引用本文
卞存浩, 王琪, 何鑫, 等. 胰島素過量死亡的法醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展[J]. 重慶醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào), 2024,49(12):1479-1482.
DOI：10.13406/j.cnki.cyxb.003674.
法醫(yī)病理學(xué)
胰島素過量死亡的法醫(yī)學(xué)研究進(jìn)展
卞存浩，王琪，何鑫，李劍波
重慶醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院法醫(yī)學(xué)系/重慶市刑事偵查技術(shù)工程研究中心，重慶 400016
摘要
胰島素作為體內(nèi)維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)的重要激素，在糖尿病治療中至關(guān)重要。近年來，隨著外源性胰島素廣泛使用，胰島素過量意外、自殺、他殺案件不斷增加。由于胰島素過量尸體的注射部位難發(fā)現(xiàn)、病理征象不明顯、死后血中胰島素降解快及死后的血生化波動(dòng)大等特點(diǎn)，導(dǎo)致胰島素過量死亡的法醫(yī)學(xué)診斷極其困難。因此，本文綜述了胰島素過量的原因、致死機(jī)制、病理變化、毒化分析和鑒定要點(diǎn)，為胰島素過量死亡的法醫(yī)學(xué)鑒定提供幫助。
關(guān)鍵詞
法醫(yī)病理學(xué)；胰島素過量；毒理學(xué)；綜述
胰島素是內(nèi)分泌學(xué)領(lǐng)域研究最深入的多肽之一，至今為止，胰島素及其類似物是治療糖尿病的主要藥物[1]。近年來，隨著外源性胰島素的使用日益廣泛，胰島素過量的案件也日趨增多[2-3]。由于胰島素過量尸體的注射部位難發(fā)現(xiàn)、病理征象不明顯、死后血中胰島素降解快及死后的血生化波動(dòng)大等特點(diǎn)，導(dǎo)致胰島素過量的死因鑒定極為困難[3-5]。本文擬通過對(duì)胰島素過量的原因、致死機(jī)制、病理變化、毒化分析和鑒定要點(diǎn)等方面進(jìn)行綜述，為胰島素過量死亡的法醫(yī)學(xué)鑒定提供幫助。
1
胰島素概述
胰島素由2條肽鏈組成，包括A鏈的11種21個(gè)氨基酸和B鏈的15種30個(gè)氨基酸，分子量為5 807，等電點(diǎn)約為5.3[6]。胰島素原裂解后產(chǎn)生等摩爾質(zhì)量的胰島素和C肽，形成胰島素六聚體并儲(chǔ)存于囊泡[6]。當(dāng)β細(xì)胞在適當(dāng)?shù)拇碳は?，胰島素六聚體解離為單體，通過血液循環(huán)在各組織中發(fā)揮作用[6-7]。
2
胰島素過量的原因
胰島素過量的原因大多為醫(yī)源性意外，由于胰島素單位“U”與數(shù)字“0”極為相似，胰島素規(guī)格也存在差異，有時(shí)會(huì)造成患者的錯(cuò)誤使用[8]。另外患者胰島素強(qiáng)化治療、運(yùn)動(dòng)量增加、個(gè)體差異、飲食控制不當(dāng)也是造成胰島素過量的重要原因[9]。胰島素自殺案例較少，死者大多數(shù)存在胰島素治療的糖尿病病史，部分合并有抑郁癥等精神疾病[2，10]。胰島素謀殺案件罕見，1958年，Birkinshaw VJ報(bào)道了歷史上第一起胰島素謀殺，我國(guó)于1991年首次報(bào)道[11-12]。近年來，隨著糖尿病患者增加和胰島素藥物普及，胰島素謀殺案件增加，甚至出現(xiàn)胰島素連環(huán)殺人的惡性案件[13]。胰島素謀殺案的兇手多為女性、熟人，具有一定的醫(yī)學(xué)背景[5，13-14]。另外，胰島素能夠提高肌肉的能量?jī)?chǔ)備能力，賽馬的馬匹和體育賽事的運(yùn)動(dòng)員需要警惕胰島素作為興奮劑使用[15]。
3
胰島素過量的致死機(jī)制
胰島素過量死亡主要是由嚴(yán)重低血糖引起的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害和心律失常共同介導(dǎo)，胰島素過量引起的生化紊亂加速機(jī)體損害，而胰島素制劑的過敏反應(yīng)較罕見[16-18]。
3.1
胰島素過量低血糖與中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害
正常人的血糖水平穩(wěn)定在3.9~6.1mmol/L，當(dāng)血糖<3.9mmol/L即屬于低血糖范疇[19]。當(dāng)血糖<2.8mmol/L時(shí)，機(jī)體出現(xiàn)意識(shí)模糊、昏迷、驚厥等腦功能障礙癥狀，而當(dāng)血糖<2.0mmol/L時(shí)，腦組織葡萄糖含量幾乎為零，腦神經(jīng)元出現(xiàn)不可逆性壞死[19-20]。Auer RN的研究[21]顯示，低血糖腦損傷的神經(jīng)元壞死分布有一定特征，主要累及大腦皮質(zhì)淺層和海馬神經(jīng)元，其中海馬主要損傷CA1、CA3及齒狀回區(qū)，罕見累及腦干、小腦和延髓。研究表明低血糖引起大腦白質(zhì)星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性改變[22]。此外，低血糖可以破壞血腦屏障的緊密連接，引起腦水腫[23]。低血糖腦損傷相關(guān)機(jī)制研究顯示，低血糖腦損害主要與興奮性遞質(zhì)增加引起神經(jīng)毒性、活性氧增多誘發(fā)氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙等有關(guān)[24-26]。
3.2
胰島素過量低血糖與心律失常
胰島素過量死亡與心律失常密切相關(guān)，Kacheva S等[27]研究表明，胰島素過量低血糖期間交感神經(jīng)系統(tǒng)激活，出現(xiàn)低鉀血癥，導(dǎo)致Q-T間期顯著延長(zhǎng)，促使心律失常。Reno的系列研究表明，嚴(yán)重低血糖引起多種心律失常，包括室性早搏、心動(dòng)過速和高度房室傳導(dǎo)阻滯，動(dòng)物干預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)心律失常是由低血糖期間交感神經(jīng)系統(tǒng)與副交感神經(jīng)系統(tǒng)紊亂所致，同步干預(yù)低血糖腦癲癇與心律失常實(shí)驗(yàn)表明胰島素過量低血糖猝死是由腦損害嚴(yán)重癲癇致呼吸抑制和嚴(yán)重心律失常致心臟驟停共同介導(dǎo)[17，28-29]。
3.3
胰島素過量引起生化紊亂
胰島素過量會(huì)引起生化紊亂，包括電解質(zhì)紊亂、能量代謝紊亂、凝血功能障礙、炎癥因子升高等。Johansen NJ 和Christensen MB[16]回顧研究發(fā)現(xiàn)，胰島素過量容易引起低鉀血癥，而案例和本課題組前期研究提示，胰島素過量血鉀降低是一種轉(zhuǎn)移性低鉀血癥[30-31]。既往研究顯示，胰島素過量后胰高血糖素等升糖激素顯著升高，加劇體內(nèi)能量代謝紊亂[32]。研究表明，嚴(yán)重低血糖增強(qiáng)血小板的聚集，影響纖維蛋白和纖溶系統(tǒng)，促進(jìn)血液的高凝狀態(tài)[33]。此外，嚴(yán)重低血糖會(huì)增加血液中的炎癥因子，如CD40、IL-6，高敏C反應(yīng)蛋白、氧化應(yīng)激指標(biāo)等[33]。
3.4
胰島素制劑誘發(fā)過敏反應(yīng)
胰島素制劑誘發(fā)過敏性休克是胰島素過量的罕見死因[34]。第一代動(dòng)物胰島素結(jié)構(gòu)與人胰島素差異較大，致敏率相對(duì)較高[18]。隨著重組胰島素和胰島素類似物的發(fā)展，胰島素制劑致敏率顯著下降，然而過敏反應(yīng)仍偶有發(fā)生。胰島素制劑過敏原因可能與藥品中添加的魚精蛋白穩(wěn)定劑及注射部位胰島素聚合構(gòu)象改變有關(guān)[18]。
4
胰島素過量的法醫(yī)病理學(xué)檢驗(yàn)
胰島素過量尸體無特異性征象，但部分組織病理學(xué)變化具有一定輔助診斷價(jià)值，需要進(jìn)一步研究。
4.1
胰島素注射部位組織病理學(xué)
Lutz R等[35]研究發(fā)現(xiàn)胰島素注射部位可見組織間隙增大，部分粉染液殘留，輕微組織壞死伴少量炎細(xì)胞浸潤(rùn)，還發(fā)現(xiàn)注射部位皮下粗糙的雙折射磷酸鋅晶體結(jié)構(gòu)。此外，注射部位的免疫組織化學(xué)染色可見胰島素的陽性反應(yīng)，部分魚精蛋白胰島素制劑注射部位還可見魚精蛋白免疫陽性[36]。因此注射部位的組織病理學(xué)檢驗(yàn)可以證明外源性胰島素的皮下注射，但較難與治療性胰島素注射部位區(qū)分。
4.2
胰島素過量腦組織病理學(xué)
胰島素過量低血糖腦損傷可見大腦皮質(zhì)淺層和海馬神經(jīng)元壞死，以及白質(zhì)周圍星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性改變，較于缺血缺氧性腦損傷有相對(duì)特異性，具有一定診斷價(jià)值，但需進(jìn)一步研究其死后變化的影響[21]。
4.3
胰島素過量肝臟、肌肉組織分子病理學(xué)
糖原是葡萄糖體內(nèi)儲(chǔ)存的主要形式，胰島素過量死亡時(shí)肝臟和肌肉的糖原含量均顯著降低，此外，研究顯示胰島素過量骨骼肌細(xì)胞膜上糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4和鈉鉀ATP通道信號(hào)顯著增強(qiáng)。因此，對(duì)肝臟和肌肉的分子病理學(xué)分析可以提供輔助診斷信息[4，31，37]。
5
胰島素過量的毒化檢測(cè)
毒化分析定量檢測(cè)可以為鑒定胰島素過量提供直接證據(jù)，但對(duì)于胰島素各種檢測(cè)方法的比較驗(yàn)證、不同組織體液中胰島素差異以及死后樣本中胰島素穩(wěn)定性需要深入研究。
5.1
胰島素的檢測(cè)方法
免疫分析法，主要包括放射免疫法，酶聯(lián)免疫吸附法，化學(xué)發(fā)光免疫法，化學(xué)發(fā)光酶免疫法等[38]。一般商用胰島素試劑盒檢測(cè)限約為3pmol/L，具有操作簡(jiǎn)便，成本較低，抗背景干擾等特點(diǎn)，但由于不同廠家的試劑盒抗體差異以及各種胰島素間的交叉反應(yīng)，免疫測(cè)定法的結(jié)果需謹(jǐn)慎解釋[38]。
液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法，主要有2種分析策略即檢測(cè)完整的胰島素和檢測(cè)胰島素酶解產(chǎn)生的多肽。胰島素質(zhì)譜分析前，一般會(huì)采用固相萃取、免疫親和層析等方法進(jìn)行富集純化，提高胰島素檢出率[39]。液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法可以分析不同胰島素類似物的分子量和修飾基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)胰島素類似物種類的鑒別，但該方法檢測(cè)限較高，成本高，且目前缺乏胰島素代謝物標(biāo)準(zhǔn)品而無法完全定量胰島素，檢測(cè)結(jié)果需要謹(jǐn)慎分析[40]。
5.2
胰島素的檢測(cè)樣本
1954年，Elgee NJ等[41]研究了131I標(biāo)記的胰島素在大鼠和人體組織中的分布，發(fā)現(xiàn)幾乎所有組織都具有放射性。因此，原則上只要樣本充足都可用于檢測(cè)胰島素，但需要深入研究胰島素在各組織中的含量和檢測(cè)條件。
血液樣本在臨床上可以較好評(píng)估胰島素水平，正常人空腹胰島素血清濃度總體范圍為3~25 mU/L，但死后血中胰島素極易受到溶血、腐敗等影響，死后48h后血液中極難檢出胰島素，其中血紅蛋白是胰島素降解的重要因素[42]。胰島素過量死后血液濃度范圍較廣，0.2~18 015mU/L之間的濃度均有文獻(xiàn)報(bào)告[14]。此外，死后血液胰島素濃度受生前胰島素注射后時(shí)間、胰島素種類、胰島素劑量、胰島素給藥途徑、禁食狀態(tài)、糖尿病史以及死后時(shí)間間隔和死后再分布的影響，因此對(duì)死后血中胰島素濃度需要謹(jǐn)慎評(píng)估[4]。
玻璃體液是目前法醫(yī)檢測(cè)胰島素過量應(yīng)用較多的檢材，血-眼轉(zhuǎn)運(yùn)屏障的存在使得玻璃體液不易受到溶血及腐敗的影響，但也導(dǎo)致其胰島素含量較低[40，43]。Palmiere C等[4]研究發(fā)現(xiàn)非糖尿病人尸體玻璃體液中難以檢出胰島素，但可以從胰島素治療的糖尿病和胰島素過量的尸體玻璃體液中檢出。玻璃體液是分析胰島素過量的良好檢材，但陰性結(jié)果也不能完全排除胰島素過量。
研究顯示注射部位存在胰島素聚集，可以進(jìn)行胰島素免疫組化分析和組織勻漿胰島素定量檢測(cè)，但隨著無針胰島素注射器的使用和口服胰島素的發(fā)展，需要警惕不留針痕的胰島素過量案件[36，44]。
肌肉是胰島素代謝第三大器官，研究表明胰島素在酸性介質(zhì)中更穩(wěn)定，且胰島素降解酶在PH≤6時(shí)基本失活[45]。研究顯示骨骼肌中能檢出過量胰島素，鑒于肌肉的充足樣本量及死后的酸性環(huán)境，肌肉可以作為檢測(cè)胰島素過量的良好樣本[31，44]。
此外，其他組織樣本例如肝臟、膽汁、腎臟、尿液、腦脊液和心包液等在胰島素過量案例均有不同程度升高，需要進(jìn)一步研究[4，40]。
5.3
胰島素、C肽和葡萄糖
血糖是臨床上診斷低血糖的直接指標(biāo)，但死后受糖原分解、糖酵解腐敗等[46]影響，導(dǎo)致死后血糖波動(dòng)范圍極大，有研究者通過玻璃體液中葡萄糖和乳酸的總和值糾正糖酵解的影響，仍難以評(píng)估生前血糖[47]。
C肽用于評(píng)估內(nèi)源性胰島素分泌水平，C肽臨床參考值為0.7~3.0ng/mL，當(dāng)胰島素從胰腺釋放時(shí)，等摩爾量C肽也被釋放入血，但C肽的半衰期較胰島素長(zhǎng)，所以正常人胰島素與C肽比值I/C<1[4，48]。當(dāng)機(jī)體存在高胰島素血癥，如胰腺β細(xì)胞腫瘤等疾病時(shí)，胰島素和C肽同步升高，胰島素與C肽比值（I/C）仍<1；當(dāng)外源性胰島素輸注后，內(nèi)源性胰島素分泌受抑制，C肽隨之降低，總胰島素水平與C肽比值>1[48]。因此，當(dāng)胰島素水平升高且I/C比值>1時(shí)，應(yīng)高度懷疑外源性胰島素過量。
6
胰島素過量鑒定要點(diǎn)的總結(jié)和展望
綜合胰島素過量案例和系列研究，胰島素過量案件鑒定應(yīng)注意以下4個(gè)方面：①全面的案情調(diào)查，包括死者和死者親屬的糖尿病史、精神病史、胰島素治療史、胰島素購買史、醫(yī)學(xué)背景史等；②仔細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)勘察，包括現(xiàn)場(chǎng)搏斗痕跡、胰島素藥瓶、胰島素注射器、遺書等；③系統(tǒng)的病理檢驗(yàn)，特別是注射部位組織病理及免疫組化檢驗(yàn)、腦組織病理觀察、肝臟和肌肉分子病理分析等；④嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩净治?，包括多種組織和體液中胰島素、C肽和葡萄糖含量，特別是胰島素和C 肽比值>1時(shí)應(yīng)高度懷疑外源性胰島素輸注，進(jìn)行質(zhì)譜分析。綜上，針對(duì)死后血液樣本中分析胰島素過量的限制，開展血液替代樣本的胰島素檢測(cè)和死后穩(wěn)定性研究；針對(duì)胰島素過量檢測(cè)方法差異性，開展系統(tǒng)性方法驗(yàn)證研究；針對(duì)胰島素過量病理特征不顯著的局限性，開展分子標(biāo)志物篩選和穩(wěn)定性研究，最終匯集研究成果建立一套胰島素過量法醫(yī)學(xué)鑒定標(biāo)準(zhǔn)。
