Об использовании трупов крупных млекопитающих в качестве модельных объектов при изучении постмортального периода

В настоящее время неоспоримым является факт необходимости углублять и разнообразить морфологические исследования для целей судебно-медицинской экспертизы [1—3]. Применительно к экспериментам, проводимым с использованием трупов людей, важно учитывать, что мертвое тело является не только объектом научного поиска. В недавнем прошлом это живой человек, у которого остались близкие, переживающие его утрату. В том числе в связи с этим проведение целого ряда научных исследований на трупах людей невозможно по техническим и/или этическим причинам. Для научных исследований необходимо использовать модельные организмы — трупы отдельных животных, так как другие экспериментальные модели не могут имитировать сложный человеческий организм [4—7].

Моделирование — общенаучный метод исследования и один из способов познания. Он заключается в изучении какого-либо объекта на примере его модели, в каком-то отношении подобной самому объекту исследования, с последующей экстраполяцией на него полученных данных [8—10]. В настоящее время активно анализируются перспективы использования в научных экспериментах модельных организмов в надежде на то, что установленные таким образом закономерности окажутся свойственны и другим похожим организмам, в том числе человеку.

Свиньи в качестве биологической модели человеческого организма давно привлекают внимание специалистов [11] и используются для изучения разных болезней: сердечно-сосудистой системы, язвенной болезни желудка, алкоголизма, ожирения, последствий воздействия радиации и др. Успешно на таком модельном животном проводятся и иммунологические исследования [12—14].

В отечественной специальной литературе практически отсутствуют данные об использовании свиньи в качестве биологической модели для решения насущных проблем биологии и медицины, в том числе судебной медицины. Однако в ближайшем будущем такие биомодели должны занять достойное место в экспериментальной работе.

Цель исследования — изучение динамики постмортальных изменений и обоснование использования трупов свиней в качестве модельных объектов человеческого организма для определения давности наступления смерти.

Для энтомологических исследований в качестве модельного объекта использовали 10 трупов домашних свиней (Sus scrofa domesticus L.) массой 45—100 кг. Изучение некрофильных насекомых проводили на севере европейской части России, в Карелии. Умерщвление животных производили на скотобойне без нарушения анатомической целостности кожных покровов. Туши были размещены на влажноразнотравных лугах и в ельниках черничных в разные сезоны года [15].

С целью защиты биообъекта от воздействия крупных животных (медведь, волк и т.п.), а также размещения энтомологического оборудования для полноценного и долговременного изучения комплекса некрофильных насекомых применяли разработанное коллективом авторов устройство [16]. Использование устройства позволяет защитить трупную приманку от крупных хищников, что дает возможность проследить весь процесс разложения, а также повысить эффективность отлова некрофильных насекомых с помощью двух видов ловушек (пирамидальной и почвенной). Методика постановки опытов описана в опубликованных ранее работах [15, 16].

При микробиологических исследованиях биотопа или участка среды обитания для доминантных представителей некробиома использовали трупы свиней массой 50—80 кг. Анализ сукцессии видов некробиома проводили на специально оборудованных площадках лесных зон и территории населенного пункта.

Микробиологические пробы (фрагменты трупа и его ложа) случайным образом отбирали с пяти пространственно удаленных площадок, в условиях асептики помещали в транспортную среду для последующего проведения работ в лабораторных условиях. Фенотипические признаки доминантных таксонов исследовали с использованием стандартных микробиологических методов, а генотипические — с помощью ПЦР-анализа, выполненного с применением метода секвенирования ДНК по Сэнгеру.

При биофизических исследованиях осуществляли сравнение временной динамики импеданса тканей трупов людей и свиней, находящихся в одинаковых условиях. Объектом исследования являлись показатели импеданса тканей четырех трупов домашней свиньи (месячных поросят массой около 5 кг) с известной датой смерти [17]. Трупы при исследовании постоянно находились в стандартизированных условиях холодильной камеры морга отдела судебно-медицинской экспертизы трупов (температура воздуха 4 °C, влажность 45%). Импеданс измеряли с помощью пробора Keysight U1731 на пяти частотах (100 и 120 Гц, 1, 10 и 100 кГц) в диапазоне от 1 до 80 сут с момента наступления смерти с периодичностью 1—2 сут в трех диагностических зонах (кожно-мышечный лоскут плеча, хрящевая часть III ребра и пяточное сухожилие).

Все эксперименты были проведены согласно международным этическим нормам и правовым документам.

Свинья среди крупных млекопитающих является организмом, наиболее близким к человеку применительно к изучению условий постмортального периода с точки зрения следующих позиций:

1. Наружные кожные покровы свиньи и человека сходны. Толщина кожи свиньи может варьировать в пределах 1,5—3 мм (у человека — 2—5 мм), подкожный слой содержит жир. Отсутствие густого волосяного покрова обеспечивает непосредственный контакт кожи с окружающей средой.

2. Свинья сходна с человеком по своим размерным характеристикам (габаритам), а также по особенностям анатомии и физиологии многих систем органов: костно-мышечной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, мочевыделительной, кожи, органа зрения и других анализаторов [18—20].

3. Гомотипия человека и свиньи не сводится только к анатомии и физиологии систем органов. Имеется и близость целого ряда биохимических показателей [21]. У человека и свиньи развиваются похожие заболевания: в старости свиньи могут страдать от болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона, часто имеют ожирение.

4. В плане строения ДНК свинья также находится достаточно близко к человеку — некоторые виды белков очень схожи по составу. Именно поэтому поросят когда-то активно использовали для получения инсулина [22]. Необходимо, конечно, отметить, что трупы свиней отличаются от человеческих трупов в некоторых важных аспектах, но эти различия легко устранимы.

На основании вышеперечисленных данных было принято решение изучить исходное предположение о том, что свинья является наиболее близким к человеку организмом применительно к изучению условий постмортального периода. Для этого необходимо было провести сравнительное исследование характеристик их разложения с акцентами на близость вышеуказанных позиций.

При изучении деструкции трупов свиней в природных условиях прослеживали последовательную смену стадий разложения. На каждой стадии отмечали характерные изменения трупных тканей с соответствующим видовым составом некрофильных насекомых.

При сравнении стадий разложения и комплекса некрофильных насекомых трупов человека и использованных модельных объектов было установлено, что основными утилизаторами тканей в обоих случаях являются мухи. Ядро их комплекса составили каллифориды. Массовыми видами являлись Calliphora vicina, Lucilia caesar и Protophormia terraenovae, а последовательная смена состояния тканей при разложении объекта сопровождалась изменением видов мух, что позволило определить продолжительность постмортального периода. Однако, несмотря на общие закономерности жизнедеятельности данного комплекса, была выявлена и некоторая частная специфика, связанная как с особенностями объекта деструкции, так и с влиянием абиотических факторов.

В некробиоме трупов свиней установлены 24 рода Firmicutes и 14 родов Gracilicutes. Выделены 10 активных протеолитиков, доминирующими среди которых являлись бациллы (Bacillus mycoides и B. subtilis), клостридии (Clostridium sporogenes и C. putrificum) и псевдомонады (Pseudomonas spp.).

В результате исследования сукцессии эколого-трофических профилей некробиома свиней на протяжении 58 сут разложения установлены эколого-физиологические группы, принимающие активное участие в разложении мертвого вещества. На протяжении этого срока прототрофов сменяли протеолитики, затем — целлюлозолитики, азотфиксаторы и сульфатредукторы. Однако олигонитрофилы и олигокарбофилы обнаружены не были, что означает незавершенность процессов микробной минерализации органического вещества к концу исследуемого периода. Каждую группу микроорганизмов представляли виды, имеющие набор энзимов, активирующихся на определенной стадии деструкции мертвого вещества.

При сравнении некробиомов человека и использованных модельных объектов выявлено сходство разновидностей видов и динамики посмертных микробных сообществ, что дает основание считать труп свиньи адекватной моделью трупа человека и применять полученные данные в целях диагностики давности наступления смерти и установления условий нахождения трупа.

С целью обоснования использования трупов свиней в качестве модельных объектов для биофизических (импедансометрических) исследований проводили сравнение данных, полученных для трупов свиней и людей. Для анализа временной динамики показателей импеданса тканей использовали как абсолютные значения, так и относительные (коэффициенты k₁ и k₂), характеризующие дисперсию импеданса. Обнаружена схожая временна́я динамика коэффициентов k₁ и k₂ хрящевой ткани и кожно-мышечного лоскута плеча трупов свиней и человека в позднем постмортальном периоде.

Полученные данные свидетельствуют о возможности использовать хрящевую ткань и кожно-мышечный лоскут плеча трупа свиньи как адекватную модель соответствующих тканей трупа человека и позволяют планировать дальнейшие исследования: проведение измерений на трупах свиней разного возраста и с разной массой (с различной толщиной подкожного слоя); продолжение проведения измерений на трупах людей (по возможности).

1. Среди крупных млекопитающих свинья является организмом, наиболее близким к человеку применительно к изучению процесса протекания постмортального периода.

2. При сравнительном исследовании характеристик разложения трупов свиней и человека установлено сходство в процессах, протекающих посмертно в данных организмах (стадии разложения и структура доминирования некрофильных организмов, заселяющих труп), выявлена схожая динамика относительных показателей импеданса хрящевой ткани и кожно-мышечного лоскута трупов свиней и человека.

3. Результаты исследования позволяют рекомендовать труп свиньи в качестве адекватной модели трупа человека как для научных исследований, так и для решения конкретных научно-практических вопросов, возникающих в практике судебно-медицинской экспертизы при определении давности наступления смерти и условий посмертного периода.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.