核磁共振（NMR）在對死后代謝物變化分析中的應(yīng)用

 
法醫(yī)學(xué)對法庭的重要性不言而喻——所提供的科學(xué)證據(jù)對定罪或者無罪審判而言，至關(guān)重要�？商峁┑淖C據(jù)包括指紋識別、DNA分析、血濺形態(tài)分析（BPA）、死亡時間以及死后間隔時間（PMI）。
 
利用核磁共振（NMR）對死后代謝物變化進(jìn)行分析，可提供準(zhǔn)確可靠的死亡時間信息。
法醫(yī)學(xué)對法庭的重要性不言而喻——所提供的科學(xué)證據(jù)對定罪或者無罪審判而言，至關(guān)重要�？商峁┑淖C據(jù)包括指紋識別、DNA分析、血濺形態(tài)分析（BPA）、死亡時間以及死后間隔時間（PMI）。
 
PMI間隔在上述證據(jù)中最為常用，因此它被認(rèn)為是最重要的數(shù)據(jù)。確定PMI的方法有如下幾種：根據(jù)尸體的物理變化（包括體溫、肌肉僵硬程度及尸斑）；DNA降解；法醫(yī)昆蟲學(xué)；以及碳定年法。在死后的幾個小時內(nèi)，可通過分析尸體的物理變化來得到準(zhǔn)確的PMI計(jì)算結(jié)果。針對死后幾周到幾年的情況，則其他方法更為精確。對于死后幾小時到幾周這段時間，目前還尚未存在任何一種方法，可提供準(zhǔn)確可靠的PMI數(shù)據(jù)。
 
代謝組學(xué)在PMI推斷方面，具有無限潛力
 
目前，代謝組學(xué)展示出了無限的潛力，可在死后幾小時到幾周這段時間，對PMI進(jìn)行推斷。該技術(shù)可分析生物體內(nèi)系統(tǒng)的全部成分，可對死后體液中的代謝物變化進(jìn)行監(jiān)測。理想情況下，這些代謝物變化應(yīng)隨著死后相對較長的時間，線性出現(xiàn)。這樣的話便可獲得準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。因此，目前這項(xiàng)研究正著手于，在那些與上述條件高度契合的體液中尋找最具潛力的代謝物。
 
許多初步研究已經(jīng)在一系列的體液中，確定了代謝變化，但最近在動物模型上開展的工作，表明了眼液——即房水（AH）和玻璃體液（VH），是最適用于PMI推斷的體液。與其他諸如血液之類的體液相比，從解刨學(xué)角度上看，眼液是單獨(dú)隔離開的。因此其代謝物變化較慢，這使得測量更為可靠。
 
最近，一些來自俄羅斯國際斷層掃描中心和新西伯利亞法醫(yī)臨床局的研究人員開展了一項(xiàng)研究，用于確定眼液在人體PMI推斷中，是否也同樣具有前景。并且他們還測定了最具潛力的代謝物，作為該類分析的生物標(biāo)志物。
 
通過使用布魯克Avance III 核磁共振波譜儀，來識別代謝物生物標(biāo)志物
 
該團(tuán)隊(duì)從那些具有不同PMI間隔的人類尸體上收集了血液、AH和VH，并對這些樣品進(jìn)行了處理，然后得到了血漿、AH中的去蛋白提取物以及VH中的去脂質(zhì)提取物。利用布魯克Biospin Avance III HD 700 MHz NMR波譜儀，可通過核磁共振（NMR）技術(shù)對這些樣品進(jìn)行代謝組學(xué)定性分析。
 
根據(jù)所得數(shù)據(jù)，研究人員在三個樣品中發(fā)現(xiàn)了42種代謝物。在這組樣品中，有6種代謝物與所有體液中的PMI都展示出了高度線性正相關(guān)性。它們是次黃嘌呤、膽堿、肌酸、甜菜堿、谷氨酸和甘氨酸。
 
血液中的代謝物濃度變化較為雜亂無章，而與血液相比，AH和VH中的濃度變化則更慢且更為平穩(wěn)。這些數(shù)據(jù)有力地支持了之前在動物中進(jìn)行的代謝組學(xué)分析，因此可得到如下結(jié)論：AH和VH更適用于PMI推斷。
 
在這兩種眼液中，研究人員在VH中觀察到了最強(qiáng)的PMI與代謝物濃度的線性正相關(guān)關(guān)系。這種現(xiàn)象的原因歸結(jié)于VH具有較高的黏度，并相較于AH，其與血管系統(tǒng)的隔離程度較高。然而，AH取樣過程具有更低的血液污染風(fēng)險——這可避免實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生錯誤。并且由于AH含有非常低的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，因此其樣品制備更為簡單。
 
結(jié)合多種生物標(biāo)記物進(jìn)行分析，可提高PMI推斷的準(zhǔn)確性
到目前為止，該領(lǐng)域絕大部分的科研文章都專注于使用一種代謝物來作為PMI推斷的生物標(biāo)志物。然而，這項(xiàng)研究確定了6種潛在的、可用作PMI生物標(biāo)志物的代謝物。因此，研究人員還進(jìn)行了基于多種代謝物的代謝組學(xué)分析。
 
AH中的肌酸、膽堿和甜菜堿，以及VH中的肌酸和甜菜堿——這些代謝物呈現(xiàn)出了與PMI的最強(qiáng)正相關(guān)性。利用2-3種這樣的生物標(biāo)志物組合，可顯著降低PMI推斷的誤差。有趣的是，使用三個以上這樣的代謝物并不能進(jìn)一步提高PMI推斷的準(zhǔn)確性。
 
總結(jié)
這項(xiàng)研究為動物數(shù)據(jù)提供了支持，表明了與血漿相比，那些解剖學(xué)上被隔離的液體更適用于PMI推斷，因?yàn)槠浯�謝變化較慢且較平穩(wěn)。AH和VH都能提供準(zhǔn)確可靠的信息。雖然VH數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，但AH樣品更容易制備，受污染風(fēng)險更小。
由于這幾種代謝物（次黃嘌呤、膽堿、肌酸、甜菜堿、谷氨酸和甘氨酸）——它們與PMI都呈線性正相關(guān)關(guān)系，因此文章作者建議，可在分析中結(jié)合使用這幾種生物標(biāo)志物，以提高PMI推斷的準(zhǔn)確性、可靠性及最大程度地減少誤差。
 
一套應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)的、全面的解決方案組合
布魯克可為法醫(yī)學(xué)分析提供一套最全面的解決方案組合，包括：對毒品與興奮劑、化學(xué)戰(zhàn)劑（CWA）進(jìn)行識別和量化分析、對爆炸物進(jìn)行表征、對食品摻假、藝術(shù)品和文件偽造進(jìn)行檢測，以及環(huán)境法醫(yī)學(xué)方向檢測，如廢料分析以及犯罪現(xiàn)場調(diào)查（如玻璃，纖維及槍擊殘留物分析）。布魯克研發(fā)的技術(shù)不僅可應(yīng)用于每日常規(guī)分析，還可用于研發(fā)和完善新方法（以本文中的研究為例）。布魯克的目標(biāo)是讓執(zhí)法部門能夠?yàn)榉�律程序提供一致且有力的�?shù)據(jù)——社會將因此更加安全。
 
參考文獻(xiàn)：
1.    Zelentsova, E., A., et al. (2020). Post-Mortem Changes in Metabolomic Profiles of Human Serum, Aqueous Humor and Vitreous Humor. Metabolomics. https://doi.org/10.1007/s11306-020-01700-3.