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In der vorliegenden Arbeit wurde der Versuch unternommen, eine Korrelation zwischen der Morphologie des Spurenmaterials Haar und der molekularbiologischen Untersuchung herzustellen. In der Rechtsmedizin waren Haare lange Zeit wegen der technisch schwierigen und zeitintensiven Untersuchungsmethoden eher von untergeordneter Bedeutung. Erst in den letzten Jahren wurden ausreichende wissenschaftliche Grundlagen geschaffen, um im Rahmen der forensischen Spurenkunde spezielle Fragestellungen anhand von molekularbiologischen Haaranalyseergebnissen mit größter Sicherheit zu beantworten. Humane Kopfhaut wurde aus der occipitalen Region entnommen. Nach ausgewählten Fixationen wurden die Gewebeschnitte mit der Hämatoxylin-Eosin- sowie der Methylgrün-Pyronin-Färbung behandelt. Morphologische Hinweise auf die Existenz von Cytoplasmastrukturen, die mit Nukleinsäuren assoziiert sein könnten, fanden sich nach abgeschlossener Keratinisierung ausschließlich im Bereich der Kutikula. Im Bereich des Markstranges oder anderen Abschnitten des Haares konnten nach den abgeschlossenen Keratinisierungsprozessen keine Strukturen gefunden werden, die auf das Vorhandensein von Nukleinsäuren schließen lassen. Des Weiteren wurden mit geeigneten Verfahren die Extraktion von DNA aus telogenen Haarwurzeln und Haarschäften durchgeführt. Mit der Chelex-100-Extraktionsmethode und der Kombination der anschließenden Reinigung der Extrakte mit Diatomeenerde, war der DNA-Nachweis in mehr als die Hälfte der untersuchten Haarwurzeln möglich. Die Phenol-Chloroform-Extraktionsmethode erlaubte einen erfolgreichen DNA-Nachweis in durchschnittlich 14,3 % der Fälle. Zur Typisierung der genomen DNA wurde die Polymerasen-Ketten-Reaktion (PCR) angewandt. Untersucht wurde dabei zwei in der forensischen Praxis gängige STR-Systeme, zum einen das auf Chromosom 5 lokalisierte System HumACTBP2 (SE33) zum anderen das auf Chromosom 12 gelegene System HumVWA. Zusätzlich wurde das Geschlechtsbestimmungssystem HumAMEL X/Y in die Untersuchung mit einbezogen. Die Ergebnisse lassen zukünftig auf ein gezieltes Vorgehen und die Anwendung spezieller Methoden für die Individualtypisierung am Spurenmaterial Haar hoffen. Da Keratinisierungsprozesse im wachsendem Haar wohl eine Schlüsselrolle über das Schicksal der Zellkerne und der darin enthaltenen Degenerationsgrad der DNA spielen, sollten sich zukünftige Untersuchungen in der Rechtsmedizin verstärkt dieser Thematik widmen.
Intrakranielle Blutungen sind im Säuglingsalter seltene, aber lebensbedrohende Ereignisse. Neben Gefäßmissbildungen, Stoffwechseldefekten sowie Störungen der Blutgerinnung kommen v. a. nichtakzidentielle Traumata, Schütteltrauma in Betracht. Die klinische Diagnostik umfasst hinsichtlich der Blutungsgenese neben Sonographie und MRT als apparatives Verfahren auch eine Fundoskopie sowie laborchemische Analysen, insbesondere der Gerinnungsparameter. Für die Blutgerinnung ist das fettlösliche Vitamin K essenziell: Frühe, klassische und späte Vitamin-K-Mangel-Blutungen werden dabei unterschieden. Um ein gehäuftes Wiederauftreten von Vitamin-K-Mangel-Blutungen bei Neugeborenen und jungen Säuglingen zu verhindern, bedarf es einer hinreichenden Aufklärung der Eltern. Eine Verweigerung der Prophylaxe scheint Folge einer weltanschaulich begründeten Ablehnung der Schulmedizin und ein zunehmendes Phänomen in wohlhabenden Industrieländern zu sein.
The aim of this pilot study was to investigate the diagnostic potential of TMEM119 as a useful microglia-specific marker in combination with immunostainings for phagocytic function and infiltrating capacity of monocytes in cases of lethal monosubstance intoxications by morphine (MOR), methamphetamine (METH), and of ethanol-associated death (ETH) respectively. Human brain tissue samples were obtained from forensic autopsies of cases with single substance abuse (MOR, n = 8; ETH, n = 10; METH, n = 9) and then compared to a cohort of cardiovascular fatalities as controls (n = 9). Brain tissue samples of cortex, white matter, and hippocampus were collected and stained immunohistochemically with antibodies against TMEM119, CD68KiM1P, and CCR2. We could document the lowest density of TMEM119-positive cells in MOR deaths with highly significant differences to the control densities in all three regions investigated. In ETH and METH deaths, the expression of TMEM119 was comparable to cell densities in controls. The results indicate that the immunoreaction in brain tissue is different in these groups depending on the drug type used for abuse.
In the last few years, quantitative analysis of metabolites in body fluids using LC/MS has become an established method in laboratory medicine and toxicology. By preparing metabolite profiles in biological specimens, we are able to understand pathophysiological mechanisms at the biochemical and thus the functional level. An innovative investigative method, which has not yet been used widely in the forensic context, is to use the clinical application of metabolomics. In a metabolomic analysis of 41 samples of postmortem cerebrospinal fluid (CSF) samples divided into cohorts of four different causes of death, namely, cardiovascular fatalities, isoIated torso trauma, traumatic brain injury, and multi-organ failure, we were able to identify relevant differences in the metabolite profile between these individual groups. According to this preliminary assessment, we assume that information on biochemical processes is not gained by differences in the concentration of individual metabolites in CSF, but by a combination of differently distributed metabolites forming the perspective of a new generation of biomarkers for diagnosing (fatal) TBI and associated neuropathological changes in the CNS using CSF samples.
The aim of the present study was a refined analysis of neuroinflammation including TMEM119 as a useful microglia-specific marker in forensic assessments of traumatic causes of death, e.g., traumatic brain injury (TBI). Human brain tissue samples were obtained from autopsies and divided into cases with lethal TBI (n = 25) and subdivided into three groups according to their trauma survival time and compared with an age-, gender-, and postmortem interval-matched cohort of sudden cardiovascular fatalities as controls (n = 23). Brain tissue samples next to cortex contusions and surrounding white matter as well as samples of the ipsilateral uninjured brain stem and cerebellum were collected and stained immunohistochemically with antibodies against TMEM119, CD206, and CCR2. We could document the highest number of TMEM119-positive cells in acute TBI death with highly significant differences to the control numbers. CCR2-positive monocytes showed a significantly higher cell count in the cortex samples of TBI cases than in the controls with an increasing number of immunopositive cells over time. The number of CD206-positive M2 microglial cells increased survival time-dependent. After 3 days of survival, the cell number increased significantly in all four regions investigated compared with controls. In sum, we validate a specific and robustly expressed as well as fast reacting microglia marker, TMEM119, which distinguishes microglia from resident and infiltrating macrophages and thus offers a great potential for the estimation of the minimum survival time after TBI.
Routine coronal paraffin-sections through the dorsal frontal and parieto-occipital cortex of a total of sixty cases with divergent causes of death were immunohistochemically (IHC) stained with an antibody against TMEM119. Samples of cerebrospinal fluid (CSF) of the same cases were collected by suboccipital needle-puncture, subjected to centrifugation and processed as cytospin preparations stained with TMEM119. Both, cytospin preparations and sections were subjected to computer-assisted density measurements. The density of microglial TMEM119-positive cortical profiles correlated with that of cytospin results and with the density of TMEM119-positive microglial profiles in the medullary layer. There was no statistically significant correlation between the density of medullary TMEM119-positive profiles and the cytospin data. Cortical microglial cells were primarily encountered in supragranular layers I, II, and IIIa and in infragranular layers V and VI, the region of U-fibers and in circumscribed foci or spread in a diffuse manner and high density over the white matter. We have evidence that cortical microglia directly migrate into CSF without using the glympathic pathway. Microglia in the medullary layer shows a strong affinity to the adventitia of deep vessels in the myelin layer. Selected rapidly fatal cases including myocardial infarcts and drowning let us conclude that microglia in cortex and myelin layer can react rapidly and its reaction and migration is subject to pre-existing external and internal factors. Cytospin preparations proved to be a simple tool to analyze and assess complex changes in the CNS after rapid fatal damage. There is no statistically significant correlation between cytospin and postmortem interval. Therefore, the quantitative analyses of postmortem cytospins obviously reflect the neuropathology of the complete central nervous system. Cytospins provide forensic pathologists a rather simple and easy to perform method for the global assessment of CNS affliction.
The aim of this study was to investigate if the biomarkers myelin basic protein (MBP) and neurofilament-H (NF-H) yielded informative value in forensic diagnostics when examining cadaveric cerebrospinal fluid (CSF) biochemically via an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and comparing the corresponding brain tissue in fatal traumatic brain injury (TBI) autopsy cases by immunocytochemistry versus immunohistochemistry. In 21 trauma and 19 control cases, CSF was collected semi-sterile after suboccipital puncture and brain specimens after preparation. The CSF MBP (p = 0.006) and NF-H (p = 0.0002) levels after TBI were significantly higher than those in cardiovascular controls. Immunohistochemical staining against MBP and against NF-H was performed on cortical and subcortical samples from also biochemically investigated cases (5 TBI cases/5 controls). Compared to the controls, the TBI cases showed a visually reduced staining reaction against MBP or repeatedly ruptured neurofilaments against NF-H. Immunocytochemical tests showed MBP-positive phagocytizing macrophages in CSF with a survival time of > 24 h. In addition, numerous TMEM119-positive microglia could be detected with different degrees of staining intensity in the CSF of trauma cases. As a result, we were able to document that elevated levels of MBP and NF-H in the CSF should be considered as useful neuroinjury biomarkers of traumatic brain injury.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Archivbestand des Instituts für Rechtsmedizin der Universität Würzburg aus den Jahren 2002 bis 2012 untersucht. 696 Fälle mit Beteiligung stumpfer Gewalt, wurden statistisch erfasst. Darin eingeschlossen waren 622 Sektionsprotokolle und 74 Akten von Lebenduntersuchungen. Erfasst wurden dabei 94 Opfer von Gewalttaten und 598 Unfallopfer. Ziel der Arbeit war es, folgenden Fragestellungen nachzugehen: Welche Rückschlüsse im Hinblick auf deren Entstehung erlauben Art, Anzahl und Lokalisation von Gesichtsverletzungen im Einzelnen? Kann anhand dieser entschieden werden, ob es sich um einen Unfall oder ein Gewaltdelikt handelte? In diesem Zusammenhang wurden ausschließlich Fälle von stumpfer Gewalt bzw. stumpfer Gewalteinwirkung berücksichtigt. Folgende Kriterien wurden in einer Excel -Tabelle er- fasst und anschließend mittels SPSS [36] statistisch ausgewertet: Geschlecht, Alter, Verletzungsursache, die Blutalkoholkonzentration und, falls zutreffend, die Todesursache. Des Weiteren wurden folgende Verletzungsmerkmale registriert: Weichteilverletzungen und Frakturen der Nasen, des Ober- und Unterkiefers, Läsionen der Mundschleimhaut, der Ohren und des postaurikulären Bereichs. Außerdem die Anzahl von Verletzungen pro Opfer und Ursache. Um Aussagen über Fälle, in denen ein Verkehrsunfall oder zumindest ein Insassenunfall ausgeschlossen werden konnte, treffen zu können, wurden drei Untersuchungsgruppen gebildet. Ein Gesamtkollektiv, eine Gruppe speziell ohne Insassenverkehrsunfälle und ein Kollektiv generell ohne Verkehrsunfälle.
Das Gesamtkollektiv bestand aus 486 männlichen Geschädigten und 208 weiblichen Opfern. Männer waren häufiger Opfer von Unfällen als Frauen (m:w = 2,8:1). Bei Gewaltdelikten war das Verhältnis ausgeglichen (m:w = 1:1).
Die häufigste Unfallursache war der Insassenverkehrsunfall, gefolgt von unfall- bedingten Stürzen. Gewaltformen waren (in absteigender Reihenfolge) multiple
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Gewalteinwirkungen bzw. Misshandlungen, Schläge mit stumpfen Gegenständen, Schläge mit der Hand und durch Stöße verursachte Stürze. Die häufigste Todesursache war das Schädel-Hirn-Trauma.
Die Analyse der Ausprägung verschiedener Verletzungen ergab, dass im Kollektiv ohne VU mehrere gleichzeitig auftretende Verletzungen eher für ein Gewaltdelikt sprechen. Zudem zeigte sich, dass explizit Sturzereignisse durchschnittlich signifikant weniger Verletzungen aufweisen als Misshandlungen bzw. multiple stumpfe Gewaltanwendungen. Verletzungen der Nasenweichteile und der Ober- und Unterkiefermundschleimhäute wurden sowohl bei Unfällen als auch bei Gewalttaten in allen Kollektiven als die Häufigsten identifiziert. Frakturen der Mandibula, Maxilla, des Os nasale und Zahnverletzungen zeigten keine signifikant unterschiedlichen Ausprägungen. Es konnte nachgewiesen werden, dass sich Mundschleimhautverletzungen insbesondere des Oberkiefers, Verletzungen der Nasenweichteile, der Ohrmuschel und der Haut hinter den Ohren signifikant häufiger bei Delikten stumpfer Gewalt präsentierten als dies bei Unfällen bzw. Sturzgeschehen der Fall war. Obwohl ein deutliches statistisches Übergewicht der Unfallzahlen im Vergleich zu Gewalttaten vorlag, zeigte sich, dass unter allen Ohrverletzungen (sowie Läsionen der Haut h. d. Ohren) mehr als die Hälfte durch eine Gewalttat verursacht wurden. Es wurde festgestellt, dass Kopfverletzungen durch stumpfe Gewalt, welche in der Literatur als typisch für Kindesmisshandlungen beschrieben werden, auch in Fällen von Gewalt gegen Erwachsene signifikant häufiger bei stumpfen Gewaltdelikten auftreten. Somit könnten diese auch als Prädiktor für vorliegende Gewalttaten dienen. Eine entsprechende Datenbank könnte als sinnvolle Ergänzung zu den bekannten Mitteln der Rechtsmedizin bzw. medizinischen Kriminalistik Verwendung finden, um Unfälle von Delikten stumpfer Gewalt zu unterscheiden.
In dieser Arbeit wurde überprüft, inwieweit sich verschiedene Lagerungsbedingungen von Zähnen auf die Verwertbarkeit von DNA im Zahninneren zur Gewinnung eines genetischen Fingerabdrucks auswirken. Die Untersuchungen an frisch extrahierten Zähnen ließen erkennen, dass die in dieser Arbeit verwendeten Methoden und DNA-Kits für die weitere Analyse der den unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzten Zähne geeignet sind. Asensible Zähne weisen bereits bei der Zahnextraktion Zeichen von Degradation auf. Dagegen ist der kariöse Zerstörungsgrad an sich noch kein Ausschlusskriterium. Bei wurzelkanalbehandelten Zähnen konnten nur Systeme mit sehr kurzen Amplifikationsprodukten typisiert werden. Sie waren für eine genetische Identifizierung kaum geeignet. Bei der Analyse im Erdreich vergrabener Zähne nahm die Anzahl der typisierbaren Systeme nach einem Vierteljahr Liegezeit kontinuierlich ab, bis schließlich nach einem Jahr nur noch vereinzelt kleine Systeme detektiert werden konnten. Ein anderes Bild zeigte sich bei den in Wasser gelagerten Zähnen. Bis zu einem halben Jahr nach Versuchsbeginn konnte eine Typisierung aller Systeme durchgeführt werden. Erst nach einem Jahr war die Degradation so weit vorangeschritten, dass große Systeme keine Typisierung mehr erlaubten. Bei Zähnen, die der Sonnenstrahlung einen Monat ausgesetzt waren, war es dagegen problemlos möglich, einen vollständigen genetischen Fingerabdruck zu erfassen. Nach drei Monaten konnten allerdings nur noch vereinzelt sehr kleine Systeme gewonnen werden. Nach einem halben Jahr ergab lediglich der TPOX-vs eine erfolgreiche Typisierung. UV-Strahlung kann Zahnschmelz und –dentin durchdringen und DNA in recht kurzer Zeit degradieren. Die Zähne aus dem Sektionsgut des Instituts für Rechtsmedizin Würzburg lieferten unterschiedliche Ergebnisse, sodass hierzu keine generelle Aussage gemacht werden kann. Bei der Behandlung der Zähne mit Hitze von 200 °C konnte die DNA nur begrenzte Zeit vor Degradation geschützt werden. Bereits nach einer halben Stunde waren große Teile der Multiplex-Kits nicht mehr für eine Typisierung verwertbar. Das STR-System SE33 konnte allerdings noch ermittelt werden. Die Entnahmen zu späteren Zeitpunkten (60 min, 90 min und 120 min) lieferten fast nur noch einzelne STRSysteme. Eine knapp 30-jährige trockene Lagerung von Zähnen in einem Schrank mit Schutz vor Sonneneinstrahlung schadete der DNA-Analysierbarkeit kaum. Ein vollständiger Ausfall aller Systeme musste bei den Zahnproben von der Ausgrabung in Katzwang verzeichnet werden. Die Zähne dieser 380 bis 550 Jahre alten Schädel lieferten kein auswertbares DNA-Material mehr. Ebenso konnte mit diesen Untersuchungsmethoden aus den 2300 bis 2800 Jahre alten Zähnen aus der Dietersberghöhle kein analysierbares DNA-Material gewonnen werden. Es zeigte sich, dass Lagerbedingungen einen entscheidenden Einfluss auf die DNA-Qualität ausüben. Als DNA-schädigende Einflüsse können neben Mikroorganismen und Feuchtigkeit insbesondere UV-Strahlung und Hitze gelten. Der Faktor Zeit spielt bei günstigen Lagerbedingungen eine untergeordnete Rolle.
Der DNA-analytischen Untersuchung von frischem und gelagertem Skelettmaterial kommt bei der Identifikation unbekannter Toter zunehmende Bedeutung zu, insbesondere in Fällen, in denen nur Skelettüberreste einer DNA-Analyse zur Verfügung stehen. Zur Aufklärung der praktischen Durchführbarkeit von Knochen-DNA-Typisierungen im rechtmedizinischen Laboralltag wurden 21 Knochenproben unterschiedlicher Liegezeit analysiert. 14 Knochenproben stammten aus Sektionsgut (Liegezeit von einer Stunde bis 41 Wochen), 7 Proben aus Skelett- bzw. Knochenfunden (geschätzte Liegezeit zwischen 10 und über 200 Jahren). Die DNA-Extraktion wurde mittels reversibler DNA-Bindung an einer Silica-Membran durchgeführt. Die Typisierung erfolgte im Rahmen eines Multiplex-PCR-Ansatzes unter Amplifizierung von neun STR-Loci und dem Amelogenin-Locus. Zusätzlich wurden drei besonders kurze, sog. vs-STRs bestimmt und exemplarisch für zwei Proben Bereiche des mt-Genoms sequenziert. Bei der Multiplex-Analyse ließ sich für 13 der 14 aus Sektionsgut gewonnenen Proben (93 %) ein komplettes, reproduzierbares Allelprofil gewinnen, an einer der Proben konnte nur eine molekulare Geschlechtszuordnung durchgeführt werden. Ebenso konnten alle drei vs-STR-Loci für 13 der 14 Proben reproduzierbar bestimmt werden; eine Probe war in einem der drei vs-STR-Loci typisierbar. Die sieben Proben aus Skelett- bzw. Knochenfunden waren bei der Multiplex-Analyse nicht reproduzierbar typisierbar, die Bestimmung der vs-STR-Loci führte im Fall der ältesten Probe zur Typisierung eines der drei Loci (TPOXvs). Bei zwei Proben, welche im Rahmen der nukleären DNA-Analyse kein reproduzierbares Ergebnis gebracht hatten, erfolgte die mt-DNA-Sequenzierung eines jeweils 234, bzw. 194 Nukleotide langen Segmentes der HV1-Region des mitochondrialen Genoms. Umwelteinflüsse und Lagerungsbedingungen haben mehr Einfluss auf den Erhaltungszustand der DNA in Knochenmaterial, als der Faktor Zeit. Die Analyse und Typisierung von Knochen-DNA hat sich als wichtiges Verfahren zur Identifizierung im rechtsmedizinischen Alltag etabliert, die unverändert unbefriedigenden Typisierungsergebnisse bei der Analyse älteren Knochenmaterials unterstreichen jedoch die Notwendigkeit der Weiterentwicklung zuverlässiger und effektiver Extraktions- und Aufreinigungsverfahren.