Postmortem Interval Estimation from Enzymatic Changes on Porcine Skin in a Closed System Using Fluorescence Spectroscopy

Abstract

This study investigated the temporal changes in the enzymatic activity of protease, lipase, and esterase on porcine abdominal skin after death using fluorescence spectroscopy within a controlled closed-system model. The aim was to determine whether these enzymatic variations could serve as potential biomarkers for estimating the postmortem interval (PMI) and to assess their applicability as an alternative tool in forensic investigations.

The results demonstrated that each enzyme exhibited a distinct postmortem pattern. Protease activity became evident after approximately 30 hours and showed multiple fluctuations, yet generally increased during the middle to late postmortem stages. These changes likely resulted from endogenous tissue degradation combined with microbial activity during decomposition. In contrast, esterase activity progressively declined over time, particularly after 72 hours, indicating continuous enzymatic degradation following death. Meanwhile, lipase activity remained relatively stable and consistently elevated even beyond 96 hours, which may reflect intrinsic enzyme stability or microbial production during later decomposition.

Statistical analyses further supported these trends. Spearman’s rank correlation revealed a moderate positive association between protease activity and PMI, and a moderate negative association for esterase, whereas lipase exhibited only a weak relationship with PMI. Additionally, the Kruskal–Wallis test showed no statistically significant differences among the Early, Middle, and Late PMI groups. Despite the absence of statistical significance, the clear biological patterns observed especially in protease and esterase highlight their potential as PMI indicators within closed systems and point toward promising forensic applications in future research.

การศึกษาครั้งนี้มุ่งตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมเอนไซม์ protease, lipase และ esterase บนผิวหนังบริเวณหน้าท้องสุกรหลังการตาย โดยใช้เทคนิค fluorescence spectroscopy ภายใต้แบบจำลองระบบปิดที่ควบคุมสภาวะอย่างเหมาะสม ทั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินว่าการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมเอนไซม์เหล่านี้สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ระยะเวลาหลังการตาย (PMI) ได้หรือไม่ และเพื่อสำรวจศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้เป็นเครื่องมือทางนิติวิทยาศาสตร์ในอนาคต

ผลการวิจัยพบว่าเอนไซม์แต่ละชนิดมีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงหลังการตายที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยกิจกรรมของ protease เริ่มปรากฏอย่างชัดเจนหลังประมาณ 30 ชั่วโมง และมีความผันผวนหลายช่วง แต่โดยรวมมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นชัดเจนในระยะกลางถึงระยะปลาย ซึ่งอาจเกิดจากการสลายตัวของเนื้อเยื่อร่วมกับกิจกรรมของจุลชีพระหว่างกระบวนการเน่าเปื่อย ในทางตรงกันข้าม กิจกรรมของ esterase ลดลงต่อเนื่อง โดยเฉพาะหลัง 72 ชั่วโมง สะท้อนถึงกระบวนการเสื่อมสภาพของเอนไซม์หลังการตาย ขณะที่ lipase มีระดับค่าค่อนข้างคงที่และสูงต่อเนื่องแม้หลัง 96 ชั่วโมง ซึ่งอาจบ่งบอกถึงความเสถียรของเอนไซม์หรือการผลิตเพิ่มเติมโดยจุลชีพในระยะ decomposition

ผลการวิเคราะห์ทางสถิติสนับสนุนแนวโน้มดังกล่าว โดย Spearman's correlation แสดงความสัมพันธ์ทางบวกระดับปานกลางระหว่างกิจกรรม protease กับ PMI และความสัมพันธ์ทางลบระดับปานกลางสำหรับ esterase ส่วน lipase มีความสัมพันธ์ต่ำกับ PMI นอกจากนี้ ผลการทดสอบ Kruskal–Wallis ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างช่วงเวลา Early, Middle และ Late แม้เช่นนั้น รูปแบบการเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพที่ชัดเจนของ protease และ esterase ยังคงชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการใช้เป็นตัวบ่งชี้ PMI ในระบบปิด และเป็นแนวทางที่มีความเป็นไปได้สำหรับการประยุกต์ใช้ทางนิติวิทยาศาสตร์ในอนาคต