商业级甲苯二异氰酸酯经口给药诱导雌性MutaMouse肝脏突变性增强的机制研究

本研究针对高产量化学品甲苯二异氰酸酯(TDI)的体内致突变性空白，通过OECD TG488标准下的转基因啮齿类基因突变试验，首次证实口服TDI在雌性MutaMouse肝脏中显著增加lacZ突变频率(MF)，为TDI作为致突变性致癌物的分类提供直接证据。该发现对聚氨酯制造业的化学品风险管理具有重要指导意义。

　　

在聚氨酯制造业广泛使用的甲苯二异氰酸酯(TDI)，长期被列为优先评估化学品，但其体内致突变性机制始终存在认知空白。虽然流行病学研究表明职业暴露可能与女性工人肺癌风险相关，动物实验也发现口服TDI可诱发雌性小鼠肝脏肿瘤，但关键的科学问题仍未解决：这种致癌性是否通过DNA突变机制实现？传统体外实验显示TDI在代谢活化条件下对沙门氏菌具有致突变性，但体内研究仅局限于染色体畸变检测，缺乏直接基因突变证据。这种知识缺口严重阻碍了对TDI致癌机制的准确评估。

日本国立卫生研究院联合生物安全研究中心的研究团队在《Genes and Environment》发表的重要成果，首次采用OECD测试指南488(OECD TG488)标准化的转基因MutaMouse模型，系统评估了商业级TDI(80% 2,4-TDI/20% 2,6-TDI)经口给药后的体内致突变效应。研究发现1000 mg/kg/day剂量组雌鼠肝脏lacZ突变频率(MF)显著升高至159.0±121.0×10^-6，较对照组增加3.9倍，且呈现明显剂量依赖性趋势(p<0.001)，而胃腺体组织未见显著变化。这一突破性发现直接将TDI的致癌性与基因突变机制相关联，为化学品安全评估提供了关键科学依据。

研究采用三大关键技术：1) 基于OECD TG488标准的28天重复给药方案；2) 转基因MutaMouse模型的lacZ报告基因突变检测系统；3) 双阶段实验设计（首次n=5验证后追加n=6-8扩大验证）。样本来源于日本SLC公司的CD2-LacZ80/HazfBR转基因小鼠，通过体内包装反应和E.coli C菌株的β-半乳糖苷酶筛选系统定量突变频率。

剂量探索研究
通过14天预实验确定1000 mg/kg/day为最大耐受剂量，该剂量下出现肛门溃疡等毒性症状但无死亡。值得注意的是，雌性小鼠的选择基于前期致癌性研究显示其对TDI更敏感。

突变分析结果
肝脏数据显示：首次实验1000 mg/kg/day组MF达98.1±31.1×10^-6(p=0.025)，但250 mg/kg/day组出现异常高值个体(217.2×10^-6)。扩大实验验证发现500 mg/kg/day组MF显著升高至70.6±15.3×10^-6(p=0.0285)，且1000 mg/kg/day组MF进一步增至159.0×10^-6，呈现明确剂量反应关系。

代谢机制讨论
研究揭示TDI在低浓度时水解为2,4-二氨基甲苯(2,4-DAT)——已知的细菌致突变物，而高浓度时形成寡聚脲。这种剂量依赖性代谢转化解释了MF数据的波动性。特别值得注意的是，雌性小鼠较高的N-乙酰转移酶活性可能促进2,4-DAT转化为更具遗传毒性的代谢产物，这为性别特异性致癌效应提供了合理解释。

该研究首次将TDI的体内致癌性与基因突变直接关联，确立其作为致突变性致癌物的分类地位。发现不仅填补了化学品风险评估的关键数据缺口，更揭示了TDI代谢转化与遗传毒性间的复杂关系，为制定更精准的职业暴露限值提供了分子水平依据。未来研究需关注人类N-乙酰转移酶基因多态性对TDI敏感性的影响，以及吸入暴露下呼吸道局部是否发生类似代谢活化过程。