アルコールの死後産生に関与する細菌叢の網羅的解析

Abstract

In forensic autopsies, postmortem microbial ethanol production makes it difficult to estimate the amount of antemortem alcohol consumption. 1-propanol, which is produced simultaneously with ethanol, has been used as an indicator of postmortem ethanol production. However, it becomes increasingly clear that postmortem ethanol production can occur without 1-propanol production. Therefore, the use of 1-propanol as an indicator of postmortem ethanol production is getting awkward to use and the identification of bacteria accompanied with ethanol production is required to elucidate the mechanism of postmortem ethanol production. In this study, we measured the blood alcohol concentration and analyzed the bacterial flora using the 16SrRNA (16S) gene region by next-generation sequencing to identify the bacteria involved in postmortem alcohol production. The bacterial flora analysis of 88 samples identified 1065 bacterial genera. Wed ivided the 88 samples into 3 groups as follows: Group Ⅰ(n=27); ethanol (-) and 1-propanol (-), Group Ⅱ (n=21); ethanol (+) and 1-propanol (-), and Group Ⅲ (n=40); ethanol (+) and 1-propanol (+). The bacterial content was compared among groups using Linear Discrimination Analysis Effect Size (LEfSe) and 16S copies. The total 16S copies was significantly larger in groups Ⅱ and Ⅲ than in group Ⅰ, demonstrating that postmortem alcohol production is more likely to occur as the bacterial content increases. In the blood of decomposed corpses, anaerobic bacteria such as Proteus and Vagococcus were involved in ethanol production, while Morganella, Peptoniphilus, Anaerosalibacter, and Tissierella were involved in 1-propanol production as well as ethanol production. This study demonstrated that the postmortem alcohol production depended on the amount and type of bacteria. This is the first study that analyzed the relationship between bacterial flora and alcohol production in cadaveric blood. These results may be applicable to the estimation of antemortem ethanol consumption in the practical forensic examination.

法医解剖における血中エタノール濃度測定において、微生物によるエタノールの死後産生が生前の飲酒の有無や飲酒量の推定を困難にしている。これまで、エタノールの死後産生の有無は同時に産生される1-プロパノールが指標とされてきたが、近年、1-プロパノール産生を伴わないエタノール産生も見受けられ、1-プロパノールを指標とすることが問題視されている。したがって、エタノールおよび1-プロパノールの死後産生の機序を解明する上で、死後産生アルコールに関与する細菌の同定が必要である。本研究では、解剖時に採取した心臓血を用いて、血中アルコール濃度測定と次世代シーケンサーによる16SrRNA(16S)遺伝子領域を用いた細菌叢解析(メタ16S解析)を行い、死体血における細菌叢とアルコールの産生との関係性を検討した。88試料の細菌叢解析により1,065の細菌属が同定された。I群(n=27):エタノール(-)かつ1-プロパノール(-)、II群(n=21):エタノール(+)かつ1-プロパノール(-)、III群(n=40):エタノール(+)かつ1-プロパノール(+)に分け、LEfSe解析および16Sコピー数に基づく群間比較を行った。総16Sコピー数はI群と比較してII、III群が有意に多く、アルコールの死後産生は細菌量が多いほど起こりやすいことが示された。腐敗死体の血液では、Proteus、Vagococcusなどの嫌気性菌がエタノール産生に関与し、Peptoniphilus、Morganella、Anaerosalibacter、Tissierellaがエタノール産生と同時に1-プロパノールの産生に関与していると推察された。以上から、アルコールの死後産生が細菌の量や種類に依存することが明らかとなった。本研究は、死体血における細菌叢とアルコール産生の関係を分析する最初の試みである。法医実務上、生前の飲酒量の推定への応用が期待される。