用組織顯微形態(tài)學(xué)特征鑒別馬和牛骨的研究

費(fèi)　青，李紅彬，王元斌，鄭吉龍，林子清

(1.吉林省公安廳刑事科學(xué)技術(shù)研究管理中心，吉林 長(zhǎng)春 130051；

2.吉林省伊通滿族自治縣公安局，吉林 伊通 130700；

3.四平市公安局交警支隊(duì)，吉林 四平 136000；

4.中國(guó)刑事警察學(xué)院法醫(yī)系，遼寧 沈陽(yáng) 110035)

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用組織顯微形態(tài)學(xué)特征鑒別馬和牛骨的研究

費(fèi)青1，李紅彬2，王元斌3，鄭吉龍4，林子清4

(1.吉林省公安廳刑事科學(xué)技術(shù)研究管理中心，吉林 長(zhǎng)春 130051；

2.吉林省伊通滿族自治縣公安局，吉林 伊通 130700；

3.四平市公安局交警支隊(duì)，吉林 四平 136000；

4.中國(guó)刑事警察學(xué)院法醫(yī)系，遼寧 沈陽(yáng) 110035)

[摘要]采用骨組織學(xué)方法，研究了馬、牛骨的顯微形態(tài)學(xué)鑒別特征.結(jié)果表明：在25項(xiàng)骨顯微結(jié)構(gòu)指標(biāo)中，馬、牛骨在骨單位數(shù)量等13個(gè)指標(biāo)上具有顯著差異.用這些指標(biāo)建立了種屬判別數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用其進(jìn)行了回歸方程計(jì)算，兩者的判別率可達(dá)97.0%.

[關(guān)鍵詞]馬；牛；股骨；組織學(xué)結(jié)構(gòu)；種屬鑒別

馬和牛同屬于大型食草類哺乳類動(dòng)物，也是比較常見(jiàn)的家畜，與人類的關(guān)系極為密切.[1]由于二者體型均較龐大，又都屬食草動(dòng)物，因而有很多共同之處，特別是其骨骼的大小、形態(tài)非常相近，很難將兩者區(qū)別出來(lái).[2]若利用部分骨骼或骨殘片區(qū)分兩者，更是難以實(shí)現(xiàn).但有時(shí)，會(huì)遇到需要對(duì)二者進(jìn)行鑒別的問(wèn)題，特別是需要對(duì)其骨骼進(jìn)行鑒別的情況，如在有些刑事案件中，需要利用骨骼碎片鑒別馬、牛.目前，國(guó)內(nèi)外尚沒(méi)有運(yùn)用骨組織學(xué)方法，對(duì)馬和牛的骨顯微結(jié)構(gòu)差異進(jìn)行系統(tǒng)的研究報(bào)道.鑒于此，本文以二者的股骨為研究對(duì)象，對(duì)馬和牛的長(zhǎng)管狀骨的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，觀察和測(cè)量了25項(xiàng)微細(xì)結(jié)構(gòu)，確立了13項(xiàng)具有明顯差別的觀測(cè)指標(biāo)，并依此建立了利用骨組織學(xué)方法進(jìn)行馬和牛骨骼種屬鑒別的數(shù)學(xué)模型.

1材料與方法

1.1研究樣本

在屠宰場(chǎng)收集2歲以上、沒(méi)有明顯畸形和肉眼可見(jiàn)疾病的馬和黃牛各50只，取其右腿股骨中段(約4 cm)作為研究樣本.樣本采集后，放入10%福爾馬林固定液中固定7 d，備用.

1.2試劑與儀器

硫瑾(上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司出品)，苦味酸(沈陽(yáng)市強(qiáng)華試劑廠出品)；冰凍切片機(jī) (Bright Instrument Company LTD Huntingdon England，Britain)，Nikon Eclipse 80i高倍顯微鏡(日本，尼康)，病理圖像處理系統(tǒng)(美國(guó)，Motic).

1.3切片染色

將檢材鋸成厚約0.5 cm的薄片，在10%甲醛溶液中固定3 d；然后，放入8%硝酸溶液中脫鈣約5 d(每天更換脫鈣液)，達(dá)到骨組織可用針刺透為宜.水洗12 h后，用冰凍切片機(jī)切成厚約20 μm的切片.采用schmorl氏硫瑾/苦味酸染色法染色，用光學(xué)顯微鏡在40倍、200倍和400倍下觀察并拍攝圖片，輸入計(jì)算機(jī)，并用Motic公司的病理圖像處理系統(tǒng)觀察和測(cè)量選定的各項(xiàng)指標(biāo).

1.4指標(biāo)的選擇

為了全面研究股骨密質(zhì)骨的組織學(xué)形態(tài)特征，從環(huán)層骨板、骨單位以及骨細(xì)胞等多個(gè)層次選定以下25個(gè)指標(biāo)：40倍及200倍鏡下，一個(gè)視野的哈氏系統(tǒng)數(shù)量、面積、直徑，舊骨單位數(shù)量，內(nèi)環(huán)骨板厚度、內(nèi)環(huán)骨板相對(duì)厚度，外環(huán)骨板厚度、外環(huán)骨板平均相對(duì)厚度，非哈氏管數(shù)量，骨小梁寬度、骨小梁間距、骨小梁面積百分比等12項(xiàng)數(shù)量指標(biāo)，以及哈氏系統(tǒng)形態(tài)、骨單位排列狀況、舊骨單位的形態(tài)、舊骨單位的排列情況、舊骨單位環(huán)層骨板形態(tài)、骨小梁起始部骨單位情況等6項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)；400倍鏡下，哈氏系統(tǒng)的環(huán)層骨板數(shù)量、哈氏管直徑、面積，舊骨單位的環(huán)層骨板數(shù)量，骨陷窩的數(shù)量、面積、排列狀況等7項(xiàng)指標(biāo).每項(xiàng)指標(biāo)至少觀察4個(gè)視野，取4個(gè)視野的平均值作為該項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù).各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1.

表1　各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

每項(xiàng)指標(biāo)至少觀察4個(gè)視野，取4個(gè)視野的平均值作為該項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù).

1.5數(shù)理統(tǒng)計(jì)

應(yīng)用SPSS14統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，包括各項(xiàng)指標(biāo)的平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差，兩種動(dòng)物間各項(xiàng)指標(biāo)的比較分析以及二者間的判別分析等.

2結(jié)果

切片經(jīng)染色處理后，在顯微鏡下骨質(zhì)顏色為深黃色，骨單位、骨陷窩和骨小管被染成紫褐色.觀察發(fā)現(xiàn)，牛和馬的哈氏系統(tǒng)面積大小不一，排列不規(guī)則，大多呈圓形或橢圓形，牛股骨在邊緣處偶可見(jiàn)形態(tài)不甚規(guī)則的哈氏系統(tǒng)；二者的內(nèi)環(huán)骨板和外環(huán)骨板厚薄不均，可以見(jiàn)到明顯的叢狀骨，有時(shí)可以見(jiàn)到骨單位帶.經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，在25項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)中，有哈氏系統(tǒng)數(shù)量、哈氏系統(tǒng)直徑、哈氏系統(tǒng)面積、環(huán)層骨板數(shù)、哈氏管直徑、哈氏管面積、內(nèi)環(huán)骨板厚度、內(nèi)環(huán)骨板相對(duì)厚度、外環(huán)骨板厚度、非哈氏管數(shù)量、骨陷窩數(shù)量以及骨陷窩面積等13項(xiàng)指標(biāo)具有明顯的種屬特異性，其他指標(biāo)間沒(méi)有明顯差異，結(jié)果見(jiàn)圖1、圖2、表2.依據(jù)這些結(jié)果，利用多元判別分析方法，建立馬和牛之間種屬鑒別的數(shù)學(xué)模型：

Y1=-157.232+4.285X1+0.472X2-0.000 1X3+2.220X4+2.528X5-0.015X6-

0.122X7+368.976X8+0.154X9+33.499X10-0.009X11+0.572X12+0.776X13；

Y2=-161.171+5.069X1+0.408X2-0.000 1X3+3.004X4+2.524X5-0.019X6-

0.059X7+380X8+0.183X9+6.158X10-1.445X11+0.633X12+0.639X13.

式中：Y1為馬，Y2為牛；X1～X13為表2中所對(duì)應(yīng)的各項(xiàng)指標(biāo).Y1>Y2時(shí)被檢驗(yàn)的骨骼碎片為馬的骨骼，Y1

HS哈氏系統(tǒng)，N-HS非哈氏系統(tǒng)，HC哈氏管圖1　牛股骨冰凍切片(×40)

HS哈氏系統(tǒng)，OB骨單位帶，N-HS非哈氏系統(tǒng)，HC哈氏管，IL股間板圖2　馬股骨冰凍切片(×40)

指標(biāo)馬 牛P哈氏系統(tǒng)數(shù)量(X1)6.830±1.10710.541±2.5370.001哈氏系統(tǒng)直徑(X2)182.942±29.628152.204±28.7910.001哈氏系統(tǒng)面積(X3)21517.170±9262.72916325.060±9651.7950.011環(huán)層骨板數(shù)(X4)3.180±1.0254.822±0.7550.001哈氏管直徑(X5)50.115±20.83129.500±6.3960.001哈氏管面積(X6)1560.782±1334.679569.997±243.0190.001內(nèi)環(huán)骨板厚度(X7)55.493±44.182144.963±51.9250.001內(nèi)環(huán)骨板平均相對(duì)厚度(X8)0.037±0.0290.077±0.0390.001外環(huán)骨板厚度(X9)61.312±25.96995.110±36.0700.015外環(huán)骨板平均相對(duì)厚度(X10)0.018±0.0150.050±0.0420.767非哈氏管數(shù)量(X11)0.488±0.5930.930±0.8160.004骨陷窩數(shù)量(X12)93.475±15.027113.786±19.2680.001骨陷窩面積(X13)45.631±12.92431.931±13.9060.001

3討論

眾所周知，馬和牛是與人類關(guān)系密切的大型家畜類動(dòng)物，馬在4 000年前即被人類馴服，在古代曾是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和軍事等活動(dòng)的主要?jiǎng)恿Γ欢Ｔ谛率鲿r(shí)代就已被人類馴化，也曾作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿Γ?，馬和牛在人類歷史上發(fā)揮過(guò)重要作用.現(xiàn)在農(nóng)村仍然有些家庭把馬和牛作為主要?jiǎng)趧?dòng)動(dòng)力.現(xiàn)代生活中馬又被用來(lái)開(kāi)展賽馬和馬術(shù)運(yùn)動(dòng)，牛則在人們?nèi)粘ｏ嬍持邪l(fā)揮著重要作用.但是，由于馬和牛的生存歷史和其對(duì)人類的特殊性，以及人們對(duì)其價(jià)值的認(rèn)識(shí)，目前的研究多集中于對(duì)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值、飼養(yǎng)條件、品種改良以及疾病防治等方面[3]，而對(duì)于其骨組織形態(tài)學(xué)間的差別研究還未見(jiàn)報(bào)道.而動(dòng)物的種屬鑒別，特別是人與動(dòng)物、動(dòng)物與動(dòng)物的鑒別是各國(guó)法醫(yī)學(xué)家們研究的重點(diǎn)之一.藤田等[4-5]曾對(duì)焚燒的骨骼進(jìn)行了種屬間鑒別的系列研究，認(rèn)為骨骼焚燒后其組織學(xué)形態(tài)特征不能被燒毀，可以根據(jù)其形態(tài)特點(diǎn)進(jìn)行人、獸鑒別；W.Bloom等[6-7]對(duì)人的骨組織學(xué)及幾種常見(jiàn)動(dòng)物的骨組織學(xué)特征進(jìn)行了描述，但這些研究都存在動(dòng)物樣本少、不能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的問(wèn)題，也沒(méi)有建立種屬鑒別的數(shù)學(xué)判別公式.鑒于此，我們利用馬和牛各50個(gè)個(gè)體的較大樣本，采用骨冰凍切片，Schmorl氏硫瑾/苦味酸染色的制作方法，選擇股骨為代表，系統(tǒng)探索了馬和牛長(zhǎng)管狀骨的組織學(xué)形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)雖然馬和牛的體型均較大，其骨骼的大小相近、形態(tài)特征也較類似，但其組織學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果明顯不同.這與張繼宗的報(bào)道相近[8]，雖然其研究與本文的測(cè)量指標(biāo)截然不同.本文的研究表明，兩者在13項(xiàng)測(cè)量指標(biāo)上具有明顯的差異，說(shuō)明馬和牛的長(zhǎng)管狀骨組織學(xué)形態(tài)不僅與人具有明顯的差異，而且具有各自種屬的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)為從微觀水平進(jìn)行馬和牛的骨骼種屬鑒別奠定了基礎(chǔ).

根據(jù)馬和牛的長(zhǎng)管狀骨的組織學(xué)特點(diǎn)，通過(guò)多元判別分析，我們建立了鑒別馬和牛長(zhǎng)管狀骨骼碎片的數(shù)學(xué)公式，經(jīng)過(guò)盲測(cè)分析，其準(zhǔn)確判別率可以達(dá)到97.0%.該公式的建立，不僅為法庭科學(xué)解決可能遇到的需要通過(guò)骨骼碎片鑒別牛、馬的各類刑事案件和民事案件提供了新的有效方法和手段，更為動(dòng)物學(xué)、考古學(xué)等相關(guān)學(xué)科解決相關(guān)問(wèn)題提供了新的方法，同時(shí)也填補(bǔ)了馬和牛骨骼組織學(xué)形態(tài)特征差別研究的空白，為相關(guān)學(xué)科深入研究馬和牛的微觀水平形態(tài)特征奠定了基礎(chǔ).

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(責(zé)任編輯：方林)

Histological features and identification of femur between horses and cattle

FEI Qing1，LI Hong-bin2，WANG Yuan-bin3，ZHENG Ji-long4，LIN Zi-qing4

(1.Institute of Forensic Science,Jilin Provincial Public Security，Changchun 130051，China；2.Yitong Manchu Autonomous County Public Security Bureau，Yitong 130700，China；3.Detachment of Traffic Police ,Siping Police Security Bureau，Siping 136000，China；4.Department of Forensic Medicine,National Police University of China，Shenyang 110035，China)

Abstract:Using bone histological method,study feature identification of femur between hores and cattle.Significant differences were observed on 13 indicators such as number of osteon etc among 25 indicators selected for ananlysis .Establish mathematical modle for species identification based on these indicators,the discrimination reaches 97.0%.

Keywords:horse；cattle；femurs；histological structure；species identification

[中圖分類號(hào)]D 919.2[學(xué)科代碼]820·3065

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[作者簡(jiǎn)介]費(fèi)青(1957—)，男，主任法醫(yī)師，主要從事法醫(yī)病理研究學(xué).

[基金項(xiàng)目]國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2007BAK26B04).

[收稿日期]2015-08-20

[文章編號(hào)]1000-1832(2016)01-0106-04

[DOI]10.16163/j.cnki.22-1123/n.2016.01.022