Основные области применения бутадиена — синтетический каучук (SBR, SBS, термопластичный каучук и т. д.), широко используемый в производстве подошв обуви, шин и других деталей для автомобильной промышленности, клеев и герметиков, модификации асфальта и полимеров, а также компаундов для бесконечных целей.
Ранее мы показали, что монооксид бутадиена (БМ), основной метаболит 1,3-бутадиена, реагирует с нуклеозидами с образованием продуктов алкилирования, которые проявляют различную скорость образования и различную стабильность в физиологических условиях in vitro. В настоящем исследовании BM подвергался реакции с одноцепочечной (ss) и двухцепочечной (ds) ДНК тимуса теленка, а продукты алкилирования были охарактеризованы после ферментативного гидролиза ДНК. Первичными продуктами были региоизомерные аддукты N-7-гуанина. Образовались также N-3-(2-гидрокси-3-бутен-1-ил)аденин и N-3-(1-гидрокси-3-бутен-2-ил)аденин, которые депуринировались из ДНК быстрее, чем аддукты N-7-гуанина.
Кроме того, были обнаружены N6-(2-гидрокси-3-бутен-1-ил)дезоксиаденозин и N6-(1-гидрокси-3-бутен-2-ил)дезоксиаденозин и получены доказательства того, что эти аддукты образуются в результате перегруппировки Димрота соответствующих аддуктов N-1-дезоксиаденозина не в ДНК, а после высвобождения N-1-алкилированных нуклеозидов путем ферментативного гидролиза. Обнаружены также и стабильные в ДНК аддукты N-3-(2-гидрокси-3-бутен-1-ил)дезоксиуридина, которые, по-видимому, образуются в результате реакций дезаминирования соответствующих аддуктов дезоксицитидина. Образование аддукта линейно зависело от концентрации БМ (10–1000 мМ), причем соотношения аддуктов были одинаковыми при различных концентрациях БМ. При высокой концентрации БМ (750 мМ) аддукты образовывались линейно в течение до 8 ч как в оцДНК, так и в дцДНК. Однако скорость образования аддуктов N-3-дезоксиуридина и N6-дезоксиаденозина увеличилась в 10-20 раз в оцДНК по сравнению с дцДНК, тогда как скорость образования аддуктов N-7-гуанина увеличилась лишь незначительно, предположительно из-за различий в водородных связях в оцДНК по сравнению с дцДНК. Эти результаты могут способствовать лучшему пониманию молекулярных механизмов мутагенеза и канцерогенеза как БМ, так и его исходного соединения, 1,3-бутадиена.
Когда 1,3-бутадиен инкубируется с постмитохондриальными фракциями печени мыши, крысы, обезьяны или человека и НАДФН-регенерирующей системой, скорость образования монооксида бутадиена у четырех видов различна. За исключением макаки-резуса, количество эпоксида пропорционально активности монооксигеназы. Последовательность образования эпоксида - мышь B6C3F1, крыса Sprague Dawley, человек, макака-резус. Соотношение между мышью и обезьяной составляло около 7∶1. Когда 1,3-бутадиен инкубируют с гомогенатами легочной ткани, только ткани мыши и крысы производят измеримые концентрации монооксида бутадиена. Активность монооксигеназы в легочной ткани мыши составляла лишь 1/30 от активности в печени мыши. Напротив, легочная ткань образовывала концентрации эпоксида, сравнимые с концентрациями, образующимися в ткани печени, тогда как легочная ткань обезьяны и человека не производила каких-либо измеримых уровней монооксида бутадиена. Эти данные могут свидетельствовать о том, что результаты недавних исследований по вдыханию 1,3-бутадиена на грызунах не могут быть автоматически экстраполированы на человека.