مقدمه
متخصص ژنتیک:
متخصص ژنتیک پزشکی فردی است که در مکانیزم های وراثتی، تشخیص و درمان اختلالات ژنتیکی تخصص دارد. ژنتیک پزشکی، مثل دیگر تخصص های پزشکی، نظیر جراحی یا مامایی و زنان، پس از دانشکده پزشکی، یک دوره آموزشی خاص هم دارد. بسیاری از متخصصان ژنتیک پزشکی، در یکی از رشته های پزشکی مانند اطفال، داخلی یا مامایی و پزشکی زنان تخصص دارند و فوق تخصص آنان ژنتیک پزشکی است. هیئت ژنتیک پزشکی آمریکا (ABMG)[1] با برگزاری امتحان در چند زمینه، یعنی ژنتیک بالینی، ژنتیک یاخته ای بالینی، ژنتیک زیست شناسی بالینی، ژنتیک مولکولی، به پزشکان و متخصصان دارای درجة دکترای غیرپزشکی (p.h.D)، گواهی نامه اعطا می کند. ژنتیک بالینی به تشخیص و درمان بیماران، ژنتیکیاخته ای (سیتوژنیک ) به تشخیص آزمایشگاهی نابهنجاری های کروموزومی و ژنتیک زیست شیمیایی به تشخیص آزمایشگاهی و درمان اختلالات آنزیمی و اختلالات شیمیایی ناشی از آنها می پردازد. مشاورة ژنتیک هم،در گذشته مورد تأیید ABMG قرار می گرفت و هم اکنون،هیئت جدید اعطای گواهی نامه،به نام هیئت مشاورة ژنتیک آمریکا (ABGC)[2] وظیفة اعطای گواهی نامه را به مشاوران ژنتیک بر عهده گرفته است. بیشترین متخصصان ژنتیک پزشکی و مشاوران ژنتیک، با مراکز بزرگ پزشکی یا آزمایشگاه های مرجع برای آزمایشهای ژنتیکی همکاری دارند.
چه انتظاری می توان داشت؟
کار متخصصان ژنتیک پزشکی مشابه کار پزشکان عمومی است: ابتدا اطلاعات کسب می کنند و سپس با استفاده از این اطلاعات به کار تشخیص می پردازند و سرانجام اقدامات عملی را به فرد یا افرادی که مشاوره شده اند ارائه می دهند. در برخی موارد،شجره نامة خانوادگی، مهمترین بخش کسب اطلاعات است. بنابراین،فردی که برای مشاوره به متخصص ژنتیک مراجعه میکند لازم است تا آنجا که امکان دارد اطلاعات خانوادگی خود را برای تهیه شجره نامه در اختیار متخصص قرار دهد. اغلب، استفاده از اطلاعات یکی از اعضای مسن خانواده، مناسب ترین روش کسب اطلاعات است. رسم شجره نامه، همان گونه که قبلاً گفته شد، معمولاً کاری ساده و در عین حال بسیار سودمند است. بیشتر اوقات،متخصص ژنتیک می تواند با یک نگاه اجمالی،شجره نامه ای را که سردستی رسم شده تفسیر کند.
در برخی موارد ممکن است مطالعات کروموزومی (مطالعات ژنتیک یاخته ای ) مورد نیاز باشد. در این گونه موارد، فقط یک لولة آزمایش خون لازم است ولی همان طور که قبلاً توضیح داده شد، تجزیه و تحلیل دشوار اطلاعات بدست آمده مدتی طول می کشد. برای مطالعه یاخته های آمینون و سایر بافت ها ، ده روز یا بیشتر زمان لازم است. از خون یا ادرار برای انجام بسیاری از آزمایش های زیست شیمیایی استفاده می شود و برای برخی آزمایش ها، حتی ذره ای از یاخته های زنده در ریشه موهای کنده شده را می توان به کار برد. گاهی اوقات برای تجزیه و تحلیل ، تکه های کوچکی از بافت که از طریق بافت برداری[3] بدست آمده،لازم است برخی از آزمایش هایی را که اخیراً بر پایه DNA طراحی شده، می توان حتی با استفاده از یاخته های حاصل از شستشوی دهان با مایع انجام داد.
تشخیص پیش از موقع و پیشگیری:
غربال کردن نوزادان برای تشخیص اختلالاتی نظیر فنیل کتونوریا (PKU) ،بیماری خونی یافته های داسی شکل و کم کاری غدة‌تیروئید هم اکنون معمول است. تشخیص پیش از موقع نابهنجاری های ژنتیکی و درمان آنها،از بروز مشکلات حاصل از پیشرفت بیماری جلوگیری می کند. غربال کردن نوزادان برای تشخیص اختلالاتی که می توان با صرف هزینة کم انجام داد ومعالجة آنها هم امکان پذیر است روشی منطقی است. در مورد اینکه چه بیماری هایی مناسب غربالگری هستند، نظرهای متفاوتی وجود دارد. غربالگری جمعیت حاملان ژنهای مغلوب به منظور مشخص ساختن پدر و مادری که در معرض خطر داشتن فرزندان مبتلا هستند نیز روش ثمربخشی است. در غربالگری جمعیت، از روش آزمایش گروههایی که ژن مورد نظر در آنها شایع است بهره گیری می شود. آزمایش یهودیان برای بیماری تای - ساکس و آمریکاییان آفریقایی الاصل برای آزمایش بیماری خونی یاخته های داسی شکل از نمونه های غربالگری جمعیت است. مشاوره ژنتیک و تشخیص پیش از تولد، به حاملانی که از طریق غربالگری این گروه ها شناسایی شده اند می تواند کمک کند.
درمان:
بعضی از اختلالات ارثی نظیر بیماری قند آنقدر شایع است که حتی غالب آنها را بیماری ارثی نمی دانیم. از طرف دیگر، اختلالات ژنتیکی مانند نشانگان داون[4] وجود دارد که تاکنون معالجة خاصی برای آنها یافت نشده است. با وجود این، بسیاری از بیماریهای ژنتیکی قابل درمان هستند،هر چند که نمی توان علل بوجود آمدن آنها را ریشه کن ساخت.
چند نمونه از درمان های ثمربخش در زیر آورده می شود:
محدودیت در رژیم غذایی:
فنیل آلانین در PKU
قند شیر (لاکتوز ) در کمبود لاکتاز [5]
چربی ها در هیپرلیپیدمی ها [6]
رژیم غذایی و مکمل هرمونی:
ویتامین D و فسفات در بیماری نرمی استخوان وابسته به ویتامین D
کورتیزون[7] در هیپرپلازی[8] مادرزادی غدة فوق کلیوی
هرمون تیروئید در گواتر مادرزادی
خارج کردن مواد اضافی:
آهن در تالاسمی[9]
مس در بیماری ویلسون
اسیداوریک در نقرس
جایگزینی موادی که وجود ندارند:
انسولین در بیماری قند
عامل (فاکتور) 8 در هموفیلی
هرمون رشد در کوتولگی غدة هیپوفیزی
جراحی:
ترمیم نقص مادرزادی قلب
طحال برداری در کم خونی ارثی اسفروسیتوز[10]
عامل پیوند:
مغز استخوان در بیماری ذخیرة لیزوزومی
کلیه در بیماری چند کیسه ای کلیه
شش در فیبروز سیستیک
ژن درمانی برای انسان، که در آن یک ژن غیرطبیعی ترمیم و یا با یک ژن طبیعی جایگزین می شود، مرحله آزمایشی خود را می گذراند. انتقال ژن هایی مانند ژن هرمون رشد در حیوانات با موفقیت صورت گرفته است. آزمایش های اولیه انتقال ژن در انسان ادامه دارد و اگر چه موانعی نظیر ناتوانی در قراردادن ژن در جایگاه معینی بر روی کروموزوم و فعال کردن ژن در بافتی که به آن نیاز دارد، هم چنان باقی مانده است، اما به نظر می رسد که ژن درمانی برای بیماری های انسانی به زودی انجام خواهد شد.
مدتهاست که متخصصین تغذیه علاقمند به درک این مسأله هستند که چگونه ممکن است یک فرد لاغر، دارای دو قلوی یکسانی باشد که دچار اضافه وزن است، سرخپوستان پیما (Pima) که در شمال مکزیک زندگی می کنند افرادی لاغر هستند در حالیکه همتایان ژنتیکی آنها که در آریزونا زندگی می کنند، چاق و فربه بوده و موارد فراوانی از دیابت نوع 2 در میان آنها دیده می شود و نکتة دیگر اینکه یک رژیم کم چربی می تواند سطح چربی خون بسیاری افراد را کاهش دهد اما این مسأله در میان همة افراد عمومیت ندارد. آنچه که کاملاً واضح است اما هنوز دلیل آن بدرستی درک نشده،این است که ساختار ژنتیکی انسان ها تعیین کنندة میزان استعداد آنها در ابتلا به بیماریهای مختلف است اما عوامل محیطی مانند نوع تغذیه و شیوه زندگی، تعیین کنندة این است که چه کسی از میان افراد مستعد دچار بیماری
می شود. نقش مواد غذایی و دیگر اجزاء غذایی فعال بیولوژیکی در ظهور ژنها، موضوع بخش رو به گسترش در علم تغذیه است که ژنتیک تغذیه نامیده می شود. تحقیقات ژنتیکی ارتباط میان ژن و اعمال فیزیولوژیکی را مشخص کرده اند. ارتباط میان اختلال در ژنها با عملکردهای غیرطبیعی (اندام ها) و بیماریها در حال روشن شدن است درک رو به فرونی از نقش اساسی ژنها در حفظ سلامتی یا بروز بیماریها ،تأثیر مهمی را بر نحوة فعالیت های پزشکی بر جای گذاشته است با پرده برداشته شدن از ارتباطات بین ژنها، محصولات پروتئینی و بیماریها، کانون توجه سیستم مراقبت های بهداشتی نیز به تدریج در حال تغییر است. در طی 50 سال گذشته این کانون توجه خود را بر درمان بیماریهای شناخته شده متمرکز کرده بود و پزشکان به شکل رو به گسترشی در تلاش برای شناخت و تولید داروها و روشهایی بودند که بتوانند با این چالش روبرو شوند. هر چند با فهم این نکته که بیماریها منشأ ژنتیکی دارند اما تحت تأثیر شرایط محیطی نیز قرار می گیرند، تلاشها بر روی پیشگیری براساس شناخت ژنها و عوامل محیطی دخیل در بیماریها و مواد متابولیک تولید شده در اثر تقابل این عوامل تمرکز یافته است.
اولین اقدامات ناشی از این تغییر نگرش، عبارت بود از تمرکز بر اقدامات پزشکی و دارویی اما هدف نهایی این تغییر،استفاده از تغذیه درمانی به عنوان سنگ بنای فعالیت های پیشگیرانه می باشد.
تحقیقات ژنتیکی به شناخت عوامل ایجاد کنندة بیماری کمک می کند که این امر خود، شناخت اثر مواد غذایی و غیر غذایی را شامل می گردد. با استفاده از چنین یپشرفتهایی است که از طریق تست های تجزیه توأم با تست های ژنتیکی و آنالیز گذشته خانوادگی فرد، متخصصان سلامت، می توانند میزان ریسک ابتلا افراد به بیماریهای خاص را پیش بینی کنند. تغذیه با جبران متابولیت های تولید نشده (ناشی از نقص ژنتیکی) می توانداثرات مخرب بسیاری از نواقص ژنتیکی را کاهش دهد. از این رو تغذیه درمانی به سرعت در حال تبدیل شده به ابزار درمانی است که می تواند ضریب سلامت را افزایش داده و ریسک ابتلا به بیماریها را در افراد مستعد به بیماری، کاهش دهد. متخصصان تغذیه برای هماهنگی یا دستورات درمانی و دارویی پزشکانی باید با اصول ژنتیک آشنا باشند و نیز باید قادر باشند تا نقش مهمی را در ارائه دستورات درمانی پیشگیرانه در مورد مصرف مواد غذایی و نیز شیوة زندگی ایفا نمایند. درمانها با توجه به ویژگیهای ژنتیکی افراد و استعداد ابتلاء آنها به بیماریها به سرعت در حال اختصاصی شدن هستند و متخصصان تغذیه باید اطلاعات محکمی در زمینه اصول ژنتیک، ارتباط میان ژنها، بیماریها و تأثیرات محیط و نقش مواد غذایی و دیگر ترکیبات غذایی در تعدیل اثر ناشی از بروز ژنها برخوردار باشند. این فصل چشم انداز مختصری است دربارة ظهور بخش جدید از علم با نام ژنتیک تغذیه.
پروژه ژنوم انسانی:
پایة تغییر نگرش اساسی ایجاد شده در نقطه تمرکز مراقبت های بهداشتی، عبارت است از پروژة ژنوم انسانی . این پروژه در سال 1990 و در غالب یک برنامة‌چند ملیتی پانزده ساله و با هدف تعیین وظایف هر یک از نوکلئوتیدهای موجود در DNA که خود تشکیل دهندة مادة ژنتیکی انسان است، آغاز گردید. این پروژه بطور مداوم مرزهای خود را گسترش داد و در نتیجه اهداف پروژه نیز افزایش یافت و هدفهای جدیدی بر آن تعریف شد. اهداف فعلی پروژه عبارتند از 1) مشخص نمودن ترتیب ژنوم انسان و آن گروه از ارگانیسم های بزرگی که نقش مهمی را در تحقیقات ژنتیکی ایفا می کنند 2) تعیین کارکرد و هویت هرژن 3) تعیین تولیدات پروتئینی هر کدام از ژنها (واحدهای کاربردی درون ژنوم که حاوی اطلاعاتی در مورد تولید و ساخت پروتئین ها می باشند ) و فهم چگونگی عملکرد آنها (علم جدیدی که پروتئومیکس خوانده می شود) 4) تعیین ارتباط ژنها،تولیدات آنها و بیماریها 5) معلوم کردن اینکه چگونه اثر متقابل ژنها، پروتئین ها و عوامل محیطی منجر به بروز اختلالات فیزیولوژیکی و در نهایت بروز بیماری می شود. تصور بر این است که اینگونه ریزشدن در مطالب منجر به درک راههای پیشگیری از بیماری شده و کمک می کند که انسان ها سالم زندگی کنند. پروژه ژنوم انسانی اهداف متعدد دیگری نیز دارد، یکی از این اهداف بیان تأثیرات اخلاقی قانونی و اجتماعی تحقیقات ژنتیکی (ELSI) می باشد. این مسائل از همان ابتدای پروژه به عنوان یک تعهد برای آن محسوب شده است.علاوه بر این محققان درگیر در پروژه ژنوم انسانی توجه خاصی را نیز به توسعه تکنولوژی دقیق، سریع و ارزان قیمت ژنتیکی، توسعه تکنولوژی پیشرفته کامپیوتری که قادر باشد مقادیر فراوان اطلاعات حاصل از پروژه را تجزیه و تحلیل کرده و دانشمندان را قادر سازد تا سریعاً توالی ژنتیکی گونه های مختلف را با هم مقایسه نمایند،توسعه بیوانفورماتیک که فصل مشترک میان تکنولوژی کامپیوتری و بیولوژی مولکولی می باشد،تعلیم و تربیت دانشمندان ژنتیک و استفاده از نتایج تحقیقات ژنتیکی در مراحل بالینی داشته اند.
تا کنون پیشرفتهای مهمی تحقق یافته است. در سال 2001 یک طرح ابتدایی از توالی ژنوم انسانی انتشار یافت و دانشمندان در تلاشند تا این طرح ابتدایی را به یک طرح نهایی و خالی از اشکال تبدیل کنند. توالی ژنوم سیستم های حیاتی بزرگ تعیین شده اند و پس از مقایسة آنها با ژنوم انسانی شباهت های قابل توجه (هومولوژی) بین گونه های مختلف حیات آشکار شده است. یکی از سیستم های حیاتی که به شکل گسترده ای به عنوان مدل در تحقیقات ژنتیک انسان به کار می رود، موش است. معلوم شده است که ژنوم موش از شباهت های فراوانی با ژنوم انسان برخوردار است. این شباهت ها به این معنی است که انجام آزمایشات بر روی موش، می تواند اطلاعات مفیدی را در مورد انسان،در اختیار محققان قرار دهد. از دیگر دستاوردها، پیشرفت های مهم در توسعة تکنولوژی ژنتیکی کنونی، توسعة تکنولوژی های جدیدی است که تولید مقادیر فراوانی از DNA را برای انجام آزمایشات ممکن می سازد و این اجازه را می دهد که فرآیند تعیین توالی DNA بطور مداوم ادامه داشته باشد.
ELSI:
فهرست مطالب
عنوان صفحه
تاریخچه............................... 1
مقدمه................................ 3
متخصص ژنتیک.......................... 3
تشخیص پیش از موقع و پیشگیری........... 5
درمان................................ 6
چند نمونه از درمان های ثمربخش........... 6
پروژه ژنوم انسانی.................... 11
اساس ژنتیک........................... 17
ژنتیک و ژنومیک....................... 18
اصول ژنتیک........................... 19
اسلوب وراثت و نفوذپذیری.............. 23
بیماری های کروموزومال................ 27
بیماری در سطح میتوکندریایی........... 38
ژنتیک و تغذیه درمانی................. 39
تأثیر ارتباط متقابل ژن و مواد مغذی بر روی فرآیندهای متابولیکی.............................. 40
تاثیرات و ارتباط متقابل بین ژن و مواد مغذی بر روی ظهور ژن....................................... 43
عنوان صفحه
پیچیدگی موجود در ارتباط ژنتیک و تغذیه 48
ژنتیک به عنوان یک تخصص پزشکی.......... 50
نظام ژنتیک انسانی و پزشکی............ 50
طبقه بندی اختلالات ژنتیکی.............. 51
نقایص تک ژنی......................... 51
اختلالات کروموزومی..................... 51
توارث چند عاملی...................... 52
فصل 1: اساس کروموزومی وراثت............ 53
اساس کروموزومی وراثت................. 54
کروموزوم های انسانی.................. 55
چرخه حیاتی یک سلول سوماتیک........... 56
میتوزیس.............................. 57
میوزیس............................... 59
گامت سازی و باروری انسان............. 61
تخمک سازی............................. 62
باروری............................... 62
رابطه طبی میوزومیتوز.................. 62
عنوان صفحه
فصل 2: ژنوم انسان...................... 63
ساختمان DNA.......................... 64
ساختمان و تشکیلات ژن.................. 65
اشکال ساختمانی یک ژن انسانی معمولی.... 65
خانواده های ژن....................... 65
پایه های تظاهر ژنی................... 66
رونویسی.............................. 66
ترجمه و رمز ژنتیکی.................... 67
روند پس از ترجمه...................... 67
ساختمان کروموزوم های انسان........... 67
کروموزوم میتوکندریایی................ 68
فصل 3: الگوهای توارثی تک ژنی........... 69
ترمینولوژی یا لغت شناسی.............. 70
اختلالات ژنتیکی با توارث کلاسیک مندلی.... 72
سن شروع و سایر فاکتورهای موثر بر الگوهای شجره ای 72
سایر فاکتورهای موثر بر الگوهای شجره ای 73
هتروژنیتی ژنتیکی....................... 73
عنوان صفحه
هتروژنیتی لوکوسی....................... 74
هتروژنیتی آللی......................... 74
توارث اتوزومال مغلوب................. 75
فرکانس بروز ژن و فرکانس حامل......... 75
هم خونی و ازدواج..................... 76
هم خونی.............................. 76
اختلالات مغلوب نادر موارد جدا شده ژنتیکی 77
اختلالات تحت تأثیر جنسیت................. 79
آنالیز جداسازی....................... 79
الگوهای توارثی اتوزومال غالب......... 79
مشخصات توارث اتوزومی غالب............ 80
هموزیگوت های صفات اتوزومال غالب....... 81
فنوتیپ های محدود به جنس در بیماری اتوزومی 82
توارث وابسته به X.................... 83
توارث وابسته به X مغلوب.............. 83
مشخصات توارث وابسته به X مغلوب....... 84
موزائیسم............................. 84
عنوان صفحه
موزائیسم سوماتیک (غیرجنسی)............ 85
توارث مادری موتاسیون های میتوکندریایی 85
فصل 4: اساس ژنتیک سلولی بالینی........... 87
معرفی سیتوژنتیک....................... 88
شناسایی کروموزوم..................... 88
اختلالات کروموزومی..................... 89
اختلال در تعداد کروموزوم‌ها............ 89
تری پلوئید و تتراپلوئید............... 90
آناپلوئید............................ 90
فصل 5: بیماری های ژنتیکی............... 90
بیماری آلزایمر........................ 92
ژنتیک و سرطان........................ 93
زیست شناسی سرطان..................... 99
اساس ژنتیکی سرطان.................... 100
سرطان در خانواده..................... 100
سرطان و محیط.......................... 101
تراتوژن ها........................... 101
عنوان صفحه
سرطان ارثی پستان و تخمدان............. 104
کانسر فیزیولوژی ارثی کلون............ 110
بیماری سیستیک فیبروزیس................ 113
بیماری هیپرکلسترولمی خانوادگی.......... 118
دیابت شیرین وابسته به انسولین.......... 124
دیابت شیرین غیروابسته به انسولین........ 130
سندرم مارفان......................... 134
سندرم ترنر........................... 143
ساختمان و عملکرد هموگلوبین............. 148
هموگلوبین های انسان و ژنهای آنها......... 148
ناهنجاری های هموگلوبین در انسان........ 149
هموگلوبین لپور......................... 150
انواع دیگر هموگلوبین................... 150
کم خونی کولی.......................... 151
کم خونی سلول داسی شکل................ 154
عنوان صفحه
دیگر ناهنجاری های ژنتیکی و نقص های زمان تولد 160
هموسیستئین یوریا....................... 160
سندرم داون........................... 160
افتادگی دریچه میترال.................. 161
بیماری ویلسون........................ 161
صلبیه آبی............................ 161
سولفوسیتسین یوریا..................... 162
شکاف سقف دهان........................ 162
اسپینا بیفیدا........................ 162
فلج مغزی............................. 162
اطلاعات کلی در مورد ژنها، تغذیه و بیماری ها 164
طرح ژنوم محیطی........................ 164
نقش تغذیه از دیدگاه ژنتیک............ 165
کمبود ویتامین ممکن است عامل ایجاد جهش ژن شود 168
ژنتیک و برنامه های رژیمی.............. 170
چگونه بیماری های ژنتیکی بر روی نیازهای تغذیه ای تأثیر می گذارند............... 172
تفاوت بین بی‌نظمی‌های محض ژنتیکی و بی‌نظمی‌های چند علتی 172
عنوان صفحه
گالاکتوزمیا........................... 175
هیپرفنیل آلانینمی..................... 178
تغییر ژنتیک و تغذیه در رابطه با بیماری های قلبی و عروقی......................... 184
چگونگی تأثیر رژیم غذایی بر روی فرآیندهای فیزیولوژیکی بدن...................... 185
وزن بدن و ژنتیک...................... 186
227 صفحه فایل Word
10 صفحه فهرست
دالمو پروژه بیماری های ژنتیک و تغذیه