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卤代苯醌可以导致细胞毒性、免疫毒性、基因毒性等多种毒性效应。卤代苯醌的基因毒性效应与其诱导产生的DNA加合物损伤和氧化损伤密切相关。与诱导DNA加合物形成的能力比较，卤代苯醌能够更加显著地引起DNA氧化损伤。在关于卤代苯醌基因毒性的研究中，其诱导DNA氧化损伤的活性得到较多的关注。从机理上探讨卤代苯醌诱导DNA氧化损伤的形成过程，对于阐述与其相关的癌症发病机理具有重要意义。活性氧类物质(reactive oxygen species，ROS)产生过程在卤代苯醌诱导DNA氧化损伤的形成过程中起到关键作用。根据文献报道卤代苯醌能够在不依赖过渡金属离子的条件下直接与过氧化氢(hydrogen peroxide，H2O2)发生亲核反应产生羟基自由基(hydroxyl radical，˙OH)。˙OH是体内最为活泼的活性氧自由基，一旦产生便可以攻击邻近的生物大分子，产生不同形式的氧化损伤。卤代苯醌不依赖过渡金属离子分解H2O2生成˙OH可能在其诱导DNA氧化损伤的过程中具有重要的生理意义。目前的研究仅从化学反应角度阐述了卤代苯醌分解H2O2产生˙OH的分子机制，关于此类反应的生物学意义有待进一步研究。
本文以脱氧鸟苷(2ˋ-deoxyguanosine，dGuo)和双链DNA作为模型化合物，选择具有代表性的8-氧化脱氧鸟苷(8-oxo-7，8-dihydro-2ˋ-deoxyguanosine，8-oxodGuo)作为反映dGuo及双链DNA氧化损伤程度的标志物，考察卤代苯醌/H2O2体系诱导DNA氧化损伤的能力，并从机理上探讨氧化损伤的形成过程。首先，我们以dGuo作为模型物质，首先考察了四氯苯醌(tetrachloro-1，4-benzoquione，TCBQ)/H2O2体系诱导dGuo氧化的能力，实验在两种不同剂量水平上进行，分别为0.5mM TCBQ/1.5mM H2O2及10μM TCBQ/50μM H2O2，结果表明dGuo能够被氧化产生8-oxodGuo。8-oxodGuo的产生不依赖过渡金属离子，并且与TCBQ及H2O2的浓度呈现明显的剂量-效应关系。其他卤代苯醌也具有同样的效应，卤代种类、数目和位置对反应活性具有显著的影响。与铁离子参与的Fenton反应诱导dGuo氧化的活性比较，卤代苯醌/H2O2不依赖过渡金属离子诱导dGuo氧化的效率更高，表明了这种反应途径潜在的生物学意义。为了进一步探讨参与8-oxodGuo形成的ROS，我们在反应体系中加入˙OH抑制剂——二甲基亚砜及˙OH、1O2抑制剂——叠氮酸钠，结果表明˙OH是参与dGuo氧化的主要活性氧形式，同时1O2也可能参与了8-oxodGuo的形成过程。在此基础上我们采用电子自旋共振(electron spin resonance，ESR)方法，利用5，5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(5，5-dimethyl-1-pyrroline，DMPO)作为活泼自由基的捕获剂，从卤代苯醌/H2O2体系中捕获到典型DMPO/˙OH信号，dGuo的加入使得信号强度明显降低，并且．OH的信号强度与8-oxodGuo的生成量有较好的线性相关性，相关系数达到0.96。ESR实验提供了直接的证据证明·OH参与了卤代苯醌/H2O2诱导dGuo的氧化过程，而且在氧化产物形成过程中发挥重要作用。结合已有的研究数据，我们认为卤代苯醌/H2O2氧化dGuo是一个多步反应过程，首先卤代苯醌与H2O2以亲核取代的方式发生反应，在这个过程中产生˙OH，后者进一步攻击dGuo分子，最终形成稳定的氧化产物8-oxodGuo。由于DNA双螺旋结构及其他碱基的存在可能会改变卤代苯醌/H2O2诱导氧化损伤的行为。在深入的研究中，我们以小牛胸腺DNA(calf thymus DNA，CT DNA)作为模型物质，首先考察10μM TCBQ/50μM H2O2诱导40μg CT DNA上鸟嘌呤氧化的活性，结果表明TCBQ/H2O2处理的CT DNA中8-oxodGuo的含量显著高于对照组，而且碱基氧化过程不依赖过渡金属离子。此反应途径能够进一步推广至其他结构的卤代苯醌/H2O2体系，反应活性顺序与单核苷水平相比较发生明显变化。