苯并[a]芘-DNA加合物的立体异构体是研究致癌性多环芳烃代谢、消除、反应及分子毒理的立体化学特性的标志物。由于缺乏测定加合物立体异构体的高灵敏分析方法，有关苯并[a]芘(B[a]P)立体化学的毒理性质数据主要是通过高浓度水平暴露研究获得，与环境暴露水平相关的数据却有限。在本研究工作中，我们发展了一种高灵敏的苯并[a]芘-DNA加合物立体异构体分析方法，并应用于低剂量B[a]P及其致癌代谢物邻二醇环氧苯并[a]芘(BPDE)暴露下加合物各立体异构体的形成与修复研究。本研究对于深入理解多环芳烃类物质的致癌机理及其风险评价有重要意义。全文共分为六章，简述如下：　　 第一章介绍了苯并[a]芘在生物体内的代谢途径及其毒理学研究进展，并总结和比较了当前主要的苯并[a]芘-DNA加合物立体异构体的分析技术和方法，如32p后标记法、液相色谱串联质谱法。综述中侧重介绍了苯并[a]芘代谢过程中的立体化学特点。　　 第二章发展了一种简单、高效分离纯化anti-BPDE-N2-dG加合物四种立体异构体的方法，并获得四种立体异构体的纯品。利用活泼亲电的(±)-anti-BPDE直接与脱氧鸟苷(dG)反应生成四种anti-BPDE-N2-dG立体异构体产物。比较多种高效液相色谱固定相，发现以硅烷酮膜包被硅胶基质的苯基固定相可对四种加合物立体异构体提供较好的分离选择性。在此基础上优化流动相的组成与pH，发展出一种可基线分离四种anti-BPDE-N2-dG异构体的高效液相色谱方法。与传统的制备方法相比，所发展的方法更为简单、快速，不需要酶解和多次纯化。采用高效液相色谱-串联质谱鉴定了四种anti-BPDE-N2-dG的化学结构。结合文献数据利用紫外光谱鉴定了anti-BPDE-N2-dG的顺反异构。利用圆二色谱鉴定了制备的四种anti-BPDE-N2-dG((+)-trans-、(-)-trans-、(+)-cis-、(-)-cis-)加合物的立体结构。　　 第三章建立了一种快速、灵敏的稳定同位素稀释-超高效液相色谱串联三重四极杆质谱分析方法(UPLC-MS/MS MRM)来测定基因组DNA中anti-BPDEN2-dG四种立体异构体的含量。与已有的方法相比，以超高效液相色谱为基础的方法不但分析速度提高了10-20倍，而且分析的灵敏度也提高了10-20倍。四种异构体的最低检测限均小于0.7 fmol(S/N=3)。所发展的方法仅需30μg的DNA就可检测出人A549细胞暴露于1μM B[a]P或0.1μM(±)-anti-BPDE后的痕量加合物异构体。暴露于(±)-anti-BPDE，可形成4种立体异构体((+)-trans-、(-)-trans-、(+)-cis-、(-)-cis-)，而暴露于B[a]P仅生成3种立体异构体((+)-trans-、(+)-cis-、(+)-syn-)。主要的立体异构体均为(+)-trans-型异构体，所占比例在84％-94％之间。　　 第四章基于所发展的稳定同位素稀释的UPLC-MS/MS MRM分析方法，初步研究了人肺A549细胞暴露于较低剂量B[a]P、(±)-anti-BPDE后所产生的anti-BPDE-N2-dG加合物立体异构体及其修复过程。以5μM B[a]P处理A549细胞，经24 h暴露后生成的3种加合物异构体的量均高于6 h和12 h暴露后生成的量。在1-5μM的剂量范围内，A549细胞暴露于B[a]P可呈现明显的剂量-效应关系；当B[a]P浓度增加到7μM时，(+)-trans-加合物数目显著减少，而(+)-syn-加合物的数目未减少。A549细胞暴露于0.1-1μM的(±)-anti-BPDE后，各异构体均呈明显的剂量-效应关系。利用可与DNA直接反应的(±)-anti-BPDE进一步研究了A549细胞对四种加合物立体异构体的修复动力学。首先以0.5μM(±)-anti-BPDE处理A549细胞2 h，然后以不含(±)-anti-BPDE的培养基培养。研究发现经24 h修复后，(+)-trans、(-)-trans和(+)-cis立体异构体分别剩余52％、40％和30％(n=3)，而(-)-cis立体异构体已无法检出。　　 第五章初步探讨了脱氧核苷酸中的磷酸基团对anti-BPDE-N2-dG加合物异构体形成的影响。通过高效液相色谱、紫外光谱和串联质谱等多种方法研究了(±)-anti-BPDE与5′-脱氧核苷酸(dGMP、dAMP、dCMP、dTMP)的反应，揭示其反应可生成磷酸二酯加合物，同时在dGMP、dAMP、dCMP上还有碱基加合物生成。比较磷酸二酯加合物和碱基加合物的产率，发现脱氧核苷酸的碱基和磷酸基二者在加合物形成中存在竞争作用，嘌呤碱基比磷酸基更活泼。磷酸根与(±)-anti-BPDE的反应可影响碱基加合物立体异构体的比例。　　 第六章对本研究所建立的anti-BPDE-N2-dG加合物异构体高灵敏分析方法在苯并[a]芘的毒理学研究中的可能应用进行了展望。