卤代醌是一类能够在体内产生有害效应如急性肝毒性、肾毒性以及致癌性的有毒物质。我们最近的研究发现卤代醌可与H2O2通过不依赖于金属的有机类Fenton反应产生羟基自由基(·OH)。铜是一种具有氧化还原活性的过渡金属，它构成了多种金属酶的活性中心。尽管铜是人体必需的微量元素，但当铜过量时，它也可通过类Fenton反应产生活性氧物种(ROS)从而导致生物毒性。众所周知，低分子量含巯基药物如青霉胺、2，3-二巯基丁二酸等都具有一定的抗氧化性能。然而，目前还不清楚这些含巯基的药物是否能对卤代醌或铜诱导的DNA损伤起到保护作用？如果是，那么其具体的保护作用机制为何？针对上述问题，我们开展了本项研究，研究主要分为以下三个部分:　　1、卤代醌导致HepG2细胞毒性的结构-效应研究　　四氯-1，4-苯醌(TCBQ)是研究最为广泛的卤代醌，其对多种生物系统均显示有毒性作用。然而，迄今为止尚无报道针对所有卤代醌进行系统性的结构-效应研究。本研究中，我们以HepG2细胞作为模型细胞，对卤代醌导致的细胞毒性进行了详细深入探究。我们发现3种四卤代醌(四氟-1，4-苯醌(TFBQ)、四氯-1，4-苯醌(TCBQ)、四溴-1，4-苯醌(TBBQ))，5种不同的氯代醌(2-氯-1，4-苯醌(2-CBQ)、2，5-二氯-1，4-苯醌(2，5-DCBQ)、2，6-二氯-1，4-苯醌(2，6-DCBQ)、三氯-1，4-苯醌(TriCBQ)和TCBQ），TCBQ及其两种水解产物(三氯羟基-1，4-苯醌(TrCHQ)和2，5-二氯-3，6-二羟基-1，4-苯醌(DDBQ))的细胞毒性的强弱顺序依次为:TBBQ＞TCBQ＞TFBQ; TriCBQ＞TCBQ＞2-CBQ＞2，5-DCBQ＞2，6-DCBQ; TCBQ＞TrCHQ＞ DDBQ。进一步研究发现，这些卤代醌的细胞毒性由它们产生ROS的能力（即氧化还原能力）以及与谷胱甘肽直接结合的能力所决定。　　2、新型氯化消毒副产物三氯苯醌与H2O2导致DNA双链断裂的分子机制研究　　最近，三氯-1，4-苯醌（TriCBQ）作为一种新型氯化消毒副产物，在饮用水和游泳池水中均被检测到。我们前期的研究发现卤代醌可与H2O2通过不依赖于金属的途径产生高活性且对生物体有重要作用的·OH。然而，目前还不清楚TriCBQ和H2O2是否能导致DNA双链断裂？如果能，那么含巯基的药物是否能对其起到保护作用。本研究发现:TriCBQ与H2O2联合暴露可导致pBR322DNA产生双链断裂;而单独暴露TriCBQ、H2O2则不能。典型的·OH清除剂如二甲基亚砜和乙醇能显著抑制TriCBQ/H2O2导致的DNA双链断裂;通过电子自旋共振-自旋捕获研究发现TriCBQ/H2O2体系产生的·OH量与DNA的双链断裂具有较好相关性。多种含巯基的小分子药物如卡普托利、青霉胺、N-乙酰-半胱氨酸、2，3-二巯基丁二酸可很好地保护TriCBQ/H2O2导致的DNA双链断裂，其保护作用机制主要是这些含巯基的药物可直接与TriCBQ反应形成活性较低的醌-巯基偶联物。　　3、2，3-二巯基丁二酸保护铜所致DNA断裂损伤的作用机理:与铜形成不具氧化还原活性的铜络合物　　2，3-二巯基丁二酸(DMSA)是一种重金属络合剂，其具有毒性低，安全且给药方便等特点，因此在临床上被广泛用于治疗铅、砷等重金属中毒。然而，目前尚不清楚DMSA是否能对铜介导的氧化损伤产生保护作用？如果能，其分子作用机制又为何？本研究中，我们深入探讨了DMSA对铜/抗坏血酸体系介导的DNA氧化损伤的影响。以DNA链断裂作为DNA氧化损伤的标志。研究结果发现:DMSA能显著保护铜/抗坏血酸介导的DNA氧化损伤，且这种保护效应呈浓度依赖方式(0.1-1.0 mM)。与之相对的是，典型的·OH清除剂二甲基亚砜即使浓度高达500 mM，对铜/抗坏血酸介导的DNA损伤也只提供微弱的保护作用。进一步利用紫外-可见和低温电子自旋共振等分析技术发现，DMSA能够显著抑制铜催化的抗坏血酸的氧化过程，并能有效地与组氨酸以及1，10-邻菲罗啉竞争结合一价铜离子Cu(Ⅰ)。综上可知，DMSA抑制铜介导的DNA氧化损伤应归因于DMSA与铜形成了不具氧化还原活性的DMSA-Cu(Ⅰ)络合物。