童昉，楊怡，梁悅，羅桑旦增，劉育洛，趙樞泉，何光龍，周亦武

（1.華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院法醫(yī)學(xué)系，湖北 武漢 430030；2.武漢市公安局漢陽區(qū)分局，湖北 武漢430050；3.公安部物證鑒定中心，北京 100038）

現(xiàn)今，胰島素意外中毒、自殺，甚至他殺致死案件日趨增多[1-3]。1958年，BIRKINSHAW等[4]首次報(bào)道了一起利用胰島素他殺的案例，我國于1994年首次報(bào)道[5]，至今國內(nèi)外胰島素他殺案件報(bào)道已逾百例[1]。2015年，上海女護(hù)士陶某利用胰島素注射殺害男友的案件[6]廣受國內(nèi)新聞媒體關(guān)注；2017年，英國廣播電視公司報(bào)道了一起加拿大護(hù)士Elizabeth Wettlaufer于2007年至2014年間通過注射胰島素殺死8名老人的惡性案件[7]。認(rèn)定胰島素過量致死的難點(diǎn)主要在于，人死后體內(nèi)胰島素降解速度快，毒物分析結(jié)果難以支撐鑒定意見[8]。胰島素他殺案件現(xiàn)場遺留證據(jù)少，作案較為簡易，注射難度小，前期研究[9-10]結(jié)果顯示，兇手可先誘使被害人服用安眠藥，隨后注射胰島素，尸表僅遺留若干個針眼，尸體檢驗(yàn)時極易忽視，利用胰島素殺人更被小說家比喻為一種“殺人無痕”的手段[11-12]。此外，胰島素獲得途徑便捷，藥房內(nèi)均有銷售，且無需實(shí)名登記。

低血糖腦損傷被認(rèn)為是胰島素過量致死的主要原因[13]，由于葡萄糖是大腦最主要的能量來源，低血糖可引起意識模糊、記憶障礙、昏迷、驚厥等[14-15]。近年來，胰島素過量致低血糖腦損傷的研究逐漸在法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域受到重視，本文擬從法醫(yī)神經(jīng)病理學(xué)的角度，綜述胰島素過量致低血糖腦損傷的神經(jīng)病理學(xué)改變、病理生理過程及潛在神經(jīng)分子標(biāo)志物，為法醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的科研及實(shí)踐提供借鑒。

1 胰島素過量致低血糖腦損傷的神經(jīng)病理改變

根據(jù)AUER等[16]的研究，低血糖腦損傷所引起的大腦病變分布具有一定特征，可導(dǎo)致大腦皮質(zhì)神經(jīng)元的選擇性壞死。研究[17]結(jié)果顯示，低血糖僅累及大腦皮質(zhì)淺層（第2、3層），而缺血缺氧性腦損傷引起大腦皮質(zhì)中層（第4、5層）廣泛性神經(jīng)元壞死。低血糖對海馬齒狀回區(qū)的破壞尤甚，無論是低血糖動物模型還是人尸體檢驗(yàn)案例，均可見齒狀回顆粒細(xì)胞變性，甚至脫失，可區(qū)別于缺血缺氧腦損傷，在法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)重視[13，18]。除此之外，低血糖腦損傷中，海馬CA1區(qū)與CA3區(qū)也可觀察到不同程度的非特異性神經(jīng)元壞死[16]。

前期研究[10]發(fā)現(xiàn)，低血糖可引起白質(zhì)廣泛性的星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)，在胰島素過量的法醫(yī)病理學(xué)診斷中具有一定價值。大腦的基本能量代謝體系是以星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的相互作用為基礎(chǔ)，成年人的糖原主要位于星形膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)，當(dāng)神經(jīng)元能量代謝發(fā)生障礙時，星形膠質(zhì)細(xì)胞被激活，肥大增生，并伸出“終足”營養(yǎng)神經(jīng)元[19-20]。重度腦水腫是低血糖腦損傷的另一重要特征，DENG等[21]研究發(fā)現(xiàn)，低血糖可直接破壞血腦屏障，引起血管源性水腫。臨床上利用彌散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）研究低血糖腦損傷[22]，發(fā)現(xiàn)大腦皮質(zhì)、基底神經(jīng)節(jié)等部位的非對稱性水彌散下降，而這些異常信號經(jīng)過治療后可逆，提示低血糖可引起細(xì)胞毒性水腫。法醫(yī)學(xué)實(shí)踐中，膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)與水腫是常見病變，常被忽視，檢案中若觀察到上述病變，應(yīng)考慮到胰島素過量可能，結(jié)合案情與其他病變綜合判斷。

2 胰島素過量致低血糖腦損傷的有關(guān)機(jī)制

2.1 興奮性神經(jīng)毒作用

低血糖致神經(jīng)元壞死的機(jī)制，最初認(rèn)為僅有大腦能量代謝障礙，但通過胰島素誘導(dǎo)嚴(yán)重低血糖的大鼠可出現(xiàn)抽搐、驚厥等表現(xiàn)，腦電圖呈現(xiàn)大腦部分區(qū)域的異常放電[15]，而人在低血糖情況下可能出現(xiàn)精神及情緒的改變，甚至變得具有攻擊性[23]，上述研究結(jié)果提示，低血糖時大腦內(nèi)的某些神經(jīng)遞質(zhì)含量可能發(fā)生改變[24]。AUER等[24]的早期研究發(fā)現(xiàn)，海馬是低血糖腦損傷的敏感區(qū)域，并推測這種損傷與興奮性神經(jīng)毒性相關(guān)。谷氨酸是大腦內(nèi)重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在神經(jīng)細(xì)胞動作電位誘發(fā)及傳導(dǎo)過程中起著關(guān)鍵作用，葡萄糖剝奪時腦組織內(nèi)谷氨酸含量明顯增加[25-27]。另外，由于葡萄糖缺乏時有氧氧化產(chǎn)物進(jìn)入三羧酸循環(huán)減少，線粒體內(nèi)堆積的草酰乙酸與谷氨酸在轉(zhuǎn)氨酶的作用下生成大量天冬氨酸，并與谷氨酸受體、N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartic acid，NMDA）受體及α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異惡唑丙酸（α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionicacid，AMPA）受體結(jié)合，加劇興奮性神經(jīng)毒作用[14，28-29]。PARAMO等[29]利用體外原代培養(yǎng)的海馬神經(jīng)元進(jìn)行葡萄糖剝奪建立低血糖腦損傷細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元細(xì)胞外谷氨酸水平上調(diào)、氧化應(yīng)激產(chǎn)物增加。另有研究[30]結(jié)果顯示，抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）在低血糖腦損傷中對神經(jīng)元有保護(hù)作用。有學(xué)者通過大鼠腦室內(nèi)注射微量NMDA受體拮抗劑地佐環(huán)平（MK801），發(fā)現(xiàn)胰島素誘導(dǎo)的低血糖神經(jīng)元壞死明顯減輕[27]。以上研究結(jié)果充分表明，低血糖腦損傷致神經(jīng)元壞死的機(jī)制復(fù)雜，與興奮性神經(jīng)毒作用具有明顯關(guān)聯(lián)。

2.2 氧化應(yīng)激損傷

低血糖腦損傷與氧化應(yīng)激緊密相關(guān)。研究[31]結(jié)果顯示，在胰島素過量低血糖腦損傷情況下，實(shí)驗(yàn)動物的皮質(zhì)與海馬脂質(zhì)過氧化物含量、氧化應(yīng)激標(biāo)志物顯著升高，海馬部分區(qū)域、齒狀回超過對照水平200%。谷氨酸的上調(diào)與氧化應(yīng)激產(chǎn)物增多存在密切聯(lián)系，并且可能是低血糖腦損傷海馬齒狀回壞死的主要原因[28，32]。神經(jīng)元在葡萄糖剝奪情況下，谷氨酸與NMDA和（或）AMPA受體結(jié)合誘導(dǎo)大量鈣離子（Ca2+）內(nèi)流，引起線粒體膜去極化及Ca2+超載[33]，同時激活神經(jīng)元內(nèi)還原型輔酶Ⅱ（nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶、黃嘌呤氧化酶、磷脂酶A2等[33-34]，產(chǎn)生并釋放大量活性氧族（reactive oxidative species，ROS），可損傷DNA，破壞神經(jīng)元結(jié)構(gòu)及功能，最終導(dǎo)致神經(jīng)元壞死[28]。SUH等[27]發(fā)現(xiàn)，低血糖腦損傷情況下，大腦內(nèi)可產(chǎn)生大量ROS，繼而損傷DNA，并促使神經(jīng)元凋亡。HACES等[35]觀察到部分脂質(zhì)過氧化物含量在低血糖腦損傷實(shí)驗(yàn)動物皮質(zhì)內(nèi)選擇性升高，認(rèn)為氧化應(yīng)激是低血糖腦損傷的早期反應(yīng)。

3 胰島素過量致低血糖腦損傷的潛在神經(jīng)分子標(biāo)志物

分子標(biāo)志物是臨床病理診斷中的常用方法，在法醫(yī)病理學(xué)診斷中也極為實(shí)用，例如彌散性軸索損傷（diffusion axonal injury，DAI）的診斷可以參考β淀粉樣前體蛋白（β-amyloid precursor protein，β-APP）在軸索中的表達(dá)情況[36]。神經(jīng)病理學(xué)研究[17，25]結(jié)果顯示，胰島素過量致低血糖腦損傷的神經(jīng)病理學(xué)改變有別于癲癇、缺血缺氧性腦病，具有明顯的特征性（皮質(zhì)損傷較輕，海馬損傷較嚴(yán)重），由此推斷，低血糖腦損傷情況下部分蛋白及遺傳物質(zhì)含量的改變也有別于其他腦損傷，尋找合適的分子標(biāo)志物診斷胰島素過量具有一定可行性。研究[10，37-45]結(jié)果顯示，部分蛋白具有作為分子標(biāo)志物診斷胰島素過量致死的潛在可能。這些蛋白包括：

（1）神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）：星形膠質(zhì)細(xì)胞的骨架蛋白，維持其機(jī)械張力，在神經(jīng)系統(tǒng)能量代謝障礙的情況下，星形膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性肥大，GFAP表達(dá)增加[37]。胰島素過量致低血糖腦病可致嚴(yán)重能量代謝障礙，TONG等[10]的研究也證實(shí)了GFAP在胰島素過量致死腦組織中表達(dá)明顯增加，可作為胰島素過量致死的診斷指標(biāo)。

（2）葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（glucose transporters，GLUT）-1：主要位于哺乳動物的細(xì)胞膜上，在血腦屏障上的表達(dá)極為豐富，負(fù)責(zé)葡萄糖在膜內(nèi)外的轉(zhuǎn)運(yùn)[38]。研究結(jié)果[39]顯示，GLUT-1在低血糖腦損傷大鼠大腦皮質(zhì)和小腦表達(dá)增高。

（3）GLUT-3：與GLUT-1相似，負(fù)責(zé)葡萄糖在膜內(nèi)外的轉(zhuǎn)運(yùn)，主要表達(dá)于神經(jīng)元、軸索和樹突[40]，提升大腦對于葡萄糖的利用率[41]。研究[39]結(jié)果表明，GLUT-3在低血糖腦損傷大鼠海馬、大腦皮質(zhì)和小腦有不同程度的表達(dá)上調(diào)。

（4）載脂蛋白 J（apolipoprotein J，ApoJ）：系廣泛存在于人體多種組織及體液中的一種多功能糖蛋白，參與脂質(zhì)代謝調(diào)控，具有清除細(xì)胞壞死物及影響凋亡并同時抑制膜攻擊復(fù)合物形成的功能[42-43]。研究[44]結(jié)果表明，ApoJ在低血糖大鼠腦組織內(nèi)的表達(dá)增高，但其在低血糖腦損傷中發(fā)揮的作用仍然不明確，有待進(jìn)一步研究。

（5）4-羥基壬烯酸（4-hydroxynonenal，4-HNE）：是一種存在于細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)產(chǎn)物，在氧化應(yīng)激過程中表達(dá)增加，參與細(xì)胞黏附、細(xì)胞生發(fā)等諸多過程[45]。由于低血糖腦損傷與氧化應(yīng)激密切相關(guān)，4-HNE作為氧化應(yīng)激產(chǎn)物，在低血糖情況下，于海馬、大腦皮質(zhì)及小腦內(nèi)的表達(dá)均增高[38]。因此，作為分子標(biāo)志物，4-HNE在胰島素過量致低血糖腦損傷的法醫(yī)病理學(xué)診斷中具有潛在價值。

4 小 結(jié)

胰島素過量致死的認(rèn)定一直是法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域亟待解決的難題，給司法審判的公正性帶來巨大挑戰(zhàn)。目前，法醫(yī)毒物分析領(lǐng)域?qū)τ诟鹘M織液中胰島素的分布及降解規(guī)律已取得一定進(jìn)展[2，46]，但仍然未能突破死后胰島素定量檢測及內(nèi)外源性胰島素鑒別等難題。法醫(yī)病理學(xué)領(lǐng)域應(yīng)從低血糖腦損傷著手，開展神經(jīng)病理學(xué)研究，探索胰島素過量低血糖腦損傷的精準(zhǔn)分子通路，尋找特征性病理學(xué)改變及具有診斷價值的分子標(biāo)志物，以降低胰島素過量致死的漏診率及誤診率。