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苯是一种广泛存在的环境污染物,也是一种强致癌物。环境中苯的暴露对人体的早期健康效应及其影响机制,虽然已经有了大量的研究,然而到目前为止还不是很清楚。近年来苯的表观遗传效应越来越受到环境毒理学者的关注。DNA甲基化异常与肿瘤的发生密切相关,其中全基因组DNA甲基化水平的降低已经被认为是癌症发生早期的生物标志物,可以用来评价环境污染物对人体的早期健康效应。大量的遗传毒理学实验证明苯可以引起DNA突变和断裂,然而苯暴露引起全基因组DNA甲基化异常的现象,目前鲜有文献报道。由于苯的毒性主要是由苯的代谢物引起的,因此开展苯代谢物的表观遗传毒性研究对于更好地理解苯暴露对人体的早期健康效应是十分必要的。本文研究了苯及其代谢物对Sprague-Dawley雄性大鼠和人体正常肝细胞L02细胞全基因组DNA甲基化水平的影响,并初步探讨了导致DNA低甲基化的可能机制,其研究结果可以为苯污染的风险评价提供基础研究依据。
主要的研究工作包括:
1.选择dG为内标,完善了HPLC-ESI-MS/MS方法定量检测生物样品中全基因组DNA甲基化水平。
2.建立快速准确的HPLC-ESI-MS/MS方法同时定量检测GDNA甲基化水平和DNA氧化损伤标志物8-羟基-脱氧鸟苷。
3.研究了苯单次急性暴露对雄性Sprague-Dawley大鼠血液、肝脏、肾脏和肺全基因组DNA甲基化水平的影响。
4.研究了苯及其代谢物对人正常肝细胞L02全基因组DNA甲基化水平的影响,初步探讨了苯的代谢物对HaeⅢ DNA甲基化酶活性的影响。
通过上述研究,得到以下几点结论:
1.选择dG为内标,完善了HPLC-ESI-MS/MS方法检测生物样品中全基因组DNA甲基化水平的方法。全基因组DNA甲基化水平线性范围为1%-8%,工作曲线相关系数R2为0.9995。日内,日间相对标准偏差小于8%,该方法测定的小牛胸腺DNA全基因组DNA甲基化水平为6.54±0.23%(n=5),与前人报道结果一致,表明该方法具有良好的重现性和准确性。
2.建立了HPLC-ESI-MS/MS方法同时检测生物样品中全基因组DNA甲基化水平和DNA氧化损伤标志物8-OHdG水平。5-mdC和8-OHdG线性范围为0.02-100 ng/ml,工作曲线相关系数R2均大于0.9990。5-mdC和8-OHdG定量限分别为80 pg/ml(2.82 fmol)和40 pg/ml(1.65 fmol)。5-mdC和8-OHdG的日内,日间相对标准偏差范围分别为0.49-7.97%和0.52-11.19%。5-mdC和8-OHdG的回收率分别为87.4-104.9%和93.4-108.5%。
3.苯急性单次剂量暴露可以引起SD雄性大鼠肝脏和血液的全基因组DNA甲基化水平显著下降(p<0.05),而肾脏和肺组织中却没有显著的变化(p>0.05)。
4.研究显示1,4-氢醌和1,4-苯醌可以显著性地降低L02细胞全基因组DNA甲基化水平(p<0.05),而苯,苯酚和1,2,4-三羟基苯不能引起L02细胞全基因组DNA甲基化水平显著的改变(p>0.05)。
5.总体上苯的代谢物对HaeⅢ DNMT不具有显著性的抑制效应,1,4-氢醌和1,4-苯醌诱导的全基因组DNA甲基化水平下降的主要机制可能不是由对DNMTs活性的抑制引起的。