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综述:法医人类学中的骨组织学:关于埋藏或地表暴露骨骼的微观结构分析技术进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月11日 来源:International Journal of Legal Medicine 2.2
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这篇综述系统梳理了45种组织化学染色技术在骨骼微观结构分析中的应用潜力,重点探讨了Sirius Red/Fast Green、Picrosirius red和Hematoxylin-Eosin(HE)染色在评估骨骼保存程度与推断死后间隔期(PMI)/埋藏间隔期(BI)中的作用,揭示了42种未经验证染色技术的知识缺口,为法医人类学建立基于骨组织降解的PMI估算模型提供了技术路线图。
显微镜技术能够从微观层面评估骨骼的死后变化。暴露环境的时间长短可能与骨骼微观结构变化相关,从而为推断死后间隔期(PMI)或埋藏间隔期(BI)提供依据。通过骨组织薄片的组织学检查,可以研究死后微观结构变化。本综述旨在概述适用于研究骨骼微观结构变化的组织学染色方法,并讨论这些技术在埋藏学研究中的应用成果。
死亡后,遗体会经历分解过程,最终骨骼暴露于环境中。即使在此阶段,骨骼仍会继续分解,例如因细菌降解。死后微观结构变化可能与暴露环境的时间相关,从而提供关于PMI、BI或埋藏背景的信息。骨组织学可通过组织学检查评估死后降解。
骨骼由约20%的松质骨和80%的皮质骨组成,两者化学成分相同:有机成分(25%)、无机成分(60-70%)和水(9.7%)。骨骼作为有机-矿物复合材料,其各组分在成岩过程中均会发生变化。有机相主要由I型胶原组成,矿物相则包含羟基磷灰石晶体。
死后生物组织分解涉及自溶和腐败两个过程。自溶是骨细胞通过蛋白酶和DNase等酶自我破坏的过程。然而,根据Child 1995的研究,骨骼细胞外基质蛋白(如胶原)不易受自溶影响。随着自溶进展,这些酶会分解组织,为微生物活动创造有利环境。腐败是内源性细菌引起的微生物分解过程,会加速骨骼分解。
共鉴定出45种适用于骨骼胶原和骨细胞染色的组织学技术。其中,8种染色技术已有用于包埋骨切片的协议,2种可用于非包埋骨切片。通过系统文献检索发现,仅有3种染色技术(Sirius Red/Fast Green、Hematoxylin-Eosin和Picrosirius red)已在埋藏学研究中得到测试。
Sirius Red/Fast Green和Picrosirius red染色可显示随时间推移的胶原降解显著变化,有助于估算PMI或BI;而Hematoxylin-Eosin染色能有效呈现骨形态及其与骨完整性指数的关系。值得注意的是,42种染色技术尚未经过测试,存在巨大的知识缺口。
本综述旨在概述可用于研究骨骼微观结构变化的组织学染色方法,并评述这些技术在埋藏学研究中的应用成果。虽然已有研究探讨了骨骼微观结构变化、胶原降解及其与PMI的关系,但文献综述显示,仅少数组织化学染色技术(如Hematoxylin-eosin、Sirius Red/Fast Green和Picrosirius Red)得到应用。
Sirius Red/Fast Green在猪和人类骨骼中的应用显示,胶原完整性随时间推移发生显著变化。该技术可作为PMI估算的初步建议或缩小PMI区间。Picrosirius Red则展示了胶原降解的时间依赖性变化。Hematoxylin-Eosin染色适用于表现骨的一般形态及其与骨完整性指数的关系,但目前尚不能用于PMI估算。
Astolphi等(2019)研究发现,埋葬时间与骨完整性指数呈负相关。该指数基于骨细胞核与骨陷窝的比率,反映了骨骼保存程度。虽然骨完整性指数可能与PMI相关,但目前尚无验证方法建立这种关系。
本综述概述了用于研究骨骼微观结构变化的组织化学染色方法,并评述了已在埋藏学研究中测试的组织学染色技术。在45种潜在的组织化学染色中,仅少数如Hematoxylin-eosin、Sirius Red/Fast Green和Picrosirius Red经过测试,并显示出通过评估胶原和骨细胞降解来指示分解时间的潜力。
未来研究应着重开发并测试剩余染色技术在未脱钙新鲜骨切片上的应用协议,特别关注多种染色技术联用是否能提供更准确可靠的结果。同时,需要进一步研究已测试的染色技术,如Hematoxylin-eosin、Sirius Red/Fast Green和Picrosirius Red染色,这些技术已证明能够通过评估胶原和骨细胞降解来揭示骨骼退化。最终目标是开发、测试和验证一种方法,以可靠地估算死后或埋葬间隔期。
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