وبلاگ زیر جهت دریافت مقالات علمی و افزایش اگاهی شما عزیزان ایجاد شده است
کروموزوم ها و اختلالات کروموزومی
کروموزوم‌ها
صفات ژنتیکی و ارثی در انسان و سایر موجودات به وسیله ژنها کنترل می‌شوند. به عبارتی ژنها را می‌توان بلوک‌های توارثی معرفی کرد که با الگوی خاصی دسته بندی شده و در کروموزم‌ها قرار گرفته‌اند. این کروموزم‌ها در هسته تمام سلول‌های بدن یک فرد وجود دارند و تمام خصوصیات فیزیکی و بیولوژیکی وی را در خود جای داده‌اند. تعداد کروموزومهای انسان 46 تا است. این کروموزوم‌ها به صورت جفت هستند. زمانی که تخمک با اسپرم لقاح می‌یابد نیمی از کروموزم‌ها از هر والد با یکدیگر مخلوط شده و سلول تخم کامل را تشکیل می‌دهند. این ترکیب جدید کروموزومی همراه با تقسیم سلول تخم در طول رشد جنینی تکثیر شده و وارد تمام سلول‌های جنین می‌شود. اطلاعات ژنتیکی منحصر به فرد موجود در این کروموزم ها مبنای رشد و ویژگی‌های جنین و انسان آینده خواهد بود.
ژنها از DNA ساخته شده‌اند. کلیه اطلاعات حیاتی به صورت کد شده توسط این ماده ذخیره می‌شود. واحدهای سازنده DNA نوکلئوتیدها هستند. نوکلئوتیدهای سازنده DNAحاوی یکی از چهار باز آدنین (A)، سیتوزین (C)، گوانین (G) و یا تایمیدین (T) است. ترتیب قرار گرفتن این چهار باز در کنار هم کد ژنتیکی را تشکیل می‌دهد. این اطلاعات را می‌توان در قالب کتابچه زندگی به نحوی دیگر نیز بیان کرد.
کتابچه (ژنتیکی) زندگی
اطلاعات ژنتیکی در بدن انسان را می‌توان به کتابی تشبیه کرد. این کتاب از دو جلد تشکیل شده است که هر کدام از یک والد به ارث می‌رسد (یکی از مادر و یکی از پدر). هر کدام از این کتاب‌ها 23 فصل دارند که مشابه 23 جفت کروموزوم در سلول‌های بدن انسان هستند.
تعداد صفحات (ژنها) در هر کدام از این 23 فصل ( کروموزوم) متفاوت است. تعداد صفحات بعضی فصل‌ها بسیار زیاد و بعضی‌ها کم است.
الفبای حیات چهار حرفی است. این حروف که A، T، C و G هستند کلمات سه حرفی حیاتی را می‌سازند.
تمامی عملکردهای حیاتی در بدن انسان با مطالعه و خواندن این کتابچه اطلاعاتی توسط سلول‌های بدن انجام می‌شود. البته همانطور که یک کتاب را می‌توان در شرایط متفاوت خواند شرایط داخلی و خارجی در بدن انسان مثل مواد غذایی و شیمیایی اطراف در نحوه خوانده شدن اطلاعات تاثیر دارند.
این کتاب به مرور زمان قدیمی شده و بازخوانی اطلاعات در آن سخت‌تر می شود.
کروموزوم چیست؟
همان طور که گفته شد کروموزوم‌ها رشته‌هایی از DNA هستند که در هسته تمام سلول‌های بدن انسان وجود دارند و اطلاعات حیاتی در داخل این رشته‌ها کد شده‌اند. این اجسام میله‌ای شکل را تنها می‌توان در زمانی که سلول‌ها تقسیم می‌شوند مشاهده کرد.هر کروموزوم یک بازوی بلند و یک بازوی کوتاه دارد که توسط یک سانترومر از هم جدا شده‌اند.
علم مطالعه کروموزم‌ها سیتوژنتیک خوانده می‌شود.
46 کروموزوم موجود در سلول های انسانی را که دو به دو مشابه بود و به صورت 23 جفت مشاهده می‌شوند را به ترتیب اندازه از شماره یک تا 22 شماره گذاری کرده‌اند و به آنها کروموزومهای اتوزومال می‌گویند. دو کروموزم جنسی به نام‌هایX و Y نیز وجود دارند. تمام زنان طبیعی در سلول‌های بدن خود 22 جفت کروموزوم اتوزومال و دو کروموزم X دارند در حالیکه در مردان طبیعی 22 جفت کروموزوم به همراه یک کروموزوم X و یک کروموزوم Y مشاهده می‌شود.
در سلول تخمک انسان 22 کروموزوم اتوزومال به همراه یک کروموزم X وجود دارد. در سلول اسپرم نیز 22 کروموزوم اتوزومال به همراه یک کروموزوم X و یا Y وجود دارد.
اختلالات کروموزمی
هر گونه تغییر در تعداد کروموزوم‌ها و یا چیدمان ماده ژنتیکی در آنها می‌تواند مشکلات تکاملی و یا اختلال در سیستم عملکرد بدن را به همراه داشته باشد.
تغییرات کروموزومی ممکن است از والدین به ارث برسند اما اکثر این تغییرات در زمان تشکیل اسپرم و تخمک و یا در زمان لقاح رخ می‌دهند.
البته از آنجایی که تعادل کروموزومی و ژنی بدن انسان بسیار اهمیت دارد بسیاری از جنین‌هایی که با اختلالاتی چون حذف کامل یک کروموزوم و یا اضافه شدن یک سری از کل کروموزوم‌ها تشکیل می‌شوند در مراحل اولیه رشد و تکامل از بین می‌روند اما در موارد متعددی نیز این اختلالات کروموزمی در نوزادان و افراد بزرگسال مشاهده می‌شود و بر حسب نوع اختلال علائم مختلفی را از خود بروز می‌دهد.
در اینجا برخی از متداول‌ترین اختلالات و تغییرات کروموزومی مرور می‌شوند.
تغییرات عددی
انسان یک موجود دیپلوئید است. یعنی دو سری کروموزوم 23 تایی (در مجموع 46 کروموزوم) دارد. سیتوژنیک‌دانان وضعیت کروموزومی طبیعی را در زنان و مردان به ترتیب به صورت46,XX و 46,XY نشان می‌دهند.
در زمان تشکیل سلول تخمک یا اسپرم کروموزومهای مشابه با یکدیگر جفت شده و سپس از هم جدا می‌شوند. گاهی اوقات در روند جدا شدگی ممکن است اشتباهاتی رخ دهد و سلول‌های اسپرم و تخمکی ایجاد شوند که یک کروموزوم کمتر یا بیشتر دارند.
زمانی که یک سلول تخمک یا اسپرم طبیعی با این سلول‌های تخمک یا اسپرم غیر طبیعی ترکیب شوند نتیجه آن تشکیل جنینی با تعداد کروموزومهای کمتر یا بیشتر (45 یا 47 کروموزوم) است.
این تغییرات کروموزمی موارد زیر را شامل می شود:
الف) زمانی که تعداد کپی‌های یکی از کروموزوم‌ها بیشتر از حد طبیعی است.
این اضافه شدگی می‌تواند در کروموزومهای جنسی و یا اتوزومال اتفاق بیافتد. اضافه شدن یک کروموزوم به سری کروموزوم‌ها بدن اصطلاحاً تریزومی خوانده می‌شود.
یکی از شایع‌ترین اختلالات کروموزمی تریزومی کروموزوم 21 است که باعث بروز سندرم داون می شود. این افراد عقب ماندگی ذهنی و چهره‌های متمایز با چشمانی کشیده دارند و به همین دلیل این بیماری به منگولیسم نیز موسوم است.
این اختلال به ویژه در فرزندان زنانی که در سنین بالای 35 سال باردار می‌شوند رخ می‌دهد.
اضافه شدن یک کپی از کروموزوم 13 (سندرم پاتو) و کروموزوم 18 (سندرم ادوارد) نیز در برخی نوزادان مشاهده می‌شود. این نوزادان با ناهنجاری‌های شدید به دنیا می‌آیند و به فاصله کوتاهی بعد از تولد یا در خردسالی فوت می‌کنند.
اضافه شدن کروموزومهای جنسی X و Y نیز از جمله اختلالات کروموزمی مشاهده شده است. وجود یک کروموزم X اضافه در مردان باعث بروز سندرم کلاین فلتر می‌شود. اضافه شدن یک کروموزم X در زنان و همچنین مردانی با دو کروموزم Y نیز از ناهنجاری‌های عددی مشاهده شده است.
ب) زمانی که تعداد کپی یکی از کروموزوم‌ها کمتر از حد طبیعی است.
فقدان یک کروموزوم در بدن به مونوزومی موسوم است. ناهنجاری‌های حاصل از فقدان یک کروموزوم به حدی شدید است که در اکثر موارد جنین پیش از تولد سقط می‌شود. تنها کروموزومی که به حالت مونوزومی در نوزادان و یا بزرگسالان مشاهده می‌شود کروموزوم X است. این افراد به سندرم ترنر مبتلا هستند.
ج) زمانی که یک کپی بیشتر از تمامی کروموزوم‌ها وجود داشته باشد.
زمانی از هر نسخه کروموزوم سه تا در سلول‌ها وجود داشته باشد تریپلوئیدی رخ می‌دهد. این وضعیت نیز همانند بسیاری از ناهنجاری‌های کروموزومی با زندگی منافات دارد و باعث سقط جنین می‌شود.
تغییرات ساختاری
گاهی اوقات ساختار کروموزوم‌ها تغییر پیدا می‌کند به طوریکه مواد کروموزومی شکسته شده و در ترکیب جدید دوباره به هم متصل می‌شوند. در این حین امکان دارد بخش‌هایی از کروموزوم‌ها حذف یا اضافه شوند. این تغییرات ساختاری نیز در حین مراحل تشکیل تخم و اسپرم و یا بعد از لقاح و در مراحل اولیه رشد و نمو جنین رخ می‌دهد. گاهی اوقات نیز این تغییرات از والدین به ارث می‌رسند. برخی از این تغییرات متعادل بوده و در آن میزان ماده ژنتیکی کم یا زیاد نمی‌شود. اما تغییرات نامتعادل با کم یا زیاد شدن ماده ژنتیکی همراه است. این تغییرات موارد زیر را شامل می‌شوند:
الف) جابه‌جایی‌های کروموزومی (ترانسلوکاسیون)
گاهی اوقات قطعه‌ای از یک کروموزوم اتوزومال و یا کروموزوم جنسی شکسته شده و با قطعه کروموزومی دیگری جابه‌جا می‌شود. این جابه‌جایی می‌تواند یک طرفه یا دو طرفه باشد. از آنجایی که عملکرد ژنها در مکان‌های متفاوت تغییر می‌کند ترانسلوکاسیون‌ها تظاهرات بالینی در افراد به همراه خواهند داشت. ترانسلوکاسیون‌ها از جمله تغییرات متعادل محسوب می‌شوند.
ب) حذف‌های کروموزومی (دلیسیون)
در این حالت بخش کوچکی از کروموزوم‌ها حذف می‌شود. اگر این بخش حذف شده حاوی اطلاعات مهمی برای تکامل و انجام عملکردهای حیاتی بدن باشد تظاهرات بالینی آن به صورت ناهنجاری و بیماری در فرد مشاهده می‌شود. اگر این حذف‌ها بزرگ باشند با حیات منافات داشته و باعث سقط جنین می‌شوند.
از جمله سندرم‌هایی که در اثر حذف کروموزمی مشاهده می‌شود سندرم فریاد گربه است. این سندرم در اثر حذف قطعه کوچکی از کروموزوم شماره 5 رخ می‌دهد و با اختلالات متعدد همراه است از جمله آن صدای گریه نوزاد مشابه فریاد گربه همراه است.
ج)اضافه شدگی‌کروموزومی (دوپلیکاسیون)
اضافه شدن بخشی از کروموزوم نیز با به هم ریختن تعادل ژنی در بدن ممکن است با اختلالات بالینی متعدد همراه باشد.
د) وارونگی (اینورسیون) و کروموزومهای حلقوی
گاهی اوقات قطعه‌ای از کروموزوم شکسته و به صورت وارونه دوباره متصل می‌شود (تغییر متعادل). گاهی اوقات نیز دو انتهای کروموزم به یکدیگر متصل شده و یک کروموزوم حلقوی تشکیل می‌شود که احتمال از بین رفتن و گم شدن بخشی از ژنوم در نقطه اتصال انتهایی وجود دارد.
همچنین به دلیل ساختار خاص کروموزومهای وارونه یا کروموزومهای حلقوی، در زمان تقسیم و تشکیل سلول‌های تخم یا اسپرم اختلالاتی رخ می‌دهد که نتیجه آن بالا رفتن احتمال بروز سقط جنین و یا به دنیا آمدن فرزندانی حامل اختلالات کروموزمی نامتعادل خواهد بود که مشکلات تکاملی و رفتاری را به همراه خواهد داشت.
ز) زمانی که فرزند هر دو کروموزوم خود را از یک والد به ارث می‌برد (دیزومی تک والدی).
معمولاً هر فرد یک کروموزوم را از مادر و یک کروموزوم را از پدر به ارث می‌برد. اما در مواردی هر دو یکی از کروموزوم‌ها یا بخش‌هایی از آنها از یک والد به ارث می‌رسد. این حالت را دیزومی تک والدی می‌نامند. به دلیل وجود تغییرات اپی‌ژنتیکی روی کروموزوم‌ها ممکن است تعدادی از ژنها در نسخه پدری و یا مادری خاموش شوند که این مسئله می‌تواند باعث اختلالاتی در فرزندان شود. به عنوان مثال دیزومی تک والدی کروموزم 15 در صورتی که دو کروموزوم از پدر به ارث برسد باعث بروز سندرم آنجلمن و زمانی که دو کروموزوم از مادر به ارث برسد باعث بروز سندرم پرادر ویلی می‌شود.
موزاییک کروموزومی
تعداد و ساختار کروموزومهای تمامی سلول‌های بدن در بیشتر افراد مشابه یکدیگر است. اما افرادی نیز وجود دارند که در بدن خود رده‌های مختلف سلولی با تعداد و یا ساختارهای متفاوت کروموزومی دارند. وضعیت این افراد همانند موزاییک‌های کف یک اتاق به صورت آمیزه‌ای از الگوهای متفاوت کروموزمی است به همین دلیل به این وضعیت موازییک گفته می‌شود.
در این حالت ساختار و تعداد سلول‌های رده‌ای از سلول‌ها طبیعی و رده‌ای غیر طبیعی است. درصد رده‌های طبیعی و غیر طبیعی در بافت‌های مختلف بدن ممکن است تفاوت کند. شدت علائم بالینی ناشی از تغییر کروموزومی نیز به درصد سلول‌های تغییر یافته بستگی دارد.
تاثیر تغییرات کروموزمی
تاثیری که تغییرات کروموزومی ایجاد می‌کنند به نوع تغییر، کروموزوم‌ها یا ژن‌های درگیر، نوع و تعداد سلول‌های درگیر بستگی دارد.
در برخی موارد تغییر کروموزومی که در تعداد، اندازه و یا ساختار یک کروموزوم ایجاد می‌شود، با مشلات رشدی و تکاملی همراه بوده و عواقب آن به صورت ناهنجاری و یا یک عارضه بروز می‌کند. اما در برخی موارد نیز این تغییر کروموزومی هیچ علائم بالینی با خود به همراه ندارد و فرد از وجود این تغییر کروموزومی بی‌اطلاع است تا زمانی که به دلیل مشکلات باروری و یا سقط‌های مکرر مراجعه می‌کند.
ریسک خطر بروز تغییرات کروموزومی در یک بارداری نیز به عواملی چون تاریخچه خانوادگی، سن مادر در زمان بارداری و نوع تغییر بستگی دارد.
به عنوان مثال ریسک به دنیا آمدن یک فرد مبتلا به سندرم داون ( یک کروموزم 21 اضافی) در صورتیکه والدین خود اختلال کروموزومی متعادل نداشته باشند یک درصد است. در صورتی که سن مادر هنگام بارداری 35 سال یا بیشتر باشد ریسک خطر از این میزان بیشتر خواهد شد.
چگونه می‌توان تغییرات کروموزومی را شناسایی کرد
آزمایش کاریوتیپ چیست؟
بررسی تغییرات کروموزومی در یک فرد با انجام آزمایش کاریوتیپ امکان پذیر است.
کاریوتیپ به زبان ساده تصویری است که از کروموزم‌های یک فرد گرفته می‌شود و در آن تعداد و ساختار کروموزوم‌ها مشخمی‌شود این آزمایش را می‌توان بر روی نمونه‌های خون، مغز استخوان، بافت یا نمونه جنین انجام داد.
برای انجام آزمایش کاریوتیپ ابتدا سلول‌های خون، مغز استخوان، یا بافت‌های جنینی در محیطی سرشار از مواد غذایی و ویتامین های لازم و در حضور مواد تحریک کننده رشد سلولی تکثیر می‌شوند. سپس سلول‌ها در مرحله‌‌ای از چرخه سلولی که در آن کروموزوم‌ها قابل تشخیص باشند متوقف می‌شوند.
در مرحله بعدی کروموزوم‌ها رنگ آمیزی و به دقت زیر میکروسکپ مورد بررسی قرار می‌گیرند.
قدرت تفکیک این آزمایش به اندازه قدرت تفکیک میکروسکپ نوری محدود می‌شود. با این میزان قدرت تفکیک بسیاری از تغییرات کروموزومی قابل شناسایی هستند. اما بسیاری از ریز حذف‌ها و یا مضاعف شدگی‌های کروموزومی نیز شناسایی نمی‌شوند.
بررسی این ریز حذف‌ها و یا مضاعف شدگی‌های کروموزومی با روش جدید کاریوتیپ مولکولی Array CGH امکان پذیر است.
مطالب پیشنهادی