利用微生物群落演替規(guī)律推斷CO及酒精中毒大鼠死亡時(shí)間
死亡時(shí)間推斷（postmortem interval estimation，PMI）是法醫(yī)學(xué)研究中重點(diǎn)和熱點(diǎn)。PMI推斷的方法主要有兩類，第一類是基于傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)方法，如尸僵,尸冷,腐肉顏色變化,胃內(nèi)容物的變化用于早期PMI推斷，第二類則是一些新技術(shù)，如法醫(yī)昆蟲學(xué)、分子生物學(xué)、光譜學(xué)和超生化學(xué)，近年來(lái)，多項(xiàng)研究表明，微生物群落演替可以對(duì)動(dòng)物和人類尸體的PMI進(jìn)行估計(jì)。CO和酒精中毒及聯(lián)合中毒在法醫(yī)學(xué)案件中極為常見(jiàn)，是否可利用微生物群落對(duì)此類案件尸體死亡時(shí)間進(jìn)行推斷并進(jìn)行鑒別，有待研究。
我們對(duì)分別對(duì)CO中毒組，酒精中毒組，酒精攝入后CO中毒組和對(duì)照組大鼠尸體的直腸樣本中的微生物群落的16S rRNA基因進(jìn)行了高通量測(cè)序分析，利用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立了一個(gè)基于OTU水平上的微生物群落預(yù)測(cè)埋葬尸體PMI的回歸模型。
基于Bray-curtis距離的PCoA分析用于展示樣本之間微生物群落差異（圖1）
圖1 大鼠尸體微生物PCoA分析
結(jié)果表明，樣本依據(jù)死亡時(shí)間聚類。死亡前期不同處理組有一定區(qū)分度。
我們對(duì)微生物群落的物種相似度與時(shí)間間隔進(jìn)行了線性擬合（圖2）。四組處理的物種相似度與實(shí)際間隔均呈現(xiàn)出顯著（P<0.001）的線性關(guān)系，表明利用微生物群落演替來(lái)預(yù)測(cè)各組處理樣品的死亡時(shí)間是可行的，不同處理組線性模型的斜率（slope）不同，表明演替速率差異。其中CO中毒死亡組演替速率最快，,而對(duì)照組的演替速率最慢。
a b
c d
圖2 物種相似度與時(shí)間間隔的線性關(guān)系（a：對(duì)照組，b：CO，c：酒精，d：CO+酒精）
用隨機(jī)森林機(jī)器學(xué)習(xí)算法對(duì)尸體微生物群落與尸體死亡時(shí)間進(jìn)行了回歸分析。模型建成后，我們對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，顯示對(duì)照組、CO中毒死亡組、酒精攝入組和酒精攝入后CO中毒死亡組的大鼠尸體模型解釋度（R2）分別為51.39%、57.82%、62.72%和62.42%，14天內(nèi)預(yù)測(cè)模型的平均絕對(duì)誤差均在1天左右（圖3-7）。研究結(jié)果表明，利用微生物群落特征對(duì)不同處理的尸體的死亡時(shí)間推斷均具有較高的準(zhǔn)確性。
此部分內(nèi)容為博士論文研究?jī)?nèi)容之一，受到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資金資助，尚未發(fā)表。
