1，3-丁二烯(1,3-butadiene，BD)是一种重要的工业原料，广泛应用于合成橡胶、塑料等石油化工和制造行业，职业接触人群较广。BD也是明确的啮齿类动物致癌物，但人类流行病研究未获得确切的致癌证据，国际癌症研究中心(IARC)于1992、1999年均将BD划分为人类可能致癌物2A组。近年来一系列BD职业接触人群的肿瘤流行病学调查资料、尤其是最近有关北美地区BD高暴露人群白血病发病相关的回顾性研究结果，促使IARC在2008年将BD提升为人类致癌物1组。因此，预防BD所致职业性肿瘤，寻找反映BD损害效应的生物标志物并应用于职业人群的生物监测，成为当前一个迫切而又具有现实意义的研究课题。2002年本课题组在南京某石化公司进行了一次流行病学研究，使用HPRT试验法检测BD生产工人的突变频率(MF)，发现BD生产工人的MF频率高于对照组工人，但此差异并没有显著性。本课题在前期研究的基础上，于2009年在南京某石化公司烯烃厂BD生产车间同一人群，选择了45对BD生产工人及配对的对照组人群，进行了流行病学的调查研究。为了解BD生产工人对空气中BD气体的暴露情况，本研究使用了两种空气采样方式：个体采样法和定点采样法，收集环境暴露数据；还测定了BD工人的BD尿代谢物(M1和M2)含量。同时，调查了受试工人的一般健康和生活习惯，并进行了职业健康体检；采集了多种受试工人的生物学材料(血液、尿液和口腔脱落上皮细胞)后，在实验室使用了多种毒理学实验方法以评估受试工人的遗传损伤，包括胞质阻滞分裂阻滞微核试验(CBMNT)细胞组学方法、单细胞凝胶电泳法(彗星电泳试验)和口腔上皮细胞微核试验法。为了解BD毒物代谢酶和DNA损伤修复酶的基因多态性对工人遗传的影响，本研究利用PCR-RFLP技术和多重PCR技术对BD生产工人进行了基因分型，初步探讨了这些基因多态性对BD导致的遗传损伤造成的影响。研究内容包括三部分：(1)BD生产工人职业暴露监测及相关健康检查；(2)BD生产工人遗传损伤的检测；(3)BD生产工人毒物代谢酶及DNA修复酶基因多态性对遗传损伤的影响，主要结果如下：1.本研究在上次研究的基础上，现场调查作业工人的一般健康和生活习惯背景资料，选择了45对BD生产工人及其配对的对照组为实验对象。现场调查工人工作流程，确定空气检测采样点，使用了两种采样方式监测了BD工人对空气中BD的暴露情况。结果发现：个体采样中，暴露组的平均BD浓度（TWA）0.34±0.61p.p.m.显著高于对照组0.04±0.01p.p.m.。这种个体采样监测表现出来的差异同样反映在定点采样当中。本研究在暴露组BD生产车间设置了11个采样点，每点连续三天采样，一共采集33个样本。在1#装置的地漏口发现一个特别高的离群值，达到326.33mg/m3，与前次研究发现有一致之处，原因可能是由于地漏口的BD气体逸出。在剔除此离群值后，BD生产车间的平均空气BD浓度2.27±3.33p.p.m.显著高于对照组0.84±0.20p.p.m.(办公室和循环水车间)。2.45对受试对象同时进行了职业健康调查，在职业体检的血液学项目，发现两组指标平均值都在正常参考值范围之内，但是BD暴露组红细胞计数(4.97±0.35×1012/Lversus4.70±0.46×1012/L)(P<0.01)与血红蛋白含量(154.07±11.21g/L versus147.56±18.70g/L)(P<0.05)明显高于对照组，血小板计数低于对照组，但差异不显著。两组各项其他各项体检指标无明显差异。3.内暴露情况，本研究使用液相色谱-质谱联用的方法，一共完成了23对研究对象尿代谢物的检测，经过分析，发现M1和M2的数据均为偏态分布,所以采用中位数(median)和极差(range)来进行统计描述；其作为连续变量也按四分位数间距分层进行了分析。使用非参数统计方法比较暴露组和对照组之后，发现暴露组工人尿代谢物的M1浓度(median，122.54p.p.b.)显著高于对照组(median，10.70p.p.b.)(P<0.01)；M2以及M1/(M1+M2)在两组之间差异不显著。4. CBMNT细胞组学分析结果，暴露组工人的微核率(8.00±3.78‰versus5.62±2.41‰)(P<0.01)、核质桥率(2.58±2.79‰versus1.13±1.34‰)(P<0.01)分别显著高于对照组，核分化指数(2.20±0.14versus2.35±0.27)(P<0.01)则显著低于对照组。将年龄、性别和吸烟状况因素纳入考虑时，暴露组中女性工人的微核率高于男性工人，但差异不显著，处于临界值(P=0.053)。没有观察到吸烟和年龄因素对两组实验对象染色体损伤的影响。5.在45对研究对象的基础上，分别有31对和18对BD暴露组工人与对照人群完成了彗星试验与口腔上皮细胞微核试验，在这两项试验反映的遗传损伤指标上面，均没有发现两组间存在显著性差异。6.本试验分析了BD暴露组工人的代谢酶基因多态性对遗传损伤的影响，结果发现，BD暴露工人中，携带CYP2E1pst1/rsa1c1c2基因型和mEH His139Arg HR基因型的工人的核质桥率分别显著高于携带CYP2E1pst1/rsa1c1c1基因型[FR=3.10,95%confidence interval (CI):2.09–4.62, P <0.0001]和mEH His139Arg HH基因型的(FR=1.78,95%CI:1.15–2.78, P=0.0102)工人。纳入了多个因素考虑时，包括年龄、性别、工龄、吸烟、饮酒因素，发现，携带CYP2E1pst1/rsa1c1c2/c2c2或者mEH中/高活性组的BD暴露组工人核质桥率分别显著高于携带CYP2E1pst1/rsa1c1c1(FR=2.60,95%CI:1.72–3.93, P <0.0001)和mEH低活性组(FR=2.06,95%CI:1.17–3.62, P <0.05)的工人。7.本试验也对BD暴露工人的DNA损伤修复相关基因作了多态性分析，在涉及到的5个基因(XRCC1、MGMT、ADPRT、APE1和MTHFR)和9个SNP位点中，没有发现XRCC1、MGMT、ADPRT和APE1基因的单个多态性位点对BD造成的遗传损伤有影响。8.将XRCC1基因单体型对(diplotype)单独作为分类变量，在多元Poisson回归模型里面，矫正年龄、性别、工龄、吸烟和饮酒因素的影响，发现具有TCGA-CCGG(FR=2.10,95%CI:1.03-4.28)和TCGG-TCGA(FR=2.75,95%CI:0.76-2.65)单体型对个体的核芽突率(NBUD)显著高于具有TCGG-TCGG单体型对的个体。这一结果提示单体型对也许可以作为的BD职业暴露健康监测的又一易感性标志物。9.对MTHFR基因两个SNP位点的多态性进行分析，运用多元Poisson回归分析将多个混杂因素纳入考虑时，发现在BD暴露工人中，MTHFR677位点CC基因型(2.00±2.00‰)(FR=0.36,95%CI:0.20-0.67, P<0.01)与CT基因型个体(2.87±1.98‰)(FR=0.49,95%CI:0.32-0.77, P <0.01)的核芽突率(NBUD)显著低于TT个体(5.33±2.60‰)。未发现MTHFR1298位点变异有此影响。总之，本研究在我室前期研究基础上，从BD职业暴露人群遗传损伤的细胞组分析入手，结合对BD代谢途径中关键酶基因的多态性鉴定及个体和人群的接触评定，筛选出了敏感的BD遗传毒性标志物，同时也得到了BD遗传损伤的易感基因型。本研究结果有助于阐明BD的遗传毒性机理，也为在BD职业接触人群中开展遗传损伤的危险度评估和职业性肿瘤的早期预测提供了科学依据。