مقدمه: 

کروموزوم پلی‌تن، کروموزوم غول پیکری است که در غدد بزاقی مگس سرکه وجود دارد و به دانشمندان کمک می‌کند تا تغییرات ژنتیکی را بررسی کنند و از تقسیمات سلولی ایجاد می‌شود که طی آن DNA همانندسازی می‌کند ولی تقسیم هسته و سلول صورت نمی‌گیرد. با قرار گرفتن DNAها در کنار هم اجتماع غول پیکری از ۱۰۰۰ مولکول DNA حاصل می‌شود که با میکروسکوپ نوری قابل مشاهده است.

مگس سرکه یا دروزوفیلا ملانوگاستر، حشره ای با دگردیسی کامل است که دارای چهار مرحله ی اصلی در چرخه زندگی خود می باشد: جنین، لارو، شفیره و بالغ. در مرحله ی لاروی، ارگانیسم با انرژی بالایی به ذخیره مواد غذایی برای رشد سریع در اندازه و ویژگی های بدنی خود می پردازد. در این مدت، غدد بزاقی باید به اندازه ی کافی بزرگ بوده و تکامل و تکوین کامل یافته باشند تا بتوانند ذخایر کافی از آنزیم های بزاقی مسئوول هضم مواد غذایی را دارا گردند. غدد بزاقی دروزوفیلا و برخی دیگر از حشرات، به جای افزایش تعداد سلول های خود برای رشد قادرند حجم و توده ی سلولی خود را افزایش دهند.

غدد بزاقی دارای ویژگی های زیر می باشند

·        بصورت جفت در لارو مگس قرار دارند و از نظر اندازه و شکل به یکدیگر شباهت دارند.

·        زیر میکروسکوپ استرئو، ظاهری نیمه شفاف و تا حدودی براق دارند.

·        هر یک از این دو غده دارای یک توده چربی کدر در اطراف خود می باشند.

بعد از اینکه در اوایل دوره ی لاروی، تعداد اولیه سلول ها ی غدد بزاقی تشکیل شد، آنگاه تقسیم سلولی متوقف می گردد. همزمان با افزایش اندازه ی سلول ها، هسته های سلولی نیز رشد می کنند. در این زمان، کروموزوم ها بطور مکرر بدون تقسیم سلولی همانندسازی انجام می دهند. و تعداد زیادی کروماتید های خواهری تولید می کنند که به یکدیگر به صورت سیناپس شده باقی می مانند. علاوه بر افزایش حجم هسته سلول ها و در نتیجه افزایش حجم توده سلولی، این سلول ها دارای توانایی متابولیکی بسیار بالایی هستند. زیرا نسخه های زیاد از هر ژن، سطح بیان ژنی را افزایش می دهد. اگرچه علت دقیق این مکانیسم غیر معمول، مشخص نیست اما به نظر می رسد که این فرایند همانندسازی مکرر، یکی از موثرترین راه ها در تولید آنزیم های بزاقی موردنیاز برای رشد و تکوین لاروها به حساب می آید.

از آنجایی که خود سلول های بزاقی تقسیم نمی شوند، هسته های آنها فرآیند میتوزی را انجام نمی دهند. به همین دلیل، کروموزوم ها در یک مرحله از اینترفاز طولانی مدت از چرخه ی سلولی باقی می مانند و تا حد ممکن بصورت کشیده شده قرار می گیرند. از آنجایی که هریک از این کروموزوم ها از تعداد بسیار زیادی زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده اند به آنها “کروموزوم های پلی تن” گفته می شود. پلی تن به معنای ” تعداد فراوانی رشته” می باشد. کروموزوم های پلی تن به علت اینکه کشیده شده اند و از میزان بسیار زیادی رشته ی DNA تشکیل می شوند، به آسانی زیر میکروسکوپ نوری قابل مشاهده اند.

این کروموزوم ها اولین بار در سال ۱۸۸۱ توسط Balbiani در غدد بزاقی حشره کوچک Chironomus مشاهده شد، اما ماهیت وراثتی این ساختار ها مورد بحث بود تا زمانیکه در سال ۱۹۳۰ دو فرد به نام های Emil Heitz و Hans Bauer این کروموزوم ها را در دروزوفیلا ملانوگاستر مورد مشاهده قرار دادند. در واقع، این کروموزوم ها در بافت های ترشحی سایر حشرات دو بال مثل لوله های مالپیگی در Sciara و همچنین در پروتیستا، گیاهان، پستانداران و یا در سلول های بعضی حشرات دیده می شود.

یکی از ویژگی های مهم این کروموزوم ها این است که در زیر میکروسکوپ دارای نوارهای تیره و روشن فراوانی هستند که شباهت زیادی به بارکد کالاها دارد. این نوارها برای هر کروموزوم ، منحصر به فرد است. نوار های تیره (Band) نشانگر مناطقی از کروموزوم اند که DNA درآنجا تراکم بالایی پیدا کرده و نوار های روشن ((Interband نشانگر مناطقی از کروموزوم اند که تراکم رشته های DNA در آنجا کمتر است. این نوارها، مناطق اختصاصی قابل رویتی را ایجاد می کنند که برای شناسایی مکان یک ژن خاص روی کروموزوم، جایگاه نوآرایی های کروموزومی و یا محل حذف های رخ داده روی توالی های ژنی بسیار مناسب اند. نوارهای تیره و روشن هر دو دارای ژن هایی هستند و هنگامی که یک ژن فعالانه رونویسی می شود، مناطقی بنام «پاف» (Puff) در ناحیه ی لوکوس ژن در حال رونویسی روی کروموزوم ایجاد می شود. پاف ها نشانگر مناطقی از کروموزوم اند که در آن رشته های DNA ، شکل مارپیچی (coiling) –تراکم زیاد- خود را از دست داده و در نتیجه برای انجام عمل رونویسی مناسب شده و توالی ها قابل دسترس گشته اند. پاف ها در نتیجه ی تغییرات ساختاری در کروموزوم های پلی تن ایجاد می شوند. یک کروموزوم پلی تن در مراحل پایانی لاروی دارای تعداد پاف های زیادی در باند های مختلف است. تا ۴۰ سال عقیده بر این بود که این پاف ها ناشی از فعالیت های ژنی است و چندی بعد آنها را توالی های فعال موقتی در ژن معرفی کردند. الگوهای موقتی تشکیل پاف در غدد بزاقی لارو با تزریق هورمونی بنام «اکدیزون» (ecdysone) که نوعی هورمون محرک برای پوست اندازی لارو است، قابل القاست. این عمل تحت کنترل رسپتور اکدیزون صورت می گیرد. تعداد کمی از ژن ها مدت اندکی بعد از رویارویی با اکدیزون تشکیل پاف می دهند و تعداد بیشتری از ژن ها (بیش از ۱۰۰ ژن) بعد از چند ساعت در برابر اکدیزون واکنش نشان می دهند. فرض بر این است که طول مدت تشکیل پاف، نشانگر سلسله فرآیند های ژنتیکی برای فعال سازی ژن هاست. پاف های جدید مستقل از سنتز پروتئین هاست اما پاف های قدیمی تر به سنتز قبلی پروتئین ها احتیاج دارند.

در سال های اخیر، در محل باندها، عوامل رونویسی و پروتئین های کروموزومی شناسایی شده اند. محققان معتقدند که اتصال این پروتئین ها دارای اهمیت کاربردی برای کروموزوم است و نقش این پروتئین ها را در تنظیم بیان ژنی نشان می دهد. نمونه ای از اتصال پروتئین های ویژه به کروموزوم پلی تن، پروتئین CHD1 یا (Chromo-ATPase/helicase-DNA-binding domain) می باشد. پروتئین هایی که با CHD1 از طریق ناحیه ی هلیکاز در ارتباط اند، بصورت کمپلکس های مولتی پروتئینی وجود دارند. برای مثال، محققان معتقدند که پروتئین های SNF2/SWI2/Brm در تغییر شکل دادن وابسته به ATP کروماتین نقش دارند. آنتی بادی های CHD1 ، این پروتئین را در ناحیه کم تراکم کروماتین (Interband) و همچنین پاف های موجود در روی کروموزوم پلی تن غدد بزاقی متمرکز می کند. این مشاهدات نشان می دهد که CHD1 با عملکرد خود ساختار کروماتین را طوری تغییر می دهد که بیان ژنی را تسهیل نماید.

اما الگوهای دقیق پاف ها در دو مورد با هم تفاوت دارند:

·        در انواع مختلف سلول ها که دارای کروموزوم پلی تن اند. (مثل غدد بزاقی و روده)

·        با تغییر شرایط یک نوع سلول شکل پاف ها دچار تغیییر می شود. برای مثال، با تزریق هورمون اکدیوزون به یک حشره تغییرات قابل پیش بینی در پاف ها رخ می دهد.

هنگامی که با هورمون اکدیوزون، آنتی بیوتیک اکتینومایسین D نیز به پاف ها اضافه شود، مراحل تشکیل پاف متوقف شده و سنتز RNA کاهش می یابد. اکتینومایسین D دسترسی RNAپلی مراز را به DNA بلوکه می کند. ( Claus Pelling, Max-Planck  انستیتو بیولوژی، Tubingen). الگوی تشکیل پاف در یک در طول زمان تغییر می کند. مثلا هر بار که لارو حشرات آماده پوست اندازی می شود، یک توالی خاص قابل پیش بینی برای تشکیل پاف ایجاد می شود.

همچنین افزایش دما نیز باعث تشدید تشکیل پاف های کروموزومی می شوند.

در سال ۱۹۳۵، کالوین بریجز الگوهای نواری کروموزوم های پلی تن در دروزوفیلا ملانوگاستر مشاهده کرده و از آنها تصاویر بسیار دقیقی تهیه کرد که نقشه های حاصل از بررسی های وی هنوز نیز از لحاظ علمی معتبر و قابل استفاده است. مطالعه و تحلیل الگوهای نواری کروموزوم پلی تن، اطلاعات فراوانی را در رابطه با ساختار عمومی کروماتین و بخش های فعال رونویسی در اختیار می گذارد.

در نقشه ژنتیکی استاندارد کروموزوم پلی تن که توسط  Bridges به عنوان یک رفرنس ارائه شد، بازو های این کروموزوم به ۱۰۲ بخش (division) شماره گذاری شده تقسیم می شود. هر یک از پنج بازوی اصلی ( X, 2L, 2R, 3L, 3R) دارای ۲۰ بخش اند. فقط کروموزوم شماره IV دارای دو بخش است. کروموزوم شماره I یا کروموزوم X از ۲۰-۱ بخش، کروموزوم II از ۶۰-۲۱ بخش، کروموزوم III از ۱۰۰-۶۱ بخش و کروموزوم IV (کوچک ترین کروموزوم ها) از ۱۰۲-۱۰۱ بخش تشکیل شده است.  هر یک از این بخش ها با یک نوار اصلی آغاز شده و به ۶ زیر بخش (subdivision) که با حروف A تا F نشان داده می شوند تقسیم می شوند و این ۶ زیربخش خود به بیش از ۱۳ زیر مجموعه خطی تیز تقسیم می شود. بنابراین، هر یک از نوارهای کرموزوم پلی تن با شماره ی بخش، زیربخش و شماره ی نوار آغازگر هر زیربخش شناسایی می شوند. Bridges حداقل تعداد نوارها را برای کروموزوم های غدد بزاقی مگس سرکه بصورت زیر اعلام کرد: ۵۳۷ نوار برای کروموزوم X ، ۱۰۳۲ نوار برای کروموزوم II، ۱۰۴۷ نوار برای کروموزوم III و ۳۴ نوار برای کروموزوم IV که در مجموع حداقل ۲۶۵۰ نوار برای کل ژنوم گزارش نمود. اما تحقیقات اخیر نشان می دهد که تعداد این نوارها ۳۲۸۶ عدد می باشد. افزایش این رقم احتمالا به علت خطاهایی بوده که در آزمایشات قبلی وجود داشته است. (Sorsa, 1988) معمولا جایگاه بسیاری از ژن ها با تعیین میزان رزلوشن یا میزان تفکیک یک زیربخش و معمولا به همراه تخمین جایگاه عددی آنها شناسایی می شوند. (مثل ۴۲C7-9, 60A1-2). اگرچه تقسیمات کروموزوم پلی تن در کل رشته ی DNA وجود ندارد اما به طور میانگین، یک زیربخش حدود ۳۰۰ جفت باز از DNA و بین ۱۵ تا ۲۵ ژن را در بر می گیرد.

در این بررسی آزمایشگاهی بطور کلی ۳ هدف عمده دنبال می شود:

·        جدانمودن غدد بزاقی از لارو سن III دروزوفیلا

·        فراهم کردن اسمیر های (squash) مناسب از کروموزوم های پلی تن دارای نوار

·        مشاهده کروموزوم پلی تن و پاف های موجود روی آن

مواد و روش ها:

برای مشاهده ی کروموزوم پلی تن، ابتدا یک لام میکروسکوپ آماده کرده و روی آن یک قطره اسید استیک۴۵% می ریزیم. یک لارو سن III برداشته و آن را به درون اسید روی لام منتقل می کنیم. سپس لام را زیر میکروسکوپ استرئو قرار می دهیم. بعد از تنظیم و وضوح تصویر، لارو در حال جنبش را تشریح می کنیم. با استفاده از دو سوزن تشریح، حرکت لارو را کنترل کرده ، یک سوزن را پشت لکه تیره دهانی لار به آرامی فرو می کنیم و سوزن دیگر را در نزدیکی ناحیه شکمی ثابت می کنیم. آنگاه به آرامی و با دقت دو سوزن را در جهت های مخالف هم حرکت می دهیم به طوری که سطح بدن در ناحیه کشش پاره شده و محتویات درون لارو در این ناحیه قابل مشاهده گردد. اگر با دقت محتویات بیرون ریخته را مورد مشاهده قرار دهیم دو غده ی بیضی شکل متقارن را خواهیم دید که به مواد کدر رنگی متصل اند. این دو غده همان غدد بزاقی و مواد کدر رنگ نیز چربی های همراه با آن اند. به کمک سوزن ها ی تشریح، غدد بزاقی را از مواد فرعی مانند اجسام چربی و لوله های گوارشی آن جدا نموده و آنها را به روی یک لام جدید منتقل می کنیم. در اینجا باید نهایت دقت لازم را بکار برد تا غدد بزاقی حین انتقال آسیب نبینند. سپس با تکه ای کاغذ صافی اسید اضافی را که احتمالا با غده ها منتقل شده حذف می کنیم.-کاغذ را با حفظ فاصله ی مناسب از نمونه روی قسمت آغشته به اسید لام می گذاریم تا اسید اضافی را به خود جذب کند. سپس چند قطره رنگ استواورسئین به غده ها ی بزاقی اضافه می کنیم و لام را در مکانی مناسب به مدت ۲۰-۱۵ دقیقه قرار می دهیم تا غده ها رنگ را جذب کنند. در این مرحله باید توجه کنیم که رنگ خشک نشود چون مراحل بعدی را تحت تاثیر قرار خواهد داد. بعد از رنگی شدن غده ها، دوباره با کاغذ صافی همانند مرحله پیش رنگ اضافی را از اطراف نمونه حذف کرده و یک لامل روی نمونه قرار می دهیم. و لام را در قسمت نمونه دارای لامل، لای کاغذ صافی قرار می دهیم. با انگشت شست با چند بار حرکت چرخشی روی نمونه، آنرا Squash کرده تا سلول ها له شده وکروموزوم ها ی پلی تن آنها به خارج سلول انتقال یابد و برای مشاهده مناسب شود. در این مرحله باید دقت لازم بعمل آید تا لامل حین حرکت انگشت جابجا نشود زیرا امکان شکستن کروموزوم ها در این حالت وجو دارد. بعد از این مرحله، لام را با بزگنمایی ۴۰× و ۱۰۰× زیر میکروسکوپ نوری مشاهده و بررسی می کنیم.

  بحث و نتیجه گیری:

همانطور که در نتایج حاصل از رنگ آمیزی کروموزوم پلی تن دیده شد، این کروموزوم ها ، کروموزوم های غول پیکری هستند که سلول های خاصی از مگس سرکه وجود دارند. میکرو گراف زیر که توسط B.P.Kaufmann تهیه شده، کروموزوم های پلی تن را در سلول غده ی بزاقی مگس سرکه نشان می دهد.

·        هر یک از ۴ جفت کروموزوم مگس، حدود ۱۰ بار همانندسازی مکرر DNA انجام می دهد.

·        کروموزوم های همولوگ مادری و پدری و همچنین رشته های ناشی از همانندسازی مکرر با آرایش خاصی در کنار هم ردیف می شوند و نهایتا از ناحیه سانترومری خود به هم متصل می شوند که به این محل تلاقی «کروموسنتر» می گویند.

·        در نتیجه هر کروموزوم از یک رشته بسیار ضخیم حاوی ۲۰۴۸ رشته ی مشابه DNA تشکیل شده است.

·        این کروموزوم ها آنقدر بزرگ اند که می توان آنها را در طول مدت اینترفاز –حتی با میکروسکوپ نوری کم قدرت-نیز مشاهده کرد.

در واقع، تشکیل این کروموزوم ها ناشی از وقوع مکرر پدیده ی اندومیتوز داخلی است، که در آن DNA در مدت فاز S چرخه ی سلولی همانندسازی کرده اما چرخه سلولی را بطور کامل به اتمام نمی رساند یعنی سیتوکینز صورت نمی گیرد. پدیده آندومیتوز در گیاهان و جانوران مختلف رخ می دهد که بر اساس تفاوت در انجام بعضی مراحل ممکن است انواع گوناگونی را ایجاد کند:

·        همانندسازی DNA با تکمیل میتوز اما بدون سیتوکینز

·        همانندسازی مکرر DNA بدون تشکیل هسته جدید در تلوفاز. که منجر به یکی از دو حالت زیر می شود:

۱)  پلی پلوئیدی: کروموزوم های همانندسازی شده ویژگی های اصلی مربوط به خود را حفظ می کنند.

۲)  پلی تنی: کروموزوم های همانندسازی شده به شیوه ای معین در کنار همدیگر قرار گرفته و کروموزوم های غول پیکری را ایجاد می کنند.

۳)  ایجاد شرایط متنوع و مختلف بین حالات ۱ و ۲

ویژگی پلی تنی در کروموزوم ها برای موجودات دارای آنها بسیار اهمیت دارد و منجر به افزایش مقادیر ژنی (gene amplification) می شود. داشتن تسخه های متعدد از یک ژن منجر به سطح بالای بیان ژنی می شود، به عبارت دیگر رونویسی و ترجمه به میزان بیشتری رخ می دهد که محصولات ژنی بیشتری را نیز تولید می کند. کروموزوم های پلی تن در همه سلول ها وجود ندارند بلکه در سلول هایی که از نظر متابولیکی فعال و از نظر اندازه بزرگ اند دیده می شوند.

این کروموزوم ها با تو جه به تصاویر حاصله دارای حدود ۵۰۰۰ زیربخش نواری تیره و روشن تقسیم می شوند. ژن ها ی مهم روی هر دو نوار تیره و روشن قرار می گیرند. اما آن دسته از ژن ها که در نواحی روشن قرار دارند فعالیت بیشتری هم دارند. مرز بین نوارهای تیره و روشن دارای عایق های ویژه است.

به علت این که کروموزوم های پلی تن نقش زیادی دز سنتز مولکول ها و پروتئین های موردنیاز موجودات دارند به میزان زیادی عمل رونویسی را انجام می دهند. این عمل در مناطق خاصی از بازو های کروموزومی که تراکم کمتری پیدا می کنند رخ می دهد. این مناطق«پاف» نام دارد. پاف ها فضایی هستند که در آنجا بخشی از تراکم اولیه کروموزومی از بین رفته و محل مناسب فضایی برای فعالیت های آنزیمی ایجاد شده است. بطور کلی، پاف ها در اثر فعالیت ژن های کدکننده عوامل رونویسی ایجاد می شوند. این پروتئین ها بعدا ز تولید به پروموتور های سایر ژن ها متصل شده و آنها را روشن می کند و منجر به ایجاد نواحی پاف در جایگاه های خاص ژنی می شود. . عوامل گوناگونی چون تاثیر بعضی هورمون ها، تغییرات دمایی و … بر تشکیل پاف موثرند و ممکن است آن را تشدید یا تضعیف کنند. پاف ها در روی کروموزوم ها ثابت نیستند بلکه با اتمام رونویسی یا اعمال آنزیمی در طول مدتی از زمان از بین خواهند رفت.

کاریوتیپ

کاریوتایپ تستی است برای تعیین اندازه, شکل و تعداد کروموزومها در یک سلول. افزایش, کاهش یا اشکال غیرطبیعی قطعات کروموزومی می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در رشد, تمایزو اعمال مختلف بدن یک فرد شود

کروموزوم های سلول در حال تقسیم انسانی را به آسانی می توان در مراحل متافاز یا پیش متافازی تجزیه و تحلیل کرد.طی این مراحل کروموزوم ها زیر میکروسکوپ به شکل یک گستره ی کروموزومی ظاهر می شوند و هر کروموزوم مرکب از دو کوماتید است که د محل سانترومر به هم پیوسته اند.هر کروماتید شامل مارپیچ دوگانه ای از DNA است.سانترومر یا فرورفتگی اولیه به عنوان ناحیه ای که به رشته های دوک متصل می شود در تقسیم سلولی  مهمی ایفا می کند.سانترومر یک شاخص استاندارد سیتوژنتیکی است که کروموزوم ها را به دو بازوی یکی بازوی P (از petite به معنی کوچک) و دیگر q  تقسیم می کند.بازوهای هر کروموزومی با شماره های کروموزومی که علایم p و q به دنبال آنها می آیند نشان داده می شوند.برای مثال IIP به معنی بازوی کوتاه کروموزوم شماره II و yq به معنی  بازوی بلند کروموزوم y است.کروموزوم های انسان بر حسب محل سانترومر به سه نوع دسته بندی می شوند:

۱-متاسانتریک کروموزومی است که دو بازوی کم و بیش مساوی دارد.

۲-ساب متاسانتریک با یک سانترومر دور از مرکز کروموزومی است که آشکارا بازوهایی با مدل متفاوت دارد.

۳-آکروسانتریک کروموزومی با سانترومر نزدیک به انتهاست.

نوع چهارمی از کروموزوم های موسوم به تلوسانتریک که سانترومری واقع در یک انتها دارد در انسان دیده نمی شود ولی سایر گونه ها نوع رایجی است برای مثال کروموزوم های موش تلوسانتریک اند.

کروموزوم های آکروسانتریک انسان (کرومووم های ۲۲,۲۱,۱۵,۱۴,۱۳ )توده های کروماتینی کوچکی مشهود به ماهواره دارند که با یک بند باریک (فرورفتگی ثانویه )به انتهای بازوی کوتاه آنها متصل اند.بندهای این پنج زوج کروموزوم حاوی ژن های مربوط به سنتز RNA  ریبوزومی (r RNA ) نوع ۱۸S و ۲۵S هستند.

روش های رنگ آمیزی در تحلیل روزمره:

تعدادی از شیوه های بندینگ به طور روزمره برای شناسایی کروموزوم و تجزیه و تحلیل ساختار کروموزومی در آزمایشگاه های سیتوژنتیک کاربرد دارند.

G بندینگ :

در این تکنیک که گسترده ترین کاربرد را دارد کروموزوم ها را پس از تاثیر دادن تریپسین توسط گیمسا رنگ آمیزی می کنند.هر زوج کروموزومی با الگوی اختصاصی از بندهای روشن و تاریک (بندهای G ) رنگ می پذیرند.

Q بندینگ :

این شیوه مستلزم رنگ آمیزی با کویناکوین فردل یا ترکیبات وابسته آن و مشاهده توسط میکروسکوپ فلوئورسانس است.کروموزوم ها با الگوی ویژه ای از بندهای درخشان و تیره (یندهای a) رنگ می گیرند بندهای درخشان Q تقریبا درست با بندهای تاریک G مطابقت دارند.

R بندینگ:

اگر کروموزوم ها را پیش از رنگ آمیزی با گیمسا تحت تاثیر گرما قرار دهند بندهای تاریک و روشن (بندهای R )حاصل وضعیتی معکوس الگوی به دست آمده با رنگ آمیزی G و Q پدید می آورد.این تکنیک شیوه ی استاندارد در بسیاری از آزمایشگاه ها به ویژه در اروپا است.

روش های ویژه:

تعدادی از تکنیک های کشت و رنگ آمیزی کروموزومی برای وضعیت های ویژه کاربرد دارند که عبارتند از:

C بندینگ:

این شیوه به ویژه در رنگ آمیزی ناحیه ی سانترومری کروموزوم ها و نواحی شامل هسته و کروماتین (یعنی بخش های از کروموزوم های ۱۶q,9q,1q که در مجاورت سانترومر قرار دارند و نیز بخش yq )به کار میرود.هتروکروماتین نوعی کروماتین است که خاصیت آن باقی ماندن به حالت متراکم است و در سلول هایی که در حال تقسیم نیستند (در سلول های اینترفازی ) به تیرگی رنگ می پذیرند.

بیماری فاویسم (کمبود آنزیم گلوکز ۶ فسفات دهیدروژناز)

یک پسر ۴ ساله مبتلا به فاویسم که زردی در صلبیه چشمانش کاملا مشخص است

فاویسم بیماری است که در اثر نقص آنزیم گلوکز ۶ فسفات دهیدروژناز به وجود می آید.کمبود گلوکز ۶ فسفات دهیدروژناز (یک آنزیم وابسته به جنس linked-x و محلول در آب ) شایعترین بیماری است که باعث نقص آنزیمی می شود.

(تخمین زده می شود ۴۰۰ میلیون نفر در کل مبتلا باشند) در آمریکایی از آلل ه (گونه A ) به میزان ۱ نفر در هر ۲۰ نفر مردان سیاه پوست یافت شده است.با توجه به ۳۰۰ گونه توصیف شده چنین به نظر می رسدکه کمبود G6PD ناهمگون ترین اختلال ژنتیکی باشد که تاکنون  تشخیص داده شده است .به نظر می رسد شیوع بالای ژن گونه های مختلف G6PD در بعضی از جمعیت ها ناشی از این حقیقت باشد که کمبود G6PD همانند هموگلوبین سلول داسی شکل و تالاسمی تا حدی باعث محافظت در برابر مالاریا می گردد.در ابتدا این اختلال آنزیمی وقتی مورد توجه قرار گرفت که دیده شد داروی ضد مالاریا در مردان سیاه پوست (که بعدا مشخص شد مبتلا به کمبود G6PD هستند) ایجاد آنمی همولیتیک می کند.مکانیزم این آنمی همولیتیک  ناشی از دارو به طور قابل قبولی مشخص است.یکی از محصولات G6PD یعنی NADPH عمده ترین منبع اکی والان های احیا کننده در گلبول قرمز است.NADPH این سلول را بوسیله تولید مجدد گلوتاتیون احیا شده از شکل اکسیده آن در مقابل آسیب اکسیداتیو محافظت می کند.در کمبود G6PD داروهای اکسید کننده مانند پریماکین باعث تهی شده سلول از گلوتاتیون احیا شده و تخریب اکسیداتیو پس از آن باعث همولیز می گردد.ترکیبات مضر دیگر شامل آنتی بیوتیک های سولفونامیدی ,سولفونها مثل dapsone (که در درمان جذام و عفونت پنوموسیتیس کارینی به مقدار زیادی مصرف می شود),نفتالین (ضد بید) و چند داروی دیگر می باشند.

نقش بعضی از دروهای دیگر در ایجاد همولیز در کمبود G6PD نامشخص است چرا که اهمیت فاکتورهای دیگری در این مورد نامشخص می باشد,این فاکتورها عبارتند از فاکتورهای ژنتیکی مثل تفاوت های نژادی و فردی در فارماکوکینتیک ناشی از مقیاس های ژنتیکی و معیارهای غیر ژنتیک (مثل عفونت که خود می تواند در انواع شدید کمبود G6PD ایجاد همولیز کند).فاویسم یک آنمی همولیتیک شدید ناشی از خردن باقلا است که از زمان های گذشته در قسمت هایی از منطقه مدیترانه شناخته شده بوده است علت این بیماری کمبود شدید G6PD می باشد.این نقص آنزیمی سلول ها را مستعد اثر مواد اکسید کننده موجود در باقلا می کند.در مناطقی که گونه های شدید این بیماری مثل آلل مدیترانه ای شایع هستند,یکی از علل عمده ی یرقان نوزادان (Neonatal  jaundice ) و آنمی همولیتیک غیر اسفرولیتیک مادرزادی این بیماری است.آلل های غیر طبیعی شایع در سیاهان آمریکا و ناحیه مدیترانه در الکتروفورز با سرعتی مشابه سرعت گونه ها A  و B حرکت می کنند ,ولی دارای فعالیت کمتری می باشند و به همین علت به ترتیب Aˉ و Bˉ نامیده شده اند.گرچه کمبود G6PD ر مردان سیاه شایع تر است ولی تعداد محسوسی از زنان سیاه پوست آمریکایی (حداقل ۱ در ۴۰۰ ) از نظر ژنتیکی Aˊ \Aˉ بوده و از نظر بالینی مستعد همولیز ناشی از داروها می باشند.در گونه Aˉ علاوه بر کاهش فعالیت کاتالیتیک ناپایداری آن نیز از فاکتورهای عمده در ایجاد پاسخ پاتولوژیک به خوردن دارو است.ساخت پروتئین Aˉ بوسیله جهش بی تغییر می ماند,اما به علت اینکه این مولکول نسبتا پایدار است با پیر شدن گلبول قرمز میزان آن بسیار سریعتر از حالت طبیعی کاهش می یابد.پس از خوردن دارو بیماران دارای این آلل تنها در زمان لازم برای تخریب آن قسمت از گلبول های قرمز پیر که به علت مسن شدن مقدار قابل توجهی از فعالیت G6PD را از دست داده اند,دچار همولیز می شوند (معمولا حدود یک هفته ) حتی در صورت ادامه یافتن داروی قبلی مرحله همولیتیک به انتها می رسد چرا که سلول های جدیدی در پاسخ به همولیز تولید شده اند بمیزان کافی حاوی G6PD جهت ممانعت از تخریب اکسیداتیو می باشند.

علائم بالینی فاویسم:

رنگ پریدگی,تغییر در رنگ ادرار,تهوع و استفراغ,بی حالی و گاهی کاهش سطح هوشیاری,شوک,اسکلرای ایکتریک,تاکیکاردی,تاکی پنه,افت فشار خون,نارسایی حاد کلیه در موارد پیشرفته

بیماری گلبول های قرمز پیر را بیشتر از سلول های جوان مبتلا می کند.زیرا میزان این آنزیم در گلبول های قرمز جوان و رتیکلوسیت ها بیشتر است.

نشانه های آزمایشگاهی:

آنمی,ایکنر,رتیکولوسیتوز,دیدن Heinz body ,کومبس مستقیم منفی,هموگلویبنوری,Bite cell

برخی مواقع بیماران نقص فعالیت آنزیمی را در تست های رایج آزمایشگاهی در زمان همولیز نشان نمی دهند چون در گلبول های قرمز جوان میزان این آنزیم بالاست و ممکن است در موقع حمله حاد که گلبول های قرمز جوان وارد جریان خون می شوند فعالیت آنزیمی طبیعی گزارش شود.در این گونه بیماران پس از سپری شدن یک نیمه گلبول های قرمز (۲ تا ۳ ماه بعد) تکرار می شود.

تشخیص:

تشخیص با اندازه گیری سطح آنزیم G6PD در گلبول های قرمز است با انجام آزمایش های PBS / Retic.count /Bill /U / A /

CBC(Hb,Hct)

درمان:

این بیماری درمان قطعی ندارد و تنها اقدام موثر پیشگیری از بروز حمله همولیز با پرهیز از مواجهه با مواد اکسیدان و در صورت بروز حمله مراجعه سریع به پزشک جهت اقدامات نگهدارنده و حمایتی جهت پیشگیری از عوارض همولیز است.فردی که دچار همولیز می شود پس از تخریب گلبول های قرمز خونش ,گلبول های قرمز جوان وارد گردش خونش می شوند که همین پدیده جوان شدن گلبول های قرمز خون بیماری را تا حدی کنترل می کند و افراد بستری در بیمارستان بیشتر از نظر میزان آب و نمک مورد کنترل قرار می گیرند و در صورت نیاز به آنها خون تزریق می شود.

نحوه توارث:

یک بیماری وابسته به ایکس و مغلوب است به همین دلیل این بیماری در پسرها شایع تر است چون پسره فقط دارای یک کروموزم ایکس و دختران دارای ۲ تا از این کروموزوم هستند بنابراین اگر ژن آنزیم نام برده شده نقص داشته باشد پسران بیشتر گرفتار می شوند.اگر دو کروموزوم ایکس دختران گرفتار نقص این ژن باشد یا اگر کروموزوم ایکس سالمشان نتواند دختر را در مقابل ایکس معیوب سالم نگه دارد دختران هم به این بیماری مبتلا می شوند ولی تعداد مبتلایان پسر خیلی بیشتر است.تمامی دختران یک پدر مبتلا حامل هستند اما تمام پسران این پدر غیر مبتلا خواهند بود.احتمال آنکه دختران حامل علائم بالینی داشته باشند پایین می باشد زیرا غیر فعال شدن کروموزوم ایکس (قانون لیون) به میزان کافی ناشایع می باشد

عواملی که در مبتلایان به کمبود آنزیم G6PD همولیز ایجاد می کند:

باقلا به هر شکل موجود

آنالوگ های ویتامین K

داروهای ضد مالاریا:کلرولین , پریماکین,پاماکین,کیناکرین,کینین

سولفونامیدها:کوتریموکسازول(تری متوپریم- سولفومتوکسازول),نالیدیکسیک اسید (نگرام),سولفاستامید,سولفادیازین,سولفی سوکسازول

ترکیبات نیتروفوران:فورکسون ,فورورانتین ,فورابن,نیتروفورانتیوئین,فورازولیدون,نیتروفورازون (فوراسین),سپتاپرین

داروهای متفرقه: متیلن بلو,پروبنسید,استیل سالیسیلیک اسید,فنازوپریدین,فنیل هیدرازین,بنزن نفتالین,ایزونیازید,آسپرین,آنتی پیرتیک ها,بلودو متیلن,استامینوفن

الکتروفورز(electrophoresis)

به حرکت ذرات در یک مایع تحت میدان الکتریکی گویند.

دستگاه الکتروفورز

به سبب اینکه ماکرومولکول های زیستی مانند DNA و پروتئین باردار هستند می توان با قرار دادن آنها در یک میدان الکتریکی آنها را بر اساس خواص فیزیکی مانند شکل فضایی ,وزن مولکولی و بار الکتریکی تفکیک کرد.برای این منظور از روشی به نام الکتروفورز استفاده می شود.روش های مختلف الکتروفورزی برای تفکیک و مطالعه بیومولکول ها اعم از اسید نوکلئیک یا پروتئین ها ابداع شده است.الکتروفورز ژل از یک محیط نیمه جامد (ژل) به عنوان فاز ثابت استفاده میشود

این نوع الکتروفورز بر حسب نوع ژل به کار گرفته شده به دو نوع الکتروفورز ژل پلی اکریل آمید (PAGE) و الکتروفورز ژل آگارز تقسیم میشود.الکتروفورز PAGE دارای قدرت تفکیک بسیار بالایی بوده و برای تفکیک پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک به کار گرفته می شود. به منظور بررسی پروتئین ها با استفاده از PAGE به سبب اینکه پروتئین ها دارای بار مختلف هستند,معمولا برای اینکه تفکیک فقط بر اساس وزن مولکولی انجام شود به بافر ماده ی شیمیایی SDS (سدیم دو دسیل سولفات) اضافه می شود. SDS مولکول بزرگی با بار منفی است این ماده باعث واسرشت شدن پروتئین ها شده و به آنها متصل می شود. به ازای هر دو اسید آمینه یک مولکول SDS  به پروتئین متصل می شودکه باعث القا بار منفی متناسب با وزن مولکولی به پروتئین می شود.هرچه غلظت پلی اکریل آمید بیشتر باشد قدرت تفکیک ژل بیشتر خواهد بود و مولکول های دارای وزن مولکولی نزدیک به هم را بهتر تفکیک می نماید. با توجه به اندازه مولکول پروتئین غلظت ژل متفاوت است.

برای تفکیک اسید های نوکلئیک در صورت امکان از ژل آگارز استفاده می شود. تهیه ژل مزبور به مراتب سریع تر و آسانتر از ژل پلی اکریل آمید بوده و هزینه کمتری را در بر میگیرد. معمولا برای تفکیک  قطعات بزرگ DNA (بزرگ تر از ۵۰۰ جفت باز) در صورتیکه هدف صرفا بررسی کیفی و تفکیک باشد استفاده از ژل آگارز انتخاب اول است.برای تفکیک قطعات کوچک DNA  دو رشته ای و قطعات DNA تک رشته ای از ژل پلی اکریل آمید استفاده می شود.قدرت تفکیک ژل های مزبور ارتباط مستقیمی با غلظت آنها دارد. برای مثال برای تفکیک قطعاتی به اندازه ۱۰۰ جفت باز از آگارز ۳% و برای قطعات حدود ۲۰۰۰ جفت باز از آگارز ۸/۰% استفاده می شود. در صورتیکه نیاز به تفکیک DNA به صورت تک رشته ای باشد از مواد واسرشت کننده نظیر اوره , فرمالدهید یا فرمامید در ژل هم زمان با الکتروفورز استفاده می شود. به این نوع  ژل ها ژل واسرشت کننده می گویند. چنین ژل هایی پیچ و تاب های اسید نوکلئیک را از هم باز کرده و بنابراین تفکیک مولکول ها فقط بر اساس طول و نه ساختار دوم انجام می شود. در این ژل ها مولکول های کوچک تر در مقایسه با مولکول های بزرگ تر سریع تر حرکت کرده و مسافت بیشتری را طی می کنند. از روش PAGE برای بررسی جهش ها و تعیین توالی DNA استفاده می شود.