پروژه بيماري هاي ژنتيک و تغذيه

تاريخچه:

آشنايي با اصول دانش ژنتيك ( زادشناسي )، مورد نياز و علاقة همه افراد است، زيرا همة كساني كه فرزنداني يا مشكل وراثتي بالقوه اي در خانواده دارند و يا آناني كه با تلاش پيگير و هيجان انگيز ترسيم نقشة تمام 000/60 تا 000/70 ژن انسان ( طرح تحقيقاتي ترسيم نقشة كامل ژني انسان) دلبستگي دارند و بالاخره همة مردم، به اين آشنايي نياز و علاقه دارند.

بچه ها به پدر و مادرشان شباهت دارند و خويشاوندان اين شباهت را مي يابند و با جـملاتـي مانند : بينـي او مثل بيني پـدربزرگش نوك بالاست » در اين باره اظـهار نظـر مي كنند.

بيش از 4000 صفت ارثي وجود دارد كه جايگاه كرموزومي بيش از 1000 مورد آنها شناخته شده است. حدود چهار درصد نوزادان دچار يك نقص مادرزادي جدي هستند، واژة مادرزادي، علت ابتلا به نقص را بيان نمي كند و تنها به معني وجود نقص در هنگام تولد است. حداقل يك چهارم اين نـقايص بر اثر مجموع تأثيرات ژن هاي متعدد به اضافه يك يا چند عامل محيطي ( چند عاملي) به وجود مي آيد، ولي تقريباً علت نيمي از نقايص مادرزادي ناشناخته باقي مانده است. تقريباً از هر 166 نوزاد، يك نوزاد مبتلا به يك ناهنجاري كروموزومي مانند نشانگان داون است و حدود 2 تا 3 درصد مبتلايان، دچار اختلالاتي هستند كه عامل يك تك ژن غيرطبيعي است احتمالاً 20 درصد از بيماران بستري در بيمارستان هاي كودكان، مشكلي دارند كه تا حدي ژنتيكي است بعد ازتصادفات رانندگي و سرطان، ناهنجاريهاي مادرزادي سومين عامل شايع مرگ و مير در سنين 1 تا 14 سالگي هستند و بيش از 20 درصد مرگ و ميرهاي نوزادان، بر اثر نقايص مادرزادي است. بنابراين، اختلالات ژنتيكي، درد و رنج عظيمي را به بشر تحميل كرده است.

مردم غالباً مي گويند كه ” سرطان درخانواده ما شايع است ” يا ” افراد خانواده ما همگي بر اثر حملات قلبي مي ميرند” از آنجا كه بيماري قلبي و سرطان، دو علت مرگ و مير در ايالات متحدة آمريكاست، پرسش واقعي اين است كه آيا خطر بروز اين دو بيماري در خانواده هاي معيني، بيش از خطر بروز در همة خانواده هاست يا اين  گونه نيست ؟

مقدمه

متخصص ژنتيك:

متخصص ژنتيك پزشكي فردي است كه در مكانيزم هاي وراثتي، تشخيص و درمان اختلالات ژنتيكي تخصص دارد. ژنتيك پزشكي، مثل ديگر تخصص هاي پزشكي، نظير جراحي يا مامايي و زنان، پس از دانشكده پزشكي، يك دوره آموزشي خاص هم دارد. بسياري از متخصصان ژنتيك پزشكي، در يكي از رشته هاي پزشكي مانند اطفال، داخلي يا مامايي و پزشكي زنان تخصص دارند و فوق تخصص آنان ژنتيك پزشكي است. هيئت ژنتيك پزشكي آمريكا (ABMG)[1] با برگزاري امتحان در چند زمينه، يعني ژنتيك باليني، ژنتيك ياخته اي باليني، ژنتيك زيست شناسي باليني، ژنتيك مولكولي، به پزشكان و متخصصان داراي درجة دكتراي غيرپزشكي (p.h.D)، گواهي نامه اعطا مي كند. ژنتيك باليني به تشخيص و درمان بيماران، ژنتيكياخته اي (سيتوژنيك ) به تشخيص آزمايشگاهي نابهنجاري هاي كروموزومي و ژنتيك زيست شيميايي به تشخيص آزمايشگاهي و درمان اختلالات آنزيمي و اختلالات شيميايي ناشي از آنها مي پردازد. مشاورة ژنتيك هم،‌در گذشته مورد تأييد ABMG قرار مي گرفت و هم اكنون،‌هيئت جديد اعطاي گواهي نامه،‌به نام هيئت مشاورة ژنتيك آمريكا (ABGC)[2] وظيفة اعطاي گواهي نامه را به مشاوران ژنتيك بر عهده گرفته است. بيشترين متخصصان ژنتيك پزشكي و مشاوران ژنتيك، با مراكز بزرگ پزشكي يا آزمايشگاه هاي مرجع براي آزمايشهاي ژنتيكي همكاري دارند.

چه انتظاري مي توان داشت؟               

كار متخصصان ژنتيك پزشكي مشابه كار پزشكان عمومي است: ابتدا اطلاعات كسب مي كنند و سپس با استفاده از اين اطلاعات به كار تشخيص مي پردازند و سرانجام اقدامات عملي را به فرد يا افرادي كه مشاوره شده اند ارائه مي دهند. در برخي موارد،‌شجره نامة خانوادگي، مهمترين بخش كسب اطلاعات است. بنابراين،‌فردي كه براي مشاوره به متخصص ژنتيك مراجعه ميكند لازم است تا آنجا كه امكان دارد اطلاعات خانوادگي خود را براي تهيه شجره نامه در اختيار متخصص قرار دهد. اغلب، استفاده از اطلاعات يكي از اعضاي مسن خانواده، مناسب ترين روش كسب اطلاعات است. رسم شجره نامه، همان گونه كه قبلاً گفته شد، معمولاً كاري ساده و در عين حال بسيار سودمند است. بيشتر اوقات،‌متخصص ژنتيك مي تواند با يك نگاه اجمالي،‌شجره نامه اي را كه سردستي رسم شده تفسير كند.

در برخي موارد ممكن است مطالعات كروموزومي (مطالعات ژنتيك ياخته اي ) مورد نياز باشد. در اين گونه موارد، فقط يك لولة آزمايش خون لازم است ولي همان طور كه قبلاً توضيح داده شد، تجزيه و تحليل دشوار اطلاعات بدست آمده مدتي طول مي كشد. براي مطالعه ياخته هاي آمينون و ساير بافت ها ، ده روز يا بيشتر زمان لازم است. از خون يا ادرار براي انجام بسياري از آزمايش هاي زيست شيميايي استفاده مي شود و براي برخي آزمايش ها، حتي ذره اي از ياخته هاي زنده در ريشه موهاي كنده شده را مي توان به كار برد. گاهي اوقات براي تجزيه و تحليل ، تكه هاي كوچكي از بافت كه از طريق بافت برداري[3] بدست آمده،‌لازم است برخي از آزمايش هايي را كه اخيراً بر پايه DNA طراحي شده، مي توان حتي با استفاده از ياخته هاي حاصل از شستشوي دهان با مايع انجام داد.

تشخيص پيش از موقع و پيشگيري:

غربال كردن نوزادان براي تشخيص اختلالاتي نظير فنيل كتونوريا (PKU) ،‌بيماري خوني يافته هاي داسي شكل و كم كاري غدة‌تيروئيد هم اكنون معمول است. تشخيص پيش از موقع نابهنجاري هاي ژنتيكي و درمان آنها،‌از بروز مشكلات حاصل از پيشرفت بيماري جلوگيري مي كند. غربال كردن نوزادان براي تشخيص اختلالاتي كه مي توان با صرف هزينة كم انجام داد ومعالجة آنها هم امكان پذير است روشي منطقي است. در مورد اينكه چه بيماري هايي مناسب غربالگري هستند، نظرهاي متفاوتي وجود دارد. غربالگري جمعيت حاملان ژنهاي مغلوب به منظور مشخص ساختن پدر و مادري كه در معرض خطر داشتن فرزندان مبتلا هستند نيز روش ثمربخشي است. در غربالگري جمعيت، از روش آزمايش گروههايي كه ژن مورد نظر در آنها شايع است بهره گيري مي شود. آزمايش يهوديان براي بيماري تاي – ساكس و آمريكاييان آفريقايي الاصل براي آزمايش بيماري خوني ياخته هاي داسي شكل از نمونه هاي غربالگري جمعيت است. مشاوره ژنتيك و تشخيص پيش از تولد، به حاملاني كه از طريق غربالگري اين گروه ها شناسايي شده اند مي تواند كمك كند.

درمان:

بعضي از اختلالات ارثي نظير بيماري قند آنقدر شايع است كه حتي غالب آنها را بيماري ارثي نمي دانيم. از طرف ديگر، اختلالات ژنتيكي مانند نشانگان داون[4] وجود دارد كه تاكنون معالجة خاصي براي آنها يافت نشده است. با وجود اين، بسياري از بيماريهاي ژنتيكي قابل درمان هستند،‌هر چند كه نمي توان علل بوجود آمدن آنها را ريشه كن ساخت.

چند نمونه از درمان هاي ثمربخش در زير آورده مي شود:

محدوديت در رژيم غذايي:

فنيل آلانين در PKU

قند شير (لاكتوز ) در كمبود لاكتاز [5]

چربي ها در هيپرليپيدمي ها [6]

رژيم غذايي و مكمل هرموني:

ويتامين D و فسفات در بيماري نرمي استخوان وابسته به ويتامين D

كورتيزون[7] در هيپرپلازي[8] مادرزادي غدة فوق كليوي

[1] . American Board of Medical Genetics

[2] – American Board of Genetic Counseling

[3] – Biopsy

[4] – Down syndrome

[5] – Lactase

[6] – Hyper Lipidemias

[7] – Cortison

[8] – Hyper Plasia

فهرست مطالب

عنوان                                                                                             صفحه

تاريخچه……………………………………………………………………………………………….. 1

مقدمه…………………………………………………………………………………………………… 3

متخصص ژنتيك……………………………………………………………………………………. 3

تشخيص پيش از موقع و پيشگيري………………………………………………………….. 5

درمان…………………………………………………………………………………………………… 6

چند نمونه از درمان هاي ثمربخش…………………………………………………………… 6

پروژه ژنوم انساني…………………………………………………………………………………. 11

اساس ژنتيك………………………………………………………………………………………… 17

ژنتيك و ژنوميك…………………………………………………………………………………… 18

اصول ژنتيك…………………………………………………………………………………………. 19

اسلوب وراثت و نفوذپذيري…………………………………………………………………….. 23

بيماري هاي كروموزومال………………………………………………………………………… 27

بيماري در سطح ميتوكندريايي…………………………………………………………………. 38

ژنتيك و تغذيه درماني……………………………………………………………………………. 39

تأثير ارتباط متقابل ژن و مواد مغذی بر روي فرآيندهاي متابوليكي………………… 40

تاثيرات و ارتباط متقابل بين ژن و مواد مغذي بر روي ظهور ژن……………………. 43

عنوان                                                                                             صفحه

پيچيدگي موجود در ارتباط ژنتيك و تغذيه………………………………………………… 48

ژنتيك به عنوان يك تخصص پزشكي……………………………………………………….. 50

نظام ژنتيك انساني و پزشكي………………………………………………………………….. 50

طبقه بندي اختلالات ژنتيكي…………………………………………………………………… 51

نقايص تك ژني…………………………………………………………………………………….. 51

اختلالات كروموزومي…………………………………………………………………………….. 51

توارث چند عاملي………………………………………………………………………………….. 52

فصل 1: اساس كروموزومي وراثت……………………………………………………….. 53

اساس كروموزومي وراثت……………………………………………………………………….. 54

كروموزوم هاي انساني……………………………………………………………………………. 55

چرخه حياتي يك سلول سوماتيك……………………………………………………………. 56

ميتوزيس………………………………………………………………………………………………. 57

ميوزيس……………………………………………………………………………………………….. 59

گامت سازي و باروري انسان…………………………………………………………………… 61

تخمك سازي………………………………………………………………………………………… 62

باروري…………………………………………………………………………………………………. 62

رابطه طبي ميوزوميتوز…………………………………………………………………………….. 62

عنوان                                                                                             صفحه

فصل 2: ژنوم انسان………………………………………………………………………………… 63

ساختمان DNA…………………………………………………………………………………….. 64

ساختمان و تشكيلات ژن………………………………………………………………………… 65

اشكال ساختماني يك ژن انساني معمولي………………………………………………….. 65

خانواده هاي ژن…………………………………………………………………………………….. 65

پايه هاي تظاهر ژني……………………………………………………………………………….. 66

رونويسي………………………………………………………………………………………………. 66

ترجمه و رمز ژنتيكي……………………………………………………………………………… 67

روند پس از ترجمه………………………………………………………………………………… 67

ساختمان كروموزوم هاي انسان………………………………………………………………… 67

كروموزوم ميتوكندريايي………………………………………………………………………….. 68

فصل 3: الگوهاي توارثي تك ژني………………………………………………………… 69

ترمينولوژي يا لغت شناسي……………………………………………………………………… 70

اختلالات ژنتيكي با توارث كلاسيك مندلي……………………………………………….. 72

سن شروع و ساير فاكتورهاي موثر بر الگوهاي شجره اي…………………………….. 72

ساير فاكتورهاي موثر بر الگوهاي شجره اي……………………………………………….. 73

هتروژنيتي ژنتيكي…………………………………………………………………………………. 73

عنوان                                                                                             صفحه

هتروژنيتي لوكوسي………………………………………………………………………………… 74

هتروژنيتي آللي……………………………………………………………………………………… 74

توارث اتوزومال مغلوب………………………………………………………………………….. 75

فركانس بروز ژن و فركانس حامل……………………………………………………………. 75

هم خوني و ازدواج………………………………………………………………………………… 76

هم خوني……………………………………………………………………………………………… 76

اختلالات مغلوب نادر موارد جدا شده ژنتيكي……………………………………………. 77

اختلالات تحت تأثير جنسيت………………………………………………………………….. 79

آناليز جداسازي……………………………………………………………………………………… 79

الگوهاي توارثي اتوزومال غالب………………………………………………………………… 79

مشخصات توارث اتوزومي غالب……………………………………………………………… 80

هموزيگوت هاي صفات اتوزومال غالب……………………………………………………. 81

فنوتيپ هاي محدود به جنس در بيماري اتوزومي………………………………………. 82

توارث وابسته به X………………………………………………………………………………… 83

توارث وابسته به X مغلوب……………………………………………………………………… 83

مشخصات توارث وابسته به X مغلوب………………………………………………………. 84

موزائيسم………………………………………………………………………………………………. 84

عنوان                                                                                             صفحه

موزائيسم سوماتيك (غيرجنسي)………………………………………………………………. 85

توارث مادري موتاسيون هاي ميتوكندريايي………………………………………………… 85

فصل 4: اساس ژنتيك سلولي باليني………………………………………………………. 87

معرفي سيتوژنتيك…………………………………………………………………………………. 88

شناسايي كروموزوم………………………………………………………………………………… 88

اختلالات كروموزومي…………………………………………………………………………….. 89

اختلال در تعداد كروموزوم‌ها…………………………………………………………………… 89

تري پلوئيد و تتراپلوئيد…………………………………………………………………………… 90

آناپلوئيد……………………………………………………………………………………………….. 90

فصل 5: بيماري هاي ژنتيكي…………………………………………………………………. 90

بيماري آلزايمر………………………………………………………………………………………. 92

ژنتيك و سرطان…………………………………………………………………………………….. 93

زيست شناسي سرطان…………………………………………………………………………….. 99

اساس ژنتيكي سرطان…………………………………………………………………………….. 100

سرطان در خانواده………………………………………………………………………………….. 100

سرطان و محيط……………………………………………………………………………………… 101

تراتوژن ها…………………………………………………………………………………………….. 101

عنوان                                                                                             صفحه

سرطان ارثي پستان و تخمدان…………………………………………………………………… 104

كانسر فيزيولوژي ارثي كلون……………………………………………………………………. 110

بيماري سيستيك فيبروزيس…………………………………………………………………….. 113

بيماري هيپركلسترولمي خانوادگي……………………………………………………………. 118

ديابت شيرين وابسته به انسولين……………………………………………………………….. 124

ديابت شيرين غيروابسته به انسولين…………………………………………………………… 130

سندرم مارفان………………………………………………………………………………………… 134

سندرم ترنر…………………………………………………………………………………………… 143

ساختمان و عملكرد هموگلوبين……………………………………………………………….. 148

هموگلوبين هاي انسان و ژنهاي آنها…………………………………………………………. 148

ناهنجاري هاي هموگلوبين در انسان…………………………………………………………. 149

هموگلوبين لپور…………………………………………………………………………………….. 150

انواع ديگر هموگلوبين…………………………………………………………………………….. 150

كم خوني كولي……………………………………………………………………………………… 151

كم خوني سلول داسي شكل…………………………………………………………………….. 154

عنوان                                                                                             صفحه

ديگر ناهنجاري هاي ژنتيكي و نقص هاي زمان تولد………………………………….. 160

هموسيستئين يوريا…………………………………………………………………………………. 160

سندرم داون…………………………………………………………………………………………… 160

افتادگي دريچه ميترال……………………………………………………………………………… 161

بيماري ويلسون……………………………………………………………………………………… 161

صلبيه آبي……………………………………………………………………………………………… 161

سولفوسيتسين يوريا……………………………………………………………………………….. 162

شكاف سقف دهان…………………………………………………………………………………. 162

اسپينا بيفيدا…………………………………………………………………………………………… 162

فلج مغزي…………………………………………………………………………………………….. 162

اطلاعات كلي در مورد ژنها، تغذيه و بيماري ها………………………………………….. 164

طرح ژنوم محيطي…………………………………………………………………………………. 164

نقش تغذيه از ديدگاه ژنتيك……………………………………………………………………. 165

كمبود ويتامين ممكن است عامل ايجاد جهش ژن شود………………………………… 168

ژنتيك و برنامه هاي رژيمي…………………………………………………………………….. 170

چگونه بيماري هاي ژنتيكي بر روي نيازهاي تغذيه اي تأثير مي گذارند………… 172

تفاوت بين بي‌نظمي‌هاي محض ژنتيكي و بي‌نظمي‌هاي چند علتي………………… 172

عنوان                                                                                             صفحه

گالاكتوزميا……………………………………………………………………………………………. 175

هيپرفنيل آلانينمي…………………………………………………………………………………… 178

تغيير ژنتيك و تغذيه در رابطه با بيماري هاي قلبي و عروقي………………………… 184

چگونگي تأثير رژيم غذايي بر روي فرآيندهاي فيزيولوژيكي بدن………………….. 185

وزن بدن و ژنتيك………………………………………………………………………………….. 186