中BNP 与NT-proBNP 的浓度高于血液，而且死后变化轻微，可反映生前心功能障碍的程度，结合CK-MB、cTn 等指标，可作为急性心肌缺血相关的死因分析及与其他死因鉴别的辅助依据[39，44-45]，更适合法医学鉴定。

（10）感染性疾病。血液白细胞计数在死后早期比较稳定，白细胞、C 反应蛋白（C reactive protein，CRP）的检验有助于对一些细菌或病毒感染性疾病的辅助诊断[46]。

2.3 了解死前健康状态、推测疾病过程

（1）肾功能。室温保存的尸体，死后1 周内血液中BUN 及Cr 浓度相对稳定或仅有轻微的上升趋势，可以较客观地反映死前肾功能状态[13，15]。由于BUN及Cr 特有的死后稳定性，排除一些濒死期影响其在血液中浓度变化的因素，可参照临床的判断标准推测死者生前肾功能。此外，心包液、脑脊液和玻璃体液也是检验BUN 及Cr 较好的检材，由于这些检材受濒死期的影响较小，通过分析其与血液检测值的差异，有利于评估血液中BUN 及Cr 反映死者生前肾功能的有效程度[19-20]。

（2）糖尿病。正常情况下，人红细胞内的葡萄糖浓度高于血浆。死后溶血等因素可导致血糖升高，所以一般认为血液不是死后检验葡萄糖浓度的首选样品。由于心包液、脑脊液和玻璃体液受溶血的影响较小，相对于血液更有利于死后葡萄糖的检验。在检测血液葡萄糖浓度时，应注意某些死亡原因会引起终末期葡萄糖浓度的上升，如机械性窒息、一氧化碳中毒、脑出血等[14-15]。此外，由于死前接受心肺复苏可使肝糖原分解产生的葡萄糖进入体循环而引起死后血糖升高。人死后，除血液外，其他体液（如心包液）中的葡萄糖浓度随着死后经过时间的推移逐渐下降，所以如果其他体液中检测值高于临床参考值，即可反映生前有高血糖症，同时，如酮体检验为阳性，有助于糖尿病酮症酸中毒的推测。相反，不能以死后其他体液（如心包液）中葡萄糖的含量来推测生前患有低血糖症[13]。

（3）贫血。死后早期血中EPO 比较稳定，可以较客观地反映生前水平。生前有迁延性及慢性贫血时，血中EPO 浓度会有不同程度的升高，但有研究[47]表明，生存时间的长短也可影响血中EPO 浓度，死后血中EPO 浓度也可作为推测生存时间的指标。死后早期（48 h 以内）在没有发生明显溶血时，血常规及血细胞比容的检查也可辅助诊断生前有无贫血[27，47]。但应注意，在行血常规检查时，采取血液样本前一定要翻动尸体或按摩心脏，使心血得到充分混合，另外，红细胞计数检查不适用于死后凝血的尸体样本。

（4）脱水。由于死后血中的Na+、Cl-浓度随着PMI的延长而逐步降低，因此，如果死后血中Na+、Cl-浓度高于临床参考值，提示死前处于脱水状态[1]。有学者[28]认为，BUN 可作为推测生前是否存在脱水的指标。但由于正常人体BUN 的波动幅度远大于血中Na+、Cl-浓度，而且其更易受肾功能、蛋白过度消耗（如冻死）等因素的干扰，在诊断生前脱水的意义上不如血中Na+、Cl-浓度[48]。

（5）其他。死后对血清总蛋白及分类、血胆红素、γ 球蛋白、血淀粉酶、血脂肪酶等进行检验有助于对肝胆、胰腺等功能的了解。此外，各种激素的检验也有助于判断生前相应内分泌器官的状态[1]。

3 死后生物化学检验在法医学鉴定中存在的问题

尽管死后生物化学检验可辅助推断PMI、死亡原因以及了解死前健康状态、推测疾病过程，但在法医学鉴定工作中开展死后生物化学检验尚存在一些问题。

3.1 缺少死后正常参考值

由于死后生物化学的研究及应用刚刚起步，目前尚无基于我国人群大样本量研究的完整死后生物化学指标正常参考值。本文所列举的法医学正常参考值（表1）均是基于国外尸体检材的死后生物化学研究数据总结得出，在实际应用时仅供参考。此外，目前有较多生物化学项目适用于死后生物化学检验，但部分项目费用较高，所以应根据不同案例的具体情况有针对性地进行死后生物化学检验，且应与已明确死后变化规律及变化范围的死后参考值进行对比，绝不可直接借鉴临床参考值。

3.2 尸体经冷冻保存后产生溶血

国外一些发达国家要求短期尸体保存的温度为2～6 ℃，然而，我国大部分地区主要以冷冻方式保存尸体[23]。冻存会导致尸体全身血细胞广泛破裂溶血，是现阶段限制国内死后生物化学检验进一步发展的主要因素。因此，法医病理学工作者应综合考虑尸体状况、尸体检验间隔时间合理地选择尸体保存条件，短期内可进行尸体检验的尸体应冷藏保存。同时，探索更为适合我国的尸体保存方式及相关规定，以降低尸体冷冻保存所带来的影响[49]。

针对我国尸体冷冻保存的现状，有研究[49-51]通过对溶血样本进行稀释、超滤等检材前处理，降低了溶血对部分生物化学检验指标的干扰。此外，可以选用心包液代替血液进行死后生物化学检验。心包液存在于密闭的心包腔内，与血液相比受溶血影响较小。心包液作为生物化学检材适用于大部分血液生物化学指标的检验，尤其是心肌酶谱、心功能指标的检查[52]。因此，近年来心包液常作为血液的替代检材应用于死后生物化学检验。

3.3 检材提取方式不统一

因多数指标在左、右心血及外周血中的浓度并不一致，且不同部位血液中的生物化学指标变化可反映不同的病理生理状态，国外多同时采集左、右心血及外周静脉血，但在我国尸体检验时多将心脏取出后采集心包腔内的血液，可能对部分指标的死后生物化学分析产生影响。因此解剖时应尽可能多部位采集，常规采血部位包括左心室、右心室、锁骨下静脉、股静脉等[53]。通常左心血的死后生物化学检验结果能较好地反映肺的病变，右心血适合于判断心、肝、肾等肺以外的胸腹部器官病变，锁骨下静脉及股静脉血更适合于判断脑及四肢肌肉的病变[1，19]。

3.4 检验方法不统一

临床上用于生物化学检验的方法种类繁多，包括酶联免疫吸附试验（enzyme-linked immunosorbent assay，ELISA）、干化学法、胶体金法、免疫荧光法、电化学发光免疫分析（electrochemiluminescence immunoassay，ECLIA）法等，但并非所有的临床检验方法均可应用于死后生物化学检验，尤其是对于溶血标本的检验。

ECLIA 法作为近年来发展迅速的检验方法，与传统的检验方法相比，具有线性范围宽、重复性好、精确度高、特异性好等优势，能够抵抗溶血等干扰，在法医学死后生物化学检验中具有良好的应用前景[54]。