用组织显微形态学特征鉴别马和牛骨的研究

费　青，李红彬，王元斌，郑吉龙，林子清

(1.吉林省公安厅刑事科学技术研究管理中心，吉林 长春 130051；

2.吉林省伊通满族自治县公安局，吉林 伊通 130700；

3.四平市公安局交警支队，吉林 四平 136000；

4.中国刑事警察学院法医系，辽宁 沈阳 110035)



用组织显微形态学特征鉴别马和牛骨的研究

费青1，李红彬2，王元斌3，郑吉龙4，林子清4

(1.吉林省公安厅刑事科学技术研究管理中心，吉林 长春 130051；

2.吉林省伊通满族自治县公安局，吉林 伊通 130700；

3.四平市公安局交警支队，吉林 四平 136000；

4.中国刑事警察学院法医系，辽宁 沈阳 110035)

[摘要]采用骨组织学方法，研究了马、牛骨的显微形态学鉴别特征.结果表明：在25项骨显微结构指标中，马、牛骨在骨单位数量等13个指标上具有显著差异.用这些指标建立了种属判别数学模型，并应用其进行了回归方程计算，两者的判别率可达97.0%.

[关键词]马；牛；股骨；组织学结构；种属鉴别

马和牛同属于大型食草类哺乳类动物，也是比较常见的家畜，与人类的关系极为密切.[1]由于二者体型均较庞大，又都属食草动物，因而有很多共同之处，特别是其骨骼的大小、形态非常相近，很难将两者区别出来.[2]若利用部分骨骼或骨残片区分两者，更是难以实现.但有时，会遇到需要对二者进行鉴别的问题，特别是需要对其骨骼进行鉴别的情况，如在有些刑事案件中，需要利用骨骼碎片鉴别马、牛.目前，国内外尚没有运用骨组织学方法，对马和牛的骨显微结构差异进行系统的研究报道.鉴于此，本文以二者的股骨为研究对象，对马和牛的长管状骨的微观结构进行了研究，观察和测量了25项微细结构，确立了13项具有明显差别的观测指标，并依此建立了利用骨组织学方法进行马和牛骨骼种属鉴别的数学模型.

1材料与方法

1.1研究样本

在屠宰场收集2岁以上、没有明显畸形和肉眼可见疾病的马和黄牛各50只，取其右腿股骨中段(约4 cm)作为研究样本.样本采集后，放入10%福尔马林固定液中固定7 d，备用.

1.2试剂与仪器

硫瑾(上海国药集团化学试剂有限公司出品)，苦味酸(沈阳市强华试剂厂出品)；冰冻切片机 (Bright Instrument Company LTD Huntingdon England，Britain)，Nikon Eclipse 80i高倍显微镜(日本，尼康)，病理图像处理系统(美国，Motic).

1.3切片染色

将检材锯成厚约0.5 cm的薄片，在10%甲醛溶液中固定3 d；然后，放入8%硝酸溶液中脱钙约5 d(每天更换脱钙液)，达到骨组织可用针刺透为宜.水洗12 h后，用冰冻切片机切成厚约20 μm的切片.采用schmorl氏硫瑾/苦味酸染色法染色，用光学显微镜在40倍、200倍和400倍下观察并拍摄图片，输入计算机，并用Motic公司的病理图像处理系统观察和测量选定的各项指标.

1.4指标的选择

为了全面研究股骨密质骨的组织学形态特征，从环层骨板、骨单位以及骨细胞等多个层次选定以下25个指标：40倍及200倍镜下，一个视野的哈氏系统数量、面积、直径，旧骨单位数量，内环骨板厚度、内环骨板相对厚度，外环骨板厚度、外环骨板平均相对厚度，非哈氏管数量，骨小梁宽度、骨小梁间距、骨小梁面积百分比等12项数量指标，以及哈氏系统形态、骨单位排列状况、旧骨单位的形态、旧骨单位的排列情况、旧骨单位环层骨板形态、骨小梁起始部骨单位情况等6项形态指标；400倍镜下，哈氏系统的环层骨板数量、哈氏管直径、面积，旧骨单位的环层骨板数量，骨陷窝的数量、面积、排列状况等7项指标.每项指标至少观察4个视野，取4个视野的平均值作为该项指标的测量数据.各项指标的测量标准见表1.

表1　各项指标的测量标准

每项指标至少观察4个视野，取4个视野的平均值作为该项指标的测量数据.

1.5数理统计

应用SPSS14统计软件包对各项数据进行统计学分析，包括各项指标的平均数、标准差，两种动物间各项指标的比较分析以及二者间的判别分析等.

2结果

切片经染色处理后，在显微镜下骨质颜色为深黄色，骨单位、骨陷窝和骨小管被染成紫褐色.观察发现，牛和马的哈氏系统面积大小不一，排列不规则，大多呈圆形或椭圆形，牛股骨在边缘处偶可见形态不甚规则的哈氏系统；二者的内环骨板和外环骨板厚薄不均，可以见到明显的丛状骨，有时可以见到骨单位带.经统计学分析，在25项观测指标中，有哈氏系统数量、哈氏系统直径、哈氏系统面积、环层骨板数、哈氏管直径、哈氏管面积、内环骨板厚度、内环骨板相对厚度、外环骨板厚度、非哈氏管数量、骨陷窝数量以及骨陷窝面积等13项指标具有明显的种属特异性，其他指标间没有明显差异，结果见图1、图2、表2.依据这些结果，利用多元判别分析方法，建立马和牛之间种属鉴别的数学模型：

Y1=-157.232+4.285X1+0.472X2-0.000 1X3+2.220X4+2.528X5-0.015X6-

0.122X7+368.976X8+0.154X9+33.499X10-0.009X11+0.572X12+0.776X13；

Y2=-161.171+5.069X1+0.408X2-0.000 1X3+3.004X4+2.524X5-0.019X6-

0.059X7+380X8+0.183X9+6.158X10-1.445X11+0.633X12+0.639X13.

式中：Y1为马，Y2为牛；X1～X13为表2中所对应的各项指标.Y1>Y2时被检验的骨骼碎片为马的骨骼，Y1

HS哈氏系统，N-HS非哈氏系统，HC哈氏管图1　牛股骨冰冻切片(×40)

HS哈氏系统，OB骨单位带，N-HS非哈氏系统，HC哈氏管，IL股间板图2　马股骨冰冻切片(×40)

指标马 牛P哈氏系统数量(X1)6.830±1.10710.541±2.5370.001哈氏系统直径(X2)182.942±29.628152.204±28.7910.001哈氏系统面积(X3)21517.170±9262.72916325.060±9651.7950.011环层骨板数(X4)3.180±1.0254.822±0.7550.001哈氏管直径(X5)50.115±20.83129.500±6.3960.001哈氏管面积(X6)1560.782±1334.679569.997±243.0190.001内环骨板厚度(X7)55.493±44.182144.963±51.9250.001内环骨板平均相对厚度(X8)0.037±0.0290.077±0.0390.001外环骨板厚度(X9)61.312±25.96995.110±36.0700.015外环骨板平均相对厚度(X10)0.018±0.0150.050±0.0420.767非哈氏管数量(X11)0.488±0.5930.930±0.8160.004骨陷窝数量(X12)93.475±15.027113.786±19.2680.001骨陷窝面积(X13)45.631±12.92431.931±13.9060.001

3讨论

众所周知，马和牛是与人类关系密切的大型家畜类动物，马在4 000年前即被人类驯服，在古代曾是农业生产、交通运输和军事等活动的主要动力；而牛在新石器时代就已被人类驯化，也曾作为农业生产和交通运输的主要动力，所以，马和牛在人类历史上发挥过重要作用.现在农村仍然有些家庭把马和牛作为主要劳动动力.现代生活中马又被用来开展赛马和马术运动，牛则在人们日常饮食中发挥着重要作用.但是，由于马和牛的生存历史和其对人类的特殊性，以及人们对其价值的认识，目前的研究多集中于对其经济价值、饲养条件、品种改良以及疾病防治等方面[3]，而对于其骨组织形态学间的差别研究还未见报道.而动物的种属鉴别，特别是人与动物、动物与动物的鉴别是各国法医学家们研究的重点之一.藤田等[4-5]曾对焚烧的骨骼进行了种属间鉴别的系列研究，认为骨骼焚烧后其组织学形态特征不能被烧毁，可以根据其形态特点进行人、兽鉴别；W.Bloom等[6-7]对人的骨组织学及几种常见动物的骨组织学特征进行了描述，但这些研究都存在动物样本少、不能进行统计学分析的问题，也没有建立种属鉴别的数学判别公式.鉴于此，我们利用马和牛各50个个体的较大样本，采用骨冰冻切片，Schmorl氏硫瑾/苦味酸染色的制作方法，选择股骨为代表，系统探索了马和牛长管状骨的组织学形态特征，发现虽然马和牛的体型均较大，其骨骼的大小相近、形态特征也较类似，但其组织学结构测量指标的统计分析结果明显不同.这与张继宗的报道相近[8]，虽然其研究与本文的测量指标截然不同.本文的研究表明，两者在13项测量指标上具有明显的差异，说明马和牛的长管状骨组织学形态不仅与人具有明显的差异，而且具有各自种属的特点，这些特点为从微观水平进行马和牛的骨骼种属鉴别奠定了基础.

根据马和牛的长管状骨的组织学特点，通过多元判别分析，我们建立了鉴别马和牛长管状骨骼碎片的数学公式，经过盲测分析，其准确判别率可以达到97.0%.该公式的建立，不仅为法庭科学解决可能遇到的需要通过骨骼碎片鉴别牛、马的各类刑事案件和民事案件提供了新的有效方法和手段，更为动物学、考古学等相关学科解决相关问题提供了新的方法，同时也填补了马和牛骨骼组织学形态特征差别研究的空白，为相关学科深入研究马和牛的微观水平形态特征奠定了基础.

[参考文献]

[1]陈耀星，李福宝，尹逊河. 畜禽解剖学[M].北京:中国农业大学出版社，2001:6-42.

[2]董国彦，杨润生，赵小兰.综合治疗马属动物腰胯风湿症[J].中鲁医学杂志，2009(6):17-18.

[3]艾海提尼亚孜·司马义.奶牛酮病的诊治[J].农村科技，2010(4):16.

[4]藤田昌宏，谷井広树，石桥宏.骨组织の法医学的研究(Ⅰ)焼骨の人獣鑑别[J].日法医誌，1986，40(5):539.

[5]藤田昌宏，谷井広树，石桥宏.骨组织の法医学的研究(Ⅱ)焼骨の人獣鑑别[J].日法医誌，1988，41(6):577.

[6]BLOOM W，LON W. A text book histology[M]. Tenth Edition，Philadelphia：W.B. SAUNDERS COMPANY，1975:243-287.

[7]WEISS L，GREEP R Q.Histology[M].USA:McGraw-Hill Inc.，1977:205-249.

[8]张继宗. 骨骼种属鉴定的组织学研究[J].法医学杂志，2001，17(3)：139-141.

(责任编辑：方林)

Histological features and identification of femur between horses and cattle

FEI Qing1，LI Hong-bin2，WANG Yuan-bin3，ZHENG Ji-long4，LIN Zi-qing4

(1.Institute of Forensic Science,Jilin Provincial Public Security，Changchun 130051，China；2.Yitong Manchu Autonomous County Public Security Bureau，Yitong 130700，China；3.Detachment of Traffic Police ,Siping Police Security Bureau，Siping 136000，China；4.Department of Forensic Medicine,National Police University of China，Shenyang 110035，China)

Abstract:Using bone histological method,study feature identification of femur between hores and cattle.Significant differences were observed on 13 indicators such as number of osteon etc among 25 indicators selected for ananlysis .Establish mathematical modle for species identification based on these indicators,the discrimination reaches 97.0%.

Keywords:horse；cattle；femurs；histological structure；species identification

[中图分类号]D 919.2[学科代码]820·3065

[文献标志码]A

[作者简介]费青(1957—)，男，主任法医师，主要从事法医病理研究学.

[基金项目]国家科技支撑计划资助项目(2007BAK26B04).

[收稿日期]2015-08-20

[文章编号]1000-1832(2016)01-0106-04

[DOI]10.16163/j.cnki.22-1123/n.2016.01.022