Определение вероятной территории проживания и патологий, связанных сэлементным составом скелета человека: некоторые итоги и перспективы

Так же в экспериментах органы подвергали гниению на воздухе при комнатной температуре с относительной влажностью 60-80% («сухое гниение»). Гистологическое исследование кусочков желез проводили через 12, 24, 72 часа и через 5-7-10 суток нахождения объектов в условиях эксперимента.

Динамические наблюдения показали, что в первые сутки пребывания объектов в заданных условиях, гистоструктура органов была сохранена. В препаратах компоненты паренхимы были пригодны для изучения их микрометрических характеристик.

Через 3 суток воздействия влажной среды и «сухого гниения» органы с поверхности имели грязно-серую окраску, покрывались плесенью, были мягкими, вязкой консистенции. Ткань их на разрезе прилипала к ножу. При ревизии гистологических препаратов отмечалась смазанная картина структуры. Составляющие паренхимы желез в большей части имели нечеткие контуры, количество их было значительно меньшим по сравнению с контрольными образцами. При больших сроках наблюдения гистологическая картина препаратов была неразличима.

При изучении влияния на гистоструктуру органов высоких температур объекты и отдельные их кусочки помещали в суховоздушный сушильный шкаф и выдерживали при температуре 30°, 50°, 100°, 120°С. Забор материала для гистологического исследования проводили после пребывания органов в течение 1-го часа, 2-х часов и 3-х часов в заданных температурных режимах.

При этом отмечено, что пребывание органов при температуре +30° в течение первых трех часов не искажало

морфологическую структуру органов. При пребывании объектов в остальных временных температурных режимах, ввиду грубого воздействия высокой температуры на ткань с разрушением ее структуры, провести морфомет-рический анализ органов не представилось возможным.

Для исследования влияния минусовой температуры на микроморфологию изучаемых объектов, они помещались в условия морозильной камеры (-20°С) в течение от одних до 10 суток. Отбор материала для приготовления гистологических препаратов для проведения сравнительного исследования производили через 24 часа, 3, 7 и 10 суток пребывания объектов в условиях эксперимента. При этом оказалось, что гистологическая картина сохраняла свою архитектонику на всех исследованных этапах на протяжении 10 суток, и препараты были пригодны для морфометрического анализа.

В заключение следует отметить, что приведенные сроки имеют ориентировочный характер, поскольку, как было отмечено выше, в зависимости от многих условий посмертные изменения внутренних органов и тканей происходят в широких временных интервалах. Мы не ставили своей задачей определение характера, степени, динамики и прочих сторон влияния каких-либо внешних факторов на сохранность гистоструктуры мужских половых желез. Единственно важным критерием, позволяющим провести микроморфометрическое исследование предстательной железы и яичек человека, является сохранность микроструктуры их ткани. При этом не следует стремиться установить условия и время, в которых находились объекты после наступления смерти до исследования.

Литература:

1. Богатырев П.И. Динамика морфологических изменений мужских половых желез при черепно-мозговой травме // Научн. труды центр. ин-таусоверш. врачей. - 1974. - Т. 189. - С.79-83.

2. Жаров В.В. Комплексная судебно-медицинская диагностика давности наступления смерти: автореф. дисс... д-ра мед. наук. - М. - 1997. - 52 с.

3. Лушников Е.Ф., Загребин В.М. Некроз. Аутолиз. -М.: ВИНИТИ, 1986. - 163 с.

4. Назаров Г.Н. Исследование посмертно измененных и неопознанных трупов // Судебно-медицинское исследование трупа /Под ред. А.П. Громова, А.В. Капустина. -М.: Медицина, 1991. - С. 62-96.

5. Науменко В.Г., Митяева Н.А. Гистологический и цитологический методы исследования в судебной медицине. - М.: Медицина, 1980.

6. Хмельницкий О.К., Степанов С.А., Медведев Ю.А. Функциональная морфология эндокринного аппарата яичек при опухолях предстательной железы. - Саратов: Изд-во СГМУ, 1984. - 95 с.

© В.Н.Звягин,2014 УДК 340.624

В.Н. Звягин

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОЙ ТЕРРИТОРИИ ПРОЖИВАНИЯ И ПАТОЛОГИЙ, СВЯЗАННЫХ С

ЭЛЕМЕНТНЫМ СОСТАВОМ СКЕЛЕТА ЧЕЛОВЕКА: НЕКОТОРЫЕ ИТОГИ И ПЕРСПЕКТИВЫ

ФГБУ «Российский Центр судебно-медицинской экспертизы» МЗ РФ

На основе анализа уровня содержания микроэлементов в организме человека в сопоставлении с неравномерностью их распределения в различных геохимических ареалах, сделан вывод о перспективах судебно-медицинской диагностики этно-территориальных групп населения и индивидуальной дифференциации человеческих останков.

Ключевые слова: микроэлементы, ареал проживания, костные останки, идентификация.

DEFINITION OF PROBABLE TERRITORY OF RESIDING AND THE PATHOLOGIES CONNECTED WITH ELEMENT STRUCTURE OF THE SKELETON OF THE PERSON: SOME RESULTS AND PROSPECTS

V.N. Zvyagin

Based on the analysis of level of the maintenance of microelements in a human body in comparison to non-uniformity of their distribution in various geochemical areas, the conclusion are drawn on prospects of medicolegal diagnostics of ethno-territorial groups of the population and individual differentiation of human remains.

Key words: microelements, residing area, bone remains, identification.

Уровень содержания макро- и микроэлементов круговорот химических элементов биосферы происходит (МЭ) в организме человека находится в тесной связи с преимущественно через пищевые цепи (Вернадский В.И., биогеохимическими факторами. Включение человека в 1926, 1977).

На территории бывшего СССР выделяют четыре геохимически различные почвенно-климатические зоны: таежно-лесная нечерноземная; лесостепная и степная черноземная; сухостепная, полупустынная и пустынная; горная (Виноградов А.П., 1949; Ковальский В.В., 1976).

Каждая из этих зон имеет отличительные черты, но в то же время ни одна из них не является геохимически однородной.

Человеческий организм обладает значительной приспособляемостью к геохимической среде, которая в большинстве местностей обеспечивает жизнедеятельность человека, хотя и не всегда оптимальную. Реакция на геохимическую ситуацию носит не столько индивидуальный, сколько популяционный характер (Алексеева Т.И., 1977). Предполагается, что комплекс особенностей адаптивного типа независим от этнической или расовой принадлежности. Не отрицается факт более совершенного регуляторного механизма у коренных жителей в сравнении с пришлыми. Примером, в частности, служит болезнь Кашина-Бека, возникающая преимущественно у детей в семьях переселенцев в Забайкалье.

Неравномерность распределения МЭ в различных геохимических ареалах и популяционный тип реакции открывает перспективы для судебно-медицинской диагностики не только этно-территориальных групп населения, но и индивидуальной дифференциации в следующих ситуациях:

1. Установление вероятной территории проживания и экологических условий при экспертизе неопознанного трупа и его фрагментов, включая костную и зубную ткань;

2. Диагностика патологий, связанных с обменом МЭ в местах длительного проживания человека по его останкам (микроэлементозы);

3. Индивидуализация и определение целого по частям в случаях разрушения тел при катастрофах с многочисленными человеческими жертвами или массовых захоронений.

Возможность решения указанной задачи в судебно-медицинской экспертизе впервые была показана в диссертационной работе В.Н. Звягина (1981) на примере эмиссионного спектрального анализа (ЭСА) образцов костной ткани черепа от лиц зрелого возраста обоего пола (муж. - 252, жен. - 99) европеоидного (русские, украинцы, белорусы, литовцы, молдаване, эстонцы, армяне, грузины, таджики и др.), монголоидного происхождения (казахи, буряты, якуты, чукчи) и смешанного (коми, удмурты, чуваши, узбеки, туркмены) происхождения. Сразу же оговоримся, что речь не шла о диагностике этнической принадлежности, а касалась исследования коренного населения конкретного региона проживания, как наиболее адаптированного к биогеохимическим его факторам.

Выяснено, что ЭСА позволяет статистически надежно разграничивать этно-территориальные группы по комплексу 15 МЭ и 34 индексам их соотношений. Автором были рассчитаны уравнения множественной линейной регрессии для определения вероятной территории проживания индивида в градусах долготы и широты и выяснена недостаточно высокая корреляционная взаимосвязь спектральных характеристик с геохимическими факторами на индивидуальном уровне. Поэтому был предложен групповой подход, суть которого заключалась в подборе и статистическом анализе групп объектов от лиц (конкретного пола, возрастной группы и профессии) из предполагаемых мест жительства неизвестного с последующим исчислением степени близости экспертного объекта к одной из этих групп по совокупному числу МЭ (групповой профиль Моллисона, метод Паркера и др.).

В простейшем случае выбора между двумя реально различающимися группами сравнения проблемы не возникает, и постановка правильного диагноза практически не сложна. При наличии трех и более сравниваемых групп задача значительно усложняется и требует в каждом конкретном случае самостоятельного исследования, в конечном итоге приводящего к процедурам, отмеченным выше.

В последнее время появились работы, подтверждающие возможность групповой дифференциации территориальных групп населения, но разной этнической принадлежности, по элементному составу зубной ткани (Крымова Т.Г., Балин В.Н., Колкутин В.В., Косицин Ю.А.,

2007). Все доноры зубной ткани (русские - 25, калмыки - 7) являлись пациентами стоматологических учреждений и независимо от половозрастной принадлежности (мужчины - 15, женщины - 17, возраст 18-69 лет) имели давность проживания в Хабаровском крае, Самаре, Прикаспии не менее 10 лет. По результатам использования масс-спектро-метрии (с ионизацией проб в индуктивно связной плазме, ICP-MS, ICP-AES, аналитическая лаборатория Института проблем и технологий микроэлектроники, г. Черноголовка; ELAN6100DRC, производство фирмы Perkin Elmer) авторы рекомендуют учитывать микропримеси элементов Sc, Ti, V, Co, Ni, Ga, Rb, Y, Zr, Nb, Mo, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Tl, Bi, Th, U, изотопные отношения элементов 87Sr/86Sr, 84Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb.

В результате показана принципиальная возможность диагностики этих территорий происхождения объектов. Для решения задачи на индивидуальном уровне использован дискриминантный анализ численных значений концентраций химических элементов в пробах зубов при различных наборах элементов (не более 20). Однако результат территориальной дифференциации случаев оказался неустойчивым и не исключал ошибочность классификации. Подобный исход, как нам, кажется, вполне ожидаем и не только ввиду малочисленности исследуемых групп по регионам проживания (Хабаровский край - 9, Астраханская область и Калмыкия - 14, Самара - 9).

Обнаружена также возможность дифференциации территориальных групп населения на палеоантропологи-ческом материале с использованием концентраций Ca, Zn, Cu, Mn, Fe, Pb, Sr (атомно-абсорбционная спектрометрия, Hitachi-180-80 с эффектом Зеемана, лаборатория атомной абсорбции МГУ, автор базы данных М.В. Добровольская). Объекты исследования (верхняя треть диафиза большой берцовой кости) происходят из археологических коллекций I - XX вв. Литвы, Удмуртии, Коми, Чукотки, всего 400 образцов (Крымова Т.Г., Колкутин В.В., Самарин А.И.,

2008).

Повторные исследования костных объектов (648) с территории Чукотки, Средней Азии разных областей Европейской части РФ (Крымова Т.Г., Колкутин В.В., Добровольская М.В., 2008) показали значительную взаимосвязь концентрационных показателей указанной группы МЭ и природно-климатической зоны проживания, в частности:

- если концентрации Sr, Zn, Pb и Cu отнесены к категории «высокие», то скелетированные останки происходят из степного и полупустынного регионов;

- если концентрации всех элементов скелета соответствуют разряду «высокие», а цинка - «умеренные» или «низкие», то можно говорить о смешанно-лесной или лесостепной зоне проживания;

- если концентрации всех элементов имеют «умеренные» а цинка - «низкие», значения, это может характеризовать проживание индивида в зоне таежных лесов;

- если концентрации всех элементов относятся к разряду «низкие» или «умеренные», а концентрации марганца - к разряду «высокие», это указывает на проживание человека в условиях таежного влажного леса, болотистой низменности;

- если концентрации всех элементов относятся к категории «низкие», то это является свидетельством проживания в материковых условиях арктической зоны;

- если концентрации меди и (или) свинца, вне зависимости от других элементов, «высокие», то индивид мог проживать в любом районе природного или техногенного повышения средовых концентрации этих элементов.

Категорические выводы, по мнению авторов, делать еще рано, но случайность таких совпадений маловероятна. Мы с этим вполне согласны, учитывая незначительное число исследованных МЭ и широкие территориальные границы прогноза.

Таким образом, научные исследования, касающиеся определения вероятной территории длительного проживания человека на основе элементного состава костной и зубной тканей, проводятся в трех аспектах: геохимическом, природно-климатическом и экологическом. Получены убедительные результаты, указывающие на возможность дифференциации этно-территориальных групп населения по данной системе признаков. Однако разработки единых диагностических моделей для индивидуальной диагностики вероятного места проживания на территории Российской Федерации пока не увенчались успехом.

Решение данного вопроса при экспертизе идентификации личности по костным останкам, как показывает наш опыт, возможно лишь путем сравнительного исследования соответствующих групп контроля в рамках следственных версий о вероятном месте жительства предполагаемого без вести пропавшего человека.

Нормальная функция человеческого организма возможна только при физиологическом содержании МЭ в биогеохимическом окружении (воздух, вода, продукты питания). Заболевания, синдромы, патологические состояния, возникающие при их дефиците, избытке и дисбалансе МЭ, носят названия «микроэлементозов» (МТОЗы). Это самая распространенная патология человечества, при которой страдают базовые функции организма. При изменении содержания МЭ острых клинических состояний не бывает, и хотя МЭ не составляют механическую основу костей, с их помощью и участием происходят тончайшие интимные, внутренние процессы на молекулярном уровне. Поэтому при диагностике МТОЗов и оценке этиологических факторов ведущую роль играют совокупные концентрации и баланс всех МЭ. По имеющейся статистике только четверть населения Земли не обнаруживают отклонений от МЭ баланса, остальные имеют умеренные (50%), либо выраженные (около 25%) заболевания, связанные с элементным составом (Авцын А.П. и соавт., 1991; Скальный А.В., 1999).

МТОЗы могут быть наследственными, т.е. эндогенными, - при патологии хромосом, генов, МТОЗах матери (например, сложные аномалии обмена меди наблюдается при болезнях Вильсона-Коновалова, Менкеса, синдромах Морфана и Элера-Данло) или биогеохимического происхождения (т.е. экзогенными). Среди последних выделяют природные и техногенные (Ковальский В.В., 1980; Авцын А.П. и соавт., 1991). Первые из них связанны с характерными особенностями местной биогеохимической среды. Таковы, в частности, природные эндемии флюороза, селенотоксикоза и селендефицита, йододефицита и др., имеющие довольно определенную географию. Например,

повышенное поступление в организм человека селена имеет место в Туве, Якутии, Чукотке, ртути - в Чукотке и в Горном Алтае, марганца - в Якутии, дисбаланс меди, марганца, ванадия, стронция, сульфатов - в Гурьевской обасти (Бацевич В.А., 1988).

Среди техногенных эндемий принято различать промышленные, соседские и трансгрессивные МТОЗы, вызванные избытком определенных МЭ и их соединений (алюминий, кадмий, свинец, ртуть, берилий, барий, висмут) непосредственно в зоне самого производства; по соседству с производством; в значительном отдалении от производства (воздушный или водный перенос). Загрязнение окружающей среды токсичными металлами в первую очередь сказываются на детях, т.к. интенсивное накопление вредоносных элементов происходит еще с внутриутробного возраста, а также на беременных и кормящих женщинах и лицах пожилого возраста.

В последние годы возросло значение лечебно-диагностических (ятрогенных) МТОЗов, связанных с интенсивным лечением (пероральным, парентеральным, ингаляционным) препаратами, содержащими МЭ, а также с поддерживающей терапией (например, с полным парентеральным питанием) и с некоторыми лечебными процедурами - диализом, не обеспечивающим организм необходимым уровнем жизненно важных МЭ. Эти заболевания могут быть следствием хирургических операций на желудочно-кишечном тракте с повреждением и даже выключением основных зон всасывания МЭ. Вторичные МТОЗы могут даже развиваться при тяжелых гельминто-зах, ведущих у трети больных к пернициозной анемии.

Следует обратить внимание, что МТОЗы могут быть следствием избытка или дефицита как одного МЭ (например, алюминозы, селенозы, борозы, флюорозы, кадмиозы и др.), так нескольких МЭ.

К первой ситуации относятся, в частности, выраженные зобные эндемии, как правило, связанные с недостаточностью йода в почве, которые зарегистрированы на Алтае, Кавказе, Тань-Шане, в верховьях Волги и долинах больших сибирских рек. Ко второй группе - такие массовые болезни человечества, как кариес зубов, группа мочекаменных болезней, весьма гетерогенная группа эндемического зоба, группа анемий (включая железодефицитную), по-видимому, болезнь Кашина-Бека, встречающаяся не только в Забайкалье, но и на обширных территориях КНР, эпидемиология злокачественных опухолей костей в Иркутской и Амурской областях (Шитковская В.В., 1984) и др.

Дефицит многих МЭ может быть связан не только с их недостаточных поступлением в организм, но и с интенсивностью их всасывания, их антагонизмом, с неполноценностью транспорта и метаболизма, т.е. с деятельностью очень многих систем организма, которые вовлекаются в патологический процесс на разных стадиях его развития.

Важное значение имеет и акклиматизационный дефицит МЭ в экстремальных условиях обитания. К его проявлениям относятся большие потери цинка и натрия с потом в условиях высокой температуры внешней среды, что является одним из факторов патогенеза болезни Прасада. В неразрывной связи с выявленными нарушениями фторового статуса организма в условиях холодового воздействия находится, и высокая встречаемость железо-дефицитных состояний человека на Севере.

В середине двадцатого века в результате ядерных испытаний и работы предприятий атомной промышленности человечество столкнулось с проблемой искусственных радионуклидов. Радиоактивные вещества могут представлять собой смеси радиоактивных и стабильных

изотопов. Растворимые соединения Са, 8г, Ва Яа, У, 7г избирательно накапливаются в костной ткани; Ьа, Се, Рг, Ри, Ат, 8т, С£ Мр - в печени и скелете; №>, Яи, Те, Ро - распространяются в организме равномерно. Биологическое действие радиоактивных веществ связано с ионизацией атомов и молекул в органах и тканях живого организма с преимущественным поражением органа депонирования (Александровская Е.И., Александровский А.Л., 2003).

Радиоактивные изотопы, избыточное рентгеновское и другие виды облучения приводят к нарушению минерального баланса. Каждый человек, подвергшийся их воздействию, страдает от дефицита важнейших микроэлементов, в первую очередь кальция, магния, цинка, селена, йода. При недостаточной обеспеченности организма стабильными изотопами кальция, калия, йода и других элементов в организме, особенно в детском возрасте, могут усиленно накапливаться радиоактивные изотопы - «двойники» или антагонисты жизненно важных химических элементов. Например, при дефиците кальция (недостаточное поступление) организм абсорбирует из окружающей среды повышенное количество стронция и других химических элементов, похожих по структуре на кальций, например, свинец (Скальный А.В. и соавт., 2002).

МТОзы костей экспертами, как правило, не исследуются. Если человек умер от соматических заболеваний, то его тело не является объектом судебно-медицинского исследования, за исключением случаев скоропостижной смерти. Причем решающим основанием для спектрального исследования может являться лишь тот факт, что личность умершего следствием не установлена.

Добавим к этому и то, что паспортизованные коллекции костной ткани, несущие информацию о перенесенных тяжелых хронических заболеваниях, явившихся причиной смерти больных, в судебной медицине до недавнего времени не собирались и спектрально не анализировались.

В 2001 году появилась первая работа в данном направлении (Звягин В.Н. и соавт.), которая была направлена на анализ элементного состава костей и выявление соответствующих дифференциально-диагностических признаков заболеваний.

По данным эмиссионного спектрального анализа (465 костей, от 89 лиц обоего пола, 18-82 лет) авторы разработали метод дифференциации трупов практически здоровых людей от трупов людей с тяжелыми хроническими заболеваниями, в том числе с онкологической патологией.

Метод основан на оценке комплекса 11 микроэлементов (№, Са, М§, Р, Бе, 81, Си, А1, РЬ, Мп, Т1), учете процента зольности образца, пола и возраста индивида. Расчитаны 5 диагностических моделей, основанных на линейном дискриминантном анализе по методу Фишера (ББ1, ББ4 - для плоских костей; ББ2, ББ5 - для трубчатых костей и ББ3 - для костей неустановленного вида).

Модели ББ1, ББ2, ББ3 дифференцируют объекты по принадлежности к группам «норма»/«тяжелое хроническое заболевание».

Модели ББ4 и ББ5 дифференцируют онкологические патологии от группы других тяжелых общесоматических заболеваний. Дискриминантные функции, по данным авторов, обеспечивают решение задачи в практически достоверной (31,45% - 48,91%), вероятной (32,40% - 46,54%) и неопределенной (10,84% - 25,49%) форме.

Авторы обратили внимание, что содержание многих МЭ (Си, N1, 8п, А§, Мп, Ва, 7п, Со, Аи, 8г и др.) у людей, умерших от тяжелых хронических заболеваний, по сравнению с контрольной группой, может изменяться в 1,4 - 4

раза. Так увеличение меди в 2 - 2,5 раза часто наблюдается при хроническом воспалении. При циррозе печени происходит накопление марганца, при хронической почечной недостаточности и инфаркте мозга - серебра и т.д.

Наблюдаемые изменения содержания МЭ - индикаторов в составе костей, характерны как для компактного, так и губчатого вещества.

Таким образом, проведенный анализ показывает высокую частоту встречаемости нарушений минерального обмена человека, связанных с дефицитом, избытком и дисбалансом МЭ. Немалая часть заболеваний, протекающих клинически и латентно, характеризуется географической привязкой, что имеет важной значение для судебно-медицинской идентификации личности по костным останкам.

К сожалению, проблема микроэлементозов в судебной медицине фактически не исследована.

Экспертиза расчлененного или сожженного трупа имеет место в случаях сокрытия убийств или авиационных происшествий, при взрывах и пожарах на предприятиях, транспорте, военных конфликтах.

Основной вопрос, который, прежде всего, интересует следственные органы - принадлежат ли обнаруженные части трупа (костные останки) одному или нескольким погибшим. В последующем круг вопросов расширяется и имеет направленность на идентификацию жертвы.

Результаты исследования характера и уровня содержания постоянно присутствующих МЭ в разных костях одного и того же человека позволили М.Ф. Яблонскому (1975) прийти к выводу о том, что совокупность отношений выявленных химических элементов, доказывает индивидуальность костей и может служить объективным критериям установления принадлежности разрозненных костных останков конкретному человеку.

Между тем сравнительные сопоставления отношений МЭ костной ткани взрослых мужчин и женщин, а также детей, показали возможность установления только факта принадлежности этих объектов разным лицам (Звягин В.Н. и соавт., 1997).

При ЭСА костной ткани выделяются две большие группы МЭ:

- МЭ, присутствующие во всех объектах постоянно: Са, М§, Р, А1, №, Бе, 81, РЬ;

- МЭ, присутствующие не во всех объектах, и не у всех умерших: Си, N1, 8п, А§, Мп, Ва, 7п, Аи, 8г и др. Частота их встречаемости колеблется от 1 до 15%.

При оценке результатов спектрального исследования необходимо обращать внимание на резкое повышение или понижение постоянно присутствующих МЭ, что характерно для ряда заболеваний (железодефицитная анемия, гипофосфатемия, гемохроматоз и др.), а также для некомпенсированного влияния геохимической или экологической обстановки постоянного местожительства и др.

Кроме того, обнаружение хотя бы одного из непостоянных элементов в множественных пробах свидетельствует о принадлежности различных фрагментов костей одному и тому же трупу. Мозаичность их нахождения в различных фрагментах указывает на принадлежность разным трупам.

Таким образом, идентификация целого по частям при судебно-медицинской экспертизе разрушенного трупа на основе МЭ состава костной ткани нуждается в максимально полном спектральном выявлении не только постоянно присутствующих, но и редких МЭ. Выявление геохимических особенностей, или МТОЗов, в этом случае усилит доказательную базу, идентификацию личности в целом.