法医毒理学的结果解释(下)
2011-02-18向平沈敏
向平,沈敏
(司法部司法鉴定科学技术研究所上海市法医学重点实验室,上海200063)
法医毒理学的结果解释(下)
向平,沈敏
(司法部司法鉴定科学技术研究所上海市法医学重点实验室,上海200063)
法医毒理学的主要任务是从生物检材中分析毒(药)物,并且推断毒(药)物浓度对死亡或行为能力的作用程度,结果解释是法医毒理学的最终目的。现代法医毒理学主要包括死后法医毒理学、滥用药物筛查和行为能力影响三个方面,由此探讨在进行结果解释时的诸多影响因素。进行法医毒理学的结果解释时应非常慎重,充分了解案情和调查结果,全面考虑毒(药)物的毒性、生物检材、药代动力学、体内再分布、药物交叉反应等多种因素,才能对案件作出较为准确的结果解释。
结果解释;法医毒理学;影响因素;毒(药)物;药代动力学;体内再分布
Abstract:Forensic toxicology concerns the analysis of biological specimens for the presence of drugs and poisons to determine what role the detected substances play in death or impairment of human performance.The interpretation of the results is the ultimate purpose of forensic toxicology.Modern forensic toxicology consists of three major areas:post-mortem forensic toxicology,forensic urine drug testing,human-performance forensic toxicology.This article discusses various factors that enter into the interpretation process in each area.The results must be interpreted with caution.Apart from the measured concentrations,many affecting factors like data from autopsy and investigation,drug toxicity,types of biosamples,pharmacokinetics,redistribution,and drug interactions should be taken into full consideration so that accurate result interpretations could be achived in cases.
Key words:interpretation of results;forensic toxicology;factor;drug and poison;pharmacokinetics;redistribution
3 毒(药)物浓度的影响因素
3.1 检材
合理的检材采集是分析结果解释的前提。要强调的是,死亡案件要进行法医毒理学解释需依据外周血的分析结果,因为外周血受降解、腐败和死后再分布等因素影响小,其定量分析结果可以较准确地反映死亡时的血液浓度。心血检材易于采集且充足,但由于心脏距离胃部近,心血中药物浓度往往高于股静脉处的血药浓度。Dalpe-Scott M[1]通过320例中毒死亡案例,比较心血和股静脉血的药物浓度,发现两个部位的血药浓度差别很大,通常碱性药物在心血中药物浓度远高于股静脉中的浓度,比值为1~20。影响两者浓度的因素主要包括药物的种类、分布体积、浓度、蛋白结合率、pKa值和死亡与解剖的时间间隔等。因此心血检材一般可用作筛选和定性分析,不宜用于定量。
在交通事故所涉行为能力影响判断案件中,同样存在检材采样部位问题。对于活体,应尽快采集肘静脉血。Pelissier-Alicot AL[2]通过30个法医解剖案例比较了血中乙醇浓度(BAC)在右心室血、左心室血和股静脉血中浓度差异。结果表明,左心室BAC明显高于右心室血和股静脉血,故应采集股静脉血或右心血。
临床上多采用血清或血浆进行毒(药)物分析,但死后血液样品往往很难将血浆和红细胞分离,所分析的样品为全血。全血、血清和血浆三者的药物浓度存在差异[3],如吗啡的全血/血浆比率为1.02,可待因为0.87,地西泮为0.70,乙醇为0.74~0.90,四氢大麻酚和四氢大麻酸则分别为0.55和0.57等。三种血样除药物的原体浓度存在差异,相关的代谢物浓度也不相同。如吗啡的全血/血浆浓度比不受血液中水分含量影响,但其代谢物吗啡-3-葡萄糖醛酸苷和吗啡-6-葡萄糖醛酸苷之比则受血液中水分含量影响很大。但总体而言,药物浓度在全血、血浆中的差异与检材采集之前的浓度变化相比是很小的。另外,死后血液样品常出现溶血、腐败或结块现象,也会对检测结果造成偏差。
3.2 稳定性
检材用灵敏度高、特异性强、受控的方法分析后得到的结果只能反映其检测时的浓度,结果解释时还应考虑目标物在检材中的稳定性,否则可能出现偏差而得出错误结论。
稳定性主要从三个方面考察:(1)毒(药)物在生物基质中长时间保存的稳定性,包括生物基质、保存容器、温度、时间等因素;(2)若生物样品经常冻融再分析,则要考察反复冻融稳定性;(3)样品前处理过程中的稳定性,如防腐剂、强酸或强碱、自动进样时放置时间、处理后的样品在冰箱中的保存时间等。
生物检材中毒(药)物稳定性研究主要集中在血液检材。血浆中阿片类药物如海洛因、单乙酰吗啡、吗啡、吗啡-3-葡萄糖醛酸苷、吗啡-6-葡萄糖醛酸苷、可待因、乙酰可待因、美沙酮等于-20℃保存18个月,冰水中存放60min,反复冻融,提取后的样品于4℃存放17d等条件下均显示稳定[4]。全血中丁丙诺啡于-20℃保存可稳定1年以上,4℃至少能稳定9个月,25℃仅能稳定3~4个月,第6个月降至初始浓度的77%[5]。
血浆中苯丙胺类药物如甲基苯丙胺、苯丙胺、MDMA、MDA和MDEA于-20℃可稳定6个月,经反复冻融3个循环后依然稳定,经提取衍生化后室温下仍能稳定17 h以上[6]。Giorgi SN[7]将含有滥用药物的血液样品加入防腐剂氟化钠和草酸钾后,室温放置5年,每年取样测定考察其稳定性。甲基苯丙胺和苯丙胺相对稳定,而吗啡浓度初始时下降,第3年有所升高,最后的第4、5年则下降。
大麻酚及其代谢物为类脂溶性化合物,在水性环境中很快吸附于玻璃表面,未硅烷化较硅烷化平均损失17.1%[8]。取相同的阳性尿样,分别于-20℃、6℃和25℃放置两周,测定其浓度变化,结果-20℃变化最小,25℃变化最大,10 d后尿样混浊发泡,严重乳化,已无法检测。Skopp G[9]添加四氢大麻酸葡萄糖醛酸苷于血浆和尿液中,分别于-20℃,4℃,20℃和40℃保存10d,四氢大麻酸葡萄糖醛酸苷仅在-20℃时稳定,其余条件下均明显下降,血浆中较尿液下降更快。由于四氢大麻酸葡萄糖醛酸苷的降解,明显地生成四氢大麻酸。
生物检材中可卡因不稳定,可分解成爱康宁甲酯和苯甲酰爱康宁,血浆较尿液中更不稳定。加入防腐剂可减少可卡因的分解,但即使在低温下可卡因浓度仍可缓慢降低[10]。
抗精神病药物易受pH值和光照影响,应避光保存。生物检材中抗精神病药物同样在-20℃条件下稳定,但在常温下不稳定,最明显的是新型药物奥氮平,于室温下保存7 d后约降解55%~65%,14 d后降解60%~100%[11]。氯丙嗪是另一较复杂的吩噻嗪类药物,除需要避光保存外,Davis CM[12]发现,血浆低于0℃保存时,氯丙嗪浓度升高;保存温度升高,浓度可成倍升高,可能是检材中氯丙嗪代谢物转化所致。
苯二氮卓类药物在低于-20℃下稳定,高于-20℃时可能部分降解或全部降解,Skopp G[13]将血样于4℃条件下放置8个月,苯二氮卓类药物浓度降至初始浓度的60%左右。佐匹克隆和唑吡坦提取后放置24 h后部分降解[14]。因此,对涉苯二氮卓类药物的检材应尽快分析、测定或者低温保存。
由于尸体特别是腐败尸体易于生成乙醇,或通过死后再分布或胃部扩散引起污染,所以单纯从尸体血液中酒精浓度很难得出正确结论。盛放检材的容器应先加有防腐剂氟化钠或氟化钾[15],在无防腐剂的情况下,常温放置BAC的稳定期仅为2 d,15 d左右将升至最高,然后再逐渐下降。因此,尸体检测乙醇应同时提取玻璃体液,玻璃体液中乙醇浓度不易受腐败等因素干扰,可用于区分生前饮酒还是死后产生。
3.3 死后再分布和死后扩散
死后再分布和死后扩散都是指死后毒(药)物在尸体内沿着浓度梯度的运动。死后再分布是指毒(药)物从浓度高的组织器官中释放,然后经毛细血管和大的血管扩散至其它组织器官;而死后扩散是指毒(药)物沿着浓度梯度从高浓度的区域扩散至低浓度的区域。最典型的是胃内容中毒(药)物浓度高时可使附近组织中浓度升高。死后再分布和死后扩散是一个非常复杂的过程,至今对其影响因素、影响程度等尚无定论。死后再分布与死后时间、部位有关,再分布开始于死后1h内,最主要的变化发生在24h内[16],并且随时间而变化。死后再分布同时与部位有关。由于心脏离其它主要器官组织较近,心血中毒(药)物浓度变化大于股静脉血,而股静脉血不易受其它组织中高毒(药)物浓度的影响,因此结果解释时推荐采用股静脉血。
不同性别的毒(药)物死后再分布不同。Caplehorn JRM[17]由31个解剖案例统计分析,死后再分布的血药浓度,男性升高2倍,女性升高3倍。
不同物理化学性质的毒(药)物,死后再分布也不相同。蛋白结合率高的药物如三环类抗抑郁药、丙氧芬、氯喹等容易扩散。药物表观分布容积高的,死后再分布显著,如美沙酮的药物表观分布容积为3~5L/kg,死后血液中浓度可升高4倍[18]。亲脂性强的苯丙胺类药物如甲基苯丙胺、MDMA等死后再分布现象明显,死后心血中浓度可升高2倍。四氢大麻酚亲脂性强,易于进入肌肉和脂肪,Brunet B[19]以白猪为动物模型,静注200μg/kg四氢大麻酚后2h处死,生前血液中四氢大麻酚浓度为4.1ng/mL,死后外周血、右心室和左心室血的浓度分别为2.9ng/mL、10.0ng/mL和14.6 ng/mL。通过对海洛因吸毒死亡案分析,水溶性强的吗啡在心血和外周血中浓度差异不明显,心血与股静脉血浓度的比率为1.2(范围0~4.5)[20]。动物模型研究中,也有报道吗啡的死后再分布显著。如马丽霞[21]对染毒大鼠的研究发现,心血中吗啡含量在死后0~72 h显著升高,72~96h趋于稳定。王琦玮[22]研究死后48 h内家兔体内氯氮平再分布规律,发现死亡后心血、外周静脉血、肝脏中氯氮平浓度均不断升高,尿液氯氮平浓度不断降低;死后早期浓度变化率大于晚期浓度变化率。死后48 h心血、外周静脉血、肝脏、尿液氯氮平浓度分别为死后0 h时氯氮平浓度的418%、193%、154%和29%。
4 其它因素
4.1 文献资料
按照毒(药)物对机体的作用程度,通常将血液或组织中毒(药)物浓度分为3类:正常值或治疗量、中毒量和致死量。正常值是指物质在正常人群中存在、但对机体无毒性作用的浓度,如高毒性的氰化物,摄入食物或抽烟可能产生少量的氰化物而对机体不产生毒性,属于正常值范围;某些重金属如砷、汞等,由于环境和食品污染也存在于正常人群中;亚硝酸盐、一氧化碳等也都存在正常值,应注意与中毒的区分。
目前报导的中毒量和致死量大部分为中毒、死亡案例的实际数据或其统计数据,仅具参考价值。尤其很多致死量是基于服毒(药)物量很大的数据,在特定案件结果解释时不能简单地依据已有的文献资料,应考虑年龄、性别、身体状况、是否患有疾病、用药途径、急性与慢性中毒、中毒后存活的时间、采样时间、多种药物、耐受性等因素综合分析。
4.2 毒(药)物用量推算
某些案件可能涉及根据各重要器官的质量、浓度、毒(药)物分布容积推测死者所用的毒(药)物总量,但因受许多因素制约而难以得到准确的结果,故很多专家建议最好不要进行推算。因为毒物分析结果并不完全反映其死亡前的血液浓度,Cook DS[23]在近8年的时间里,监测了6个临床病人在死亡前和死亡后的血液浓度,发现死亡后的血液浓度远大于死亡前,且采集部位不同,外周血与心脏血中浓度也存在一定差异。即使毒(药)物已经过胃部吸收,但大部分可能仍在肠道,没有完全进入主要器官组织。其次,生物个体的药代参数如吸收速率、生物利用度、分布容积、半衰期、代谢速率和消除速率等也存在较大个体差异,多次使用毒(药)物与单次急性中毒的分布容积、半衰期等的差异均会影响使用量的推测。此外,要考虑所分析的检材是否均质,具有代表性,如不同部位的肌肉中毒(药)物的浓度存在较大的差异。
4.3 药物相互作用
检出多个药物时需要考虑是否存在药物相互作用,特别是协同作用。如乙醇、苯二氮卓类药物或阿片类药物都有呼吸抑制作用,联合使用时即使单个药物浓度低于中毒浓度,但因协同作用可能出现严重的呼吸抑制或死亡。如钙离子通道阻断剂维拉帕米和β肾上腺素受体阻断剂普萘洛尔、噻吗洛尔等均可治疗偏头痛或降血压,但两种药物合用时可致心源性休克,甚至心脏停跳死亡。抗精神失常药物、抗组胺药、单胺氧化酶抑制剂[MAOIs]等药物联合使用可能致严重的血清素症候群或抗精神病药物恶性症候群(NMS)反应。
4.4 药物耐受性
涉及滥用药物的结果解释应考虑药物耐受性。如阿片类药物连续用药后即产生耐受性,必须用更高的浓度才能达到相同的药效。酒精也具耐受性,Jones AW[24]统计693例乙醇急性中毒案例,致死浓度相差3倍以上。此外,还要关注交叉耐受性,即机体对某药产生耐受性后对另一药的敏感性也降低。如酒瘾者对乙醚的麻醉作用、对苯巴比妥的镇静催眠作用反应性降低,使后者的用量远高于正常群体。
4.5 药物基因组学
药物在人体的药物代谢和药物反应与个体的遗传因素密切相关,个体差异的15%~30%是由基因因素决定的[25]。越来越多的研究[26--30]和实际案件[31-34]结果表明,除明确自杀中毒案件外,其它涉药死亡的法医毒理学鉴定应考虑个体遗传因素,结合药物基因组学,即不同个体的药物反应(主要指药效与毒性)差异与DNA多态性的关系,进行结果解释,更加科学地判断药物剂量对死亡或行为能力的作用程度,明确不良后果产生的原因,为法医和法庭提供有效的法医毒理学证据。
国外法医毒理学者已着手开展CYP2D6和CYP2C19基因多态性的筛查研究。Zackrisson AL[44]通过242例药物中毒死亡者和正常人的SNP(单核苷酸多态性)分型检测,发现在瑞典人群中,中毒死亡者中CYP2D6酶活性低者发生频率(4.7%)低于正常人群中频率(8.5%);中毒死亡者中CYP2D6*4等位基因频率明显低(P<0.005)。Levo A[35]分析芬兰人中33个曲马多中毒死亡案例,发现功能性CYP2D6等位基因数量与曲马多及其O-去甲曲马多和N-去甲曲马多的浓度比率有关联性。
结语
综上所述,进行法医毒理学的结果解释时应严谨、慎重,在了解案情和保证毒物分析结果有效的情况下,应充分考虑毒(药)物的毒性、生物检材、药代动力学、体内再分布等多种因素,参考文献资料,结合专业经验积累,才能对案件作出较为准确的结果解释。
[1]Dalpe-Scott M,Degouffe M,Garbutt D,et al.A comparison of drug concentrations in postmortem cardiac and peripheral blood in 320 cases[J].Can Soc For Sci J,1995,(28):113-121.
[2]Pelissier-Alicot AL,Coste N,Bartoli C,et al.Comparison of ethanol concentrations in right cardiac blood,left cardiac blood and peripheral blood in series of 30 cases[J].Forensic Sci Int,2006,156:35-39.
[3]Maurer HH.Multi-analyte procedure for screening for and quantification of drugs in blood,plasma,or serum by liquid chromatography-single stage or tandem mass spectrometry(LC-MS or LC-MS/MS)relevant to clinical and forensic toxicology[J].Clin Biochem,2005,38(4):310-318.
[4]Rook EJ,Hillebrand MJX,Rosing H,et al.The quantitative analysis of heroin,methadone and their metabolites and the simultaneous detection of cocaine,acetylcodeine and their metabolites in human plasma by high-performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry[J].J Chromatogr B,2005,824:213-221.
[5]Hadidi1 KA and Oliver JS.Stability of morphine and buprenorphine in whole blood[J].Int J Legal Med,1998,111:165-167.
[6]Peters FT,Kraemer T,Maurer HH.Drug testing in blood:Validated negative-ion chemical ionization gas chromatographic-mass spectrometric assay for determination of amphetamine and methamphetamine enantiomers and its application to toxicology cases[J].Clinical Chemistry,2002,48(9):1472-1485.
[7]Giorgi SN,Meeker JE.A 5-year stability study of common illicit drugs in blood[J].J Anal Toxicol,1995,19(6):392-3988.
[8]向平,沈敏,沈保华,等.大麻的体内代谢物THC-COOH的分析[J].法医学杂志,1996,12(4):197-199.
[9]Skopp G.Preanalysis aspects in postmortem toxicology[J]. Forensic Sci Toxicol,2004,142:75-100.
[10]Skopp G,Klingmann A,Potsch L,et al.In vitro stability of cocaine in whole blood and plasma including ecgonine as a target analyte[J].Ther Drug Monit,2001,23(2):174-181.
[11]Sandra H,Christoph H,Gabriele S,et al.Assessment of Storage and Transport Stability of New Antidepressant and Antipsychotic Drugs for a Nationwide TDM Service[J].Ther Drug Monit,2004,26(4):459-461.
[12]Davis CM,Meyer CJ,Fenimore DC.Improved gas chromatographic analysis of chlorpromazine in blood serum[J]. Clin Chim Acta.1977,78(1):71-77.
[13]Skopp G,Potsch L,Konig I,et al.A preliminary study on the stability of benzodiazepines in blood and plasma stored C?at 4℃[J].Int J Legal Med,1998,111:1-5.
[14]Bhatt J,Jangid A,Shetty R.Quantification of zolpidem in human plasma by liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry.Biomed Chromatogr,2006,20:736-742.
[15]Jones AW,Holmgren P.Uncertainty in estimating blood ethanol concentrations by analysis of vitreous humour[J].J Clin Pathol,2001,54(9):699-702.
[16]Karch SB.Toxicology of Abused Drugs,Taylor&Francis Group LLC,2008,113-130.
[17]Caplehorn JRM,Drummer OH.Methadone dose and postmortem blood concentration[J].Drug and Alcohol Review,2002,21:329-333.
[18]Levine B,Wu SC,Dixon A,et al.Site dependence of postmortem blood methadone concentrations[J].Am J Forensic Med Pathol,1995,16(2):97-100.
[19]Brunet B.Postmortem redistribution of cannabinoids:first results of a study performed in a pig model[J].www.tiaft2006. org/proceedings/pdf/PT-o-05.pdf.
[20]Crandall CS,Kerrigan S,Blau R.The influence of site of collection on postmortem morphine concentrations in heroin overdose victims[J].J Forensic Sci,2006,51:413?-?420.
[21]马丽霞,王惠玲,张军峰,等.吗啡在慢性染毒大鼠体内死后再分布[J].西安交通大学学报(医学版)2004,25(1);33-35.
[22]王琦玮,周海梅,李朴,等.氯氮平在家兔体内死后再分布规律研究[J].中国法医学杂志,2007,22(4):223-225.
[23]Cook DS,Braithwaite RA,Hale KA.Estimating antemortem drug concentrations from postmortem blood samples:the influence of postmortem rdistribution[J].J Clin Pathol,2000,53:282-285.
[24]Jones AW,Kugelberg FC.Alcohol concentrations in postmortem body fluids.Human&Experimental Toxicology,2006,25(11):623-624.
[25]李后开,王一煌,贾伟,等.药物基因组学、药物代谢组学与辨证施治[J].世界科学技术—中医药现代化,2007,9(2):120-126.
[26]White RM and Wong SHY.Toxicogenetics in Drug Abuse:Pharmacogenomics for Toxicology.In:Pathology,Toxicogenetics,and Criminalistics of Drug Abuse.Steven B.Karch editor.New York,CRC Press,2008:153-164.
[27]李芹,王睿,郭雅,等.中国人群CYP2D6基因多态性对美托洛尔药代动力学的影响[J].临床药理学,2008,13(7):796-802.
[28]Kirchheiner J,Nickchen K,Bauer M,et al.Pharmacogenetics of antidepressants and antipsychotics:the contribution of allelic variations to the phenotype of drug response[J]. Molecular Psychiatry,2004,9:442-473.
[29]Wong SHY,Wagner MA,Jentzen JM,et al.Pharmacogenomics as an adjunct of molecular autopsy for forensic pathology/toxicology:does genotyping CYP 2D6 serve as an adjunct for certifying methadone toxicology[J].J Forensic Sci,2003,48:1406-1415.
[30]Zackrisson AL,Holmgren P,Gladh AB,et al.Fatal intoxication cases:cytochrome P450 2D6 and 2C19 genotype distributions[J].Eur J Clin Pharmacol,2004,60:547-552.
[31]Salee FR,DeVane CL,and Ferrell RE.Fluoxetine-related death in a child with cytochrome P450 2D6 genetic deficiency[J].J Child Adolesc Psychopharmacol,2000,27:27-34.
[32]Gasche Y,Daali Y,Fathi M,et al.Codeine intoxication associated with ultrarapid CYP2D6 metabolism[J].N Engl J Med,2004,351:2827-2831.
[33]Jannetto PJ,Wong SH,Gock SB,et al.Pharmacogenomics as molecular autopsy for postmortem forensic toxicology:genotyping cytochrome P450 2D6 for oxycodone cases[J].J Anal Toxicol,2002,26(7):438-447.
[34]Jin M,Gock SB,Jannetto PJ,et al.Pharmacogenomics as molecular autopsy for forensic toxicology:genotyping cytochrome P450 3A4*1B and 3A5*3 for 25 fentanyl cases[J]. J Anal Toxicol,2005,29(7):590-598.
[35]Levo A,Koskib A,Ojanpera I,et al.Post-mortem SNP analysis of CYP2D6 gene reveals correlation between genotype and opioid drug(tramadol)metabolite ratios in blood[J]. Forensic Sci Int,2003,135:9-15.
(本文编辑:刘伟)
Interpretation of Forensic Toxicological Results(Ⅱ)
XIANG Ping,SHEN Min
(Shanghai Key laboratory of Forensic Medicine,Institute of Forensic Sciences,Ministry of Justice,Shanghai 200063,China)
DF794.1
A
10.3969/j.issn.1671-2072.2011.02.011
1671-2072-(2011)02-0053-04
2010-01-28
国家科研院所公益项目(GY0903)
向平(1968-),女,研究员,主要从事法医毒理学研究。E-mail:xiangp@ssfjd.cn。