Судебно-медицинские знания востребованы в различных видах общественной деятельности: здравоохранении, образовании, науке и т.д. Увеличение числа техногенных катастроф, террористических актов и природных бедствий значительно повышают роль судебной медицины и требования к качеству судебно-медицинских экспертиз в современных условиях. Особую теоретическую и практическую значимость приобретает проблема идентификации личности [1, 2]. Многие погибшие имеют признаки насильственной смерти и следы сокрытия преступления, а их паспорта находятся в руках преступников. Трупы неизвестных людей хоронят неопознанными, что приводит к нарушению прав лиц, потерявших близких (невозможность создания новых семей, вступления в права наследования имуществом пропавшего члена семьи, получения социальной поддержки, положенной при потере кормильца, и т.д.) [3, 4].

Значительно возросло число производственных, антропогенных катастроф, экстремистских атак с массовыми человеческими жертвами. Обстоятельства и причина смерти в большинстве подобных случаев очевидны, поэтому основная задача судебно-медицинского исследования — установление личности погибших [5]. Большой объем работ, разброс фрагментов тел и повреждение не только мягких, но и костных тканей затрудняют идентификацию личности погибшего. В подобного рода ситуациях первоочередное значение приобретает сортировка частей разрушенных трупов по общим признакам: пол, возраст, раса, рост и др.

К наиболее важным диагностическим признакам относится возраст [6, 7]. По проблеме возрастной морфологии много публикаций, однако в судебной медицине аналогичных работ, посвященных установлению биологического возраста и его корреляции с паспортным, недостаточно. Продолжение научных исследований, направленных на развитие и совершенствование методов определения возраста, крайне актуально. В настоящее время существует необходимость в расширении спектра применяемых современных методов исследования, использования как можно большего количества органов и систем для более точного и полного анализа, в первую очередь биологического возраста человека, с последующим созданием принципиального алгоритма.

Цель исследования — методологическое обоснование и объективизация биологических маркеров старения для судебно-медицинской идентификации личности в случаях чрезвычайных ситуаций (ЧС) с массовыми человеческими жертвами.

Материал и методы

Материалом исследования послужили обзоры опубликованных мета-анализов. Провели системный анализ результатов современных научных исследований в области возрастной морфологии, в том числе изменений костной, хрящевой, нервной и соединительной тканей, фундаментальных положений о механизмах и основах онтогенетического развития организма, основных закономерностей инволютивных изменений, научных представлений о гетерохронии, гетеротопии и гетерометрии развития организма [2, 3, 7]. При анализе учитывали методологию, использованную в каждом исследовании, для подтверждения ее валидности. Описательным методом обобщили и структурировали полученные данные.

Результаты и обсуждение

Кости обладают большим набором изменчивых признаков и, что особенно важно, сохраняются длительный срок после наступления смерти. Изучили возрастную динамику структуры большеберцовой кости и установили общие закономерности старения, механизмы инволютивных изменений, выявили многочисленные условия, влияющие на темпы и характер эволюции костей скелета [7, 8]. Так, синостозирование (эпифизарная хрящевая пластинка) в дистальном эпифизе большеберцовой кости обнаружили у лиц до 18 лет. Линии роста, отделяющие суставные хрящи от костной ткани, наблюдали только у лиц старше 18 лет. Сочетание состоявшегося синостозирования и наличия линии роста выявили у лиц старше 18 лет. У детей количество эндотрабекулярных остеонов в губчатом веществе большеберцовой кости невелико, в зрелом возрасте их число достигает максимума, а в пожилом и старческом возрасте резко снижается. С возрастом у детей и подростков увеличивается толщина трабекул эпифизов большеберцовой кости. После 18 лет этот показатель стабилизируется, а с 35 лет толщина балок начинает уменьшаться. В губчатом веществе эпифиза большеберцовой кости у лиц старше 50 лет значительно сокращается толщина костных трабекул и субхондральной пластинки. В различных возрастных группах сила связи микроостеометрических признаков различна, т. е. структуры костной ткани изменяются с возрастом несинхронно. С общебиологических позиций этот факт объясняется тем, что становление и деградация биологических структур зависят от внешних и внутренних условий. Многие из условий имеют индивидуальное значение, что выражается в прогерии или задержке развития.

Анализ количественных признаков позволил установить морфометрические параметры, имеющие наибольшие коэффициенты корреляции с возрастом, создать метрическую базу данных и предложить уравнения регрессии для определения возраста. В результате разработали комплекс моделей установления возраста человека для разных возрастных групп. Наиболее точно (до 1,5 года) возможно определить возраст для группы 18—30 лет [7].

С помощью гистологического, морфометрического, рентгенологического и математического методов изучили возрастные изменения морфологии щитовидного хряща. Получили морофометрические характеристики щитовидного хряща в различные периоды жизни (изменение площади костной, хрящевой и жировой тканей, количество трабекул и др.). Установили выраженное увеличение доли костной ткани и характерное изменение количества костной и хрящевой тканей, что подтверждает общепринятую теорию о росте и развитии организма человека по фазам роста и асинхронном обновлении органов [9, 10].

Рентгенологический метод и современные компьютерные технологии позволили определить планиметрические признаки биологического возраста по рентгенограммам кисти. Проанализировали две системы признаков старения кисти — измерительные характеристики и дискретные неметрические признаки, оцениваемые в баллах.

По результатам анализа разработали методику учета признаков старения костей кисти в баллах по степени их выраженности. Выделили три возрастных интервала, в каждом из которых определили закономерность возрастных изменений костей кисти. У лиц 20—24 лет первым признаком старения является апиостоз — краевое костное разрастание ногтевой бугристости примерно на всех дистальных фалангах. Более раннее начало старческих проявлений отмечается в участках кисти, которые созревают раньше в процессе индивидуального развития. Затем быстрое накопление признаков апиостоза в баллах происходит на IV и III и медленнее — на II и V пальцах. Экзостозы (костные разрастания на диафизах дистальных и средних фаланг) появляются в интервале от 23 до 26 лет. После 30 лет накопление признаков экзостоза идет намного быстрее, у лиц старше 50 лет приобретает лавинообразный характер. С 30-летнего возраста отмечается сужение суставных щелей, достигающее максимальных значений после 50 лет [11, 12].

Минеральная насыщенность может являться одним из дополнительных признаков определения возраста. Исследования подтвердили целесообразность ее измерения на рентгенограммах костей кисти [13]. Выявили, что минеральная плотность костей до 30 лет практически не изменяется, а в старших возрастных группах достоверно уменьшается. Данный параметр можно использовать наряду с другими признаками при составлении регрессионных уравнений для вычисления биологического возраста человека в судебно-медицинских целях. Эти результаты подтверждаются проведенными морфометрическими исследованиями недокальцинированных препаратов большеберцовой и бедренной костей. Установлено статистически достоверное увеличение средней плотности и доли в поле зрения темноокрашенных ализариновым красным S-остеонов, интенсивность окраски которых обусловлена степенью минерализации костной ткани, в возрастном интервале от 27 до 50 лет. Именно в этом интервале степень минеральной насыщенности максимальна и больше по сравнению с величиной этого показателя в предыдущей возрастной группе (18—27 лет) более чем в 2 раза, а в последующем, после 50 лет, снижается [8, 13].

С помощью антропометрического, рентгенологического и морфометрического методов изучили возрастные изменения спинки турецкого седла, блюменбахова ската, лобных и клиновидных пазух и сустава Крювелье. Выявили тенденцию изменения их размеров в течение жизни. По результатам математического анализа разработали регрессионную модель прогноза возраста. Показатели иволютивно-дегенеративных признаков сустава Крювелье по балльной шкале (0—6) наиболее сильно связаны с возрастом и позволяют более точно определять возрастной интервал. Для этого вычисляют балл инволюции сустава Крювелье (0—6), далее с помощью автоматизированной компьютерной программы «Gradient» определяют структуру губчатого вещества ската и спинки турецкого седла и, пользуясь программой «PjaPro», вычисляют координаты условных центров лобных и клиновидной пазух и соотношение размеров этих пазух. Полученные уравнения регрессионного анализа имеют диагностическую ценность для определенных возрастных периодов [14,15].

Кожа человека в достаточной мере отражает процессы всего постнатального онтогенеза и позволяет применять обширный спектр современных диагностических методов. Иммуногистохимическое исследование возрастной динамики апоптозассоцированных белков в эпидермисе кожи доказало возможность использовать иммуногистохимические маркеры Ki67, bcl-2, p53 в качестве количественных параметров комплексной оценки биологического возраста человека.

Белок Ki67 является маркером пролиферации и напрямую связан с делением клетки. Соответственно индекс пролиферации Ki67 в различных возрастных группах отражает тренд возрастных изменений. С возрастом увеличивается число кератиноцитов, экспрессирующих маркеров р53 в клеточном пуле базального слоя эпидермиса нормальной кожи, количество клеток с признаками апоптоза и снижается частота экспрессии bcl-2.

Максимум доли пролиферирующих клеток в эпидермальном слое кожи наблюдается в возрасте 19—21 года и удерживается на одном уровне в интервале от 25 до 45 лет. В качестве маркеров биологического возраста кожи предложено использовать эхоструктурные характеристики слоев кожи и параметры, характеризующие ее микрорельеф [16—18]. Изученные признаки достаточно удобны как количественная мера установлении возраста.

Исследование морфологии кожи методом высокочастотного ультразвукового сканирования позволяет путем визуализации слоев оценить возрастные изменения кожи через метрические показатели толщины, акустической плотности эпидермиса и дермы. Изменения кожи у мужчин от 20 до 39 лет характеризуются достаточно низким темпом, поэтому данный интервал считают периодом относительной стабилизации. Достоверные возрастные сдвиги показателей, характеризующих именно хроностарение, появляются у лиц старше 40 лет. Именно после 40 лет, после прохождения условного пика биологического развития, фиксируют выраженные инволютивные изменения микрорельефа кожи и эхоструктурных характеристик ее морфологии.

Происходящие преобразования обусловлены системными изменениями микроциркуляции с формированием морфофункционального симптомокомплекса:

— истончение дермы за счет основного вещества, коллагеновых и эластических волокон;

— изменение физико-химических свойств коллагена;

— изменение состава гидролипидной мантии и нарушение барьерных свойств кожи;

— уплощение сосочкового слоя вследствие атрофии и уплощения сосочков, что вызывает появление зон, лишенных капиллярных петель;

— увеличение числа рядов роговых клеток;

— замедление процесса десквамации.

У лиц старше 60 лет увеличивается дисперсия показателей и снижается связь исследуемых показателей с возрастом [7, 16—18].

Гистохимическими, иммуногистохимическими, ультраструктурными и биохимическими методами изучили возрастные изменения адренергической, холинергической и чувствительной иннервации сосудов, а также гранулоциты и капилляры головного и спинного мозга. Установили, что в раннем эмбриогенезе гранулосодержащие клетки опережают появление нервного аппарата сосудов, раньше достигают дефинитивного состояния и оказываются более устойчивыми в старости.

Вероятно, в соответствии с парадигмой дополнительности и дискретности происходит реализация программы гомеореза. Афферентный нервный аппарат в своем развитии опережает эфферентный. Адренергические нервные волокна выявляются на всех артериях позднее холинергических, а их концентрация с возрастом снижается раньше. Возрастная адаптация морфологического субстрата регуляции мозгового кровотока в старости происходит путем резкого снижения концентрации нервных проводников и возврата к нейроэндокринному механизму [19—21].

Изучение морфологического субстрата механизмов регуляции мозгового кровообращения выявило значительные изменения в постнатальном онтогенезе. Морфометрические параметры капиллярного русла характеризуются высокими темпами прироста в прентальном онтогенезе. Постепенно величина их повышается и достигает дефинитивных значений до 17 лет. В период от 17 до 55 лет значение показателей стабилизируется и сокращается у лиц старше 55 лет. Изменение величины исследованных показателей четко связано с областью исследования, иллюстрируя гетеротопию возрастных изменений в рамках исследуемой системы. Развитие капиллярной сети опережающими темпами происходит в древнем мозге. Инволютивные изменения капилляров появляются прежде в промежуточной коре, затем в старой и древней [7].

Индивидуальная генетическая уникальность каждого организма составляет генетическую идентичность всех его клеток и тканей; отмечаются устойчивость, сохранность и неизменность в течение всей жизни индивидуализирующих признаков. В основе молекулярно-генетического метода лежит анализ Т-клеток, которые постоянно обновляют новые рецепторы на своей поверхности. Они «отрезают» фрагменты ДНК и «составляют» из них новые последовательности. «Отходами» этого процесса являются круговые фрагменты ДНК, не несущие никакой функции. В результате подсчета таких структур установили, что с возрастом их число уменьшается, так как организм производит все меньше и меньше Т-клеток. При анализе этих параметров можно определить биологический возраст с точностью до 10 лет [22].

Онтогенез представляет собой сложный морфогенетический процесс индивидуального роста и развития организма. Это результат многочисленных метаболических процессов, деления клеток, увеличения их размеров, дифференцировки, формообразования тканей, органов и их систем. Биологический возраст отражает основные характеристики онтогенетического развития и прежде всего гетерохронность роста, созревания и старения на разных уровнях организации. Одного универсального критерия биологического возраста не существует. Ряд критериев зрелости хорошо «работает» только в ограниченном хронологическом интервале и часто имеет слишком широкий спектр индивидуальной вариабельности, характеризуясь в большинстве случаев высокой периодичностью и цикличностью [7].

Анализ результатов проведенных исследований позволяет сделать вывод, что возрастная динамика соединительной, хрящевой, нервной и костной тканей отличается большим разнообразием. Гетерохрония, гетеротопия и гетерометрия возрастных изменений могут быть объяснены генетически детерминированной интенсивностью функционирования и реализацией приспособительных механизмов развития, что приводит к неравномерной регенерации. Старение всего организма в целом происходит прежде всего в соответствии с закономерностями гетерохронии (разновременность), которая проявляется в том, что разные функции снижаются с неодинаковой скоростью у одного и того же человека. На практике это означает, что уровень диагностической значимости каждого признака в разные периоды жизни различен.

По Ю.И. Пиголкину, период роста и развития, до 18 лет, характеризуется активными процессами и наибольшими коэффициентами корреляции параметров для всех исследованных тканей: соединительной, хрящевой, нервной и костной. Период стабилизации имеет различные временные интервалы. Для костной ткани это возрастной отрезок 30—50 лет [2, 3, 7]. Ряд параметров в эту стадию продолжает изменяться, причем существенно меняются только те структуры, перестройка которых необходима для приспособления к изменениям механической нагрузки и минерального обмена, например остеоны. Эти процессы отражают сущность гетеротопии и гетерометрии постнатального онтогенеза [8]. В щитовидном хряще в возрастном интервале от 19 до 35 лет только появляются участки костной ткани, представленные костными трабекулами с ретикулярной и жировой тканью. В возрасте 36—60 лет костная ткань занимает в щитовидном хряще до половины площади препарата, причем изменяются параметры ее основных составляющих элементов: увеличиваются площадь и длина трабекул, площадь жировой и ретикулярной тканей [9]. Неинвазивная оценка морфологии возрастных изменений кожи позволила зафиксировать стабильность изученных параметров на протяжении от 20 до 39 лет [18]. Созревание сосудисто-нервного аппарата спинного мозга наступает к 17 годам и, достигнув в этом возрасте своего максимального значения, не меняется до 45—54 лет. Стабилизация морфометрических параметров капиллярного русла происходит в период от 17 до 55 лет.

Следующий период постнатального онтогенеза — период инволютивных изменений для каждой из тканей — также характеризуется своим временным интервалом [19, 20]. Процессы, приводящие к остеопорозу и фактически являющиеся его ранними стадиями, свойственны всем людям, начинаются в длинных трубчатых костях уже после 27—30 лет и закономерно усиливаются с возрастом [8]. В щитовидном хряще только у лиц старше 61 года наблюдается полное замещение хрящевой ткани на костную. В костной ткани отмечается преобладание жировой составляющей над ретикулярной [9]. Возрастная инволюция кожи в зависимости от параметра наиболее четко проявляется в период от 40 до 60 лет [8]. Прогрессирование инволютивных изменений сосудисто-нервного аппарата спинного мозга регистрируется после 65 лет. Инволютивные процессы в гранулосодержащих клетках наступают значительно позже, чем в сосудисто-нервном аппарате кровеносных сосудов, что имеет свой биологический смысл. Роль нервной системы в регуляции мозговых сосудов постепенно снижается вследствие нарушения прямых нервных связей с мышцами, уступая место биологически активным веществам гранулосодержащих клеток. Так, тканевые базофилы могут играть роль элементов гуморальной системы, а гистамин может выступать в роли медиатора. В этой связи обращает на себя внимание увеличение числа тканевых базофилов в тканях в некоторых органах у лиц пожилого возраста. В данном случае речь идет о проявлениях принципов иерархичности, кооперирования, дополнительности и дискретности.

Выраженность процесса старения неодинакова для различных органов и разных структур одного и того же органа. На протяжении длительного периода жизни (до 45 лет) содержание биогенных моноаминов в сосудах мягкой мозговой оболочки спинного мозга остается практически неизменным. Только у лиц старше 75 лет найдены достоверные отличия по сравнению со зрелым возрастом [19—21]. Таким образом, отмеченная асинхронность возрастных изменений свидетельствует, что уровень диагностической значимости каждого признака в разные периоды жизни различен. Именно поэтому разбивка всего диапазона возраста на интервалы и разработка для каждого из них отдельного уравнения регрессии позволяют получить значительно более точные результаты. Ткани, проходя в своем развитии стадии созревания, стабилизации и инволюции, характеризуются индивидуальными реперными точками — возрастными периодами, в которых степень фиксируемых изменений максимально выражена. Следовательно, увеличение количества исследованных тканей и органов позволит сократить ошибку между биологическим и календарным возрастом. Так, изменения костной ткани медленно нарастают с возрастом, а сдвиги в ряде структур мозга возникают поздно, но быстро прогрессируют, нарушая его функцию, т.е. развиваются с различной скоростью, иллюстрируя принцип гетерометрии [8, 19, 20]. Отмечена также разнонаправленность возрастных изменений. Например, толщина костных балок уменьшается, а количество остенов с повышенной степенью минерализации параллельно с этим увеличивается.

Анализ показал, что использованные в приведенных методиках возрастные критерии соответствуют общим требованиям к показателям биологического возраста, которые сформулированы В.М. Дильманом [23] и доработаны О.М. Павловским [24]. Для всех параметров характерны «измеряемость» (воспроизводимость), универсальность. Большинство из них имеет прогрессирующий характер изменений, характеризуется закономерностью изменения и скоррелированностью (наличие связи с определенными эндогенными и экзогенными факторами).

Таким образом, исследования с помощью системного анализа в рамках теории функциональных систем на основе учений о тождестве и дифференциации позволяют сформулировать новое научное направление — судебно-медицинское определение возраста при идентификации личности при ЧС с массовыми человеческими жертвами; научно обосновать теорию цифровой судебно-медицинской диагностики возраста; выявить общие закономерности развития и показать некоторые отличия возрастной адаптации соединительной, хрящевой, нервной и костной тканей, включающие явления гетерохронии, гетеротропии и гетерогенности. Гомеорез изученных структур осуществляется на принципах иерархичности, кооперирования, дополнительности и дискретности. Предложенная методологическая основа, обосновывающая онтогенетические механизмы, объективизирует биологические маркеры возраста. Разработанные на базе общей платформы морфометрических признаков регрессионные уравнения цифровых моделей старения значительно повышают точность определения биологического возраста человека.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 19-07-00982 а.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.