Влияние увеличенного посмертного интервала на микробные сообщества в органах трупа человека (аннотация)
#танатомикробиом #микробиом трупа #молекулярная аутопсия #судебно-медицинская микробиология
Судебно-медицинская микробиология - это развивающаяся область исследований, в которой микроорганизмы служат в качестве судебно-медицинских инструментов для потенциального решения вопросов, остающихся без ответа, таких как причина и время смерти. Обнаружение патогенных микроорганизмов имеет доказательную силу в медико-юридической экспертизе, относящейся к этиологическому определению патологической смерти. Однако связь между посмертными микробными сообществами и насильственной смертью (убийство, самоубийство и передозировка) все еще находится в зачаточном состоянии. Посмертная сукцессия микробных сообществ, связанных с человеческими останками, оказалась достаточно предсказуемой и применимой для судебной медицины и уголовных расследований.
Определяя сложные взаимосвязи между количеством микроорганизмов в конкретных органах, исследования танатомикробиома (посмертного микробиома) имеют потенциал для устранения пробелов в знаниях при расследовании причин смерти, что позволяет соотнести конкретные таксоны с точкой на "микробных часах" в регрессионной модели (Metcalf, 2019). Развитие технологий секвенирования ДНК в сочетании с углублением понимания посмертного микробиома человека позволяет предположить, что совокупность микроорганизмов может быть использована в качестве преобладающих факторов разложения и в качестве улик, позволяющих связать отдельных людей с объектами, с которыми они ранее взаимодействовали. Недавние исследования также показали, что микробиом может быть использован для оценки времени, прошедшего после смерти, называемого посмертным интервалом (PMI), что позволяет исследователям установить потенциальную хронологию смерти.
Микробный состав и численность, связанные с тканями внутренних органов, зависят от температуры и PMI, поскольку бактерии имеют различные оптимумы роста в зависимости от физико-химических ограничений окружающей среды. Кроме того, численность микроорганизмов, ассоциированная с телом перед смертью, может играть роль в разложении, поскольку труп взрослого человека, содержащий около 40 триллионов микробных клеток, разлагается быстрее, чем умерший плод или новорожденный у которого обычно снижена плотность микробной колонизации (Dunn et al., 2017).
В настоящем исследовании мы предположили, что состав микробных таксонов в посмертных тканях внутренних органов зависит от временных (PMI) и судебно-медицинских (причина смерти) факторов. Для проверки этой гипотезы гипервариабельная область V4 гена 16S рРНК была исследована для изучения того, насколько микробные ассоциации между различными органами тела трупов людей могут быть использованы для прогнозирования причины смерти и/или PMI. Отобрав образцы различных анатомических участков тела трупов людей с различными причинами смерти (несчастный случай, естественная смерть, самоубийство и убийство), мы смогли установить, что причина смерти оказывает значительное влияние на состав микробного сообщества посмертных тканей, и что, несмотря на эти различия, среди тканей все еще можно выявить общие черты.
Использование генетических и микробных данных в контексте судебно-медицинских расследований открывает большие перспективы для судебной медицины. Выявление таксонов, связанных с PMI, конкретными причинами смерти или другими признаками, такими как возраст, пол и индекс массы тела, может позволить следователям уточнить косвенные детали, связанные со смертью человека. В данном исследовании мы обнаружили, что Clostridiales и семейство Saprospiraceae являются одними из наиболее доминирующих гнилостных таксонов среди бактерий, составляющих микробиом внутренних органов трупов.
В частности, образцы мозга и селезенки продемонстрировали значительное увеличение относительной численности Clostridiales, а также увеличение наблюдалось в тканях сердца, печени и простаты. Эти результаты, за исключением матки, в различные периоды смерти подтвердили посмертный эффект клостридий, который указывает на обнаружение клостридий в тканях внутренних органов. Кроме того, мы выявили ряд специфических для трупов признаков (пол, индекс массы тела, индекс массы тела и причина смерти), связанных с микробным альфа- и бета-разнообразием, а также бактериальные таксоны, которые дифференциально связаны с этими признаками. Также интерес для исследования танатомикробиома представляют Saprospirales. Представители этого семейства расщепляют полисахариды и используют продукты гидролиза для преобразования питательных веществ в бактериальную биомассу, что является важным процессом при разложении трупа.
Микроорганизмы, колонизирующие органы, будут разлагать их по-разному в зависимости от классификации способа смерти (естественная, самоубийство, убийство или несчастный случай). Органы хозяина, умершие в результате естественной смерти (например, рак, сердечно-сосудистые заболевания, диабет), как правило, разлагаются медленнее, чем умершие из-за повреждений кожи (например, огнестрельные ранения, травмы тупым предметом), которые позволяют проникнуть бактериям окружающей среды и абиотическим и биотическим факторам. В недавнем исследовании, направленном на определение того, как посмертное бета-разнообразие микробиома может стать дополнительным судебно-медицинским инструментом для прогнозирования причины и способа смерти при медико-криминалистических расследованиях, неожиданный результат показал, что бета-разнообразие значительно разнится между участками тела и причинами и формами смерти.
На сегодняшний день универсальный подход к определению причины смерти остается загадкой. В настоящее время существует лишь несколько методов, использующих молекулярную биологию для диагностики причины смерти. Ackerman et al. (2001) ввели термин "молекулярная аутопсия" для описания исследований ДНК, выделенной из трупной крови и образцов тканей, для установления причины смерти в случаях, не требующих вскрытия. При молекулярной аутопсии образцы берут у трупа и выделяют ДНК с помощью наборов для выделения ДНК. Секвенирование выделенной ДНК проводится с помощью традиционного секвенирования Сэнгера и высокопроизводительных платформ нового поколения для выявления мутаций, вызывающих заболевания. Методы секвенирования и биоинформатики, описанные в настоящем исследовании, позволяют предположить, что увеличение количества испытуемых и разное время смерти позволят получить представление о полезности этой методики для определения причины смерти.
Исследование танатомикробиома как судебно-медицинского индикатора причины смерти требует изучения неизвестных связей между человеческими останками, фундаментальными процессами разложения и внутренними микроорганизмами. Существует целый ряд абиотических и биотических факторов, полученных от трупов, которые были исследованы в качестве биомаркеров, помогающих судебным патологоанатомам в определении причины смерти. Современные методы медико-криминалистического расследования имеют свои достоинства, но в действительности большинство молекулярных подходов ограничиваются приблизительным определением PMI и причины смерти. Кроме того, эти подходы не позволяют окончательно определить причину смерти, которая остается загадкой.
Системы расследования смертей служат каналами для сбора эпидемиологических данных и важной дозорной системой в случае массовых пандемий смертельных заболеваний, как в недавних случаях с новым коронавирусом SARS-CoV-2. Нахождение нового метода, устраняющего человеческий фактор в расчетах PMI и определении причины смерти, стало бы важной вехой в раскрытии сомнительных уголовных дел. Необходимо применять надежные статистические модели для учета микробной изменчивости, наблюдаемой при различных причинах смерти. Кроме того, в эпоху COVID-19 точность вскрытия имеет решающее значение для определения причины смерти у покойников, положительных на SARS-CoV-2, и для дифференциации между теми, кто умер от COVID-19 и кто умер с COVID-19.
