2025／09 黃嘉宏博士、陳為堅特聘研究員
飲酒是全球疾病負擔的主要風險因子，佔全人口死亡數中可歸因的比率分別為女性的2.2%與男性的6.8%，而且死亡風險隨飲酒量的增加而增加。檢驗酒精濃度早已成為法醫刑事鑑識的例行項目。酒精會迅速影響大腦運作，而作為大腦運作主要能量來源的粒線體因而首當其衝。粒線體有自己的DNA，粒線體DNA的甲基化也跟基因表現的調控有關。由陳為堅特聘研究員/教授所領導的臺大醫學校區與國家衛生研究院之研究團隊最近的一項研究發現，死亡前飲酒與粒線體DNA的甲基化程度有關；而這項發現有助於區分死後血中可檢出之酒精是死亡前飲酒或死後發酵所造成。此研究成果已在今年8月27日發表於國際期刊Neuropathology and Applied Neurobiology。
圖一、圖形摘要
血液酒精濃度(blood alcohol concentration，BAC)是判斷死亡前飲酒的重要依據，並會影響死亡原因的判定。本文第一作者黃嘉宏博士，畢業於臺大公衛學院流行病學與預防醫學研究所，進一步解釋說：「由死者身上採集血液所得BAC，可能會因血糖腐敗發酵產生的酒精而出現偽陽性的結果，但目前並沒有一套黃金標準來釐清BAC是否為偽陽性」。「除了透過交互比對眼球液或尿液酒精濃度之外，」他補充道，「觀察粒線體DNA的甲基化變化是一個有潛力的研究方向。」
「粒線體可視為細胞與外界環境的感應器，可即時調整能量供應及細胞存亡。」通訊作者陳為堅進一步補充，「我們之前已發現粒線體DNA甲基化與年齡、毒品施用及不同腦區間的關聯，藉由死後解剖的珍貴檢體，我們也同時探討粒線體的DNA甲基化程度與死亡前飲酒的關聯。」
研究團隊收集男性死者的腦組織檢體，並依BAC及死因鑑定結果區分為3組：第1組為陰性對照組，死者BAC均為陰性(BAC-negative，n = 34)；第2組為陽性對照組，死者BAC均為陽性，配合其他事證經研判為死亡前飲酒(Alcohol-ingested，n = 9)；第3組為偽陽性組，死者BAC均為陽性，但配合其他事證經研判為死後血液腐敗發酵所致 (Alcohol-fermented，n = 10)，因為是死後產生的酒精，不應造成生理(甲基化程度)反應。研究人員採用全粒線體亞硫酸鹽定序(whole mitochondrial genome bisulfite sequencing)測量甲基化程度，挑選前額葉皮質(prefrontal cortex，PFC)與伏核(nucleus accumbens，NAcc)兩個腦區來分析粒線體DNA的甲基化程度。
如圖一所顯示，研究團隊分兩階段進行分析。第一階段，比較陰性對照組與陽性對照組有無死亡前飲酒與甲基化程度有無差異；第二階段，再納入偽陽性組，進一步比較偽陽性酒精反應是否造成第一階段所見的甲基化程度差異。透過這套實驗設計，研究人員嘗試探討兩種層次的議題；在基礎研究的層次上，探討短時間內，飲酒是否會造成粒線體的DNA甲基化改變；而在臨床研究的層次上，評估粒線體的DNA甲基化程度，可否辨別血液酒精反應的偽陽性。
關於飲酒是否能在短時間內造成粒線體DNA甲基化程度的改變，研究人員比較陰性與陽性對照組，在兩個腦區的粒線體DNA上均發現有多個胞嘧啶(cytosine)的甲基化程度改變。若將這些位點給予適當權重後加總作為「飲酒指標(alcohol index，ALC_index)」，可發現ALC_index分數在陽性對照組中，相較於陰性對照組，有顯著增加。換言之，死亡前飲酒與粒線體的DNA甲基化程度差異具有顯著關聯。另一個有趣的發現是，與細胞核的DNA甲基化類似，在面對全身系統性的暴露因子時，粒線體的DNA甲基化可在1日內產生變化。
關於利用粒線體的DNA甲基化變化辨別血液之酒精反應是否偽陽性，該研究計算每件檢體之ALC_index分數，發現偽陽性組之ALC_index分數分布與陰性對照組無明顯差異，但陽性對照組之ALC_index分數則顯著高於偽陽性組。結果發現，死後發酵所產生之血液酒精，並不會干擾兩腦區之粒線體的DNA甲基化。這顯示ALC_index有潛力做為辨別偽陽性之血液酒精反應的輔助證據。研究人員以曲線下面積(area under the ROC curve)來評估ALC_index分數高低的陽性、偽陽性區別效能，在伏核可達0.87，而前額葉皮質更高達0.95。
此研究也嘗試釐清飲酒史是否與ALC_index有關。將上述死者重新分為兩組，分別為已知有飲酒史(n = 8)與未知有飲酒史(n = 45)的兩組。前額葉皮質所得之ALC_index分數在兩組之間並無顯著差異，但大腦伏核所得之ALC_index分數在已知有飲酒史的組別中顯著增加。若將上述兩組再依死亡前飲酒與否細分為四組，發現前額葉皮質所得之ALC_index分數在「未知飲酒史但有死亡前飲酒組(n = 5)」顯著高於「已知有飲酒史但無死亡前飲酒組(n = 5)」。這些結果顯示，前額葉皮質較能提供死亡前飲酒的資訊，而伏核則蘊含飲酒史的影響。
上述這一系列的分析，雖然是在亞洲男性死者中進行的小樣本研究，但已凸顯酒精對人腦粒線體DNA甲基化的影響與ALC_index的應用價值。期望將來在較大樣本中，可以進行更細部的大腦區域比較研究。
全文出處: