پروژه بیماری های ژنتیک و تغذیه

تاریخچه:

آشنایی با اصول دانش ژنتیک ( زادشناسی )، مورد نیاز و علاقه همه افراد است، زیرا همه کسانی که فرزندانی یا مشکل وراثتی بالقوه ای در خانواده دارند و یا آنانی که با تلاش پیگیر و هیجان انگیز ترسیم نقشه تمام 000/60 تا 000/70 ژن انسان ( طرح تحقیقاتی ترسیم نقشه کامل ژنی انسان) دلبستگی دارند و بالاخره همه مردم، به این آشنایی نیاز و علاقه دارند.

بچه ها به پدر و مادرشان شباهت دارند و خویشاوندان این شباهت را می یابند و با جملاتی مانند : بینی او مثل بینی پدربزرگش نوک بالاست » در این باره اظهار نظر می کنند.

بیش از 4000 صفت ارثی وجود دارد که جایگاه کرموزومی بیش از 1000 مورد آنها شناخته شده است. حدود چهار درصد نوزادان دچار یک نقص مادرزادی جدی هستند، واژه مادرزادی، علت ابتلا به نقص را بیان نمی کند و تنها به معنی وجود نقص در هنگام تولد است. حداقل یک چهارم این نقایص بر اثر مجموع تأثیرات ژن های متعدد به اضافه یک یا چند عامل محیطی ( چند عاملی) به وجود می آید، ولی تقریباً علت نیمی از نقایص مادرزادی ناشناخته باقی مانده است. تقریباً از هر 166 نوزاد، یک نوزاد مبتلا به یک ناهنجاری کروموزومی مانند نشانگان داون است و حدود 2 تا 3 درصد مبتلایان، دچار اختلالاتی هستند که عامل یک تک ژن غیرطبیعی است احتمالاً 20 درصد از بیماران بستری در بیمارستان های کودکان، مشکلی دارند که تا حدی ژنتیکی است بعد ازتصادفات رانندگی و سرطان، ناهنجاریهای مادرزادی سومین عامل شایع مرگ و میر در سنین 1 تا 14 سالگی هستند و بیش از 20 درصد مرگ و میرهای نوزادان، بر اثر نقایص مادرزادی است. بنابراین، اختلالات ژنتیکی، درد و رنج عظیمی را به بشر تحمیل کرده است.

مردم غالباً می گویند که " سرطان درخانواده ما شایع است " یا " افراد خانواده ما همگی بر اثر حملات قلبی می میرند" از آنجا که بیماری قلبی و سرطان، دو علت مرگ و میر در ایالات متحده آمریکاست، پرسش واقعی این است که آیا خطر بروز این دو بیماری در خانواده های معینی، بیش از خطر بروز در همه خانواده هاست یا این  گونه نیست ؟

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 درجه 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. مشاوره ژنتیک هم،‌در گذشته مورد تأیید ABMG قرار می گرفت و هم اکنون،‌هیئت جدید اعطای گواهی نامه،‌به نام هیئت مشاوره ژنتیک آمریکا (ABGC)[2] وظیفه 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 نامه 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 لوله 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 غده ‌تیروئید 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 هزینه کم انجام داد ومعالجه 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 معالجه 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 غده 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 غده هیپوفیزی

جراحی:

ترمیم نقص مادرزادی قلب

طحال برداری در کم خونی ارثی اسفروسیتوز[10]

عامل پیوند:

مغز استخوان در بیماری ذخیره 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.

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 کننده 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 شیوه 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 درباره ظهور بخش جدید از علم با نام ژنتیک تغذیه.

پروژه ژنوم انسانی:

پایه تغییر نگرش اساسی ایجاد شده در نقطه تمرکز مراقبت های بهداشتی، عبارت است از پروژه ژنوم انسانی . این پروژه در سال 1990 و در غالب یک برنامه ‌چند ملیتی پانزده ساله و با هدف تعیین وظایف هر یک از نوکلئوتیدهای موجود در DNA که خود تشکیل دهنده ماده 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 مقایسه 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 توسعه تکنولوژی ژنتیکی کنونی، توسعه 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 : تکنولوژی ژنتیک این امکان را به بشر می دهد که اطلاعات درون هر ژن را بازخوانی کرده و این توانایی را به محققان می دهد که پیش بینی نمایند چه کسی سالم می ماند و چه کسی بیمار خواهد شد و اینکه دچار چه نوع بیماری می شود. همچنین تکنولوژی ژنتیک این توانایی را به انسان می دهد که از طریق ژن درمانی، اطلاعات ژنتیکی خود را تغییر دهد. تعجبی ندارد که چنین توانایی هایی، تجهات بسیاری را به خود جلب کرده است. محققانی با تخصص های مختلف با یکدیگر همکاری می کنند تا بتوانند اثرات اخلاقی و قانونی و اجتماعی این پدیده را مشخص و اعلام کنند. در میان مسائل تحت بررسی، این مسائل قابل ذکرند:

1) راههای کسب اطمینان از اینکه اطلاعات ژنتیکی مربوط به یک فرد به صورت مثبت و صحیحی استفاده شود واینکه حریم افراد رعایت شود 2) یافتن بهترین راهها برای کاربردی کردن تکنولوژی ژنتیک و کسب اطمینان از اینکه اهداف درمانی بیشتری با بالاترین موفقیت و کمترین اثرات جانبی تحقق می یابد. 3) یافتن راههایی برای مواجهه با مسائل اخلاقی که حتماً در مسیر این علم پیش خواهد آمد 4) یافتن بهترین راهها برای آموزش متخصصان مراقبت های سلامتی تا آنها بتوانند نیازهای رو به رشد کارآموزان علم ژنتیک را پاسخگو باشند.

کاربرد مهم دیگر پروژه ژنوم انسانی در زمینه ژن دارویی است. که در امر غربال کردن افراد از لحاظ متابولیزه کردن داروها است. هر انسان دارای آنزیم های مشابهی است که در اثر داروهای مصرفی تولید می شوند، اما ژنهایی که مسئول تولید این آنزیمها هستند، بسیار متنوعند که به این معنی است که عملکرد این آنزیمها بسیار متنوع خواهد بود. یک دارو ممکن است بر روی یک فرد اثر مثبتی داشته باشد، بر روی فرد دیگر بی تأثیر باشد. و برای فرد سوم مضر باشد. توانایی ارزیابی ساختمان ژنتیکی یک فرد از آنجائیکه این ساختمان با ژنهای اصلی متابولیزه کننده داروها مرتبط است به پزشکان کمک می کند تا نوع و میزان دارو را به نحوی انتخاب کنند که اثر مطلوب را بر روی فرد داشته باشد. به مانند داروها، برای هضم، جذب و استفاده از غذاها در سلولهای بدن نیز به تعداد بسیار زیادی آنزیم نیاز است. به نظر می رسد توانایی مرتبط ساختن ساختمان ژنتیکی یک فرد با نوع غذای مصرفی به مانند ژن دارویی، از کاربردهای تحقیقات ژنتیکی است. از دیگر کاربردهای تحقیقات ژنتیک که به متخصصین تغذیه مربوط می شود، کاربردهای این علم در تولید و سلامت مواد غذایی است. بحث بیوتکنولوژی مواد غذایی بر پایه علم ژنتیک و شناسایی ارگانیسم های موجود در مواد غذایی قرار دارد. اگر چه علم بیوتکنولوژی نوین مدتها قبل از شروع پروژه ژنوم انسانی آغاز گردید. بسیاری از تکنیکهای ژنتیکی مورد استفاده در این دو مقوله، مشترک هستند و فرآیند پیشرفت تکنولوژی ژنتیک اثر مثبتی را بر بیوتکنولوژی مواد غذایی بر جای گذاشته است. مهمترین مسأله ای که بر دستاوردهای متخصصان تغذیه اثر گذاشت، یافتن رابطه میان ژنوتیپ یک فرد و میزان استعداد او در ابتلا به یک بیماری خاص می باشد. علم ژنتیک و علم تغذیه در حال تلاش برای یافتن تأثیر مواد غذایی و سایر عوامل محیطی بر بروز یک ژن می باشد. در حالیکه نقاط نامکشوف این علم،‌آشکار می شود، قوانینی نیز تدوین می گردند تا متخصصین تغذیه را در درمان مؤثرتر بیماریها یا پیشگیری از بروز بیماریهای متعدد مرتبط با نوع تغذیه یاری کند. بزودی افرادی که برای مشاوره، به یک متخصص تغذیه مراجعه می کنند پرونده اطلاعات ژنتیکی خود را نیز به همراه می برند. لازم است که متخصصین تغذیه قادر باشند تا ژنوتیپ یک فرد را بررسی کرده و درک کنند که افراد مراجعه کننده مستعد ابتلا به چه بیماریهایی هستند و مؤثرترین درمان برای کاهش ریسک ابتلا آنها به این بیماری چیست. اگر متخصصین تغذیه می خواهند که وارد وادی ژنتیک درمانی شوند باید اطلاعات خود در زمینه ژنتیک، بیوشیمی،‌متابولیسم و سایر مسائل مربوط به علم غذیه را تقویت نمایند.

اساس ژنتیک:

در این بخش فرض بر این است که خوانندگان از اطلاعات مقدماتی درباره DNA به عنوان ماده ژنتیکی انسان و نیز ژنتیک مولکولی و کروموزومی برخوردار شوند. از کلیدی ترین مفاهیم ژنتیک کروموزومی، می توان نحوه قرار گرفتن DNA داخل کروموزوم در درون هسته، فرآیند میوز و میتوز، وراثت اتوزومی و وراثت جنسی،‌نقشه ژنها و جهش کروموزومی و نتایج حاصل از آن را نام برد.

در ژنتیک مولکولی،‌مفاهیم عمده عبارتند از :‌توالی DNA ، طبیعت ژن، قسمت های کنترل کننده و نقش آنها در بروز ژن، اگزوژن ها ،‌اینترون ها،‌فرآیند نسخه برداری،‌ترجمه و مراحل بعد از ترجمه و در نهایت ارتباط میان جهش مولکولی و بیماریها است. در این قسمت، ارتباط بین ژنتیک و تغذیه بطور اجمالی مورد بررسی قرار می گیرد. افرادی که مایلند اطلاعات بیشتری در زمینه اصول ژنتیک و کاربردهای آن در سلامت بدست آورند می توانند به لیست منابع مراجعه کنند.

ژنتیک و ژنومیک:

ژنتیک عبارت است از علم وراثت - وراثت مواد ژنتیکی یک اندام و نتایج حاصله از این وراثت.

در طول زمان و با آشکار شدن جزئیات وراثت و خصوصیات کروموزومها و اتفاقات درون سلول، کانونهای تمرکز این علم دچار تغییراتی شده است. در آغاز مطالعه نحوه وراثت صفات در انسان بر روی برخی صفات قابل مشاهده مثل رنگ چشم و مکانیزم انتقال آنان از والدین به فرزندان متمرکز شده بود، پس از اینکه آشکار گردید برخی از بیماریهای خاص از نسلی به نسل دیگر به ارث می رسند، بیماریهای ژنتیکی نیز به عنوان شاخه جدیدی از بیماریها دسته بندی شدند. امروزه دانشمندان متوجه شده اند که تمامی بیماریها به شکل مستقیم یا غیر مستقیم با ژنها ارتباط دارند. امروزه علم ژنتیک شدیداً در تلاش است تا ارتباط میان ژنها و بیماریها و نحوه تأثیر عوامل محیطی بر بروز ژنها را آشکار سازد. با فهم جزئیات این ارتباط، علم ژنتیک از حالت یک علم نظری خارج شده و به علمی تبدیل می شود که می تواند مکانیزم بیماریها را پیش بینی کرده و  راه حل های منطقی برای جلوگیری از آنها پیشنهاد کند. در نتیجه،‌گستره علم ژنتیک به شکل قابل توجهی گسترش یافته و تمام اطلاعات ژنتیکی یک اندام خاص ژنوم آن و اثر متقابل میان ژنهای مختلف و پروتئین های تولید شده توسط آنها با یکدیگر و محیط را شامل می شود. در اینجاست که تفاوت بین ژنتیک و ژنومیک معلوم می گردد. در واقع ژنومیک نقش گسترده تری را برای ژنها و نقش مهمترین را برای آنها در عملکرد موجودات زنده قائل است. در حالیکه ژنتیک در ابتدا توجه خود را بر بیماریهای ناشی از نقص یک ژن منفرد متمرکز کرده بود، ژنومیک توجه خود را به بیماریهای مزمن که تحت تأثیر چندین ژن و چندین عامل ایجاد می گردند، متمرکز نموده است. امروزه تأکیدات بیشتری برای تعیین اثرات عوامل مختلف محیطی در شکل گیری بیماریها در افراد مستعد به بیماری صورت می گیرد. البته مسأله مهم تغییر یک واژه نیست، بلکه مسأله مهم تغییر دیدگاهها و توجه به ژنها به عنوان عامل اصلی سلامت یا بیماری و تأثیر عوامل محیطی (به خصوص شیوه های زندگی) بر آن می باشد و نیز این نکته که چگونه ژنها موجب می شوند که یک فرد سالم باقی بماند یا دچار بیماری شود.

از میان مهمترین شیوه های زندگی تأثیرگذار بر این امر می توان از عادات غذایی و چگونگی تأثیر آن بر بروز و ظهور یک ژن و در نهایت سلامت فرد، نام برد. ژنومیک تغذیه فرآیند تأثیر تغذیه و مواد غذایی بر اثرات ژنها را مورد بررسی قرار می دهد.

اصول ژنتیک:

ماده ژنتیکی انسانها، اسید دزوکسی ریبونوکلئیک (DNA) نام دارد. که از زیرواحدهایی به نام نوکلئوتید تشکیل شده است. خود نوکلئوتیدها از یک مولکول قند، یک فسفر معدنی و یکی از چهار پایه نیتروژن دار آدنین (A) ، یتامین (T) ، گوانین (G) یا سیتوزین (C) ساخته شده اند. این پایه ها به شکل یک زنجیر کنار هم قرار گرفته اند. هر گروه سه تایی از نوکلئوتیدها تشکیل یک کدون (Codon) می دهد که وظیفه آن معین کردن یک آمینواسید در پروتئین تولیدی هر ژن است. در انسان به طور تقریب 3 میلیارد نوکلئوتید، ژنوم را تشکیل می دهند و جایگاه آنها در هسته سلول است. ژنوم هر فرد در بین 23 کروموزوم تقسیم شده است که هر کدام حاوی هزاران ژن می باشد. هر ژن در توالی نوکلئوتیدهای خود حاوی اطلاعات مورد نیاز برای ساخت پروتئین هایی است که اعمال حیاتی مختلف سلول را انجام می دهند. ژنوم انسان حاوی حدود 300 تا 400 هزار ژن مختلف است. اطلاعات یک ژن به شکل کد می باشد. برای اینکه این اطلاعات برای سلول قابل استفاده شود باید رمز گشایی شده و به شکل پروتئین ها ترجمه شوند. توالی کدهای ژنتیکی نوکلئوتیدها یا کدن ها در DNA ، تعیین کننده توالی اسیدهای آمینه بر روی پروتئین ها می باشد. اغلب زنجیره های بلندی از نوکلئوتیدها بر روی کروموزوم و بین دو ژن مختلف یافت می شوند. چنین توالی هایی را توالی میانی می نامند که بخش عمده DNA انسان را تشکیل می دهد. این توالی های میانی هیچ پروتئینی را کد نمی کنند و در حال حاضر عملکرد واقعی آنها ناشناخته می باشند. فرآیند گشودن رمز ژنها در دو مرحله صورت می گیرد: 1) فرآیند نسخه برداری که در آن آنزیم ریبونوکلئیک پلیمراز RNA) پلیمراز)، DNA را به یک RNA حدواسط یا RNA پیک (mRNA) تبدیل می کند 2) ترجمه، که در آن mRNA ، فرآیند تولید پروتئین از آمینواسیدها را موجب می گردد. هر ژن بطور متوسط از هزار نوکلئوتید ساخته شده است. همه ژنها یک ساختار مشترک دارند، یک منطقه پروموتور که RNA پلیمراز به آن متصل می شود و یک منطقه کد کننده (حاوی اطلاعات) که RNA پلیمراز روی آن mRNA را نسخه برداری می کند. در منطقه کد کننده،‌توالی از نوکلئوتیدها (اگزون) وجود دارند که عمل تبدیل آمینواسیدها به پروتئین را انجام می دهد. RNA پلیمراز اگزونها و اینترون ها را به mRNA ترجمه می کند. قبل از سنتز پروتئین، اینترونها باید جدا شوند. در انتهای  و در بخش پروموتور، منطقه تنظیم کننده قرار دارد که کنترل مراحل نسخه برداری را بر عهده دارد.

تمام جهش ها مضر نیستند. بعضی از آنها هم موجب ارتقاء عملکرد می شوند و بسیاری هم که به جهش خاموش معروفند، هیچ نوع اثری ندارند. جهش در تمامی ژنوم بطور یکسان رخ نمی دهد. بعضی از ژنها بسیار سریع تر از بقیه دچار جهش می شوند. این نوع ژنها را آلل می نامند در نتیجه، آنها پروتئین هایی با آمینواسیدهای متفاوت و اغلب با عملکرد متفاوت تولید می کنند.

وقتی که یک الل به خصوص، به تعدادی بیش از 1% کل جمعیت مشاهده شود، این پدیده را یک پلی مورفیسم ژنتیکی می نامند و ژن مورد نظر را هم یک ژن پلی مورفیک می گویند. پلی مورفیسم مسأله حائز اهمیتی است زیرا توضیح می دهد که چرا در حالیکه انسانها از پایه ژنی مشابهی برخوردارند اما ظاهر متفاوتی دارند پلی مورفیسم دلیل اصلی وجود تفاوت های ظاهری بین انسانهاست. همچنین عامل اصلی برخی دیده ها که با چشم قابل مشاهده نیستند مثل میزان توانایی انجام کار یک آنزیم متابولیکی. این اختلالات می تواند توضیح دهنده دلیل تفاوت بین اثر درمانها در افراد مختلف باشد.

DNA هر فرد تفاوت اندکی با DNA فرد دیگر دارد، در نتیجه آنزیم ها و سایر پروتئین های آن دو نیز با هم اندکی تفاوت خواهند داشت و این مسأله باعث شده که کانون توجه اقدامات سلامت، از اقدامات تشخیصی به اقدامات درمان شناسی معطوف شود.

هر فرد مستعد ابتلا به بیماریهای متفاوتی است، با مسمومیت های محیطی به شکل متفاوتی برخورد می کند، داروها را به شکل متفاوتی متابولیزه می کند و به مواد غذایی متفاوتی نسبت به افراد دیگر نیاز دارد.

چنین اطلاعاتی در طرز فکر مردم درباره سلامتی و بیماریها، درمانهای کلینیکی، داروسازی و تغذیه انقلابی را بوجود آورده است. و این اطلاعات باعث شده که اقدامات درمانی در بسیاری از زمینه های مربوط به سلامت برای هر فرد به امری کاملاً اختصاصی تبدیل شود.

اسلوب وراثت و نفوذپذیری آن:

هسته هر سلول شامل یک مجموعه کامل از DNA هسته ای است که بین 23 جفت کروموزوم تقسیم می شود. هر فرد یک جفت کروموزوم جنسی دارد چنانچه هر زن 2 کروموزوم x و هر مرد یک کروموزوم x و یک کروموزوم y دارد و 22 کروموزوم غیرجنسی هم در افراد وجود دارد. در طول تقسیم میتوز (تقسیم سلولی) تمامی 23 کروموزوم دوبرابر شده و در بین سلولهای جدید پخش می شوند. در طول تقسیم میتوز که یک تقسیم مخصوص سلولی است و تخمکهای هاپلوئید موجود در سلول را تحت تأثیر قرار می دهد و هر کروموزوم از این 23 جفت به یک اسپرم یا یک تخمک اختصاص می یابد. در طول لقاح زیگوت بصورت یک بسته کامل 23 کروموزومی شکل می گیرد.

بدین دلیل که ژنها بر روی کروموزومها حمل می شوند، قوانین توزیع و پخش کروموزومها در میتوز صورت می گیرد و میوز هم توزیع و پخش ژنها را تحت تأثیر قرار می دهد. این قوانین بازگوکننده قاعده مندل در وراثت ژنهاست، تمامی این فرآیندها توسط گرگورمندل کشف شد و به این نام، نامیده می شوند. کسی که برای اولین بار متوجه شد که خصایص مربوط به ژنها بوسیله قوانین قابل پیش بینی تعریف می شود. چنانچه قوانین وراثت را بخوبی بدانیم می توانیم با تغییر در توالی ژنها نسل آنها را افزایش دهیم. این انتقال می تواند تحت عنوان نژاد خود را نشان دهد که در نتیجه انتقال ژنها و توالی نسلها صورت پذیرفته و در بین افراد خانواده نسل به نسل به ارث رسیده. وقتی یک ژن حاوی عوامل بیماری است، آن نژاد را مستعد می کند تا فرد خصوصیات ژن را هم با خود به همراه بیاورد و در نتیجه به آن بیماری مبتلا می شود.

قوانین وراثتی مندل همگی منطقی هستند و می توانند بصورت متوالی هنگامی که میوز صورت می گیرد بر روی کروموزوم ها منتقل شوند و یا دیده شوند و بصورت یک سلول جنسی بالغ قابل تکثیر شکل بگیرند. تمامی ژنهایی که بر روی یک کروموزوم حمل می شوند درست مانند همان ژنهایی که در روی کروموزومها از ابتدا ساکن  بوده اند حمل می شوند. خانم ها 22 کروموزوم اتوزوم و یک کروموزوم x هم از مادر و 22 کروموزم اتوزوم و یک کروموزوم x هم از پدرشان دریافت می کنند. آقایان 22 کروموزوم اتوزوم از والدین خود دریافت می دارند و کروموزوم x از مادر و کروموزوم y آنها از پدرشان به ارث می رسد. اگر چه ژنها به ارث می رسند و بر روی کروموزمها قرار می گیرد حالات آنها بستگی به غالب و یا مغلوب بودن آنهاست و باعث نفوذپذیری ژنها می شود. (ژنوتیپ هر فرد به توالی ژنتیکی فرد بر می گردد و فنوتیپ هر فرد به حالات قابل مشاهده ژنها بر می گردد.)

به ژنهایی که با وجود داشتن یک ژن حالاتش بروز می کند غالب می گویند آنها فنوتیپ غالب دارند. به ژنهایی که در صورت تک ژنی بودن حالات آنها بروز نمی کند و فقط در صورتی که هر دو ژن موجود باشد فنوتیپ آنها بروز می کند ژنهای مغلوب  ی گویند آنها فنوتیپ مغلوب دارند یعنی ژن وجود دارد اما حالات آنها بروز نمی کند. به طور کل جهشی که باعث تغییر در ساختار تشکیل شده ژن می شود حالت غالب دارد. آنهایی که فرآیندهای متابولیکی خاصی را طی می کند تا بروز کند حالت مغلوب دارند و نیازمند 2 ژن تغییر یافته است تا بصورت آشکارا ظاهر شود. حتی زمانی که فردی دارای نژادی است و نیز حامل ژنی است که دارای فنوتیپ مخصوصی است نمی توان صددرصد مطمئن بود که فرد حالات آن ژن را بروز می دهد و یا به آن بیماری مبتلا  می شود یا نه. در این صورت می توان گفت آن ژن قابلیت نفوذ پذیری کمی دارد. این جملات این معنی را می دهد نمی توان گفت هر فردی که ژنی را دارد قطعاً حالات آن بروز می کند. قابلیت نفوذپذیری ژنها هم موضوع درخور توجهی است که می بایستی از دیدگاه تغذیه ای مورد بحث قرار گیرد زیرا عوامل محیطی می تواند بر حالات ژنها اثر بگذارد بطوریکه با اصلاح بعضی از این عوامل می توان بر روی ژنهایی که عامل ایجاد اختلالات مختلف هستند تأثیر گذاشت.

اشکال کلاسیک قوانین به ارث رسیده مندل کروموزومهای اتوزومال غالب، اتوزومال مغلوب، کروموزمهای متصل به x غالب  ، متصل به x مغلوب و متصل به y هستند. توجه داشته باشید که هر ژن در دو صورت بر روی هر کروموزوم متجلی می شود. زمانی که آللها شبیه بهم هستند (چه طبیعی و چه جهش یافته باشند) می توان گفت به صورت هموزیگوت هستند و زمانی که ژنهای متفاوتی داشته باشند چه طبیعی و چه جهش یافته می توان گفت بصورت هتروزیگوت هستند.

اختلالات اتوزومال غالب معمولاً بصورت مساوی در بین زنان و مردان تقسیم می‌شوند  و معمولاً در هر نسلی  ممکن است دیده شود، اختلالات اتوزومال مغلوب هم معمولاً به صورت مساوی در بین زنان و مردان تقسیم می شوند اما نیازمند دو ژن تغییر یافته هستند تا حالاتشان بروز کند یا به عبارتی بصورت غالب در بیایند.

بیماری وابسته به کروموزومهای جنسی شامل بیماریهای مربوط به کروموزم X و Y است. آقایان معمولاً جهش را بر روی کروموزم X خود دارند. خانم هایی که بر روی یکی از کروموزمهای X شان جهش دارند در صورتی بیماری را بروز می دهند که جهش غالب باشد اما باید ژن تغییر یافته بر روی هر دو کروموزوم X شان باشد تا جهش به صورت مغلوب بروز کند.

در نژادهایی که بیماری های وابسته به کرومورمهای X به صورت مغلوب وجود دارد تمامی پسرانی که از یک خانم بیمار متولد می شوند دارای این ژن هستند. در نسلهایی که بیماری کروموزومی x را بصورت غالب دارند، 2 /1 پسران متولد شده از خانم های بیمار حامل این ژن هستند و مابقی کودکان یا 2/1 دیگر نوع نرمال کروموزوم x را به ارث می برند و بیمار نیستند. برای بیماریهای کروموزومی وابسته به y تمامی مردان یا پسران متولد شده بیمار هستند چون آنها کروموزوم y خود را از پدرانشان دریافت کرده اند. آشکار است که مفهوم غالب و مغلوب بودن فقط در مورد زنان معنا دارد چون مردان فقط دارای یک کروموزوم x  و یک کروموزوم y هستند.

به منظور ایجاد محتویات ژنتیکی موجود در هسته، میتوکندری موجود در هر سلول نیز DNA دارد که تعداد مشخصی pro تولید می کند. تعداد زیادی ژن هم در DNA میتوکندری ذخیره می شود و جهش بوجود آمده در DNA میتوکندری هم می تواند باعث بروز بیماری و یا اختلالات شود.

بیماریهای کروموزومال:

یک بیماری ممکن است در اثر ایجاد تغییرات در یک ژن و یا تعداد زیادی ژن بوجود بیاید و ناهنجاریهای کروموزومی را ایجاد کند. زیرا کروموزوم ها حاوی هزاران ژن هستند. تغییر در چند کروموزوم و یا تغییراتی در DNA می تواند تعداد بیشماری از ژنها را تحت تأثیر قرار دهد. این تغییرات معمولاً برای فرد مضر و کشنده هستند. مواردی از بیماریهای کروموزومی غیر کشنده شامل 21 trisomy یا سندروم داون، trisomy18 یا سندرم (criduchat) و سندرم کلاین فلتر،‌در هر کدام کروموزوم اضافه دارای شماره 21 ، 18 و یا x است، بعلاوه خانمها با سندرم ترنر که دارای یک x هستند. تمامی این اختلالات در نتیجه بدست آوردن و یا از دست دادن تمامی و یا یک قسمت خاص از کروموزوم است. تغذیه دانان نقش بسیار مهمی را در درمان این افراد دارند زیرا مشکلات آنها باعث ایجاد تغییرات عمده ای شده که تغذیه آنها را تحت تأثیر قرار می دهد و رشد آنها را در زندگی آتی به خطر می اندازد. افرادی که دچار TRISOMY 21 هستند معمولاً چاق هستند، سندرم کلاین فلتر و ترنر نیز بدین گونه اند در نتیجه داشتن کنترل وزن در جلوگیری از دیابت و گرفتگی عروق بسیار مهم است.

سندرم Williams به نوبه خود فرد را دچار مشکلات قلبی می کند که به دنبال آن عوارض تغذیه ای دارد.

دیگر سندرمهایی که در اثر حذف کروموزوم بوجود آمده اند همگی جالب هستند زیرا تا حدودی ظهور آنها بستگی به جنس افراد دارد. زمانی که سندرم Beck with - Wiedemann از مادر به ارث می رسد این نقص در اثر حذف کروموزوم 11 است. زمانی که از پدر به ارث می رسد، فرد فقط یک کروموزوم 11 را دارد. چه از مادر به ارث رسیده باشد و چه از پدر خصوصیات مشابهی را بروز می دهد. که شامل )زبان بزرگ، سایز بدنی بزرگ، گوشهای دارای چین است). داشتن زبان بزرگ مشکلات تغذیه ای را به همراه دارد و می تواند باعث بروز هایپوگلایسمی در کودکان شود.

در تمامی افرادی که دارای مشکل کروموزومی هستند، مواردی چون عقب ماندگی ذهنی و نیز حادتر شدن بیماری می تواند وجود داشته باشد. مسلماً سؤالات بدون جواب زیادی در رابطه با این سندرمها وجود دارد، اما نکته مهم این است که متخصصین تغذیه نقش بسیار مهمی را در این راستا ایفا می کنند. تمامی اختلالات کروموزومی که شرح داده شد در اثر گسترش اطلاعات در زمینه مجموعه خصوصیات کروموزومی افراد است. خصوصیات هسته ای افراد توسط خون انتقال یافته و درحرکات آنها نمایان شده، در زمینه وجودی آنها پرورش می یابد و در متافاز ساکن شده و در نتیجه کروموزومها در هر جفت مشخص می شوند.

تا چند وقت پیش، این تجزیه و تحلیل بصورت دستی انجام می شد و زمان گیر هم بود. توصیه های لازم در زمینه تکنولوژی ژنتیک باعث شد تا به تجهیزات کامپیوتری مجهز شوند. بدین صورت که هر کروموزوم با رنگ خاصی نشان داده می شود مراحل آن تحت عنوان مجموعه خصوصیات کروموزومی خیالی نامیده شده است. بسیاری از مشکلات و یا اختلالات کروموزومی شناخته شده است که بر روی تغذیه فرد اثر  می گذارد و نیز تعداد دیگری به علت تلاش و کوشش افراد در زمینه دستیابی به جدیدترین اطلاعات ژنتیکی در حال کشف است. مطمئناً وجود متخصصان تغذیه در راستای بهبود و پیشبرد امور بسیار می تواند ثمر بخش باشد.

بیماری در سطح مولکولی:

مطالعه بیماری در سطح مولکولی از جمله پیشرفت های مهم در تحقیقات ژنتیکی بوده است و این مورد تقاضای علم پزشکی بوده است. از آنجا که جهش در سطح کروموزومال شامل ژنهای متعدد است، جهش در سطح مولکولی می تواند شامل تغییر تنها یک نوکلئوتید باشد. معمولاً جهش در اثر جانشینی یک واحد اسید نوکلئیک به جای دیگری یا حذف یا اضافه شدن یکی یا تعداد بیشتری از واحدها می باشد. چنین تغییراتی در ماده ژنتیکی ممکن است در منطقه کدگذاری پروتئین یا منطقه تنظیمی اتفاق بیفتد. تغییر در منطقه تنظیمی ممکن است افزایش یا کاهش میزان پروتئین تولیدی را به همراه داشته باشد و یا تغییر توانایی در منطقه تنظیمی ممکن است نسبت به سیگنال های ذهنی عکس العمل نشان دهد. تغییر در منطقه کدگذاری ممکن است در توالی اسیدآمینه در پروتئین اثر بگذارد. که این موضوع باعث تأثیر بر تطبیق و نیز موقعیت Pro می شود. Pro تغییر یافته ممکن است کمتر از حالت طبیعی پروتئین تأثیرگذار باشد که اصطلاحاً نام پروتئین طبیعی را wild type یا نوع وحشی می دانند که این نوع پروتئین ممکن است در اثر جهش بی تأثیر شود و یا فعالیت کمتری داشته و عملکرد انتخابی بر روی ارگانیزم داشته باشد.

بیشترین تأثیر گذاری ژنها بر روی انسانها، بر هسته کروموزمهاست که این تأثیرات از طریق نسلهای مختلف و براساس قوانین مندل منتقل می شود. اختلالات اتوزومال غالب که می توانند باعث عوارض تغذیه ای شوند در نهایت می تواند عامل مشکلات دهانی، اختلالات رشدی، افزایش وزن و گاهاً یبوست شوند. از این نوع می توان مشکلات استخوانی Albright را نام برد که کاملاً ارثی است. معمولاً این اختلال سبب پیدایش مشکلات دندانی، چاقی، کاهش کلسیم خون و افزایش فسفات خون، نوعی دیس پلازی با نام dondro dysplasias به گونه ای عمل می کند که باعث مشکلات دهانی و چاقی می شود و سندرم مارفان، سندرمی است که باعث بروز عوارض قلبی می شود و نیز سبب افزایش رشد و دیگر مشکلات تغذیه ای می شود. افزایش کلسترول خون که به شکل خانوادگی و ارثی باشد می تواند در اثر کاهش رسپتورهای لیپوپروتئین باشد و باعث بالارفتن کلسترول شود که آتروسکلروزیس را ایجاد می کند.

اختلالات اتوزومال مغلوب هم طبق قوانین مندل می توانند منتقل شوند که شامل اختلالات متابولیکی متفاوتی چون اختلال در متابولیسم چربی ها، اسیدهای آمینه و کربوهیدراتها می باشند که به مجموع این مشکلات خطاهای به ارث رسیده متابولیسمی می گویند. این اختلالات مزمن هستند و اصلاحات و تغییرات رژیم غذایی شرط اولیه درمان هستند. یک اختلال کلاسیک از این دسته فنیل کتونوریا (pku) است که به علت ایجاد یک اختلال در کد ژن صورت پذیرفته بدین صورت است که به علت نقص در آنزیم فنیل آلانین هیدروکسیلاز، فنیل آلانین به تیروزین تبدیل نمی شود. میزان تیروزین افزایش یافته و فنیل آلانین به فنیل پیروات تبدیل می شود که برای رشد و نمو مغزی ضرر دارد. این افراد باید در تمام طول زندگی از یک رژیم محدود از فنیل آلانین پیروی کنند. اگر چه این افراد تلاش می کنند اما این افراد نمی توانند به سنین نوجوانی و جوانی رسیده و از زندگی خود لذت ببرند. افزایش تیروزین هم یک نوع اختلال به ارث رسیده در نقص اسیدهای آمینه است و به علت جهش در ژنی ایجاد می شود که آنزیم فوماری لاکتواستات هیدرولاز را بوجود می آورد تیروزین و فنیل آلانین جمع شده و می تواند باعث بیماری کبدی شوند و همان عوارض pku را سبب می شوند که باز هم در اینجا رژیم محدود از تیروزین و فنیل آلانین ضرورت دارد. بیماری شربت درخت افرا، بیماری است که در کاتابولیسم اسیدهای آمینه شاخه دار مانند والین، لوسین و ایزولوسین اختلال ایجاد می شود. به منظور تولید انرژی این اسیدهای آمینه به اسیدهای آمینه آلفا - کتونی تبدیل می شوند و بعد هم دکربوکسیله می شوند. آنزیم جهش  یافته ای که باعث بروز این بیماری می شود آنزیم شاخه دار آلفا کتونی اسید دکربوکسیلاز است. این آنزیم بوسیله 6 ژن کد می شود. و اختلال در هر یک از این 6 ژن می تواند باعث تجمع اسیدهای آلفا کتونی در ادرار شود که باعث می شود تابوی ادرار شبیه بوی میوه درخت افراد شود. ناتوانی از عدم تجمع اسیدهای آمینه شاخه دار باعث بروز عقب ماندگی ذهنی، حمله ناگهانی و در نهایت مرگ می شود.

گالاکتوزمیا و نیز بیماری ارثی عدم تحمل فروکتوز مثالهایی از بیماری اتوزومال مغلوب هستند که باعث اختلال در متابولیسم کربوهیدراتها می شوند. دلیل پیدایش گالاکتوزمیا جهش در ژن کد کننده گالاکتوز یک فسفات یوریدیل ترانسفراز است که در این صورت قند گالاکتوز به گلوکز تبدیل نمی شود. تجمع گالاکتوز سبب تأخیر در رشد و ایجاد بیماری هپاتیت می شود. می بایستی رژیم محدود از گالاکتوز برای این بیماران در نظر گرفته شود. بیماری عدم تحمل فروکتوز هم در اثر فقدان آنزیم فروکتوز 1 و 6 بیس فسفات آلدولاز که در نتیجه فروکتوز به گلوکز تبدیل نمی شود. نوزادان شیرخوار عارضه خاصی را تا زمان مصرف میوه نشان نمی دهند و در نتیجه تغذیه درمانی شامل یک رژیم محدود از فروکتوز و منابع آن می باشد چون منابع آن حاوی مقادیر زیادی گلوکز و فروکتوز هستند. اختلالات اتوزومال مغلوب می تواند شامل مشکلات در متابولیسم لیپیدها هم بشود که یک اختلال عمده شامل کمبود استیل کوآنزیم A دهیدروژناز با شاخه متوسط است. چنانچه اسیدهای چرب دریافتی از طریق رژیم غذایی کنترل نشود این اسیدهای چرب سمی می توانند کشنده باشند.

یکی دیگر از اختلالات به ارث رسیده می تواند هموسیستین اوریای کلاسیک باشد که باعث افزایش هموسیستئین در ادرار می شود که خود می تواند به عنوان یک ریسک فاکتور برای بروز بیماریهای قلبی و عروقی محسوب شود. فقدان یا کمبود آنزیم مورد نیاز برای تجزیه ویتامین B6 یا سیستاتیون بتاسنتتاز می تواند مانع از تبدیل هموسیستئین به سیستاتیون بشود در نتیجه هموسیستئین تجمع پیدا می کند و می تواند باعث بروز آترواسکلروزیس بشود و در نتیجه هموسیستئین را پدید بیاورد که باعث ایجاد بیماریهایی چون اختلالات کلاژنی در پوکی استخوان بشود. رژیم درمانی برای این بیماران باید بصورت چند منظوره انجام شود. بعضی از افراد به دلیل نقصی که در آنزیم های بدنشان وجود دارد برای فعالیت نیاز به مقادیر بالایی از کوفاکتور ویتامین B6 دارند. بعضی دیگر به B6 واکنش نشان نداده و نیاز به تجمع مقادیر زیادی فولات، ویتامین B12 ، کولین و بتائین دارند تا هموسیستئین را به میتونین تبدیل کنند در نتیجه باید متیونین دریافتی از طریق رژیم غذایی کاهش یابد. حداقل 3 نوع هموسیستئین اوریا شناخته شده است. که هر کدام یک نوع رژیم مخصوص به خود دارند. به منظور شناسایی این 3 نوع از همدیگر به تجزیه و تحلیل ژنتیکی نیاز داریم.

بیماریهای وابسته به y شامل بیماریهای جنسی مردانه،‌بیماریهای فیزیولوژیکی دیگر است که اثرات خانه نشینی دارد. هیچ اختلال تغذیه ای هم با این بیماریها مشخص نشده است.

به منظور شناسایی بیماریهای کروموزومی می بایست ژنها را بطور کامل بررسی کنیم و با استفاده از علم ژنتیک به تجزیه و تحلیل عوام مؤثر بر جهش بپردازیم. یکی از روشهای مؤثر در این زمینه بررسی DNA است. آنها توانسته اند DNA را به قطعات کوچکتری تحت عنوان نوکلئوتید تقسیم کنند. DNA موجود در یک ارگانیزم می تواند از طریق مداخله در عوامل ژنتیکی بطور کامل بجاDNA ارگانیزم قرار بگیرد. تکنولوژی جدید راهکارهای تازه ای را در راستای مطالعه ژنها ، تأثیرات آنها و توالی حضور آنها در اختیار قرار می دهد.

درموشهای ترنس ژنتیک، ژن می تواند جهش یابد در نتیجه ‍Pro های طبیعی طولانی نیستند، این موشها تحت عنوان موشهای ممتاز نامگذاری می شوند. بعلاوه، ژن می تواند تغییر کند ژن پاسخ مناسبی به سیگنالهای محیطی نمی دهد. بدین صورت عملکرد طبیعی ژنها تحت تأثیر قرار می گیرد که در این زمان تأثیرات بیش حضوری و یا کم حضوری ژنها باید بررسی شود و جزئیات ارتباط فرآیندهای بین سیگنالهای بیرونی ارگانیزم و مواد ژنتیکی درون ارگانیزم باید روشن شود. این علم از ژنتیک برای مطالعه تداخلات ژن و تغذیه بسیار ارزشمند است.

SNPs آن دسته از ژنهایی هستند که در بیش از یک درصد افراد یافت می شوند و بدین صورت می توان آنها را از بقیه افراد جدا کرد. چنانچه درون این ژنها بیماری کد شده باشد به راحتی می تواند فرد صاحبش را دچار آن بیماری مشخص بکند. چنانچه فرد زودتر به نشانه های بیماری پی ببرد می تواند از بروز عوارض جدی خودداری کند. زیرا افزایش میزان SNPs خود عامل بروز بیماریهای خاصی است و پزشکان در صدد دستیابی به راه حلهایی هستند که طول عمر افراد را بالا ببرند و خطر یا ریسک فاکتورها را به حداقل برسانند.

غذا و مکمل های رژیم غذایی و انتخاب آنها، ورزش، عادات صحیح، الکل و مصرف تنباکو و تحت کنترل قراردادن عوامل استرس زا از مهمترین عواملی هستند که فرد باید در سراسر طول زندگی خود به آنها توجه کند و آنها را به حداقل میزان تأثیر برساند. متخصصین تغذیه ای که در مورد مسائل ژنتیکی فهیم باشند می توانند اطلاعات مورد نیاز مردم را در اختیار آنها قرار دهند.

بیماری در سطح میتوکندریایی:

کدهای DNA ای مربوط به میتوکندری انسان ها، برای 13 پروتئین و 2 ریبوزوم از انواع RNA ای و 22 ناقل RNA ، مورد نیاز می باشد (گزارش توسط کمیته ژنوم میتوکندریایی انسانی، 2002) وظیفه اصلی میتوکندری ها سنتز انرژی مورد نیاز سلولها در حین عمل تنفس است، جهش در DNA میتوکندریایی بر روی بافت ها تأثیر می گذارد که باعث افزایش فسفریلاسیون اکسیداتیو خواهند شد و به دنبال آن یک سری علائم کلینیکی از جمله بیماریهای نورونوژیک - کاردیومیوپاتی و میوپاتی اسکلتی بروز می کند (1992 و Shoffner and wallace و MITOUAP, 2002; ).

دیابت های ارثی و مادرزادی و ناشنوایی ها به دنبال تغییراتی در DNA میتوکندریایی بوجود خواهند آمد. (2002 ،‌MITOMAP).

بیماری های میتوکندریایی ارثی، از قاعده مندلی و انتقال معمول از مادران به فرزندان پیروی نمی کنند و این اصل مهم بیولوژیکی، پایه ای برای بررسی ها و مطالعات آنتروپولوژیکی شده است که این مطالعات الگوهای شجره نامه ای و جمعیت مهاجر در طی سده ها را دنبال می کند همچنین راههایی را برای دنبال کردن بیماریهای فامیلی که توسط نقص در ژن های DNA میتوکندریایی ایجاد می شوند، فراهم آورده.

در طی بررسی های بیولوژیکی در اغلب موارد اشتباهاتی روی می دهد ازجمله گزارش مبنی بر وجود DNA میتوکندریایی منتقل شده از پدر به فرزند این عارضه و حادثه برای اولین بار در موش ها گزارش شده است ولی در یک مورد انسانی درگیر مشاهده نشده است (Gyllensten et al , 1991; schwars and vissing , 2002)

ژنتیک و تغذیه درمانی:

از موارد مهمی که برای متخصصین تغذیه وجود دارد این است که جهش ها ، بر روی وضعیت تغذیه ای تأثیر می گذارند و حتی اگر شخصی دچار جهش ژنتیکی شده باشد تحت تأثیر مواد مغذی و یا دیگر ترکیبات غذایی قرار می گیرند.

برخورد کروموزوم های سنگین و جهش های تک ژنی بر روی وضعیت تغذیه ای بررسی ای است که متخصصین تغذیه برای مدت طولانی بوجود آورده اند و همچنان ادامه خواهد یافت. یکی از اعمال و نقش های مهم و گسترش یافته برای متخصصین تغذیه حضور در عصر جاری و متداول ژنومیک تغذیه است.

تحقیقات ژنتیکی راههایی را پیشنهاد می کند تا غذا و ترکیبات غذایی برای اعضا و بافت های مخصوصی که اهمیت و تأثیراتی در موتاسیون دارند، استفاده شوند که این مواد اثرات محدودیت ژنتیکی را تسکین می دهند.

تأثیر ارتباط متقابل ژن و مواد مغذی بر روی فرآیندهای متابولیکی:

ارتباط بین تغذیه و ژنتیک بسیار گسترده و متنوع می باشد که از ترکیبات ساده شروع شده تا پیچیده ترین ادامه می یابد. بیشتر مسائل ساده، مربوط به ارتباط مستقیم بین یک ژن ناقص و معیوب، ‌پروتئین ناکافی و حتی میزان ناکافی برخی متابولیت ها در بدن و بیماری‌هایی که از الگوی وراثت مندلی پیروی می کنند و به تغذیه درمانی پاسخگو می باشند، است. اختلال در متابولیسم کودکان تازه متولد شده مثل آنچه که در مورد آنها بحث شد و دیگر مثال ها وابسته است با مواد مغذی ضروری مثل اسیدهای آمینه - اسیدهای چرب و ویتامین ها و مواد معدنی که توسط بدن قابل سنتز نمی باشند و باید از طریق رژیم غذایی تأمین شود تا از بیماری ها و نقص در انجام وظایف جلوگیری شود. برای مثال در انسان ها آنزیم گلونولاکتون اکسیداز کمبود دارد که نمی تواند ویتامین C در بدن سنتز شود. اگر میزان دریافت ویتامین C کمتر از میزان نرمال باشد منجر به ابتلا به بیماری ها خواهد شد. این موقعیت با موقعیت اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب مشابه است و موردی است که به خوبی توسط متخصصین تغذیه شناسایی شده ، رژیم باید مواد مغذی ضروری را فراهم کند یافته های جدید در حال توسعه و پیشرفتند در نتیجه رژیم باید این مواد مغذی را بخوبی فراهم آورد زیرا انسان ها حاوی جهش هایی هستندکه این جهش ها بیشتر در مسیرهای کلیدی متابولیسمی دیده می شود. تغذیه درمانی واقعاً محدودیت ژنتیکی را توسط تأمین مواد مغذی ناکافی بدن جبران می کند. این مسئله یک اشاره ای است راجع به این که چه چیز در ژنتیک تغذیه ای و تغذیه درمانی به عنوان وسیله ای برای درمان بیماریهای حاصل از جهش به کار گرفته می شود. علاوه بر جهش های موجود در مسیرهای بیوسنتزی، بیماری ها هم باعث ایجاد تغییر در کدهای مربوط به بسیاری از ژنهای مرتبط با پروتئین های سلولی مثل پروتئین هایی که باعث حمل بیش از حد آهن یا مس به درو÷ن خون شده و میزان آهن و مس بدن بالاتر از حد نرمال می شود، دارای نوعی ارتباط با مسائل تغذیه ای هم می باشند. دارو درمانی جزو درمانهای نخستین برای این نوع ناهنجاری های خاصی می باشد ولی تغذیه یک روش درمانی مهم الحاقی می باشد، زیرا می تواند به محدودکردن میزان دریافت مواد مغذی مضر کمک کند. جهش در گیرنده های ویتامین D با عنوان ریکتز وابسته به ویتامین D گزارش شده که با چندین نتیجه دیگر مشابهت دارد. زیرا فرم فعال ویتامین D نوعی هرمون است که در چندین متابولیسم مختلف درگیر می باشد و به چندین فرآیند نظم می بخشد. اشتباهاتی در کد مربوط به ژن انسولین می تواند منجر به یک سری تغییرات ساختاری در هرمون انسولین شود که منجر به دیس گلیسمی می شود که این حالت دیس گلیسمی را در موقعی که در گیرنده های مربوط به انسولین جهش ایجاد شده باشد هم مشاهده می شود. خیلی از پروتئین ها مثل سیتوکینزها و عوامل رونویسی که در پیام رسانی بحرانی Coscade ها درگیر هستند موضوعی است برای تغییرات جهشی و فعالیت های متناوب به علاوه جهش ها، ممکن است بر روی توانایی تشکیل پروتئین ها تأثیر بگذارد و از اتصال پروتئین به کوفاکتورها جلوگیری نماید و مانع از تبدیل پروتئین ها به شکل پروتئین های غشایی می شوند و همچنین مانع از این ی شوند که پروتئین های غشایی فعالیت خود را به خوبی انجام دهند. حدوداً 50 نوع اختلالات متابولیکی که در اثر نقص ژنتیکی روی داده است، کشف شده است. مثلاً در آنزیم ها منجربه کاهش تمایل آنزیم ها نسبت به کوفاکتورهای ویتامینی مخصوص به خود شده. این ها به میزان بالایی از مکمل های ویتامینی در جهت انجام فعالیت های خود نیاز دارند. میزان مکمل های توصیه شده به آنها در اکثر مواقع بالاتر از مقادیر توصیه شده در افراد عادی است که از این نکته پی به اهمیت مسئله ژنتیک و این که هر فردی دارای ژنتیک مخصوص به خود می باشد و هر کس دارای نیازهای متابولیکی مخصوص به خود است خواهیم بود. گر چه راهنماهای عمومی توصیه شده در مورد میزان مواد مغذی برای همه افراد مؤثر است ولی افرادی که دچار جهش های ژنتیکی شده اند مجبور به مصرف کمتر و یا بیشتر از مقادیر توصیه شده هستند.

یک مثال جالب در مورد ارتباط بین ژن و تغذیه و تأثیر آنها بر روی فرآیندهای متابولیکی عنصر فولات و نقش این عنصر در ایجاد میزان نرمال هموسیستئین در بدن است. هموسیستئین یک پیام رسان برای s آدنوزیل متیونین در بدن می باشد که ناقل گروه متیل در واکنش های متابولیکی زیادی از جمله واکنش های سنتزاسیدهای نوکلئیک نقش دارد. افزایش میزان هموسیستئین در خون یک ریسک فاکتور غیر وابسته برای بیماری های قلبی و عروقی می باشد. همچنین باعث افزایش ریسک در ایجاد نقص در لوله های عصبی جنینی خواهد شد که در این حالت، استفاده از غلات برگدار حاوی فولات الزام می یابد تا میزان کافی فولات در خانم ها و کودکان تأمین شود. بالارفتن میزان هموسیستئین درون خون با عدم کفایت ویتامین B و فولات و B12 و B6 در ارتباط است و همچنین مرتبط است با جهش در ژنهای کدکننده آنزیم های مهم در متابولیسم هموسستیئن.

جهش های معمول پایه است برای جانشینی تیامین به جای سیتوزین که این جهش در موقعیت 677 در ژن مربوط به آنزیم 5 و 10 متیل اینتراهیدرو فولات ردوکتاز (MTHFR) می باشد. این آنزیم، فرم های فعال بیولوژیکی فولات مثل 5- متیل تتراهیدروفولات را که در تبدیل هموسیستئین به متیونین نقش دارد را ایجاد می کند. در نتیجه جهش در آنزیم موردنظر،‌هموسیستئین در بدن تجمع می یابد. این اختلال ممکن است در هر فرد با هر سنی بروز کند. میزان تجمع هموسیستئین در بدن و چگونگی پاسخ افراد به مکمل های مربوطه از جمله فولات، B12 و فرم فعال فولات وابسته به ژنوتیپ افراد می باشد.

تأثیرات و ارتباط متقابل بین ژن و مواد مغذی بر روی ظهور ژن:

به طور واضح دیده شده که مواد مغذی و دیگر ترکیبات غذایی بر روی سرنوشت افرادی که دچار موتاسیون شده اند، تأثیر می گذارد. از جمله بر روی پروسه های متابولیکی. بیشترین پیچیدگی موجود در مبحث ژنتیک وتغذیه، توانایی مواد مغذی برای تغییر در ظهور ژن می باشد. یکی از مثال های مربوط به ارتباط متقابل ژن و تغذیه، توانایی مواد مغذی برای اتصال به عوامل رونویسی می باشد. این اتصال ها، با توانایی عوامل رونویسی در باند شدن به عناصر مترشحه در پاسخ تحریکات در ناحیه پیش برنده ژنی در ارتباط است که فعالیت اتصال RNA پلیمراز، را کنترل می کند. در این روش مواد مغذی یا با اثر مثبت و یا منفی بر روی کنترل ظهورژن کمک می کنند این چنین سیستم هایی نوعی مسیر ادراکی دقیق را فراهم می آورند که کنترل محیطی را وسعت داده که این کنترل توسط پیام رسانی Cascade مرتبط به واکنش های بیوشیمیایی انجام می شود. این مسئله، این نوع کنترل را با اتصال عامل رونویسی و ترکیبات پیچیده لیگاندهای مواد مغذی به عناصر مترشحه در پاسخ در ناحیه پیش رونده ژنی مرتبط می سازد. مجموعه ارتباطات متقابل بین عوامل رونویسی وعناصر مترشحه در پاسخ، برای ظهور ژنهای منفرد که در فراهم آوردن مکانیسم عملی برای کنترل مناسب ظهور ژن توسط مجموعه ای از عوامل محیطی و اندوژنی نقش دارند، مورد نیاز می باشند.

RXR ها به تنهایی فعالیت نمی کنند. آنها به همراه دیگر رسپتورهای ادراک چربی،هترودایمرها را تشکیل می دهند.

گیرنده های CAP و SPX/PXP ها در حفاظت بدن در برابر Xenobiotic ها دخالت دارند. سپس این گیرنده ها به داروها و آلاینده های محیطی پاسخ می دهند. SPEBp ها نمونه دیگری از گیرنده های هسته ای می باشند که به مواد مغذی و ترکیبات غذایی پاسخ می دهند.

به نظر می رسد که ویتامین D دارای پیچیدگی های زیادی است زیرا که گیرنده های آن هم از نوع ترانس ممبران و هم از نوع هسته ای می باشند و بر روی میزان کلسیم خارج سلولی مینرالیزاسیون استخوانها - وظایف عضلات - وظایف ایمنی و رشد سلولها و تمایز سلولها از جمله سلولهای سرطان سینه و پروستات،‌تأثیر خواهد گذاشت.

هر یک از این عوامل رونویسی مثالی است در مورد ارتباط متقابل ژنها و مواد مغذی و دلالت بر کنترل ظهور ژن ها . ppAR ها و RXR ها و SREBP ها به دلیل تأثیراتشان بر روی کنترل قند و چربی خون بسیار قابل توجهند. PPAR ها در اشکال متفاوت ایزومری بر روی بافت های مختلف تأثیر می گذارند. این ها در ایجاد مقاومت نسبت به انسولین بسیار مهم می باشند همچنان که می دانیم چاقی در اثر مصرف یک رژیم پرکالری بوجود می آید. آنها به مانند حس گرهای چربی عمل کرده و به متابولیسم چربی ها و لیپوپروتئین ها و هموستازگلوکز در تکثیر و تمایز سلولی به خصوص در مورد سلولهای چربی و در تشکیل سلولهای foem از منوسیت ها نظم می دهند. لیگاندهای طبیعی آنها شامل اسیدهای چرب امگا 3 و امگا 6 و ایکوزانوئیدها می باشند. لیگاندهای مصنوعی از جمله فیبرات ها و تیازولیدینوئیدها توانایی باند شدن به آنها را دارند و در درمان کاهش چربی خون و کاهش قند خون نقش دارند. گر چه می دانیم که PPAR ها برای باند شدن به DNA در جواب به عناصر ابتدا با RXR باند شوند تا فرم هتووادایرم PPAR-RXR را ایجاد کنند. RXR ها ،‌اغلب جزو لیگاندهای فعال کننده رونویسی می باشند که به رتینوئیدها که از رتینول بوجود می آیند باند می شود. فعال دیگر از رابطه تغذیه و ژنتیک این است که یکی از هترودایمرها که توسط لیگاندهای RXR وPPAR ایجاد می شود می تواند به DNA باند شود که این باند شدن به DNA ظهور ژن را افزایش می دهد که این افزایش ظهور ژن وابسته به اکسیداسیون اسیدهای چرب می باشد و کاهش ظهور ژن وابسته به سنتزاسیدهای چرب می باشد.

اگر چه PPAR ها بر روی ظهور ژنهای Proin Flammetory ،‌تأثیر منفی دارد. درمانهای تغذیه ای شامل استفاده از اسیدهای چرب امگا 3 برای بالا بردن کنترل رونویسی PPAR از طریق فرآیندهایی از جمله هموستازگلوکز - تکثیر سلولهای چربی - آتروژنوزیز. افزایش میزان اسیدهای چرب امگا 3 ممکن است در بالا بردن کنترل منفی ظهور ژنهای Proin flammatory cytoxine توسط PPAR ها ، کمک کننده باشد.

SREBP ها چندین ژن مربوط به هموستاز کلسترول و اسیدهای چرب و تری گلیسیریدها را نظم می بخشند. اسیدهای چرب امگا 3 ، فعال کننده های مفیدی می باشند ولی در این مورد آنها بر روی رونویسی از SREBP ها تأثیر گذاشته و باعث کاهش کاهش رونویسی SERBP ها می شوند. که این کاهش رونویسی منجر به کاهش لیپوژنز می شود.

SREBP ها به عنوان دسته ای از پروتئین های منظم می باشند. یکی از ایزوفرم های این آنزیم یعنی SREBP1-C به نظر می رسد یکی از مهمترین عوامل در افزایش ظهور ژن های لیپوژنیک در جواب به مصرف کربوهیدرات ها باشد. ممکن است در برخی موارد از اسیدهای چرب امگا 3 به عنوان توقف دهنده لیپوژنز استفاده شود. در نتیجه افزایش CHO در رژیم غذایی منجر به کاهش سنتز عامل رونویسی SREPB ها شده پس ظهور ژنهای لیپوژنز کاهش می یابد.

پیچیدگی های موجود در ارتباط ژنتیک و تغذیه:

هنوز هم ارتباط اساسی و اصلی ما بین ژنتیک و تغذیه و مواد مغذی شناسایی نشده است اگر چه انتظار می رود که در آینده نزدیک این ارتباط کشف شود تا بر روی فرآیندهای اصلی و مهم و کلیدی تأثیر بگذارند. محققان به پاسخ های مختلفی در افراد نسبت به انتخاب غذای آنها تا هضم و جذب مواد غذایی و حتی جوابها و پاسخ های مداخله ای درمانی دست یافته اند. برای مثال: ژنتیک های مختلف، نقش بسیار مهمی بر روی احساس هایی از جمله طعم و مزه غذا که نقش بسیار مهمی در ایجاد علاقه و یا عدم علاقه فرد به غذا، ایفا می کند.

حتی ژنتیک بر روی حساسیت افراد نسبت به مزه های تلخی - شیرینی - ترشی - شوری تأثیر می گذارد پس در نتیجه ژنتیک بر روی انتخاب غذایی افراد و وضعیت تغذیه ای آنها تأثیر دارد. البته این موضوع ها هنوز به خوبی شناخته نشده است ولی کاربردهای مشاوره تغذیه بسیار روشن و واضح می باشد. برای مثال: توصیه مصرف نوعی رژیم غذایی با مقدار سبزی (از نوع چلیپائیان) برای افرادی که دارای حساسیت زیاد به مزه تلخی می باشند. برنامه های ژنتیکی در مورد مزه و حساسیت، برای گسترش رژیم های غذایی که نیازهای مورد نیاز یک فرد را به همان خوبی که در مرجع های غذایی ذکر شده، تعیین می کند مفید خواهد بود. پزشکان اکثر پاسخ های متفاوت افراد به مداخلات درمانی در مورد اختلالات مرتبط با تغذیه مثل بیماریهای قلبی و عروقی، سرطان، دیابت، چاقی ، پوکی استخوان را ارثی می دانند. هر یک از این بیماری ها احتمالاً در دسته بندی بیماریهای هتروژنیک قرار خواهند گرفت که البته برخی از این اختلالات در اثر جهش در یک ژن روی می دهد و پیچیدگی های زیادی در سبب شناسی (اتیولوژی) برخی از آنها دیده می شود.