利用口腔细菌变化来估计死亡时间

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动物的口腔(oral cavity)是我们用来进食的构造,每天从这里进入的食物五花八门;也因此,住在口腔里的细菌也非常多元。根据近年的研究,口腔微生物体(oral microbiota)是人体第二大微生物群落,占全身所有微生物的 26%;第一大是肠道(29%)、第三为皮肤(21%)、第四是呼吸道(14%)、第五是泌尿生殖道(9%)。另有大约1%的微生物在血液中。

所有这些微生物的数目总和,大约跟一个 70 公斤的人的细胞数目相当。也就是说,人的一半其实是细菌!目前最炙手可热的领域是肠道菌,肠道菌被发现可以影响我们的生理、心理,甚至生物时钟都受被它们左右!

在生物菌相的研究中,有一个领域在近几年异军突起,虽然与我们的生理、心理无关,但对于法医学可说是相当重要,就是“死体微生物体”(thanatomicrobiome,thanat(o)-为“死”的意思)的研究。

死体微生物体顾名思义,就是研究尸体上微生物群落变化的一门科学。过去已有对死亡动物的微生物体变化、死亡人类的微生物体的变化进行研究;这次田纳西州立大学与西班牙的科学家合作,针对死亡人类的口腔菌丛变化进行研究。

前年田纳西州立大学发表的研究发现,不论男女老少,死亡后菌丛的变化大致上都差不多;虽然这或许可以用在法医学上估计死亡时间,但毕竟大体周围还有土壤,腐化过程中周围土壤的细菌当然也会加入这个人体有机物质飨宴中,要用来估计死亡时间会比较困难。

因此,这此研究团队选择了研究口腔菌丛在死后的变化。除了口腔菌丛是我们身体的第二大菌丛外,口腔中大约住着一千种细菌(对!你没看错!),所以看这一千种细菌随死亡消长,的确是很好的指标。

于是研究团队便开始收集口腔菌丛的资料。这次有三个捐赠者,一位是 80 岁的男性,前牙上排有固定假牙;第二位是 81 岁的女性,有缺牙;最后一位是 27 岁女性,牙齿没有任何问题。三位都是白人,死亡的原因都与感染无关。

研究团队每天用棉棒取样,直到肉体完全化尽、余下骨头为止。所取得的样品萃取出 DNA 后,定序并分析其 16S rRNA 序列。

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依据 Payne 氏的分类,人死亡后可分为五个时期:新鲜期(fresh)、发胀期(bloat)、活跃腐烂期(active decay)、进阶腐烂期(advanced decay)、腐烂残留期(putrid dry remains)

这五个时期口腔菌丛的变化,总体来看是这样的:

  • 未死以及死亡 1-5 天(新鲜期):口腔中主要为厚壁菌门(Firmicutes)与放线菌(Actinobacteria),但随着死亡的发生,它们的数目逐步下降。
  • 死亡 6-12 天:厚壁菌门再度增加,但此时的族群与新鲜期时的族群不同。新鲜期时可看到的乳酸杆菌(Lactobacillaceae)与葡萄球菌(Staphylococcaceae),此时被梭菌(Clostridiales)与芽孢杆菌(Bacillaceae)取代。这个阶段横跨了发胀期、活跃腐烂期、进阶腐烂期,发胀期可见的细菌包括Peptostreptococcaceae(梭状芽孢杆菌的一种)、拟杆菌(Bacteroidaceae)以及 Enterococcaceae;随着腐败程度加深、氧气愈来愈不足,梭菌在后期愈来愈多。到了进阶腐烂期,口腔菌丛主要的族群以 Gammaproteobacteria、假单胞菌(Pseudomonadaceae)、Alcaligenaceae 以及 Planococcaceae 为主;而腐烂残留期则只剩下杆菌(Bacilli)与梭状芽胞杆菌(Clostridia)了。

研究团队将得到的16S rRNA 与人类口腔微生物体数据库(Human Oral Microbiome Database)比对时发现,只有新鲜期的序列可以准确地比对到“种”的阶段,其他各时期都只能得到科、属阶段的资讯而已,显示口腔里面细菌成员的复杂度,超越了我们的想像。

另外,在死亡五天到七天时,Tenericutes 会短暂的出现。Tenericutes 也是肠道菌丛之一,不具有细胞壁,通常寄生于真核寄主内;或许随着腐烂的发生,在这段时间遗体的环境正好适合它们的生长。研究团队发现,Tenericutes 一定伴随着发胀期在口腔中出现,不论遗体在目测时是否有发胀的现象;也就是说,如果遗体的口腔有它的出现,可以大胆推测这个人大概死亡不会超过一周。

由于口腔内部与遗体表面的环境不同,在活跃腐烂期因为氧气不足,可看到能进行发酵作用的细菌(变形菌门 Proteobacteria Tenericutes)暂时取代了其他的细菌;但随着遗体组织被分解而减少,氧气的补给又慢慢回复之后,细菌的种类又出现此消彼长的现象。但不论遗体是男、女、老、少、假牙有无、牙齿多少,在生命终结后,口腔菌丛的变化大致上随着遗体分解而“照表操课”。未来应可随着样本逐渐增多,进行更细致的排序后,提供给法医作为死亡时间鉴定的佐证。

文 / 叶绿舒

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参考文献:
J. Adserias-Garriga et. al., 2017. Dynamics of the oral microbiota as a tool to estimate time since death. Molecular Oral Microbiology. DOI: 10.1111/omi.12191

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