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目的：本研究通过流行病学调查及实验室检测，研究砷暴露对人群组蛋白H4K20甲基化修饰的影响及其与细胞DNA损伤的关系，为揭示砷抑制DNA损伤修复机制提供依据。通过观察不同浓度及时间的NaAsO2处理对HaCaT细胞组蛋白H4K20me1/me2修饰水平及其催化酶PR-Set7/Suv4-20h1 mRNA转录表达的影响，并检测染砷 HaCaT细胞 DNA双链断裂损伤情况，进一步探讨H4K20me1/me2及其催化酶改变在砷抑制DNA损伤修复中的作用。 方法:将贵州省兴仁县燃煤污染型砷中毒病区交乐村定为调查点，在健康体检基础上，选择148例砷暴露者为砷暴露组；同时选择相邻近的非病区中上坝田村56例居民作为对照组。在知情同意原则下，采集观察对象尿、发样及外周血；微波消解联合电感耦合等离子质谱（ICP-MS）法测定尿、发样中砷元素的含量；酸抽提法提取血细胞组蛋白；酶联免疫吸附实验（ELISA）检测外周血细胞组蛋白 H4K20甲基化蛋白表达水平；单细胞凝胶电泳法（SCGE）检测 DNA损伤水平。体外常规培养HaCaT细胞，给予不同浓度或不同时间砷处理；采用MTT法检测染砷HaCaT细胞生长活力并镜下观察细胞生长状况；采用中性单细胞凝胶电泳法（中性 SCGE）检测各染砷组 HaCaT细胞 DNA双链断裂损伤；采用免疫印迹法（Western-blotting，WB）检测各染砷组H4K20me1/me2蛋白表达水平；采用实时荧光定量PCR（RT-qPCR）检测各组组蛋白甲基化催化酶PR-Set7及Suv4-20h1 mRNA转录表达。 结果：①观察对象尿砷、发砷含量测定结果：与对照组[19.81（15.85~27.97）][0.11（0.07~0.18）μg/g]比较，砷暴露组尿、发砷含量[33.80（24.63~50.09）][0.32（0.20~0.47）μg/g]显著升高（P值均＜0.05）。②组蛋白H4K20甲基化修饰水平检测结果：与对照组[（0.43±0.15）、（0.98±0.43）、（1.09±0.33）]比较，砷暴露组 H4K20me1蛋白表达水平（0.62±0.30）升高（P＜0.05）、H4K20me2蛋白表达水平（0.73±0.24）降低（P＜0.05）、H4K20me3蛋白表达水平（1.17±0.52）无明显差异；③观察对象外周血淋巴细胞DNA损伤检测结果：与对照组[中位数（M）：2.72（1.21~5.98）、（M）1.22（0.61~3.87）]比较，砷暴露组尾部DNA百分含量（TailDNA％）[M：11.91（3.73~19.49）]、Olive尾矩（Olivetailmoment）[M：14.25（3.75~23.50）]均明显升高（P＜0.05）。④相关性分析：观察对象H4K20me1、H4K20me2修饰水平与发砷含量分别呈正相关关系（r=0.221，P＜0.05）和负相关关系（r=-0.236，P＜0.05），而与尿砷含量尚未呈现出直线相关关系；H4K20me1修饰水平与 DNA损伤水平（TailDNA%、Tailmoment）均呈正相关关系（r=0.387、r=0.388，P＜0.05），H4K20me2修饰水平与其均呈负相关关系（r=-0.305、r=-0.310，P＜0.05）。⑤NaAsO2对HaCaT细胞的增殖活性影响：染砷处理24h后，细胞活力在1.25μmol/L及2.5μmol/L剂量组与对照组比较差异无统计学意义（P>0.05），而5μmol/L及10μmol/L剂量组显著低于对照组并且最低可保持75.31%的相对活力。⑥染砷HaCaT细胞DNA双链断裂损伤情况：随着染砷剂量的增加或染砷时间的延长，HaCaT细胞DNA双链断裂水平呈逐渐升高趋势。⑦染砷HaCaT细胞组蛋白H4K20甲基化修饰改变：各染砷组HaCaT细胞H4K20me1/me2蛋白表达水平随着染毒剂量的增加均呈逐渐降低趋势：与对照组（0μmol/L）比较，2.5、5、10μmol/L染砷组H4K20me1/me2蛋白表达水平降低，差异均有统计学意义（P<0.05）；与2.5、5μmol/L染砷组比较，10μmol/L染砷组H4K20me2蛋白表达水平降低（P<0.05）；不同时间染毒组相比较：10μmol/LNaAsO2分别作用 HaCaT细胞0h、6h、12h和24h后H4K20me1/me2蛋白表达水平均呈逐渐降低趋势：与对照组（0h）比较，6、12、24h染砷组H4K20me1/me2蛋白表达水平降低，差异均具有统计学意义（P<0.05）；与6h染砷组比较，12、24h染砷组H4K20me2蛋白表达水平降低,差异均具有统计学意义（P<0.05）。⑧染砷HaCaT细胞组蛋白H4K20甲基化催化酶mRNA转录表达：各染砷组作用HaCaT细胞24h后PR-Set7/Suv4-20h1 mRNA表达水平均呈逐渐升高趋势：与对照组（0μmol/L）比较，10μmol/L染砷组PR-Set7 mRNA表达水平升高，5、10μmol/L染砷组Suv4-20h1 mRNA表达水平均升高，差异均具有统计学意义（P<0.05）；与5μmol/L染砷组比较，10μmol/L染砷组Suv4-20h1 mRNA表达水平升高（P<0.05）。不同时间染毒组相比较：10μmol/L分别作用HaCaT细胞0h、6h、12h和24h后PR-Set7/ Suv4-20h1 mRNA表达水平均呈逐渐升高趋势：与对照组（0h）比较，24h染砷组PR-Set7 mRNA表达水平升高，差异有统计学意义（P<0.05）；与对照组（0h）比较，12、24h染砷组Suv4-20h1 mRNA表达水平升高（P<0.05），与12h染砷组比较，24h染砷组Suv4-20h1 mRNA表达水平升高（P<0.05）。⑨染砷HaCaT细胞DNA双链断裂损伤与组蛋白H4K2甲基化修饰的相关性：染砷HaCaT细胞DNA双链断裂损伤水平（TailDNA%、Tailmoment）与H4K20me1修饰水平呈负相关关系（r=-0.955，-0.940，P均<0.05），与H4K20me2修饰水平也呈负相关关系（r=-0.855，-0.841，P均<0.05）。⑩染砷HaCaT细胞H4K20甲基化催化酶mRNA转录表达与H4K20甲基化修饰的相关性：PR-Set7 mRNA转录表达与H4K20me1修饰水平呈负相关关系（r=-0.905， P<0.05）；Suv4-20h1 mRNA转录表达与 H4K20me2修饰水平呈负相关关系（ r=-0.829， P<0.05）。 结论：①H4K20甲基化修饰能够应答机体砷暴露， H4K20me1/me2修饰改变可能参与调控机体对砷暴露造成的DNA损伤修复过程。②砷可导致组蛋白 H4K20me1/me2修饰水平降低，同时促进特异性催化酶PR-Set7及Suv4-20h1 mRNA转录表达，可能是砷抑制DNA损伤的修复功能并导致DNA损伤积累的早期分子事件，进而促进砷中毒的发生发展。