本研究以整体动物和体外培养细胞作为受试系统，就丙烯酰胺对实验动物和体外哺乳动物细胞遗传毒性致癌机制进行了研究。 目的和内容： 1、以F344雌雄大鼠为模型，给予不同剂量的AA6个月，以细胞增殖、DNA损伤、病理改变为中间终点，观察AA对大鼠的致癌效应，同时以K-ras为靶基因探讨AA致癌作用的机制； 2、以CHL细胞为对象，研究不同剂量组AA及其代谢产物环氧丙烯酰胺(GA)对体外培养的CHL细胞：DNA损伤和染色体畸变率的影响，在体外环境中探讨丙烯酰胺是否具有独立的遗传毒性及其机制。 方法： 1、动物试验：①实验动物分组及处理：8周龄F344大鼠80只，按性别及体重随机分为1个阴性对照组和3个剂量组，参考人群食物中AA平均摄入量水平，分别以蒸馏水、0.25mg/kg bw/day、1.0mg/kg bw/day和2.0mg/kg bw/day的AA灌胃6个月后宰杀，取脑、甲状腺、肺、肝、肾、肾上腺、结肠、睾丸(雄)以及乳腺(雌)等组织器官；②观察指标：a．一般生长发育指标：a．体重增长以及脏器重量；b．细胞．Brdu标记指数(LI)：免疫组织化学染色法测定肝、肾、肺、肾上腺、甲状腺、结肠、睾丸(雄)和乳腺(雌)等组织的细胞：Brdu标记指数；c．DNA损伤情况：单细胞凝胶电泳法(彗星实验)测定肝、肾、肾上腺、肺、结肠和睾丸(雄)等组织的：DNA损伤； d．K-Ras蛋白表达：Westem blot法测定肝、肾、肾上腺、肺、结肠、睾丸(雄)等组织K-Ras蛋白的表达；e．病理形态学改变：脑、肝、肾、肺、肾上腺、甲状腺、结肠、睾丸(雄)和乳腺(雌)等脏器的形态学改变。 2、体外试验：①CHL细胞存活率的测定：MTT试验，以确定AA和GA在彗星试验和染色体畸变试验中的受试浓度：②CHL细胞DNA损伤：体外CHL细胞培养，分别加入0.1mM，0.2mM，0.4mM，0.8mM，1.0mM，2.0mM，4.0mM和6.0mM的AA及相同浓度的GA培养6、12及24小时，采用单细胞凝胶电泳法比较不同浓度和不同时间点的AA及GA对CHL细胞的DNA损伤情况；③CHL细胞染色体畸变试验：体外CHL细胞培养，分别加入0.1mM，1.0mM和5.0mM的AA及GA，在+S<,9>和-S<,9>状态下，比较相同浓度下两者引起CHL细胞的畸变率。 结果： 1、动物试验：①一般生长指标：在试验过程中，不同性别各剂量组与对照组大鼠体重增长及脏器重量之间没有显著性差异。②细胞增殖：3个剂量组雄性大鼠的睾丸基底细胞及肾小管细胞LI与对照组相比有显著性增加；中、高剂量组雄性大鼠的结肠细胞LI与对照组相比有显著性增加；3个剂量组雌性大鼠结肠及肾上腺细胞LI与对照组相比均有显著性增加；高剂量组雌性大鼠甲状腺及乳腺细胞LI与对照组相比有显著性增加；③组织DNA损伤：肝、肾、肾上腺、肺、结肠、睾丸(雄)等组织的单细胞凝胶电泳结果显示，3个剂量组雌雄大鼠的彗星OLIVE尾矩与对照组相比均有显著性增加。④组织中K-Ras蛋白的表达：Western blot检测到3个剂量组雌雄大鼠的结肠、肾上腺和睾丸(雄)组织中K-Ras的表达较对照组有显著性增加，而其余组织(肺、肝、肾)中K-Ras的表达极低，且与正常组间无明显差异。⑤病理指标：对照组与3个剂量组雌雄大鼠的脑、甲状腺、肺、肾、肾上腺、睾丸(雄性)、乳腺(雌性)均未见异常；中剂量组1例动物和高剂量组3例动物结肠出现糜烂、慢性溃疡性改变，其余动物未见结肠病变；高剂量组6例动物肝脏Kupffer细胞和内皮细胞增生活跃，部分肝细胞坏死，其余动物未见肝脏异常改变。 2、体外试验：①CHL细胞DNA损伤：在第6、12、24小时时间点，经各剂量组AA和GA处理的CHL细胞彗星尾矩较对照组均有显著性增加；在各时间点，经GA处理的CHL细胞与经相同剂量AA处理的细胞相比，其彗星尾矩显著增加；②CHL细胞染色体畸变：在±S<,9>存在的情况下，经各剂量组从及GA处理的CHL细胞，其染色体畸变率均较阴性对照组有明显增高，而经GA处理的细胞染色体畸变率较相同剂量的AA组高，但没有统计学意义。 结论： 1．动物试验：经不同剂量AA灌胃处理6个月后，能引起F344大鼠肝、肾、肾上腺、肺、结肠、睾丸(雄)等组织明显的DNA损伤；引起睾丸、甲状腺、乳腺、结肠、肾上腺、肾等组织的细胞增殖，有剂量—反应趋势；Western blot结果显示AA灌胃6个月后，能引起大鼠结肠、肾上腺和睾丸(雄)组织中K-Ras蛋白的表达较对照组增加，而对肺、肝、肾等组织无明显作用。以上结果提示，AA可能引起组织细胞DNA损伤，从而激活靶基因ras，启动细胞增殖，并最终引起癌变的发生；实验动物的各主要脏器未见肿瘤的发生及癌前病变，但肝脏出现细胞增生活跃，提示肝脏可能是AA的靶器官。 2、体外试验：AA和GA均能引起体外培养哺乳动物细胞的DNA损伤，有剂量—反应关系及时间—反应关系，且GA导致DNA损伤的能力强于AA；GA和从有致体外培养哺乳动物细胞突变的能力，说明AA的代谢物GA是其重要的遗传毒性致癌机制之一；除此之外，AA本身也有遗传损伤作用，提示AA有潜在的独立于GA之外的致癌途径。