镉(Cadmium，Cd)是一种在土壤沉积物、空气和水中广泛存在的重金属元素，1940年起镉就被大规模的应用。镉的主要职业接触有镉的熔炼、生产和回收。非职业接触中饮食是主要的来源，还有吸烟。镉被美国环境保护署(EPA)列为126个优先考虑的污染物之一，能造成骨质疏松、肾损伤、贫血等。镉是一种致癌物，职业镉接触同肺癌、前列腺癌、胰腺癌和肾癌相关。镉作为肺的致癌物，镉被国际癌症研究机构(IARC)和美国国家毒理学机构(NTP)定义为1类致癌物。尽管全世界对镉的细胞毒性和致癌性进行了大量的研究，对于其分子机制研究也越来越重视，但是具体的机制并不清楚。有实验研究发现，镉能直接和间接造成基因毒性，例如引起DNA链的断裂、DNA-蛋白交联、氧化DNA损伤和染色体畸形等，这些可能是镉细胞毒性和致癌的重要机制。镉能激活或失活很多细胞因子。有报道肿瘤抑制基因(p53)和原癌基因(c-jun、c-fos和c-myc等)能够被镉激活。作为一个重要的抑癌基因，p53同时也能使哺乳动物细胞DNA损伤后被诱导凋亡，或引起细胞周期阻滞并进行DNA修复等。本课题主要以细胞模型为研究对象；使用两种方法使野生型p53失活，进而研究镉引起野生型p53细胞和p53功能缺陷型细胞的DNA损伤、细胞周期的检查点反应、DNA合成、微卫星突变率、原癌基因表达等的影响。彗星实验表明镉能造成野生p53细胞和p53功能缺陷型细胞的DNA损伤，进一步引起不依赖于p53的速发型G2检查点反应和依赖于p53的迟发型G2检查点反应，还观察到镉能抑制细胞DNA合成。镉对不同细胞周期的细胞进行染毒发现，S期的细胞比G1期的细胞更为敏感，提示S期可能是镉作用于细胞的靶作用期。Gadd45是G2细胞向M期细胞的过渡中发挥调控作用重要的蛋白，镉诱导Gadd45的表达可能是镉引起的速发型G2检查点反应的调控机制，Gadd45的诱导不依赖于p53、ATM。镉诱导的迟发型G2检查点反应依赖于p53但不依赖于ATM。大豆异黄酮是一种植物雌激素，它的结构同17-β雌二醇相似，但是雌激素样活性很低。流行病学、动物实验和细胞研究发现大豆异黄酮能预防癌症的发生，并能抑制癌细胞的生长和增殖。通过实验研究发现，大豆异黄酮能保护镉造成的DNA损伤，大豆异黄酮可能通过其抗氧化自由基的作用中和镉产生的氧化自由基而拮抗镉造成的DNA损伤作用。这可能是植物雌激素预防癌症发生一个重要的机制。研究还发现，大豆异黄酮能抑制癌症细胞的增殖和生长，其抑制癌症细胞的增殖和生长的作用机制和其预防癌症的发生的作用机制不同，细胞周期和相关基因表达研究表明，大豆异黄酮抑制癌症细胞的增殖和生长中，PTEN基因具有重要的作用。镉能造成细胞的DNA损伤，进一步引起不依赖于p53速发型G2检查点反应和依赖于p53的迟发型G2检查点反应，使部分细胞的细胞周期永久阻滞，进而细胞老化死亡。而没有发生细胞周期阻滞的DNA受损细胞，带着受损的DNA进入子代细胞，这可能是镉诱导癌症发生的一个重要机制，植物雌激素能保护镉造成DNA损伤。