غشاء سلولی

برای انتقال پیام به درون سلول های یوکاریوتی سدی به نام غشاء سلولی وجود دارد. برخی مولکول ها مانند هورمون ها قادر به عبور از غشاء نمی باشند و بایستی پیام خود را به پروتئین های گیرنده موجود در غشاء انتقال دهند و سپس پیام از طریق مولکول های پیامبر ثانویه به درون سلول انتقال یابد.

سرطان یکی از بیماری هایی است که به شدت با نواقص در پروتئین های انتقال پیام در ارتباط است. برای مثال سرطان لوسمی میلوجنوس مزمن (CML) که در اثر یک نقص کروموزومی بوجود می آید باعث ایجاد اختلال در پیام تکثیر سلول می شود. جابه جایی کروموزومی میان دو کروموزوم 9 و 22 باعث ایجاد یک کروموزوم جدید می شود که جایگاه اتصال دو کروموزوم محل تداخل دو ژن c-abl رمز کننده تیروزین کیناز غشایی از کروموزوم 9 و bar از کروموزوم 22 می باشد. ژن جدید به نام bcr-abl می باشد که قادر به عمل تیروزین کینازی تنظیم نشده است. این ژن بیش از حد بیان می شود و پیام تکثیر سلول بیش از حد نیاز سلول انتقال می یابد و در نتیجه تکثیر بیش از حد سلول ها باعث ایجاد سرطان می گردد.

میتوکندری

نوروپاتی اپتیک لبر وراثتی (LHON)

اندامک میتوکندری برخلاف بسیاری از اندامک های سلول یوکاریوت دارای DNA مختص به خود اندامک است. این مولکول DNA مسئول رمز کردن برخی از پروتئین های خود میتوکندری مانند برخی پروتئین های مربوط به زنجیره تنفسی می باشد. در صورت جهش در این مولکول، مانند جهش در ژن های هسته ای، برخی از بیماری ها بروز می کنند. یکی از بیماری های شناخته شده در ارتباط با ژنوم میتوکندریایی، یک نوع نابینایی است که در میانسالی بروز می کند. این بیماری نوروپاتی اپتیک لبر وراثتی نام دارد و در اثر جهش در ژن رمز کننده کمپلکس Ι زنجیره تنفسی ایجاد می شود.

بری بری

بری بری اولین بار توسط پزشک هلندی ژاکوب بونیتوس در سال 1930 توصیف شد:

درد بسیار رنج آوری که مردم را مورد حمله قرار می دهد و توسط بومیان منطقه، بری بری (به معنای گوسفند) نامیده می شود. من باور دارم افرادی که به این بیماری مبتلا هستند در اثر لرزش زانوها و کشیده شدن پاها، شبیه گوسفندان راه می روند. این بیماری نوعی فلج یا رعشه است که باعث اختلال در حرکت دست ها، پاها و گاهی کل بدن می شود.

امروزه مشخص شده این بیماری به علت کمبود ویتامین B1 یا تیامین در رژیم غذایی افراد بوجود می آید. تیامین به صورت تیامین پیروفسفات در اندامک میتوکندری، به عنوان کوآنزیم برخی آنزیم ها مانند آلفا-کتو گلوتارات می باشد. این آنزیم در مسیر چرخه کربس عمل تبدیل آلفا-کتو گلوتارات به سوکسینیل کوآنزیم A را برعهده دارد. آنزیم پیرووات دهیدروژناز که در میتوکندری مستقر است نیز از این تیامین به عنوان کوآنزیم استفاده می کند.

ارتباط بین اختلال احتمالی عملکرد میتوکندری و بروز بیماری انسداد مزمن ریوی
بیماری انسداد مزمن ریوی از التهاب و تخریب بخش هایی از بافت ریه به وجود می آید و معمولا افراد را در سنین بالای 50 سال مبتلا می‌کند
علائم بالینی عبارت از سرفه مزمن، خلط، تنگی نفس، کبودی چهره، خس خس کردن ریه به هنگام تنفس، ضعف و تحلیل عضلات از علائم بالینی این بیماری هستند. عمده ترین مشکلات این بیماران یکی ضعف و ناتوانی در انجام کارهای فیزیکی به دلیل بروز تنگی نفس و کمبود انرژی و دیگری عدم رفع تنگی نفس پس از دریافت مستقیم اکسیژن می باشد.
با توجه به این دو مشکل عمده و ذکر این نکته که میتوکندری مهمترین اندامک دخیل در تولید انرژی و مسئول مصرف بخش عمده اکسیژن جذب شده به بدن می باشد، این ایده که آیا ارتباطی بین اختلال احتمالی عملکرد میتوکندری و بروز بیماری COPD وجود دارد، شکل گرفت.
برای پاسخ به این سوال آنزیم سیتوکروم اکسیداز به عنوان آخرین و مهمترین جزء زنجیره تنفسی میتوکندری که مستقیما وظیفه مصرف اکسیژن را به عهده دارد، در سه سطح ترجمه، بیان و ساختار ژنتیکی در دو گروه بیمار و نرمال مورد ارزیابی قرار گرفت

همچنین فرآیند پبری سلول ها و برخی از سرطان ها ظاهراً در ارتباط با تجمع جهش در ژنوم میتوکندریایی است.

لیزوزوم

اندامک لیزوزوم سرشار از آنزیم های هیدرولازی است و عمل تجزیه بسیاری از مولکول های موجود در سلول برعهده آن می باشد. این اندامک در مصرف انرژی، از بین بردن مواد زائد، تخریب برخی از ویروس ها یا مواد مضر وارد شده به سلول نقش مهمی ایفا می کند. از طرفی این اندامک به دلیل اینکه حامل درصد بالایی از آنزیم های هیدرولازی فعال در PH اسیدی می باشد، می توان گفت به عنوان یک بمب درون سلولی در نظر گرفته می شود و در صورت ایجاد آسیب به این اندامک، غشاء آن پاره شده، آنزیم های آن در سیتوپلاسم سلول آزاد می شوند و به اندامک ها آسیب رسانده یا آن ها را از بین می برند. از طرفی، در صورت عدم وجود برخی از آنزیم ها یا جهش در یک آنزیم لیزوزومی، مولکول هایی که بایستی توسط آن تجزیه شوند، درون سلول تجمع می یابند.

پومپه یا بیماری ذخیره گلیکوژن نوع ΙΙ،

این اختلال به دلیل عدم حضور آنزیم 1و4- آلفا گلوکوزیداز در اندامک لیزوزوم بوجود می آید. در این بیماری لیزوزوم ها سرشار از گلیکوژن هستند و عمل تجزیه این ماکرومولکول انجام نمی گیرد.

بیماری شادیاك – استرینبرینگ – هیگاشی
این بیماری ، یك بیماری حاصل از نقص در پروتئین های غشای لیزوزومی است بطوریكه غشا های لیزوزومی توانایی الحاق بیكدیگر را پیدا كرده و نهایتاً یك لیزوزوم بزرگ ایجاد می گردد.

بیماری سندروم سلول I
بیماری های فوق حاصل نقص و یا كمبود در یك آنزیم لیزوزومی بودند. تمام آنزیم های لیزوزومی از دیكتیوزوم ها منشا گرفته و در بخش ترانس گلژی توسط یك آنزیم ، مانوز – 6 – فسفات بر روی آنها ایجاد می گردد. تنها اندامكی كه پروتئین های آن فاقد سیگنال اسید آمینه ای است و از علامت قندی برخوردار است، لیزوزوم می باشد. هر پروتئینی كه دارای مانوز- 6- فسفات باشد ، از دستگاه گلژی به لیزوزوم هدایت می گردد. در صورت از کار افتادن این آنزیم، بر روی هیچ پروتئینی ریشه مانوز-6-فسفات ایجاد نمی شود، در نتیجه آنزیمی به لیزوزوم هدایت نمی گردد. لیزوزوم تهی است. بیماری سندروم سلول I یك بیماری لیزوزومی است كه حاصل نقص در یك آنزیم واقع در خارج لیزوزوم می باشد ، و حاصل آن لیزوزومی فاقد آنزیم بوده و درنتیجه نهایتاً بدلیل ضخیم شدگی انواع سوبسترا در لیزوزوم این اندامك می تركد.

بیماری نیمن - پیک یا اسفنگو میلینوز
آنزیم اسفنگومیلیناز باعث جدا شدن كولین از سرآمید می گردد. در اثر نقص در این آنزیم تجمع اسفنگومیلین را درون لیزوزوم خواهیم داشت ، كه به یك بیماری ژنتیكی بنام نیمن- پیك منتهی می گردد.

بیماری های گانگلوزیدوز GM1 ، تی – ساکس ، و گوشِر

گانگلوزیدوز یا اختلال در آنزیم های دخیل در گوارش گانگلوزیدها
1- آنزیم بتا-گالاكتورونیداز (E1) گالاكتوز را جدا می كند. در اثر جدا شدن گالاكتوز، گانگلوزید GM1 به GM2 تبدیل می گردد . GM1 دارای 5 ریشه قند است در حالیكه GM2 دارای 4 ریشه قند است و گالاكتوز انتهایی را ندارد. در اثر نقص در آنزیم بتا-گالاكتورونیداز تركیب GM1 در لیزوزوم تجمع می یابد بیماری گانگلوزیدوز (GM1).
2- آنزیم هگزوز آمینیداز (E2) قند آمینه را بر می دارد. در اثر جدا شدن N- استیل گالاكتوز آمین گانگلوزید GM2 به GM3 تبدیل می گردد. GM2 دارای 4 ریشه قند است در حالیكه GM3 دارای 3 ریشه قند است. در اثر نقص در آنزیم هگزوز آمینیداز تركیب GM2 در لیزوزوم تجمع می یابد (بیماری تی - ساکس و یا گانگلوزیدوز (GM2)
3- آنزیم گلوكو سربروزیداز (E4) سربروزید را می شكند. سربروزید گلیكولیپیدی است كه فاقد اسید سیالیك می باشد. در اینجا چون اسید سیالیك توسط آنزیم نورآمینیداز جدا شده است تولید سربروزیدی با یك ریشه قند كه گلوكز است می نماید. این آنزیم آخرین قند گانگلوزید را نیز جدا كرده و سرآمید را رها می سازد. در اثر نقص در آنزیم سربروزیداز ، تجمع سربروزید را خواهیم داشت. (بیماری گوشِر و یا سربروزیدوز)

موكو پلی ساكاریدوز: سندروم هورلر و سندروم هانتر
تجمع موكوپلی ساكارید ها در اثر عدم پردازش آنها در لیزوزوم می باشد. در این نوع بیماری ها ، بافت های پیوندی بدلیل سست بودن ماتریكس ، نرم و شكننده هستند. دو نوع شایع موكوپلی ساكاریدوز دو سندرم بنام های سندروم هورلر و سندروم هانتر است كه اولی یك بیماری اتوزومی و دومی یك بیماری وابسته به جنس می باشد. سندروم هورلِر حاصل نقص در آنزیم α-L-یدورونیداز و سندروم هانتِر حاصل نقص در آنزیم یدورونات سولفاتاز می باشند.

شبکه آندوپلاسمی

فاویسم

شبکه آندوپلاسمی با دارا بودن انواعی از آنزیم ها و سیتوکروم ها در غشاء خود دارای فعالیت های حیاتی برای سلول می باشد. یکی از این آنزیم ها گلوکز 6- فسفاتاز است که در غشاء شبکه آندوپلاسمی صاف کبد و کلیه وجود دارد. این دو اندامک به خصوص کبد عمل تنظیم قند خون را برعهده دارند. در زمان نیاز سایر اندام های بدن به خصوص مغز، این دو اندام با تجزیه ذخیره قندی گلیکوژن خود تولید گلوکز 6- فسفات می کنند اما این مولکول به دلیل حضور گروه فسفات دارای بار منفی قادر به خروج از سلول نمی باشد لذا آنزیم گلوکز 6-فسفاتاز بایستی گروه فسفات آن را جدا کند تا از سلول خارج شود. بیماری فن گیرکه یا بیماری ذخیره گلیکوژن نوع Ι، در صورت جهش در ژن آنزیم گلوکز 6-فسفاتاز حاصل می شود. تحت این شرایط کبد به شدت بزرگ می شود و کمبود قند خون باعث ایجاد تشنج ناشی از هیپوگلیسمی بین وعده های غذایی می گردد.

هسته

پروجریا

آنزیم تلومراز یک آنزیم ترمیم کننده انتهای خطی کروموزوم های یوکاریوتی و مستقر در هسته سلول می باشد. در صورتی که این آنزیم عمل نکند، سلول ها دچار پیری زودرس خواهند شد. این پیری زودرس به صورت یک پیری ظاهری در فرد مبتلا دیده می شود. برای مثال، یک فرد 12 ساله به صورت یک فرد حدود 50 ساله خواهد بود. سلول های بدن بایستی در هر مرحله تقسیم بتوانند انتهای خطی کروموزوم ها را به طور صحیح همانندسازی کنند. این عمل باعث حفظ تمامیت هر کروموزوم خواهد شد. اما در صورتی که این آنزیم جهش یابد یا عملکرد خود را از دست بدهد، کروموزوم ها طی هر تقسیم سلولی مقداری از توالی های انتهایی خود را از دست داده و نهایتاً به اندازه ای کوتاه می شوند که قادر به تکثیر و همانندسازی نخواهند بود.

ریبوزوم

ریبوزوم ها به دلیل نداشتن غشاء محاط کننده، اندامک های واقعی نیستند اما در برخی منابع به عنوان یکی از اندامک های سلولی معرفی شده اند. برای مدت ها تصور دانشمندان بر این بود که هر جهشی در ریبوزوم کشنده است و هیچ بیماری خاصی برای آن شناسایی نشده بود. به جز یک مورد:

ریبوزوم ها به صورت چند تایی یا پلی زومی روی مولکول mRNA عمل می کنند و سنتز پروتئین را انجام می دهند. در برخی از موارد اختلال در سنتز پروتئین، پلی زوم ها به صورت یک مارپیچ حلزونی شکل آرایش می یابند. این حالت تنها موردی بود که به عنوان اختلال در سنتز پروتئین یا اختلال ریبوزومی معرفی می شد. اما هم اکنون برخی بیماری ها معرفی شده اند که با جهش در توالی های پروتئینی rRNA ها در ارتباط است.

کم خونی بلاک فان-دیاموند (Diamond-Blackfan Anemia)

نوعی کم خونی که از هر یک میلیون نفر تنها 5 نفر به آن مبتلا می شوند. در این بیماران مغز قرمز استخوان توانایی سنتز گلبول قرمز به میزان کافی نیست. حدود 33% از این افراد دچار اختلال های فیزیکی هستند. همچنین برخی از مبتلایان اختلالال اسکلتی و مشکلات قلبی عروقی نشان می دهند. این بیماری ناشی از جهش در 7 ژن می باشد. این ژن ها همگی در ارتباط با ریبوزوم هستند، برخی در سنتز خود ریبوزوم و برخی تنظیم کننده سنتز ریبوزوم.

Dyskeratosis Congenita

این بیماری در مردان و زنان بالغ و به ندرت در کودکان دیده می شود. علائم تقریباً از 5 سالگی آغاز می شود. مبتلایان حامل یک جهش در ژن سازنده ریبوزوم هستند. این جهش منجر به ایجاد علائم کم خونی شده که در آن مغز قرمز استخوان قادر به ساخت سلول های خونی و پلاکت ها به اندازه کافی نخواهد بود. علائم دیگر این بیماری شامل کم مویی، لکه های خاکستری در پوست و ... می باشد.

Cartilage Hair Hypoplasia

مبتلایان به این بیماری کودکانی لاغر اندام و با موهایی کم رنگ، کوتاه قد، دچار کم خونی شدید و لوکمی و رشد تکامل نیافته اند. این بیماری به طور مستقیم با جهش در یک آنزیم همراه است. این آنزیم یکی از آنزیم های دخیل در سنتز یا ویرایش RNA ریبوزومی می باشد.

Shwachman-Diamond Syndrome

حدود در هر 100 هزار نفر یک نفر به این بیماری مبتلا می شود. در این بیماران تعداد نوتروفیل های خون کاهش می یابد لذا به عفونت بسیار حساس خواهند بود. 50% از این افراد کم خونی شدید نشان می دهند. مشکل اصلی این افراد در پانکراس آن ها خواهد بود. به دلیل عدم سنتز مقدار کافی آنزیم های پانکراس، چربی های غذا مصرف نشده و دفع می شود (steatorrhea). کودکان مبتلا کوتاه هستند و اختلالات اسکلتی در آن ها دیده می شود. 90% این افراد حامل جهش در ژنی هستند که در سنتز ریبوزوم ها دخیل است.

آلزایمر

اطلاعات جدیدی که در مطالعات پیرامون بیماری آلزایمر بدست آمده است نشان می دهد که یکی از اولین علائم بروز این بیماری کاهش در عمل سنتز پروتئین است. در نتیجه می توان گفت که صحت و سلامت ریبوزوم ها و سنتز پروتئین به طور مستقیم با ایجاد آلزایمر در ارتباط است