Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6093(2023) 이 기사 인용
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사망 시간 추정은 법의학에서 가장 중요한 문제 중 하나입니다. 여기에서는 개발된 생체시계 기반 방법의 적용성, 한계 및 신뢰성을 평가했습니다. 우리는 실시간 RT-PCR을 통해 사망 시간이 정의된 318개의 죽은 심장에서 시계 유전자인 BMAL1 및 NR1D1의 발현을 분석했습니다. 사망 시간을 추정하기 위해 아침 사망과 저녁 사망에 대해 각각 NR1D1/BMAL1 비율과 BMAL1/NR1D1 비율이라는 두 가지 매개변수를 선택했습니다. NR1D1/BMAL1 비율은 아침 사망에서 유의하게 높았고, BMAL1/NR1D1 비율은 저녁 사망에서 유의하게 높았습니다. 성별, 연령, 사후 간격 및 대부분의 사망 원인은 영유아와 노인, 심각한 뇌 손상을 제외하고 두 매개 변수에 유의미한 영향을 미치지 않았습니다. 비록 우리의 방법이 모든 경우에 효과가 있는 것은 아니지만, 우리의 방법은 시체가 안치된 환경에 크게 영향을 받는 고전적인 방법을 보완한다는 점에서 법의학 실습에 유용합니다. 그러나 이 방법은 유아, 노인, 심각한 뇌 손상 환자에게는 주의해서 적용해야 합니다.
종종 극도로 어려운 사망 시간 추정은 법의학 실무에서 가장 중요한 작업 중 하나입니다. 현재까지 사망 시간을 추정하는 수많은 방법이 개발되었습니다1,2. 지난 10년 동안 조직 나노 역학3, 질량 분석 기반 정량적 단백질체학4, 구강 미생물 군집 분석5 및 마이크로 RNA 분석6과 같은 다양한 혁신적인 기술이 도입되어 사후 간격을 추정하여 이 분야에 상당한 진전을 가져왔습니다. 그러나 이러한 방법의 대부분은 사망 이후의 시간을 추정하지만 사망 시간을 추정하지는 않습니다. 현재의 사망 시간 추정 방법은 여전히 만족스럽지 않습니다.
시간생물학의 발전은 시간 약리학, 시간 요법, 수면 장애 치료 등 다양한 의료 분야에서 큰 영향과 발전을 가져왔습니다7,8,9,10,11,12,13,14. 연대생물학은 법의학, 특히 사망 시간 추정에 기여할 수 있습니다. 그러나 시간생물학의 법의학적 적용은 매우 제한적입니다. 우리가 아는 한, 현재 법의학 조사에 연대생물학을 적용한 보고서는 단 하나뿐입니다. 이 보고서에서는 송과체, 혈청 및 소변의 멜라토닌 농도를 기반으로 사망 시간을 추정했습니다15. 따라서 우리는 사망시각 추정에 생체시계를 적용하려고 노력하였다. 2011년에 우리는 마우스 모델을 사용하여 사망 시간 추정에 시간생물학을 처음으로 법의학 적용한 것을 보고하고 이 방법을 몇 가지 부검 사례에 적용했습니다16. 이전 보고서에서 우리는 일주기 시계 시스템에서 뇌 및 근육 아릴 탄화수소 수용체 핵 전위 유사 1(BMAL1 또는 ARNTL)과 핵 수용체 서브패밀리 1 그룹 D 구성원 1(Rev-Erbα, NR1D1)이라는 두 가지 주요 발진기 유전자를 사용했습니다. 신장, 간, 심장의 생체시계를 읽는 것입니다. 이 두 시계 유전자는 반대 위상으로 진동하기 때문에17,18, NR1D1/BMAL1 비율은 각 유전자 발현의 일주기 진동을 증폭시킵니다. 우리는 우리 방법의 법의학 실무 적용 가능성을 입증했지만 제한된 수의 부검 사례만 조사했기 때문에 방법의 신뢰성과 한계를 명확히 할 수 없었습니다.
개발 이후 우리는 부검 사건의 사망 시간을 추정하는 일상적인 관행에 이 방법을 적용했습니다. 본 연구에서는 우리 부서에서 사망 시간이 알려진 318건의 부검 사례에 대한 적용 결과를 기반으로 방법을 평가했습니다. 생체시계를 기반으로 사망 시간을 추정하는 방법의 실제 적용 가능성과 한계를 보여줍니다.
NR1D1/BMAL1(N/B) 및 BMAL1/NR1D1(B/N) 비율은 사망 시간에 대해 플롯되었으며 각각 6:00 및 18:00 부근에 명확한 피크가 나타납니다(그림 1a 및 b). 시계 유전자 발현은 시체에서도 정확하게 감지될 수 있습니다.
30 h postmortem interval (n = 68). The N/B and B/N ratios in both groups showed peaks in the morning and evening, respectively, indicating that the post-mortem interval had virtually no effect on them (Fig. 4a–f). However, there was no significant difference in the B/N ratio between the evening and noon time domains in the > 30 h post-mortem interval group (Fig. 4d). This is likely due to the small number of cases (n = 9) in the noon time domain of the > 30 h post-mortem interval group. The N/B ratio in the morning and the B/N ratio in the evening were plotted against the postmortem interval; the results indicated that the ratios are independent of the postmortem interval (Fig. 4e and f)./p> 30 h (open circles, n = 68). The N/B (c) and B/N (d) ratios in four-time domains were examined in the < 30 h (closed columns) and > 30 h (open columns) postmortem interval groups by multiple comparison tests. The N/B ratios in the 3:00–8:59 time domain (e) and the B/N ratios in the 15:00–20:59 time domain (f) were plotted against postmortem interval. **p < 0.01, 3:00–8:59 time domain versus other time domains; ##p < 0.01, 15:00–20:59 time domain versus other time domains./p> 25 were deaths occurring from 1:00 to 10:00 (n = 40), and those where the ratio was > 40 were deaths occurring from 3:00 to 9:00 (n = 23) (Fig. 7a). On the other hand, all cases where the B/N ratio was > 1.5 were deaths occurring from 14:00 to 22:00 (n = 39), and those where the ratio was > 4 were deaths occurring from 15:00 to 20:00 (n = 11) (Fig. 7b). However, only 24.8% (79/318) of morning and evening deaths were predicted by our method, and low values of N/B and B/N ratios do not exclude morning and evening deaths. Therefore, although this method is not effective in all cases, it is still important in forensic practice because it complements conventional methods from a completely different perspective./p> 25 (red line) had a time of death between 1:00 and 10:00 (n = 40), and those with a ratio > 40 (blue line) had a time of death between 3:00 and 9:00 (n = 23). Temporal pattern of the B/N ratio in the hearts of the deceased. (b) Cases with B/N ratio > 1.5 (red line) had a time of death between 14:00 and 22:00 (n = 39), and those with a ratio > 4 (blue line) had a time of death between 15:00 and 20:00 (n = 11)./p> 90 years old, n = 14) cases as well as those with long postmortem intervals (> 48 h, n = 11) were examined in a limited number. It is known that circadian rhythms such as body temperature and nocturnal sleep onset appear within 60 days after birth21. Moreover, the circadian oscillation of clock gene expression in the SNC (suprachiasmatic nucleus) and some peripheral tissues has been confirmed in nonhuman primate fetuses21, suggesting that clock gene expression in the heart of human infants may also show circadian oscillation. Therefore, the biological clock-based estimation of the time of death seems to be applicable to infant cases. However, maternal melatonin affects clock gene expression in nonhuman primate fetuses22, indicating that the breastfeeding pattern might affect the circadian clock in infants. Therefore, differences in clock gene expression patterns between the infant's and adult's heart may be found in future research. On the other hand, it has been reported that aging significantly affects the circadian pattern of gene expression in the human prefrontal cortex, which might bring about changes in the circadian rhythm in old age23. Different circadian rhythms in older individuals, especially the feeding pattern, can affect biological clock gene expression19,20. Since the biological clock in the peripheral tissues is also under adrenergic control24, age-related changes in the beta-adrenergic neuroeffector system might alter the clock gene expression pattern in the heart of older adults25. Based on the above-mentioned facts, our method should be applied carefully to infants and older adults. Longer postmortem intervals might cause RNA deterioration26, which increases the uncertainty of the results. Since the number of cases in children, the elderly, and cases with a long postmortem interval is small, a study using an increased number of cases is necessary for a statistically meaningful discussion./p>