Biochemical and histopathological indicators of postmortem interval estimation in freshwater drowning: an integrative forensic approach (an experimental study)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Accurate estimation of post-mortem intervals in drowning cases remains challenging in forensic investigations due to limited reliable biochemical and histopathological markers, particularly in freshwater environments.

AIM: To evaluate the biochemical (blood glucose, muscle glycogen, and lactate dehydrogenase activity) and histopathological (lung tissue damage) indicators for estimating postmortem interval in freshwater drowning as part of an integrative forensic approach.

METHODS: This study is an experimental, randomized controlled study. Thirty male Sprague–Dawley rats (average weight 200–250 g) were divided into five groups: one control group and four drowning groups observed at intervals of 30, 60, 90, and 120 min post-mortem. This study evaluates metabolic parameters, including blood glucose, muscle glycogen, lactate dehydrogenase enzyme activity, and lung histopathology.

RESULTS: Biochemical analysis revealed a significant progressive decline in glucose (p < 0.01) and glycogen levels (p < 0.001) and a substantial increase in lactate dehydrogenase enzyme activity (p < 0.001) over time. Regression analyses showed strong predictive relationships (R²: glucose = 0.88, glycogen = 0.98, lactate dehydrogenase = 0.75). Effect sizes (Cohen’s d) were very large for all biochemical parameters (glucose = 5.19, glycogen = 10.12, lactate dehydrogenase = 17.73). Histopathological examination revealed a clear, time-dependent progression of lung tissue damage, from mild interalveolar septum thickening to severe edema, hemorrhage, and inflammation, correlating with biochemical changes.

CONCLUSION: These integrated biochemical and histopathological findings provide forensic investigators with reliable and objective biomarkers to more precisely estimate post-mortem intervals in freshwater drowning cases. Clinically, the identified markers could inform assessment and management of near-drowning patients, guiding therapeutic interventions aimed at mitigating lung injury and metabolic disorders.

About the authors

Iwan Aflanie

Lambung Mangkurat University

Author for correspondence.
Email: iwanaflanie73@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-8926-1233
Indonesia, Banjarmasin

Pandji W. Nurikhwan

Lambung Mangkurat University

Email: pandji.winata@ulm.ac.id
ORCID iD: 0000-0003-1921-3172
Indonesia, Banjarmasin

Adelia U. Habibah

Lambung Mangkurat University

Email: adeliahabibah977@gmail.com
ORCID iD: 0009-0007-9448-5991
Indonesia, Banjarmasin

Naila A. Rahmadina

Lambung Mangkurat University

Email: nailamrhr@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-0018-9223
Indonesia, Banjarmasin

Ika K. Oktaviyanti

Lambung Mangkurat University

Email: ikoktaviyanti@ulm.ac.id
ORCID iD: 0000-0002-8487-6792
Indonesia, Banjarmasin

References

  1. Aziz A, Irpan M, Shaddiq S, et al. Communication Management of the Banjarmasin City River Tourism Communications in Digital Era. In: Proceeding Islamic University of Kalimantan “International Conference on Economic & Management”. Banjarmasin; 2023. Available from: https://www.researchgate.net/publication/377327007
  2. Patil SS. Patterns of Drowning Victims Autopsied at Al-Ameen Medical College Mortuary and District Hospital Mortuary of Bijapur-A Retrospective and Prospective Study [dissertation]. Bangalore; 2014. Available from: https://www.proquest.com/openview/
  3. Aflanie I, Amalia RN, Raihanati S, et al. Lung Peroxidative Index in Mouse Models Drowning in Fresh Water. In: AIP Conference Proceedings “International Conference on Bioinformatics and Nano-Medicine From Natural Resources for Biomedical Research: 3rd Annual Scientific Meeting for Biomedical Sciences. Malang: 2019. Vol. 2108, No. 1. P. 020039. doi: 10.1063/1.5110014
  4. Syamsun A, Lestari HI, Herlina L, Pujiarohman. Efek Submersion di Air Laut dan Air Tawar Terhadap Perubahan Histopatologis Organ Tikus Wistar. Journal of Clasroom Action Research. 2022;4(4):87–91. Available from: https://jppipa.unram.ac.id/index.php/jcar/article/view/2703/1848
  5. Jin F, Li C. Seawater-Drowning-Induced Acute Lung Injury: From Molecular Mechanisms to Potential Treatments. Experimental and Therapeutic Medicine. 2017;13(6):2591–2598. doi: 10.3892/etm.2017.4302
  6. Mallat J, Rahman N, Hamed F, et al. Pathophysiology, Mechanisms, and Managements of Tissue Hypoxia. Anaesthesia Critical Care & Pain Medicine. 2022;41(4):101087. doi: 10.1016/j.accpm.2022.101087 EDN: UMRQVG
  7. Girela-López E, Ruz-Caracuel I, Beltrán C, et al. Histological Changes in Skeletal Muscle During Death by Drowning. American Journal of Forensic Medicine & Pathology. 2016;37(2):118–126. doi: 10.1097/PAF.0000000000000233
  8. Maeda H, Zhu BL, Ishikawa T, et al. Analysis of Postmortem Biochemical Findings With Regard to the Lung Weight in Drowning. Legal Medicine. 2009;11(Suppl. 1):S269–S272. doi: 10.1016/j.legalmed.2009.01.029
  9. Lunetta P, Modell JH, Sajantila A. What Is the Incidence and Significance of “Dry-Lungs” in Bodies Found in Water? American Journal of Forensic Medicine & Pathology. 2004;25(4):291–301. doi: 10.1097/01.paf.0000146240.92905.7e
  10. Lo S, Russell JC, Taylor AW. Determination of Glycogen in Small Tissue Samples. Journal of Applied Physiology. 1970;28(2):234–236. doi: 10.1152/jappl.1970.28.2.234
  11. Armstrong EJ, Erskine KL. Investigation of Drowning Deaths: A Practical Review. Academic Forensic Pathology. 2018;8(1):8–43. doi: 10.23907/2018.002
  12. Piette MHA, De Letter EA. Drowning: Still a Difficult Autopsy Diagnosis. Forensic Science International. 2006;163(1-2):1–9. doi: 10.1016/j.forsciint.2004.10.027
  13. Pérez-Cárceles MD, del Pozo S, Sibón A, et al. Serum Biochemical Markers in Drowning: Diagnostic Efficacy of Strontium and Other Trace Elements. Forensic Science International. 2012;214(1-3):159–166. doi: 10.1016/j.forsciint.2011.07.047
  14. Marella GL, Feola A, Marsella LT, et al. Diagnosis of Drowning, an Everlasting Challenge in Forensic Medicine: Review of the Literature and Proposal of a Diagnostic Algorithm. Acta Medica Mediterranea. 2019;35(2):919–927. doi: 10.19193/0393-6384_2019_2_140 EDN: IUCMLV
  15. Madea B. Methods for Determining Time of Death. Forensic Science, Medicine, and Pathology. 2016;12(4):451–485. doi: 10.1007/s12024-016-9776-y EDN: UTWHLK
  16. Tani N, Ikeda T, Shida A, et al. Postmortem Water Contents of Major Organs With Regard to the Cause of Death. Journal of Forensic and Legal Medicine. 2019;65:48–54. doi: 10.1016/j.jflm.2019.05.003
  17. Belsey SL, Flanagan RJ. Postmortem Biochemistry: Current Applications. Journal of Forensic and Legal Medicine. 2016;41:49–57. doi: 10.1016/j.jflm.2016.04.011
  18. McEwen BJ, Gerdin J. Veterinary Forensic Pathology. Veterinary Pathology. 2016;53(5):1049–1056. doi: 10.1177/0300985815625757

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Microscopic preparations of rat lung tissue demonstrating the progression of damage depending on the time of death: a — in the P0 group (control), the alveolar morphology was normal; b — in the P1 group (30 min after death), slight thickening of the interalveolar septum and mild edema were observed; c — in the P2 group (60 min after death), moderate edema and hemorrhage were observed; d — in the P3 group (90 min after death), severe edema and fluid accumulation in the bronchi were observed; e — in the P4 group (120 min after death), extensive edema and hemorrhage, severe inflammation and tissue destruction were observed.

Download (442KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Biochemical changes demonstrating a prognostically significant relationship between the time of death and biochemical markers.

Download (314KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».