溺亡后肠道菌群变化综述

马玉欣，马 渊，徐胜杰，宋积寿，马 琴，傅思武

西北民族大学医学部，甘肃 兰州 730030

在法医学中，死亡时间是指死后间隔时间（postmortem interval，PMI）或人体死亡后到法医推断所经过的时间，也就是从死亡发生到法医进行检验的时间区间[1]。从传统方法根据尸体温度、尸体现象、尸体腐败程度、胃肠内容物消化程度、膀胱尿量及昆虫变化等数据综合分析来推断PMI，到如今检测尸体体液中的生化变化、死后机体生物分子物质，如脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）、核糖核酸（ribonucleic acid，RNA）及蛋白质等物质的降解变化规律、超声反应、代谢组学、影像学及利用眼组织结构等众多方法综合推断PMI，为法医学提供了较好的方法。然而，受自身和环境的双重影响，溺亡尸体的变化较陆地更为复杂。目前，除了硅藻和生化检验等方法，随着对肠道菌群研究的逐渐深入，可利用基于肠道菌群16S rRNA 扩增子测序技术与机器学习算法来推断PMI[2]。

1 肠道菌群

肠道菌群是指人体肠道中存在的细菌总数，数量庞大，是人体细胞总数的10 倍。肠道菌群在出生前发育，于婴儿期和儿童期发展。人出生时，肠道内处于无菌状态，在出生后数小时到数月之间，细菌通过口腔和肛门侵入并迅速定植于肠道。肠道菌群的形成被视为物种之间对所需资源进行竞争和互利共生的结果。在人类生长发育的各个阶段，都有特定肠道微生物群的参与。这些微生物在维生素和氨基酸的合成、糖和蛋白质的代谢及矿物质的吸收方面发挥着重要的作用。其不仅参与体内稳态的维持和功能的发挥，还影响着尸体的分解过程，在尸体的腐烂过程中发挥着至关重要的作用[3]。

2 肠道菌群及其代谢产物的检测方法

过去一般采用培养法来检测肠道菌群，但由于肠道菌群大多为厌氧微生物，而能够进行培养的微生物种数仅占微生物总类的1%，随着微生物测序技术的发展，利用扩增子技术和宏基因组测序技术获得的微生物种群随PMI 变化的演替模式等信息可进行定量处理，通过将量化结果与人工智能算法结合，可以构建更准确的PMI 推断模型[4]。此外，由于肠道菌群可产生多种代谢产物，主要包括短链脂肪酸、色氨酸及其衍生物、胆汁酸等物质。可利用超高效液相色谱/四极杆飞行时间质谱法检测代谢产物，并根据其质子化离子的色谱图和特征，分析不同代谢产物的变化规律[5]，可以分析出肠道菌群的变化特征。

3 死亡后肠道菌群的变化

有研究发现，阑尾和横结肠的菌群种类存在差异，且阑尾的微生物种类比横结肠多，菌群多样性高，并且在尸体分解进程中，阑尾中的微生物群落具有一定的可推断的演替规律。随着PMI 的推移，厚壁菌门（firmicutes）及其亚类的相对丰度逐渐提升，而拟杆菌门（Bacteroides）及其亚类的相对丰度逐渐降低[6]。同时，机体外部的微生物开始于体内定植，不同尸体受年龄、种族、性别及饮食等因素影响，其肠道微生物的分布也会存在差异，有证据表明[7]，不同性别尸体的微生物群落组成存在一定的差异。Guo 等[8]发现，随着尸体的降解，肠道的微生物群中拟杆菌门（Bacteroides）和厚壁菌门（firmicutes）的数量不断下降，而变形菌门（proteobacteria）的数量则在不断上升。DeBruyn 等[9]对尸体盲肠中的微生物群进行连续采样和测序，结果表明，随着PMI 的推移，肠道菌群的丰富度显著增加，多样性显著降低。Hauther 等[10]对6 具腐烂尸体近端结肠的微生物群样本进行了DNA 测序，并使用RT qPCR 技术发现近端结肠中拟杆菌门（Bacteroides）和乳酸菌门（Lactobacillus）的相对丰度随PMI 的增加而呈指数式下降。

李欢等[11]对处死大鼠的直肠区进行了一定时间梯度擦拭采样，第1、5 天，肠球菌属（Enterococcus sp.）是肠道菌群中的优势菌群；第10、15、20 天，苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）为优势菌群，松鼠葡萄球菌（Staphylococcus squirrels）消失；粪肠球菌（Enterococcus faecalis）是第25、30 天的优势菌群。采用变性梯度凝胶电泳技术，发现样品菌群的多样性随PMI 的增加呈下降趋势，组内相似度也呈下降趋势。在尸体腐烂的活跃阶段，受腐烂菌群影响，产生了大量甲烷、硫氢化物、尸胺等腐败气体。随后，该团队研究人员[12]在类似研究中也发现，直肠样本的微生物多样性和丰富度随PMI 的增加而呈下降趋势。Jie Cao 等[13]采用16S rRNA 高通量测序技术，检测大鼠盲肠内容物中的肠道菌群，结果显示死后30 d 内大鼠肠道的微生物菌群总数未发生显著变化，但菌群多样性呈上升趋势，且其组成和结构发生了明显的变化，通过建立的PLS 回归（Partial least squares regression，偏最小二乘法回归）模型，发现PMI 与肠道菌群高度相关，呈一定的时序性变化趋势。以上结果均提示，肠道菌群的演替可以作为辅助PMI 推断的一大潜在指标。

4 溺亡后肠道菌群的研究进展

与陆地等环境状况相比，水中的环境更为复杂多样，受水流、温度、环境等诸多因素影响，极大地限制了法医工作者根据尸体现象和法医昆虫学对PMI的推断。在门水平上，变形菌门（proteobacteria）和厚壁菌门（firmicutes）在不同器官的微生物群落中占据主导地位[14-15]。与陆地尸体的研究结果相似，相关研究[15-16]表明，在尸体腐败后期，水中尸体肺部和盲肠中的梭状芽孢杆菌（clostridium）与淡水环境下的PMI 密切相关。有研究发现[17]，尸体在水环境下，厚壁菌门（firmicutes）随PMI 延长而逐渐增加，变形菌门（proteobacteria）随PMI 延长而逐渐减少。在尸体的整个腐烂进程中，拟杆菌门（Bacteroides）是主要微生物群。Zhang 等[18]基于水中小鼠的盲肠微生物群落构建了PMI 推断模型。死亡后14 d 内的平均绝对误差（mean absolute error，MAE）为0.818 d。但相关研究多集中于流速较慢的淡水中的尸体，复杂水环境中微生物群落的演替仍有待进一步研究。

5 总结与应用前景

综上所述，利用尸体肠道相关微生物群的演替模式进行PMI 推断具有一定的潜力，特别是采用基因测序技术检测尸体肠道微生物群的组成和演替，该方法相较于传统方法更具优势。与根据尸体现象推断PMI 相比，法医工作者的主观因素对PMI 的影响较小；与昆虫学等估计误差较高的方法相比，结合机器学习算法构建的PMI 推理模型的准确率已大幅提升。

目前仍然缺乏溺亡尸体中肠道菌群代谢产物随PMI 变化规律的有力证据，由于水中环境对肠道微生物的影响因素众多，关于其是否会影响PMI 的准确性还需进一步验证。未来有望发现和确立肠道菌群及其代谢产物的变化规律，建立尸体死亡时间肠道微生物信息数据库，为法医工作者提供更精确的判断PMI 的方法。