职业低浓度苯暴露的血液毒性机制和毒作用模式研究

Chronic exposure to benzene induces adverse health effects on occupational workers in China. The key for disease prevention is to understand the mechanism of poisoning and seek early biomarkers. The approach of the molecular epidemiology was applied to establish an occupational cohort with a low concentration of benzene exposure in this project. Analysis of benzene exposome, genetic damage, epigenetics and other research tools will be employed to investigate the genetic damage characteristics and aberrant epigenetic regulation models of occupational poisoning population at different stages of poisoning from benzene exposure to the appearance of hematologic toxicity. With the application of system toxicology approaches, exposure spectrum or spectral fingerprint of occupational environment exposed to benzene is analyzed and identified to exploit the role of network system of exposure-gene-epigenetic regulation or toxicity pathways in the occurrence of benzene poisoning, identify and predict poisoning biomarkers associated with exposure, demonstrate the key events of benzene poisoning at low concentrations. Furthermore, these markers will be validated in animal models with chronic low-dose benzene exposure and benzene poisoning, and occupational population who exposed to benzene. Finally, we try to elaborate the gene-environmental interaction, explore novel biomarkers for monitoring of low-dose benzene exposure at cell-based，animal model, and population levels and the feasibility of risk assessment, and establish a new mode of action of benzene poisoning.

慢性苯中毒严重危害我国职业工人健康。防治关键在于阐明中毒的机制和寻找与苯中毒相关的早期关键生物标志。本项目应用分子流行病学研究方法，建立低浓度苯暴露职业人群队列，通过苯暴露组分析、遗传损伤和表观遗传学等研究手段探讨从苯暴露到出现血液毒性效应的不同阶段职业中毒人群的遗传损伤特征和异常表观遗传调控模式。分析和鉴定职业苯接触环境的暴露谱或指纹谱，应用系统毒理学研究方法，分析暴露—基因—表观遗传调控组成的网络系统和毒性通路在苯中毒发生中的作用，明确其作用的关键分子靶点和通路，鉴定与暴露关联以及预测中毒的生物标志物，阐述低浓度苯中毒的关键事件，并在慢性低浓度苯暴露和苯中毒的动物模型和职业人群中验证生物标志物。阐述苯暴露—基因交互作用，从细胞分子—动物—人群不同层次探索新型生物标志物应用于低浓度苯暴露监测、危害效应评价的可行性，建立新型的基于毒作用模式的苯暴露风险评价体系。

慢性苯中毒严重危害我国职业工人健康。防治关键在于阐明中毒的机制和寻找与苯中毒相关的早期关键生物标志。该项目利用人群队列、动物模型以及体外细胞模型揭示低浓度苯暴露诱导血液毒性的异常表观遗传调控模式，阐述低浓度苯中毒的关键事件，并在慢性低浓度苯暴露和苯中毒的动物模型和职业人群中验证生物标志物。经过五年的努力，完成了计划书的研究任务。已发表科研论文30篇，其中SCI 论著21篇。主要成果包括以下几个方面：(1) 职业性苯暴露人群研究队列的建立和表观遗传标志物研究 建立职业性苯暴露人群的研究队列，并利用这个人群队列开展职业性苯暴露的生物标志物研究。揭示了低浓度苯暴露致DNA损伤或造血干细胞分化抑制中，特定的基因DNA甲基化、组蛋白修饰、miRNAs改变调控特定基因表达，介导低浓度苯暴露所致的血液毒性。（2）应用基因敲除小鼠模型揭示苯致血液毒性的靶点和调控通路 利用特定基因敲除的小鼠模型探讨苯致血液毒性的机制，揭示蛋白磷酸酶2A-β-catenin-cyp2e1调控轴在苯导致的血液毒性起作用，以及Nrf2通路和氧化应激在调控异常造血过程中的关键作用。发现高脂饮食对苯致血液毒性的缓解作用，并利用呼出气代谢组学揭示相关机制。此外，呼气代谢组学发现苯暴露小鼠呼出气中苯的代谢物苯酚和氢醌能很好响应苯暴露，可能作为潜在的苯暴露呼出气的生物标志物。（3）利用小鼠原代肝培养细胞研究苯代谢物诱导关键代谢酶的甲基化调控机制 成功构建小鼠原代肝细胞体外培养模型，发现大多数代谢酶的表达随培养时间增加而下降，证实cyp2e1基因的甲基化修饰抑制基因表达，并在化学物诱导的代谢酶表达调控中起关键作用。（4）苯毒性通路和关键分子事件的筛查和验证 利用体外细胞模型，揭示苯代谢物氢醌诱导红细胞分化、细胞凋亡、细胞转化等效应相关的关键分子事件，为苯中毒的早期检测和治疗提供新靶点。