Наступление смерти характеризуется прекращением работы систем кровообращения и дыхания, что приводит к быстрому потреблению оставшегося кислорода, вызывая гипоксию клеток и их переход на анаэробный метаболизм. Соответственно, все локально доступные питательные вещества подвергаются катаболизму с помощью анаэробных механизмов, энергозависимые клеточные механизмы перестают функционировать, вызывая необратимые изменения в клетках и тканях организма. В результате развиваются так называемые трупные или посмертные изменения, внешне проявляющиеся охлаждением, образованием трупных пятен, трупным окоченением, высыханием и аутолизом [1—3].
Знания о виде и динамике развития подобных посмертных изменений имеют три важных аспекта. Первое — это необходимость их дифференцировки от прижизненно развившихся патологических процессов и заболеваний. Второе — использование их для определения давности наступления смерти, что наиболее актуально при проведении судебно-медицинской экспертизы. И третье — их учет при решении вопроса о потенциальной возможности использования тканей и органов для трансплантации.
К сожалению, до настоящего времени отсутствует единый общепринятый однозначный способ определения давности наступления смерти, поскольку требуется учет множества разнообразных эндогенных и экзогенных факторов. Для минимизации влияния подобной многофакторности рекомендовано использовать в качестве объекта исследования ткани или органы, в наименьшей степени зависящие от внешних влияний и имеющие достаточно стабильную внутреннюю структуру [4]. По мнению P. Huang и соавт. [5], одним из таких органов является печень, характеризующаяся однородным клеточным составом и равномерным развитием процессов аутолиза.
Цель работы — анализ данных литературы, посвященной изучению посмертных морфологических измененияй ткани печени и использования их для определения давности наступления смерти.
Материал и методы
В основу работы положен анализ научных публикаций, представленных в базах данных eLibrary и National Center for Biotechnology Information (PubMed и PubMed Central). Поиск осуществляли по словам «давность смерти», «печень», «посмертные изменения». Дополнительные источники были выбраны из списков литературы анализируемых статей. В обзоре представлены данные о структурных изменениях клеток и ткани печени, отражающие ее посмертные изменения и используемые для определения давности смерти.
Результаты и обсуждение
Согласно данным литературы, для выявления посмертных изменений печени используются в основном морфологические, биохимические, микробиологические и молекулярно-биологические методы исследования.
Наиболее простым и надежным практическим методом определения давности смерти, особенно в течение 18—24 ч после смерти, считается оценка степени охлаждения трупа путем измерения температуры кожных покровов и внутренних органов. Обычно окружающая среда холоднее температуры тела, поэтому после смерти отмечается снижение температуры тела человека в среднем на 0,8 °C/ч [6]. В этой связи следует указать на исследования L.M. Al-Alous и соавт. [7, 8], направленные на определение при помощи микроволновых зондов температуры печени, головного мозга и прямой кишки обнаженных или накрытых двумя одеялами трупов в течение 60 ч после смерти. Авторы установили, что средняя температура печени в момент смерти составляла 27,5±3,1 и 32,7±2,9 °C у обнаженных и накрытых одеялами тел соответственно [8], в посмертном периоде было отмечено снижение температуры печени, выраженное в большей степени у обнаженных трупов [7].
В результате применения тепловизора Е.П. Бабкина и С.А. Долотин [9] также выявили значимую динамику снижения температуры в травмированных и интактных областях печени лиц, погибших от механической травмы, что может быть использовано в качестве критериев установления давности наступления травмы и смерти. При этом более высокие температурные показатели наблюдались непосредственно в области травмирования и в сравнении с нетравмированными участками печени составляли в среднем 4—5 °C.
Известно, что посмертная остановка кровотока приводит к гипоксическим повреждениям клеток органов и тканей, что проявляется набуханием клеток, их вакуолизацией и повреждением мембран, снижением содержания аденозинтрифосфата, увеличением внутрицитоплазматического кальция и образованием активных форм кислорода. Все это приводит к гибели клеток и инициации процессов посмертного аутолиза, представляющего собой процесс денатурации внутриклеточных белков и нуклеиновых кислот, свертывания белка и ферментативного расщепления ультраструктур клеток.
Соответственно, основным морфологическим признаком посмертных изменений является аутолиз органов и тканей, изучению динамики которого посвящены как экспериментальные работы на животных, так и исследования тел погибших. При этом признаки аутолиза могут быть определены при гистологическом, гистохимическом или электронно-микроскопическом исследовании.
Так, еще в 1972 г. W.C. Nunley и соавт. [10] изучили особенности ультраструктурных изменений гепатоцитов крыс-самцов линии Sprague-Dawley в течение первых 24 ч после гибели животных. Самые ранние посмертные изменения были зарегистрированы через 4 ч в гранулярной эндоплазматической сети в виде расширения ее цистерн и в митохондриях, принимающих преимущественную округлую форму. Набухание цистерн гранулярной эндоплазматической сети наблюдалось в течение 21 ч после гибели крыс, а затем, через 24 ч, было отмечено уменьшение его профилей, но с наличием рибосом. В митохондриях через 13 ч определялись агрегация матрикса и дефекты крист, через 24 ч — лишь единичные кристы с визуализацией наружной и внутренней мембран. Через 8 ч после гибели гепатоциты характеризовались более электронно-плотным и однородным ядрышком, а через 21 ч — агрегацией и маргинацией гетерохроматина. Изменения лизосом были выражены в меньшей степени: через 21 ч отмечалось увеличение их размеров и плотности гранул, через 24 ч они локализовались преимущественно по периферии цитоплазмы со стороны желчных канальцев, в том числе с признаками разрыва их мембран [10].
В результате сравнительного электронно-микроскопического изучения органов 18 крыс-самцов линии вистар Y. Tomita и соавт. [11] установили, что посмертные изменения гепатоцитов развиваются позже по сравнению с клетками почек, но раньше, чем в сердце. Наиболее характерными признаками посмертных изменений клеток печени, которые, по мнению авторов, можно использовать для определения давности посмертного периода, являются агрегация хроматина в ядрах, уменьшение количества крист в митохондриях и набухание цитоплазмы через 1 ч, появление электронно-плотных аморфных включений в митохондриях гепатоцитов через 15 ч после гибели животных.
Особого внимания заслуживают результаты специального обзора, содержащего данные посмертного электронно-микроскопического изучения клеток органов и тканей, включая печень [6]. А также временнýю характеристику изменений ультраструктур, развившихся в первые 24 ч после гибели экспериментальных животных. В заключении своего обзора S. Hostiuc и соавт. [6] указали на потенциальную возможность оценки посмертного интервала, по данным электронной микроскопии, отметив, что скорость и выраженность изменений ультраструктур значительно отличаются в разных органах (наиболее чувствительной является поджелудочная железа).
Следует также добавить, что посмертные ультраструктурные изменения зависят от вида животного и человека. Так, в условиях одинаковой температуры аутолиз гепатоцитов менее выражен в печени человека по сравнению с крысами [12]. Известно, что посмертные изменения существенным образом зависят от температуры: более низкая температура сопряжена с более медленным развитием процессов аутолиза. Последнее подтверждается данными о лизисе ядерной мембраны гепатоцитов через 4 ч при 28 °C и видимой ее сохранности через 12 ч при 8 °C [12].
Выявленные межвидовые отличия в скорости и выраженности развития процессов аутолиза находят свое отражение и при гистологическом изучении препаратов ткани печени, визуализация которых запаздывает по сравнению ультраструктурными изменениями.
При анализе гистологических препаратов, окрашенных гематоксилином и эозином, печени морских свинок, находившихся после смерти при температуре 22 °C, наблюдались исчезновение базофилии и появление эозинофильной окраски цитоплазмы гепатоцитов через 3 ч после гибели [13]. Через 9 ч отмечалось появление вакуолизации цитоплазмы гепатоцитов с постепенным ее увеличением к 36 ч. Через 9 ч также определялось снижение окраски ядерного хроматина, а через 48 ч — кариолизис порядка 25% гепатоцитов. Спустя 6 ч после гибели животных наблюдались признаки индивидуализации гепатоцитов в виде диссоциации отдельных клеток или их групп, через 48 ч подобные изменения затрагивали около 25% гепатоцитов. Кроме того, через 6 ч визулизировались признаки кариопикноза отдельных холангиоцитов, а через 18 ч — отделение эпителия внутрипеченочных желчных протоков от базальной мембраны. Через 24 ч отделение холангиоцитов от базальной мембраны наблюдалось в большинстве желчных протоков, признаки же кариопикноза большинства холангиоцитов были зарегистрированы через 48 ч.
Аналогичные гистологические признаки аутолиза были отмечены и N. Wenzlow и соавт. [14] в ткани печени 12 здоровых лошадей в течение 72 ч после их эвтаназии. Следует отметить, что морфологическому исследованию подвергались фрагменты размером 20×20×5 см, вырезанные из печени и находившиеся при температуре 22 или 8 °C. На препаратах ткани печени, хранившейся при температуре 22 °C, авторами выявлено линейное увеличение межбалочных пространств и размежевание («индивидуализация») гепатоцитов, (p≤0,0001), выраженные пикноз (p=0,030) и отделение холангиоцитов от базальной мембраны желчных протоков (p=0,0001) при увеличении длительности посмертного периода. В образцах, находившихся при 8 °C, отмечалось увеличение количества пустых вакуолей разного размера и формы в цитоплазме гепатоцитов (p=0,02) и выраженное отделение холангиоцитов от базальной мембраны внутрипеченочных желчных протоков (p=0,0003) [14].
Наличие вакуолей в цитоплазме гепатоцитов может быть проявлением как гидропической (вакуольной) дистрофии, т.е. прижизненно развившимся общепатологическим процессом, так и посмертной вакуолизации клеток. В этой связи интерес представляет исследование X. Li и соавт. [15]. Для выявления особенностей посмертной вакуолизации гепатоцитов авторы изучали самцов и самок крыс Sprague-Dawley, получавших и не получавших еду. После эвтаназии в результате нахождения в закрытом помещении с CO2 животные подвергались вскрытию либо сразу, либо через 5, 10 и 25 мин после прекращения дыхания. В результате X. Li и соавт. [15] установили, что вакуолизация гепатоцитов была несколько более выраженной у крыс, не получавших еду, и развивалась раньше у самцов по сравнению с самками. При этом внутрицитоплазматические вакуоли были одиночными или множественными, округлой или овальной формы, часто хорошо отграниченными, со смещением ядер гепатоцитов. Некоторые вакуоли были прозрачными, но бóльшая часть имела зернистое и/или фибриллярное содержимое белесоватого или эозинофильного цвета. Подобное неоднородное окрашивание часто наблюдалось в пределах одной вакуоли или вакуолей в одном гепатоците. По мере увеличения длительности посмертного периода вакуоли увеличивались в размерах и количестве, с распространением от центрилобулярных гепатоцитов к перипортальным клеткам.
При ШИК-окраске препаратов гранулы гликогена определялись в цитоплазме гепатоцитов и отсутствовали в вышеописанных вакуолях. В то же время при иммуногистохимическом исследовании в них установлено наличие альбумина, также как и в плазме крови синусоидов [15]. При электронной микроскопии внутрицитоплазматические вакуоли в гепатоцитах и эндотелиальных клетках не имели плазматической мембраны и содержали материал, морфологически аналогичный плазме крови синусоидов печени. При этом иногда вакуоли сообщались с пространством Диссе или синусоидами [15]. По мнению авторов исследования, подобные вакуоли возникали в гепатоцитах посмертно в результате притока плазмы в цитоплазму клеток. Их образование было связано с застоем крови в синусоидах, сопровождалось увеличением массы печени и зависело от давности наступления смерти.
Основными факторами развития посмертной вакуолизации гепатоцитов считают аноксию органа и высокое внутрипеченочное кровяное давление [15, 16]. Аноксия приводит к повышению проницаемости гепатоцитов, а высокое венозное или внутрипеченочное кровяное давление способствует проникновению плазмы крови из синусоидов в гепатоциты с образованием соответствующих вакуолей. Выраженная аноксия и/или высокое внутрипеченочное кровяное давление характеризуются более быстрым и выраженным образованием внутрицитоплазматических вакуолей в гепатоцитах. Напротив, вакуоли в гепатоцитах практически не наблюдались, если сразу после смерти животные истекали кровью [16, 17].
Первоначальные проявления посмертного аутолиза в клетках печени человека также выявляются при электронно-микроскопическом исследовании. По данным R. Karadžić и соавт. [12], ультраструктурные изменения гепатоцитов наблюдались уже через 6 ч после наступления смерти. Именно поэтому для выявления прижизненных ультраструктурных внутриацинарных особенностей повреждения гепатоцитов и клеток Купфера у больных, умерших вследствие эндотоксикозов, и дифференцировки их от посмертных изменений нами был использован материал ранних, в пределах 1,0—1,5 ч после констатации смерти, патолого-анатомических вскрытий [18, 19].
На гистологических препаратах начальные признаки размежевания гепатоцитов и дезорганизации печеночных балок отмечались лишь через 13—14 ч после смерти [20], хотя в отдельных наблюдениях даже через 3 сут наблюдались признаки выраженного разложения ткани печени, которые обычно наблюдаются спустя 20 сут [21]. В этой связи следует отметить статью A.S. Ceciliason и соавт. [21] с гистологическими характеристиками гепатоцитов, портальных трактов и архитектоники ткани печени в динамике позднего посмертного периода.
Достаточно эффективный, однако трудоемкий метод оценки степени выраженности аутолиза на гистологических препаратах предложен I. Lesnikova и соавт. [22]. В основе метода лежит определение количества ядер клеток с разной степенью дегенеративных изменений: нормальное ядро — 1-я степень, пикноз и минимальный кариорексис — 2-я степень, выраженный кариорексис — 3-я степень, отсутствие видимого ядра — 4-я степень и отсутствие видимых клеток — 5-я степень. Подсчет клеток проводился в 5 полях зрения при большом (×400) увеличении микроскопа с последующим расчетом среднего значения степени изменений. На основании анализа препаратов 40 судебно-медицинских вскрытий среднее значение степени аутолиза печени в наблюдениях с давностью смерти от 1 до 3 сут составило 1,70, от 3 до 7 сут — 3,41, от 7 до 14 сут — 3,63 и при длительности посмертного периода 2 нед и больше — 4,96 [22].
Частично подобные изменения ядер клеток внутренних органов и тканей лежат и в основе определения давности внутриутробной гибели плода [23, 24]. Однако причиной их развития при гибели плода является развитие процессов мацерации, т.е. размягчение и разрыхление органов и тканей вследствие длительного воздействия на них околоплодных вод в сочетании с аутолизом [25].
Говоря о морфологических проявлениях посмертного аутолиза, следует указать на их отличия от прижизненно развившихся процессов аутолиза, что имеет важное значение для диагностики патологических процессов и определения танатогенеза при патолого-анатомическом вскрытии. Посмертный аутолиз носит диффузный характер в отличие от прижизненного очагового. При посмертном отсутствуют воспалительные реакции [26], а также специфические аутофагические вакуоли в цитоплазме клеток [10]. Микроскопические изменения, развивающиеся в течение 24 ч после смерти, являются относительно органоспецифичными.
Заключение
Таким образом, наступление биологической смерти знаменует развитие посмертных изменений в печени, проявляющихся снижением температуры, а также нарушениями структуры (в первую очередь ультраструктурных компонентов) клеток и архитектоники ткани органа в целом. Определение и оценка развивающихся посмертных изменений используются как для дифференциальной диагностики с прижизненно развившимися патологическими процессами, так и для определения давности наступления смерти. В основе посмертных изменений лежат процессы посмертного перераспределения крови и аутолиза, скорость и выраженность развития которых зависит, прежде всего, от прижизненной патологии, а также внешней температуры и влажности в помещении хранения трупа, что делает необходимым продолжение исследований по выявлению особенностей развития посмертных изменений и разработке способов их оценки для определения давности наступления смерти.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.