职业苯暴露的健康危害是我国的重大公共卫生问题。本研究通过代谢组学法分析获得与苯暴露及慢性苯中毒所致造血毒性相关的特异性血清代谢标志物及代谢通路;同时研究1,4-苯醌对K562细胞毒性及线粒体功能的影响;在此基础上探讨与苯造血毒性相关的差异代谢产物左旋肉碱干预对1,4-苯醌染毒后的K562细胞氧化应激及线粒体功能的影响。第一章苯职业暴露与慢性苯中毒人群血清的代谢组学研究按照1:1配对原则,分别收集苯暴露及健康对照各30例,慢性苯中毒及健康对照各30例,按性别、年龄进行匹配。利用液相色谱-飞行时间质谱技术,检测苯暴露职业人群及慢性苯中毒人群血清中小分子代谢物质的变化。采用Mass Hunter软件对数据进行分子特征提取,以主成分分析方法分析苯暴露与慢性苯中毒不同结局的代谢谱及小分子代谢产物的变化规律。总离子图结果显示,苯暴露与健康对照在保留时间为lmin到3min和7min到12min可观察到两组之间明显的差异,慢性苯中毒与健康对照在保留时间为lmin到3min和8min到llmin可观察到明显差异。PCA分析结果显示苯暴露与健康对照及慢性苯中毒与健康对照都能在三维空间完全分开,提示苯暴露与健康对照及慢性苯中毒与健康对照之间的血清代谢谱存在差异。通过对苯暴露与健康对照血清中差异代谢物分析,筛选出了3种溶血磷脂、胆红素、脱氧胆酸甘氨酸、胡椒醇B、桑呋喃A、左旋肉碱、肉桂酸肉碱、2-辛烯二酸、天竺葵酸、1-吡咯啉基-4-羟基-2-甲酸乙酯、胱硫醚亚砜这13种代谢产物可能是苯职业暴露潜在的生物标志。通过分析慢性苯中毒与健康对照血清中差异代谢物,筛选出了3种溶血磷脂、胆红素、胡椒醇B、左旋肉碱、亚油酸肉碱、吡咯啉羟基羧酸、甘氨酰酪氨酸这9种代谢产物可能是慢性苯中毒潜在的生物标志。第二章苯对K562细胞线粒体功能影响的研究分别以终浓度为0、10、20、40μmol/L的1,4-苯醌处理K562细胞24h,采用CCK-8实验、细胞周期实验、细胞凋亡实验检测1,4-苯醌对K562细胞的毒性作用;通过检测线粒体膜电位、ATP和ROS水平评价1,4-苯醌对K562细胞线粒体功能的影响;使用分光光度法检测caspase-3酶的活性,蛋白印迹法检测细胞色素C蛋白表达的变化。结果显示,与对照组相比较,1,4-苯醌染毒组K562细胞相对增殖率降低,细胞S期比例增加而G2期下降,凋亡率增加;随着1,4-苯醌浓度的增加,R0S生成量逐渐增加、线粒体膜电位和ATP生成量则逐渐降低;caspase-3活性逐渐升高,细胞质中细胞色素C的蛋白表达增加,线粒体内的细胞色素C的蛋白表达减少。研究结果提示苯主要代谢产物1,4-苯醌可以抑制K562细胞增殖,诱导细胞凋亡,改变细胞周期;1,4-苯醌可致K562细胞R0S水平上升,引起线粒体膜电位和ATP下降,诱导线粒体功能障碍;线粒体凋亡途径在1,4-苯醌诱导K562细胞凋亡中发挥了作用。第三章左旋肉碱干预对1,4-苯醌染毒后的K562细胞氧化应激的影响如前所述,苯职业暴露人群及慢性苯中毒人群血清代谢组学分析发现左旋肉碱在苯暴露人群及慢性苯中毒人群中都下降。本章我们研究不同浓度左旋肉碱是否对1,4-苯醌染毒后的K562细胞氧化应激及线粒体功能有影响。以0、10、20μmol/L 1,4-苯醌染毒K562细胞,而后分别给予l00μmol/L和500μmol/L的左旋肉碱,同时设置阴性对照组。以流式细胞仪检测细胞凋亡,JC-1线粒体膜电位法评价线粒体功能;MDA实验及彗星实验检测左旋肉碱干预对1,4-苯醌染毒后K562细胞氧化应激及DNA损伤。结果显示,左旋肉碱干预后,K562细胞凋亡率无明显改变,细胞R0S产生量减少,线粒体膜电位上升,MDA水平随之减少,细胞尾部DNA含量和尾距都显著降低。研究结果提示左旋肉碱干预在一定程度上可以减轻1,4-苯醌对K562细胞的线粒体损伤及氧化应激。总结综上,通过对苯职业暴露人群及慢性苯中毒人群的血清进行代谢组学分析,发现3种溶血磷脂、胆红素、脱氧胆酸甘氨酸、胡椒醇B、桑呋喃A、左旋肉碱、肉桂酸肉碱、2-辛烯二酸、天竺葵酸、1-吡咯啉基-4-羟基-2-甲酸乙酯、胱硫醚亚砜这13种代谢产物可能是苯职业暴露潜在的生物标志,筛选出了 3种溶血磷脂、胆红素、胡椒醇B、左旋肉碱、亚油酸肉碱、吡咯啉羟基羧酸、甘氨酰酪氨酸这9种代谢产物可能是慢性苯中毒潜在的生物标志。1,4-苯醌染毒可抑制K562细胞增殖,导致细胞线粒体功能障碍。左旋肉碱可减轻1,4-苯醌对K562细胞的氧化应激损伤作用。