Παράγοντες που επηρεάζουν τη μεταθανάτια συγκέτρωση της αιθανόλης σε βιολογικά υλικά

Abstract

Ethanol is a volatile compound that belongs to the homologous series of alcohols. It can be detected in the human body after the consumption of alcoholic beverages. It is possible though, to be produced postmortem by microbial activity (alcoholic fermentation) either in corpses or in specimens after sample collection. As a result the measured ethanol concentration differs from the actual ethanol concentration at the time of death. It is of fundamental gravity in Forensic Toxicology the clarification of the mechanism with which certain factors could complicate the interpretation of postmortem ethanol concentration, the determination of its unequivocal aetiology - exogenous or endogenous- and the estimation of the blood ethanol concentration at the time of death, as ethanol concentration determined in biological specimens (blood,urine etc) is regularly used in criminal and civil litigation. In the present study has been determined the presence of volatile compounds detected in postmortem specimens collected from cases of sudden or violent deaths. Measurements, have been performed, for the first time, of the concentrations of acetaldehyde, 1-propanol, 2-propanol and acetone along with ethanol in 195 postmortem blood samples. The results showed that 84,1% of the blood specimens had blood ethanol concentrations < 50,0 mg/dl_. Out of 76,4% of the blood specimens that had ethanol concentration < 10,0 mg/dL, had either very low or not detectable amounts of acetaldehyde 98%, 1-propanol 98%, 2-propanol 94% and acetone 93%. 23,6% of the blood specimens that had ethanol concentration > 10,0 mg/dL all had measurable amounts of acetaldehyde, 1-propanol, 2-propanol and acetone. The correlation of ethanol concentrations with concentrations of other volatiles, has been also performed for the first time. Blood samples with acetaldehyde concentration > 0,50 mg/dL, 1-propanol concentration >0,10 mg/dL and 2-propanol concentration > 0,10 mg/dL, were determined as “suspicious” for microbial ethanol production (volatile concentrations indicative of microbial activity). 21% of the blood samples with ethanol concentration between 10,0-300 mg/dL, were determined as “suspicious” for postmortem ethanol production. The determination of the acetaldehyde, 1-propanol and 2-propanol concentration along with ethanol concentration with the gas chromatographic procedure had the advantage that with one simple analysis of the postmortem specimen both the concentrations of ethanol and that of other volatiles could be determined and valuable information can be provided regarding the possibility of postmortem ethanol formation. The collection and the analysis of different specimens from the samecorpse for the determination of ethanol concentration was regarded as an unnecessary procedure. The influence of the temperature, the time of storage, the availability of air and the contact surface with air in storage contents of biological specimens was studied on the concentrations of ethanol and other volatiles. This study has shown that following sample collection, the stability of the biological specimens can be provided only for 20 days during storage at 4°C, without preservative, while for the biological specimens from decomposed bodies these storage conditions are not adequate. In the biological specimens were there was an increase of the levels of 1-propanol an increase of the levels of ethanol was simultaneously observed. The amount of air and its contact surface with the biological specimens in the storage contents affected the initial ethanol levels and those of other volatiles in a wide and unpredictable way. In conclusion, it was found that the increase and decrease of the ethanol levels and those of other volatiles in blood was a function of the activity of the putrefaction microorganisms and the factors that can affect their growth. An experimental “model” was developed for the study of the production of ethanol and 1-propanol as it might have taken place in the corpses. The development of the experimental “model” was conducted by incubating, in room temperature, normal human blood that was inoculated with postmortem blood. This “module” was applied to two cases whose postmortem blood was “indicative” of postmortem microbial ethanol production. A quantitative relation between the levels of ethanol and 1-propanol in blood was extracted that allowed the estimation of the ethanol concentration in blood at the time of death.

Η αιθανόλη είναι μια πτητική χημική ένωση, μέλος της ομόλογης σειράς των αλκοολών. Εισάγεται στον ανθρώπινο οργανισμό μετά την κατανάλωση αλκοολούχων ποτών. Είναι όμως δυνατόν, να παραχθεί μεταθανάτια από τη δράση των μικροοργανισμών που δραστηριοποιούνται κατά τη σήψη (αλκοολική ζύμωση). Επίσης είναι δυνατόν να παραχθεί στα μεταθανάτια βιολογικά υλικά μετά τη δειγματοληψία. Ως αποτέλεσμα η μετρούμενη μεταθανάτια συγκέντρωση της αιθανόλης μπορεί να διαφέρει από την πραγματική συγκέντρωση που υπήρχε στον οργανισμό κατά τη στιγμή του θανάτου. Η διερεύνηση του μηχανισμού δράσης των παραγόντων που επηρεάζουν τη μεταθανάτια συγκέντρωση της αιθανόλης, ο αποσαφηνισμός της προέλευσης της αιθανόλης -κατάποση “εν ζωή” ή μεταθανάτια παραγωγή- και η εκτίμηση της συγκέντρωσής της στο αίμα την στιγμή του θανάτου, αποτελούν προβλήματα κεφαλαιώδους σπουδαιότητας στην Δικαστική Τοξικολογία, δεδομένου ότι η συγκέντρωση της αιθανόλης που μετράται εργαστηριακά στα βιολογικά υλικά (αίμα, ούρα κλπ) χρησιμοποιείται σαν αποδεικτικό στοιχείο σε ποινικά και αστικά δικαστήρια. Στην παρούσα μελέτη πραγματοποιήθηκε καταγραφή των πτητικών ουσιών που ανιχνεύτηκαν σε διάφορα βιολογικά υλικά που ελήφθησαν από πτώματα κατά τη διενέργεια νεκροψίας-νεκροτομής, από περιστατικά αιφνίδιων ή βίαιων θανάτων. Πραγματοποιήθηκε, για πρώτη φορά, προσδιορισμός της συγκέντρωσης της αιθανόλης παράλληλα με τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της ακεταλδεΰδης, της 1-προπανόλης, της 2-προπανόλης και της ακετόνης σε 195 δείγματα αίματος. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το 84,1% των δειγμάτων αίματος είχε συγκέντρωση αιθανόλης <50,0 mg/dL. Από το 76,4% των δειγμάτων αίματος που είχε συγκέντρωση αιθανόλης < 10,0 mg/dL, είχε παράλληλα πολύ μικρή ή μη ανιχνεύσιμη ποσότητα ακεταλδεΰδης ποσοστό 98%, 1-προπανόλης ποσοστό 98%, 2-προπανόλης ποσοστό 94% και ακετόνης ποσοστό 93%. Στο 23,6% των δειγμάτων αίματος που είχε συγκέντρωση αιθανόλης > 10,0 mg/dL ανιχνεύτηκαν μετρήσιμες συγκεντρώσεις των πτητικών ακεταλδεΰδη, 1-προπανόλη, 2-προπανόλη και ακετόνη. Η συσχέτιση των επιπέδων της αιθανόλης με τα επίπεδα των άλλων πτητικών ουσιών στο αίμα πραγματοποιήθηκε επίσης για πρώτη φορά, και έδειξε ότι δείγματα αίματος με συγκεντρώσεις ακεταλδεΰδης > 0,50 mg/dL, 1-προπανόλης > 0,10 mg/dL και 2-προπανόλης > 0,10 mg/dL, καθίστανται «ύποπτα» για μικροβιακή παραγωγή αιθανόλης (συγκεντρώσεις πτητικών «ενδεικτικές» μικροβιακής δραστηριότητας). Δείγματα αίματος που ελέγχθηκαν και είχαν συγκέντρωση αιθανόλης από 10,0 mg/dL ως 300 mg/dL, σε ποσοστό 21% χαρακτηρίστηκαν «ύποπτα» για μικροβιακή παραγωγή αιθανόλης. Ο προσδιορισμός των συγκεντρώσεων της ακεταλδεΰδης, της 1-προπανόλης και της 2-προπανόλης παράλληλα με την αιθανόλη κατά την αέρια χρωματογραφική ανάλυση των δειγμάτων αίματος προσέφερε το πλεονέκτημα ότι με την ίδια, ουσιαστικά, απλή ανάλυση των δειγμάτων προσδιορίστηκε τόσο η συγκέντρωση της αιθανόλης, όσο και των άλλωνπτητικών, και παράλληλα προέκυψαν τα στοιχεία που μπορούσαν να υποστηρίξουν την πιθανότητα μεταθανάτιας παραγωγής αιθανόλης στο δείγμα. Η δειγματοληψία και ανάλυση διαφορετικών βιολογικών υλικών από το ίδιο πτώμα για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης της αιθανόλης κρίθηκε μη απαραίτητη διαδικασία. Ελέγχθηκε η επίδραση της θερμοκρασίας, του χρόνου αποθήκευσης, της διαθεσιμότητας του υπερκείμενου αέρα και της επιφάνειας επαφής με τον υπερκείμενο αέρα στους περιέκτες αποθήκευσης των βιολογικών υλικών, στις συγκεντρώσεις της αιθανόλης και των άλλων πτητικών ουσιών. Βρέθηκε ότι η ακεραιότητα των δειγμάτων βιολογικών υλικών, μετά τη δειγματοληψία κατά τη διενέργεια νεκροψίας-νεκροτομής, μπορεί να διασφαλιστεί κατά την αποθήκευσή τους στους 4°C, απουσία συντηρητικού, μόνο για 20 ημέρες, ενώ για τα βιολογικά υλικά που προέρχονταν από περιστατικά με προηγμένες σηπτικές αλλοιώσεις, δεν είναι δυνατή η διασφάλιση της ακεραιότητας τους. Στα δείγματα βιολογικών υλικών που καταγράφηκε αύξηση των επιπέδων της 1-προπανόλης σε συνάρτηση με τον χρόνο, υπήρχε παράλληλη αύξηση στα επίπεδα της αιθανόλης, ενώ για τα υπόλοιπα πτητικά που προσδιορίστηκαν δεν υπάρχει συσχέτιση με τα επίπεδα της αιθανόλης. Η ποσότητα του υπερκείμενου αέρα και η επιφάνεια επαφής του με τα βιολογικά υλικά των περιεκτών αποθήκευσης επηρέαζε με διαφορετικό και μη προβλέψιμο τρόπο τα αρχικά επίπεδα αιθανόλης και των άλλων πτητικών ουσιών. Τέλος, βρέθηκε ότι η μεταβολή των επιπέδων της αιθανόλης και των άλλων πτητικών στο αίμα εξαρτόνταν από τη δράση των μικροοργανισμών της σήψης και από παράγοντες που επηρέαζαν την ανάπτυξή τους. Αναπτύχθηκε πειραματικό «πρότυπο» μελέτης της παραγωγής αιθανόλης και 1-προπανόλης όπως ήταν πιθανό να έχει εξελιχθεί στο κάθε πτώμα. Η κατασκευή του «προτύπου» μελέτης συνίσταται στον ενοφθαλμισμό αίματος εθελοντή αιμοδότη με αίμα πτώματος και την επώαση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. Το «πρότυπο» αυτό εφαρμόστηκε σε αίμα πτώματος από δύο περιστατικά για τα οποία υπήρχαν οι «ενδείξεις» της μεταθανάτιας μικροβιακής παραγωγής της αιθανόλης. Εξήχθηκε ποσοτική σχέση μεταξύ των επιπέδων της παραγόμενης αιθανόλης και 1-προπανόλης στο αίμα, που επέτρεψε την εκτίμηση της συγκέντρωσης της αιθανόλης στο αίμα τη στιγμή του θανάτου.