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Systematic Studies on Postmortem Toxicology

English title Systematic Studies on Postmortem Toxicology
Applicant Steuer Andrea Eva
Number 165875
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Institut für Pharmakologie und Toxikologie Universität Zürich
Institution of higher education University of Zurich - ZH
Main discipline Pharmacology, Pharmacy
Start/End 01.04.2016 - 31.03.2018
Approved amount 94'217.00
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Keywords (5)

Postmortale Umverteilung; Intoxikation; Feststellung der Todesursache; CT-gestützte Probennahme; Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie

Lay Summary (German)

Lead
Die Aufklärung der Todesursache stellt einen der Hauptgründe für eine rechtsmedizinische Untersuchung dar. Bedeutung haben die entsprechenden Ergebnisse dabei nicht nur für die Untersuchungsbehörden von Polizei und Staatsanwaltschaft, sondern v.a. auch für die nächsten Angehörigen der verstorbenen Person. Die definitive Aussage, ob z.B. der Tod auf eine Überdosis/Vergiftung mit einer bestimmten Substanz zurückzuführen ist, kann dabei durch vielfältige, unmittelbar nach dem Tod bereits einsetzende Veränderungen des Körpers massiv erschwert oder gar unmöglich werden.
Lay summary

Inhalt und Ziele des Forschungsprojekts

Der Schweregrad einer Vergiftung wird üblicherweise anhand der Blutkonzentrationen beteiligter Fremdstoffe beurteilt. Referenzbereiche wie therapeutisch oder toxisch liegen für eine Vielzahl an Substanzen vor, jedoch meist ermittelt bei Lebenden. Unmittelbar nach Eintritt des Todes setzen zahlreiche Prozesse ein, die enorme Konzentrationsanstiege/-abfälle der im Blut nachweisbaren Fremdstoffe (Drogen/Arzneistoffe) bewirken können. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind dabei noch immer nicht bis ins Detail verstanden. Um hier Abhilfe zu schaffen, sollen mittels neuester Technik (automatisierte, CT-kontrollierte Biopsie; LC-MS/MS) geringste Mengen an Körperflüssigkeiten und Geweben in Rahmen der routinemässigen, rechtsmedizinischen Untersuchung zu zwei Zeitpunkten nach Eintritt des Todes entnommen und vermessen werden. Der Vergleich der Konzentrationen zwischen den verschiedenen Körperarealen und Zeitpunkten soll genauere Einblicke in die zugrundeliegenden Mechanismen der postmortalen Umverteilung liefern.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

In der Vergangenheit war es sehr schwierig, postmortal gemessene Blutkonzentrationen zu bewerten. Wie häufig in der Forensik basieren die meisten Erkenntnisse auf Fallberichten oder Tierstudien. Grundlegende, systematische Humandaten fehlen fast völlig und weitere Studien insbesondere auch zu Veränderungen in Geweben sind zwingend erforderlich.

Aus juristischer Sicht ist es wichtig, z.B. eine therapiekonforme Medikamenteneinnahme von einer versehentlichen oder gar beabsichtigten Überdosis zu differenzieren. Für die nächsten Angehörigen ist Klarheit über die Todesursache häufig Voraussetzung für die Akzeptanz dieser dramatischen Situation. Systematischere Studien würden also nicht nur das wissenschaftliche Verständnis verbessern, sondern effektiv auch einen wichtigen gesellschaftlichen Beitrag leisten.

Direct link to Lay Summary Last update: 08.04.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Postmortem distribution and redistribution of MDAI and 2-MAPB in blood and alternative matrices
Staeheli Sandra N, Boxler Martina I, Oestreich Andrea, Marti Michelle, Gascho Dominic, Bolliger Stephan A, Kraemer Thomas, Steuer Andrea E (2017), Postmortem distribution and redistribution of MDAI and 2-MAPB in blood and alternative matrices, in Forensic Sci Int. , 279, 83-87.
Time-dependent postmortem redistribution of morphine and its metabolites in blood and alternative matrices-application of CT-guided biopsy sampling
Staeheli Sandra N, Gascho Dominic, Ebert Lars C, Kraemer Thomas, Steuer Andrea E (2017), Time-dependent postmortem redistribution of morphine and its metabolites in blood and alternative matrices-application of CT-guided biopsy sampling, in Int J Legal Med. , 131(2), 379-389.
Time-dependent postmortem redistribution of butyrfentanyl and its metabolites in blood and alternative matrices in a case of butyrfentanyl intoxication
Staeheli Sandra N, Baumgartner Markus R, Gauthier Saskia, Gascho Dominic, Jarmer Juliane, Kraemer Thomas, Steuer Andrea E (2016), Time-dependent postmortem redistribution of butyrfentanyl and its metabolites in blood and alternative matrices in a case of butyrfentanyl intoxication, in Forensic Sci Int. , 266, 170-177.
Time-dependent postmortem redistribution of opioids in blood and alternative matrices
Brockbals Lana, Staeheli Sandra N, Gascho Dominic, Ebert Lars C, Kraemer Thomas, Steuer Andrea E, Time-dependent postmortem redistribution of opioids in blood and alternative matrices, in J Anal Tox.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Prof. M. Thali, Dept. of Forensic Medicine and Imaging (FMB), UZH Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Fortbildungs- und Weiterbildungsveranstaltung der GTFCh Talk given at a conference Postmortale Redistribution - Was wir heute (nicht) wissen 22.03.2018 Kirkel, Germany Steuer Andrea Eva;
The International Association of Forensic Toxicologists Talk given at a conference Systematic Study on the Time-Dependent Post Mortem Redistribution of Opioids 04.01.2018 Boca Raton, United States of America Brockbals Lana;
London Toxicology Group Meeting Talk given at a conference CT-guided biopsy sampling for time-dependent postmortem redistribution investigations 29.09.2017 London, Great Britain and Northern Ireland Steuer Andrea Eva;
EAPCCT ANNUAL CONGRESS Talk given at a conference Keynote lecture: Postmortem Toxicological Analysis: Principles and Interpretation 16.05.2017 Basel, Switzerland Kraemer Thomas;
Gesellschaft für Forensische Chemie und Toxikologie Talk given at a conference Postmortem distribution and redistribution of new psychoactive substances in blood and alternative matrices – a case report involving MDAI and 2-MAPB 15.04.2017 Mosbach, Germany Stäheli Sandra;
The International Association of Forensic Toxicologists Talk given at a conference Time-dependent Postmortem Redistribution of Butyrfentanyl and its Metabolites 01.09.2016 Brisbane, Australia Stäheli Sandra;
Schweizer Gesellschaft für Rechtsmedizin Sommertagung Talk given at a conference Postmortale Umverteilung von Butyrfentanyl und dessen Metaboliten 15.05.2016 Bergün, Switzerland Stäheli Sandra;


Abstract

Elucidation of the cause of death is one of the main reasons for medico-legal investigations. It is not only important for police or state attorneys but also for relatives of the deceased and beloved person. Often, it helps relatives to finally cope with their loss. In forensic toxicology, the severity of a given poisoning is typically assessed in the light of the blood concentration of a pharmacologically or toxicologically active compound (or “xenobiotic”) involved in a case. Reference values such as “therapeutic”, “toxic”, or “lethal” levels usually exist only in living people. However, numerous biochemical and biological processes begin immediately after death (among others: pH changes, lysis of cells and membranes, etc.) that may render unreliable the calculated drug concentration. Blood concentrations can massively decrease or increase after death e.g. due to bacterial degradation or formation, drug instability or due to postmortem redistribution. Therefore, interpretation of blood levels as “therapeutic”, “toxic” or even “lethal” cannot simply be translated from living reference values to postmortem cases. A major drawback still is the lack of fundamental, systematic human data on the described phenomena and there is an urgent need for further studies. With new technologies available (robotized biopsies under computed tomography (CT)-control and new ultra-wide dynamic range LC-MS/MS methods) and integration of the sampling in the routine workflow, more systematic studies are finally possible. Repeated sampling at two different time-points after death not only in body fluids, but also in various tissues and organs and comparison of time and site-dependent drug concentration changes could provide deeper insights into the underlying mechanisms of postmortem redistribution. This knowledge should massively improve forensic toxicological interpretation of postmortem cases in the future.
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