Las principales aplicaciones del butadieno son el caucho sintético (SBR, SBS, caucho termoplástico, etc.), ampliamente utilizado en la producción de suelas de zapatos, neumáticos y otras piezas para la industria del automóvil, adhesivos y selladores, modificación de asfaltos y polímeros y compuestos para un sinfín de usos.
Anteriormente hemos demostrado que el monóxido de butadieno (BM), el metabolito principal del 1,3-butadieno, reaccionaba con nucleósidos para formar productos de alquilación que exhibían diferentes velocidades de formación y diferentes estabilidades en condiciones fisiológicas in vitro. En el presente estudio, se hizo reaccionar BM con ADN de timo de ternero monocatenario (ss) y bicatenario (ds) y los productos de alquilación se caracterizaron después de la hidrólisis enzimática del ADN. Los productos primarios fueron aductos regioisoméricos de N-7-guanina. También se formaron N-3-(2-hidroxi-3-buten-1-il)adenina y N-3-(1-hidroxi-3-buten-2-il)adenina, que se depurinaron del ADN más rápidamente que los aductos de N-7-guanina.
Además, se detectaron N6-(2-hidroxi-3-buten-1-il)desoxiadenosina y N6-(1-hidroxi-3-buten-2-il)desoxiadenosina y se obtuvo evidencia de que estos aductos se formaron mediante reordenamiento de Dimroth de los correspondientes aductos de N-1-desoxiadenosina, no mientras estaban en el ADN, sino después de la liberación de los nucleósidos N-1-alquilados mediante hidrólisis enzimática. También se detectaron aductos de N-3-(2-hidroxi-3-buten-1-il)desoxiuridina, que aparentemente se formaron después de reacciones de desaminación de los correspondientes aductos de desoxicitidina, y eran estables en el ADN. La formación de aductos dependía linealmente de la concentración de BM (10–1000 mM), siendo las proporciones de aductos similares en las distintas concentraciones de BM. A una concentración alta de BM (750 mM), los aductos se formaron de forma lineal durante hasta 8 h tanto en ssDNA como en dsDNA. Sin embargo, las tasas de formación de los aductos de N-3-desoxiuridina y N6-desoxiadenosina aumentaron de 10 a 20 veces en el ADNss frente al ADNds, mientras que los aductos de N-7-guanina aumentaron sólo ligeramente, presumiblemente debido a diferencias en los enlaces de hidrógeno en el ADNss frente al ADNds. Estos resultados pueden contribuir a una mejor comprensión de los mecanismos moleculares de mutagénesis y carcinogénesis tanto de la BM como de su compuesto original, el 1,3-butadieno.
Cuando se incuba 1,3-butadieno con fracciones postmitocondriales de hígado de ratón, rata, mono u hombre y un sistema regenerador de NADPH, la tasa de formación de monóxido de butadieno es diferente en las cuatro especies. Con excepción del mono rhesus, la cantidad de epóxido es proporcional a la actividad monooxigenasa. La secuencia de formación del epóxido es ratón B6C3F1, rata Sprague Dawley, hombre, mono rhesus. La proporción entre ratón y mono fue de aproximadamente 7∶1. Cuando se incuba 1,3-butadieno con homogeneizados de tejido pulmonar, sólo los tejidos de ratón y rata producen concentraciones mensurables de monóxido de butadieno. La actividad monooxigenasa en el tejido pulmonar del ratón era sólo 1/30 de la del hígado del ratón. Por el contrario, el tejido pulmonar formó concentraciones de epóxido comparables a las formadas por el tejido hepático, mientras que el tejido pulmonar de mono y humano no produjo niveles mensurables de monóxido de butadieno. Los datos podrían sugerir que los resultados de estudios recientes sobre la inhalación de 1,3-butadieno en roedores no pueden extrapolarse automáticamente al hombre.