دریای خزر یکی از پهنه های آبی بسته جهان به خاطر اهمیت اقتصادی و سیاسی جزء مناطقی است که برای کشورهای ساحلی اطراف آن بسیار با اهمیت است. در گذشته به نامهایی مانند خاواینسکی، دریای هیرکانیان، دریای جرجان (گرگان)، بحر مازندران بحر آبسکون و بحر قانیا خوانده می شد. این دریا دارای سه ناحیه شمالی، میانی، و جنوبی است. که مساحت هر ناحیه به ترتیب عبارتند 91942، 137812 و 118640 کیلومتر مربع است(13). کشورهای روسیه، ترکمنستان، قزاقستان، ایران و جمهوری آذربایجان در حاشیه دریای خزر قراردارند. بیشترین عرض دریای خزر554 کیلومتر و کمترین عرض آن حدود 302 کیلومتر است. طول خطوط ساحلی دریای خزر در قسمت ایرانی حدود 992 کیلومتر است(15). ناحیه خزر جنوبی دارای مساحت حدود 118640 کیلومتر مربع، متوسط حجم آب آن 48300 کیلومتر مکعب، در بر گیرنده 64 % حجم آب خزر است. حداکثر عمق ناحیه جنوبی 1025 متر و متوسط عمق آن 300 متر است. میزان شوری خزرجنوبی 13-10 ppt (آب لب شور)، است. تولید اولیه 41 mil. tons organic carbon/year است. طول خط ساحلی با احتساب جزایر 7000 کیلومتر، بدون احتساب جزایر 5580 کیلومتر است، که ایران 725کیلومتر، آذربایجان 600 کیلومتر، روسیه 755 کیلومتر، قزاقستان 2300کیلومتر ، ترکمنستان 1200کیلو متر است(15).

سواحل دریای خزر از نظر ژئو مور فولوژیکی به سواحل شمالی، سواحل شرقی، سواحل غربی و سواحل جنوبی تقسیم میشود. سواحل ایران در قسمت جنوبی دریای خزر قرار دارد که حدود 700کیلومتر را شامل می شود. سواحل ایران را از نظر دانه بندی رسوب، می توان به سه دسته ماسه ای (سواحل گیلان و شرق مازندران) قلوه سنگی (غرب مازندران) و سیلتی – رسی (گلستان) تقسیم بندی کرد اما سواحل جنوبی دریای خزر بیشتر از نوع گلی و ماسه ای است که این حالت باعث میشود بستر حالت سست داشته باشد بنابر این فراوانی و تنوع گونه ای را کاهش می دهد(46). ساحل جنوبی دارای خطوط ساحلی نسبتا مستقیمی است، که بریدگی کمی دارد، دلیل وجود بریدگی کم در سواحل جنوبی خزر، عمق زیاد دریا در این بخش می باشد. حاشیه ساحل در جنوب دریا، از رسوباتی که رودها آن را ایجاد نموده اند و نیز از تپه های ماسه ای تشکیل شده است. ساحل دریا در منطقه مازندران، رسوبی است و از خلیج گرگان به سمت غرب، جلگه ساحلی عریض می شود، به طوری که در شهرستانهای آمل و بابل به حداکثر عرض خود می رسد.

2-1- بررسی برخی از فاكتور های محیطی دریای خزر:

1-2-1- تغییرات دما در دریای خزر

تغییرات دما در بین مناطق شمالی و جنوبی دریای خزر حدود 10درجه سانتیگراد است. بنابر این در زمستان در مناطق شمالی آب یخ می

 بندد اما در مناطق جنوبی دما حدود 9 درجه سانتیگراد است این اختلاف به علت تفاوت در عرض های جغرافیایی است که پایین ترین حد جنوبی آن عرض جغرافیایی 36درجه و 33دقیقه شمالی و بالاترین حد شمالی آن عرض جغرافیایی 47درجه و 7دقیقه شمالی است(13).

2-2-1- تغییرات شوری دریای خزر

تغییرات شوری تحت تاثیر آب رودخانه ها و عرض های جغرافیایی مختلف است که باعث تغییر درجه حرارت شده و مقدار شوری این دریا را تغییر می دهد. تغییرات شوری آب دریای خزر در قسمت شمالی بیشتر و درقسمت میانی و جنوبی نوسانات کمتری دارد. متوسط شوری کل آب دریای خزر حدود 13 قسمت در هزار و آب آن لب شور است(13).

3-2-1- دریای خزر از نظر اکسیژن

تاعمق 1000متری، در قسمت جنوبی، دریای خزر دارای اکسیژن است. و در زمستان آب از اکسیژن اشباع می شود زیرا در فصل زمستان فیتو پلانکتون ها همچنان به فعالیت خود ادامه می دهند. در فصل تابستان به علت فر آیندهای اکسیدی میزان اکسیژن کم می شود، اما چون پدیده ترمو کلاین بیشتر مواقع اتفاق می افتد، میزان اکسیژن دوباره افزایش می یابد، بنابر این قسمت جنوبی دریای خزر محیط مناسبی برای پلانکتون ها و جانداران دریایی است(13).

3-1- ناجور پایان

ناجور پایان گروهی ازسخت پوستان آبزی، به دلایل زیر در این پژوهش به عنوان الگو قرار گرفتند:

1- راحت بودن دسترسی به آنها

2- نقش آنها در غذای ماهی ها

3- نقش آنها به عنوان شاخص آلودگی آب 

4- میزبان حد واسط برای انگلهای بسیاری از ماهی ها، پرندگان، و دوزیستان

جنس گاماروس به عنوان اعضای غالب دراکوسیستمهای آب شیرین، لب شور و دریایی محسوب می شود و نقش کلیدی درساختار و عملکرد جوامع آبزی دارد. همچنین گاماروسها به عنوان یک عضو انتقال کربن در زنجیره موادغذایی محسوب میشوند. در سواحل ایران گونه ی  Pontogammarus maeoticus  به عنوان گونه غالب دریا خزر است. در دریای خزر، 9 راسته ازسخت پوستان شناخته شده است، که شامل 5 خانواده و 16 جنس می باشند این 16 جنس نقش مهمی در زنجیره غذایی تاسماهیان، شاه‌ماهى‌، ماهى‌، قزل‌الا و بسیاری از پرندگان مختلف ازجمله فلامینگو و پاشله دارد(30).

نام  Amphipodaاز دو کلمه ) amph ازواژه یونانی amphi=amphisبه معنای دوتا، دوجور، جدا) و کلمه pod (از واژه یونانی podos یا pous به معنی پا) تشکیل شده است و به معنی پاهای دو جور یا متفاوت است (37). از تیره های بزرگ راسته دو جور پایان می توان سخت پوستان تیره گاماریده را نام برد، گاماریده ها جزء زیر راسته سخت پوستان عالی هستند و از مواد آلی و اجساد موجودات زنده تغذیه می کنند بنابراین می توانند نقش موثری در پاکیزگی محیط زیست داشته باشند این موجودات می توانند غذای موجودات آبزی نیزباشند، بیشتر آنها در دریا  ها و اقیانوسها و تعداد کمی نیز در آبهای شیرین زندگی می کنند (1). ناجور پایان دارای پراکندگی گستر ده ای در دنیا هستند تا به حال حدود 4300 گونه از آنها را در قسمت های مختلف دنیا شناسایی کرده اند. پراکندگی زیادی  در نواحی ساحلی و بخش های عمیق دریاها و اقیانوسها و حتی آبهای شیرین نهر ها و رودخانه ها و دریاچه ها دارند. در رودخانه های سواحل جنوبی ایران در مناطقی که آب زلال و شفاف باشد بطور گسترده وجود دارند(1). ناجور پایان نقش قابل توجهی دراکوسیستمهای آب شیرین ودیگر اکوسیستمهای آبی داخلی دارند وحساسیت زیادی نسبت به تخریب محیط زیست ازخودنشان می دهند(26).

تعدادی از گونه های ناجور پایان بعنوان شاخصی برای آلودگی آب بحساب می آیند زیرا نسبت به آلودگیهای  نفتی، و تجمع فلزات سنگین، حساسیت بالایی از خود نشان می دهند (16). ویژگی هایی مانند ارزش غذایی بالای آنها که دارای بیش از 40 درصد پروتئین هستند، سرعت سریع تولید مثل، پراکندگی گسترده در آبهای ایران، دارا بودن موادی مانند: ویتامین ها، آنزیم ها و مواد معدنی مختلف مانند: منیزیم و کلسیم، رنگدانه کاروتنوئیدی، اندازه مناسب برای تغذیه ماهیها و حضور همیشگی آنها در محیط های آبی باعث شده است که گاماریده ها در پرورش ماهی از اهمیت ویژه ای بر خوردار باشند (14). جنس گاماروس در مراحل اولیه رشد آبزیان نقش مهمی دارد زیرا دارای منابع پروتئینی و رنگدانه های کاروتنوئیدی است.گاو ماهیان از گاماروس ها تغذیه می کنند و چون فیل ماهی نیز از گاوماهی تغذیه می کند تغییر در میزان زیست توده گاماروس می تواند تغییرات عمده ای در جمعیت گاو ماهی و فیل ماهی های دریای خزر ایجاد کند(27).

بعضی از ناجورپایان مانند اعضای خانواده Caprelidea دارای بدنی باریک و اسکلتی با شکمی تحلیل رفته هستند که به کمک پاهای گیره مانند خود می توانند از گیاهان آبزی بالا روند، گروه دیگری از ناجورپایان در داخل زیستگاه تونل مانند هستند و با اتصال شاخکهای خود به بستر و منقبض کردن مفاصل موجود در شاخک های خود می توانند به جلو حرکت کنند(21). ناجور پایان از نظر شکل بدنی دو حالت دارند، حالت دراز و کشیده (شکل1-3-1)، حالت فشرده ودارای حرکت سریع(شکل1-3-2).

دوجورپایان دارای اهمیت اقتصادی واكولوژیكی هستند و از نظر فیزیو لوژیکی و اکولوژیکی تفاوت زیادی بین گونه های آنها وجود دارد بنابراین اولین مرحله در تکثیر این جانوران شناختن گونه های آن هاست .همچنین دو جور پایان می توانند میزبان حد واسط بعضی از انگل ها باشند بنابر این برای كنترل انگل ها، شناسایی دو جور پایان دارای اهمیت است. تا به حال تعداد 11 گونه از دو جور پایان در دریای خزر گزارش شده است(2).

1-3-1- مشخصات ناجور پایان

بدن از سه قسمت سر،سینه، شکم ساخته شده است. سر نسبتا کوتاه است(34). سینه دارای 7 بند و شکم از 6 بند ساخته شده است و انتهای شکم به تلسون ختم می شود. در قسمت سر آنتن های I وII، ماندیبول ها، و ماکسیل های I وII و یک جفت چشم مرکب قرار دارد. آنتنI  سه بندی و دارای یک شاخه فرعی است که چندین بند دارد ودر بعضی از خانواده ها دیده نمی شود(Corphilidae). آنتن دوم پنج بندی است .هفت جفت پای سینه ای دارند(شکل های 1-3-3 و 1-3-4). هر کدام از پاهای سینه ای، خود از 7 قطعه که بترتیب شامل Coxale plate،Basis ،Ischium ، Merus، Carpus، Propodus،Dactylus  تشکیل شده است. بند ششم در بعضی از ناجور پایان پهن شده و گلابی شکل است، بند هفتم ناخن می تواند روی بند ششم مانند تیغه چاقو خم شود(شکل1-3-4). به بند اول پاهای سینه ای 3 و 4 و 5 آبششهای برگ مانند متصل شده اند. در مادهای بالغ تخمدانها تشکیل کیسه تخم را میدهد که هم تخم و هم نوزاد درون آن جای می گیرد(3).

آبششها در دوجورپایان می توانند بصورت ساده، و یا پیشرفته که دارای پیچ خوردگی، بصورت لبه دار با زائده داخلی باشند. طرز قرار گرفتن آبشش ها و صفحات نگهدارنده تخم در گروه ها و گونه های مختلف متفاوت است(52). بررسی هایی که در مورد آبشش های گرو ههای مختلف دو جور پایان، از جمله دو جور پایان آب شیرین انجام گرفته نشان می دهد که این آبششها بیشتر نقش تنظیم اسمزی  دارند تا نقش تنفسی(23).

دوجورپایان دارای پاهای شکمی و پاهای دمی می باشند. روی بندهای جلویی شکمی سه جفت پاهای شنا قرار می گیرد که برای تهویه وشنا تناسب یافته اند دوشاخه ای و دارای تارچه هستند و با حرکت خود باعث بهبود جریان تنفسی در اطراف آبششها می شوند. به سه بند شکمی انتهایی پاهای پرشی 5متصل است که در انواع آبزی سوزنی شکل است متمایل به عقب قرار می گیرد ودرجهش جانور، حفر کردن یا شنا کردن کاربرد دارد(21). درپای شکمی سوم تناسب طولی بین شاخه داخلی و شاخه خارجی و دارا بودن تاژک و خار در شاخه خارجی  می تواند در طبقه بندی جاندار نقش داشته باشد(3).

تلسون در قسمت انتهایی آخرین بند شکمی قرار دارد که بصورت آزاد و دو قسمتی است و از لحاظ شکل متنوع می باشد و در طبقه بندی جاندار دارای اهمیت است(21) (شکل1-3-4).

[1] Marsupid                                                                                                      

[2] osmoregulotory

[3] pleopods

[4] uropods

5 uropod

[6] Endopodit

Exopodit

8 Exopodit

دیابت یک بیماری ساده نیست، بلکه سندرم پیچیده­ای است که بارزترین ویژگی آن افزایش قند خون است. بنابراین، بیماران دیابتی هر چند در یک ویژگی به هم می­مانند، اما هم از نظر بالینی و هم از نظر آسیب شناسی و ژنتیکی ناهمگون هستند. این بیماری در سال 1980 میلادی این گونه تعریف شد: گروهی از نارسایی­ها که ویژگی اصلی آن­ها افزایش بیش از اندازه­ی گلوکز در خون و کاهش تحمل به گلوکز است و پیامد کمبود انسولین یا نارسایی در کارکرد انسولین و یا آمیزه­ای از این دو است. عوارض ناشی از دیابت در 25% موارد، نارسایی کلیه و در 50% موارد قطع عضو و نابینایی است (Tehranipour et al., 2008). گیاهان دارویی از قدیم به منظور کنترل قند خون، کاهش عوارض، افزایش کیفیت و طول زندگی در افراد دیابتی به کار گرفته شده است. با توجه به این که گیاهان دارویی نسبت به داروهای شیمیایی اثر جانبی کمتری دارند، بنابراین پژوهشگران به دنبال یافتن ترکیبهای گیاهی برای درمان و یا پیشگیری از این بیماری هستند. گیاه جغجغه (Prosopis farcta) گیاهی با خواص ضد التهاب و ضد دیابتی است. اهمیت فعالیت فسفوفروکتوکیناز 1 نه تنها از این جنبه است که واکنشی به شدت انرژی زا را کنترل می کند بلکه اولین مرحله در واکنش­های گلیکولایزیز است که واکنش یکطرفه بوده و برگشت ناپذیر است. این باعث می­گردد که کنترل شدیدی بر روی میزان گلوکز و دیگر مونوساکاریدها مانند گالاکتوز و فروکتوز بوجود آید.. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر عصاره هیدروالکلی برگ گیاه جغجغه بر میزان بیان ژن پیروات کیناز و کاهش سطح گلوکز خون در موش‌های صحرایی نر دیابتی می‌باشد.

2-1- کلیات تحقیق

1-2-1- دیابت

دیابت ملیتوس شامل بیماریهای متابولیکی است که مشخصه آن افزایش مزمن قند خون و اختلالات متابولیسم کربوهیدرات­ها، چربی­ها و پروتئین­ها می باشد. این بیماری در نتیجه­ی وجود نقص در ترشح انسولین، عملکرد انسولین یا هر دو ایجاد می­گردد. افزایش مزمن قند خون در حالت ناشتا یا بعد از خوردن غذا مسئول عمده­ی  عوارض کوتاه اثر و بلند مدت این بیماری می باشد که تمام سیستم­ها و اندام­های بدن را تحت تاثیر قرار میدهند. این بیماری شایعترین علت بیماریهای کلیوی مرحله نهایی، موارد جدید نابینایی و قطع اندام تحتانی

 غیرترومایی را به خود اختصاص می­دهد. بیماری قلبی عروقی در افراد دیابتی 2 تا 4 برابر نسبت به افراد عادی شایعتر  است و در افراد بالاتر از 25 سال 18٪ تمام بیماری­ها را شامل می­ گردد.

2-2-1- انواع دیابت

   دیابت به دو دسته­ی اصلی وابسته به انسولین (دیابت نوع 1) و دیابت غیر وابسته به انسولین (دیابت نوع 2) تقسیم می­شود. همچنین گونه دیگر با نام دیابت بارداری (Gestational) که در دوران بارداری بروز کرده و پس از آن بهبود می یابد.

در دیابت نوع 1  که از انواع شایع بیماریهای  خود ایمن  است سیستم ایمنی بدن سلول­هایβ سازنده انسولین در پانکراس را تخریب می­کند. این نوع دیابت بسیار سریعتر از سایر فرم­های دیابت پیشرفت می­کند و معمولا در کودکان و نوجوانان بالغ، بعضی اوقات در جوانان بالغ دیده می­شود. این بیماران باید بطور منظم انسولین تزریق کنند. همچنین به این دیابت، دیابت جوانان یا دیابت ملیتوس وابسته به انسولین نیز می­گویند. اما این اصطلاح نمی­تواند کاملا دقیق باشد برای اینکه این کودکان می­توانند به سایر فرم­های دیابت مبتلا شوند. یک فرم دیگر از دیابت نوع 1 که در سنین بالا معمولا بعد از سی سالگی رخ می­دهد LADAگفته می­شود. افراد مبتلا به این نوع دیابت فاقد شاخص­های ایمونولوژیکی هستند که حاکی از روند تخریب خود ایمنی سلول­های β باشد با  این وجود این بیماران بواسطه­ی مکانیسم­های نامشخصی دچار کمبود انسولین می­شوند. گاهی اوقات بیماران مبتلا به دیابت اتوایمیون به دلیل افزایش وزن و فاکتورهای ژنتیکی به انسولین مقاوم می­شوند به این شرایط دیابت مضاعفگفته می­شود.

فاکتورهای قابل کنترلی مانند شیوه زندگی ناسالم، پرخوری، کم تحرکی، چاقی، می­توانند توانایی بدن را در استفاده از انسولین مختل کنند. همچنین فاکتورهای غیر قابل کنترلی مانند ژنتیک، تاریخچه­ی خانوادگی دیابتی، سن نیز در این فرایند درگیرند. فرم­های متابولیک دیابت شامل دیابت بارداری و دیابت نوع 2 می­باشند. بیماری دیابت بارداری، فرم موقت دیابت است و در دوران بارداری در هر زن غیردیابتی می­تواند رخ دهد. تغییرات هورمونی، همراه با وزن زیاد و تاریچه خانوادگی دیابتی در ابتلا به این بیماری نقش دارند. بر اساس گزارش موسسه آمریکایی دیابت حدود 4% از زنان در طول دوران بارداری به این فرم از دیابت مبتلا می­شوند. این بیماری می­تواند مشکلاتی مانند تولد جنین نارس، یرقان و مشکلات تنفسی برای مادر و کودک ایجاد کند. این بیماری بعد از زایمان بهبود می­یابد ولی مادر و کودک در سنین بالاتر استعداد ابتلا به دیابت نوع 2 را دارند (Riaz, 2009). دیابت نوع 2 شایعترین نوع دیابت بوده و90٪ موارد بیماری دیابت را به خود اختصاص داده است. شیوع دیابت نوع 2 پیوسته در حال افزایش است و میزان بروز دیابت نوع 2 در کودکان تقریبا ده برابر شده است.

1-2-3- علائم بروز دیابت

علایم بروز دیابت، به نوع دیابت و اینکه فرایند بیماری در چه مرحله­ای باشد بستگی دارد. مبتلابان به دیابت نوع 1 معمولا با علایم حاد کلاسیک هیپرگلیسمی شامل: پرنوشی، پرادراری، کاهش وزن و به میزان کمتر پرخوری، تاری دید و خارش مراجعه می­کنند. در بیست و پنج درصد مبتلایان نشانه بروز بیماری برای اولین بار کتواسیدوز دیابتی است. در مبتلایان به دیابت نوع 2 اغلب چندین سال قبل از تشخیص بیماری وجود دارد. معمولا علائم نسبت به نوع 1 کمتر به صورت حاد بروز می­کند و ممکن است در افراد مسن­تر همراه با لتارژی و خستگی دیده شود. افزایش مزمن قند خون ممکن است با اختلال رشد، حساس بودن به عفونتها و ترمیم تاخیری زخم همراه می­باشد.

برخلاف بیماری­های تک ژنی، بروز بیماری توسط آلل موتانت در یک جایگاه ژنی تحت تاثیر قرار می­گیرد، در بیماری­هایی شبیه به دیابت نوع 2 بروز بیماری به چندین جایگاه ژنی که دارای اثر کوچک تا متوسط هستند، بستگی دارد. دیابت نوع 2، بیماری چند عاملی است که در آن ژنها نه تنها با یکدیگر، بلکه با عوامل محیطی نیز در تعامل اند. این احتمال وجود دارد که فعالیت و ترشح انسولین هر دو تحت کنترل واریانت­های ژنتیکی در جایگاه­های ژنی مختلف باشند. براساس مدل مولتی فاکتوریال، استعداد ابتلا به بیماری می­تواند به وسیله­ی ترکیبی از واریانت­های ژنتیکی متعدد و فاکتورهای محیطی تعیین شود. استعداد ژنتیکی افراد لزوما باعث سندروم آشکار نمی­شود مگر اینکه آنها در معرض عوامل محیطی ویژه­ای قرار گیرند.

1-2-4- درمان دیابت

کمیته متخصصین سازمان بهداشت جهانی در سال 1980 توصیه کرده است که روش­های سنتی درمان دیابت، بیشتر مورد بررسی قرار گیرند، زیرا مرگ ناشی از دیابت در حال افزایش بوده و همچنین مشکلاتی در استفاده از داروهای رایج فعلی وجود دارد (Suba et al., 2004).  به طور سنتی در طول تاریخ از گیاهان متفاوتی برای کاهش قندخون و بهبود اثرات دیابت، استفاده شده و در طب سنتی ایران و سایر کشورهای جهان، اطلاعات کمابیش مفصلی در این رابطه به چشم می­خورد. داروهای گیاهی به خاطر کم بودن اثرات جانبی، در دسترس بودن، هزینه نسبتا کم و مؤثر بودن­ آنها، به طور وسیع در سرتاسر جهان مورد تجویز واقع می­شوند (Venkates et al., 2003).

چندین نوع داروی کاهش دهنده گلوکز وجود دارد که از طریق مکانیزم­های مختلف، اثرات ضد­دیابتی خود را اعمال می­کنند. از جمله این مکانیسم­ها می­توان به تحریک ترشح انسولین توسط داروهای خانواده سولفونیل اوره و مگلیتینیدها (Meglitinides)، افزایش جذب محیطی گلوکز توسط بای­گوانیدها (Biguanides) و تیازولیدین­دیون­ها (Thiazolidinediones)، به تأخیر انداختن جذب کربوهیدرات­ها از روده توسط مهارکننده­های آلفا_ گلوکوزیداز، کاهش گلوکونئوژنز کبدی توسط بای­گوانیدها و تیازولیدین­دیون­ها (Modi, 2007)، افزایش غلظت سرمی GLP-1 و کاهش خالی شدن معده توسط آنالوگ­های پپتیدی جدید مانند اگزناتیدها (Exenatide) و لیراگلوتیدها (Liraglutide) و مهارکننده­های DPP-4 اشاره کرد (Hui et al., 2005). این درمان­ها دارای معایبی نظیر توسعه­ی مقاومت دارویی، اثرات جانبی و حتی سمی بودن تا کمبود پاسخ­دهی می­باشند. به عنوان مثال سولفونیل اوره­ها در مدت 6 سال کارایی خود را در 44 درصد بیماران از دست می­دهند. 3/2 از داروهای تجویز شده برای کودکان مؤثر نیستند ( Michal et al., 2005 and Defronzo, 1999). به علاوه هیچ کدام از این داروهای کاهش دهنده­ی گلوکز به طور مؤثر افزایش لیپیدهای خون را کنترل نمی­کنند (Derek, 2001). با شیوع در حال افزایش دیابت در جمعیت روستایی و به علت اثرات نامساعد داروهای صناعی، یک نیاز آشکار برای توسعه­ی منابع گیاهی طبیعی برای داروهای ضد دیابت وجود دارد (Venkatesh et al., 2003). همچنین اثرات جانبی داروها و تداخلات آنها با یکدیگر که در بدن انسان یا در هنگام آزمایش­های مختلف آشکار می­شود نیز مسأله مهمی است که باید مدنظر باشد (Bathaie et al., 2001). مواد مؤثر موجود در گیاهان دارویی مختلف، از طریق مکانیزم­های متفاوتی قادر به کاهش قند خون هستند. عمده­ی این مکانیزم­ها عبارتند از: افزایش ترشح انسولین، فعال کردن مسیر کاتابولیسم گلوکز، مهار یا غیر فعال کردن مسیر گلوکونئوژنز، هدایت گلوکز به داخل سلول، جذب گلوکز آزاد و ممانعت از اتصال آن به پروتئین­ها، افزایش ظرفیت آنتی­اکسیدانی و ممانعت از آسیب­زایی اکسیدان­های تولید شده در مسیرهای مختلف که ممکن است ناشی از ازدیاد گلوکز و تولید محصولات نهایی گلیکه یا سایر مسیرهای متابولیک باشد و سرانجام ممانعت از جذب گلوکز از روده. (بطحایی و همکاران، 1391). یکی از مهمترین مسائل مورد توجه در علوم پزشکی و حتی تجارت جهانی به تولید، فرآوری و استفاده از گیاهان دارویی می­باشد (Pirzad et al., 2006).  به ­طوریکه بعد از اسلحه سازی دومین صنعت پول ساز بزرگ جهان تولید و تجارت داروئی می­باشد (Riazi,1997).در سال 2008 سرمایه در گردش بازار جهانی گیاهان دارویی تا سال 2005 بالغ بر 5 تریلیون دلار گردد (امید بیگی، 1379). چین سالانه 8 میلیارد دلار از تولید گیاهان دارویی در­آمد کسب می­کند. در ایران با وجود حجم عظیم منابع گیاهان دارویی، بخشی از نیاز جامعه از کشورهایی مثل هند وارد می­شود (افشار، 1385). در حال حاضر سطح زیرکشت گیاهان دارویی در ایران 91 هزار هکتار و میزان تولید این محصولات 100 هزار تن است. صادرات گیاهان دارویی ایران در سال 1384 کمتر از 40 میلیون دلار بود (افشار، 1385). در حالیکه در سال 1387حجم مبادلات دارویی ایران به 89 میلیون دلار رسید (زمانی و همکاران، 1387). بشر همواره جهت رفع نارسائی­ها و بیماریهای خود نیاز به استفاده از داروهای طبیعی داشته و دارد. اهمیت تولید و فرآوری گیاهان دارویی بدلیل عوارض جانبی کمتر، عدم توانایی در تولید برخی داروها و همچنین هزینه بالای تولید بسیاری از مواد دارویی، روز به روز در حال افزایش است و بیشتر کشورها سرمایه گذاری زیادی را در راستای تولید گیاهان دارویی انجام داده­اند (letchamo, 2006). در حال حاضر یک سوم داروهای مورد استفاده بشر را داروهای با منشاء گیاهی تشکیل می­دهند و این میزان به شدت رو به افزایش است (امید بیگی، 1379).

[1] Dipeptidyl Peptidas-1

[2] Dipeptidyl Peptidas-4

[1]latent autoimmune diabetes ofadulthood

[2]double diabetes

:

بیوتکنولوژی دانشی است که در رابطه با استفاده از موجودات و یا متابولیت های آنها جهت تولید فرآورده های مختلف دارویی ، غذایی ، شیمیایی و غیره در مقیاس صنعتی بحت می کند. روند تکاملی بیو تکنولوژی در طی هزاران سال شکل گرفته و نهایتا به علمی تبدیل شد که با جهت گیری کاربردی میکروبیولوژی و بیو شیمیایی ، ارتباط نزدیکی با مهندسی شیمی ایجاد نموده است ( 48 ).

بین انسانها و میکرو ارگانیسمها ، از ابتدا ارتباط حیاتی بسیار نزدیکی وجود داشته که این ارتباط می تواند مضر و یا مفید باشد. پس از آنکه رابرت کخ در سال 1880 برای اولین بار کشت خالص باکتری ها را به دست آورد ، توجه زیادی به عوامل بیماری زا شد و مطالعات بعدی نشان داد که با وجود این که برخی میکروبها عامل بیماری در انسان ، حیوان و گیاه هستند ، عده زیاد دیگری کاربرد صنعتی داشته و در تولید مواد غذایی، داروها ، آنزیم ها ، اسید های آمینه و غیره نقش دارند(52).

در دهه 1940 و 1950 که آنتی بیوتیکهای اولیه نظیر پنی سیلین کاربرد بالینی پیدا کرده و به عنوان داروهای ایجازگر شناخته شده بودند ، با از بین بردن بسیاری از باکتری ها عامل وخیم ترین بیماری های عفونی انسان ، جان میلیونها تن حفظ شد. اما مدتی پس از کشف آنتی بیوتیک ها ، به دلایل متعدد، از جمله استفاده نادرست و یا بیش از حد از آنها ، مثلا استفاده تنها جهت فربه کردن دام ، سویه های میکرو ارگانیسم در مقابل آنتی بیوتیک ها مقاوم شدند ، بطوریکه امروزه مجددا بیماری های عفونی ناشی از میکرو ارگانیسم ها تهدیدی جدی برای سلامتی در دنیا محسوب شده و هزینه های بسیار زیادی برای درمان آنها مصرف می شود.

طی سالهای 1925 تا 1965 استفاده از میکروبها در صنایع دارویی به صورت یک تحول اساسی زمینه را برای بکارگیری میکروارگانیسمها در تولید داروها و بویژه آنتی بیوتیکها فراهم ساخت و با گذشت زمان این روند تکامل یافت به طوری که امروزه بیو تکنولوژی در حال ورود به مرحله جدیدی است و به عنوان یک علم در عصر پیدایش و ساخت آنتی بیوتیکها توسعه چشم گیری داشته و در حال حاضر تولید انبوه

 فرآورده های میکروبی نظیر  آنتی بیو تیک ها  به صنعت چند میلیارد دلاری مبدل شده و از نقطه نظر اقتصادی ، آنتی بیوتیکها مهم ترین فراورده های صنعتی دنیای میکروبها محسوب می شوند(12).  بدین ترتیب بالا بردن راندمان تولید و اقتصادی تر کردن فرآیند تولید آنتی بیوتیک ها جز اهداف ضروری است که با تلاش متخصصین در شاخه های مختلف علوم نظیر میکرو بیو لوژی ، بیو شیمی، مهندسی شیمی،بیوتکنولوژی و غیره می توان به آن دست یافت. در صنعت بیوتکنولوژی برای تولید محصولاتی نظیر آنتی بیوتیک ها دو بخش عمده وجود دارد :

1- عملیات بالا دستی(Up stream ) : که شامل دو بخش توسعه سویه و توسعه محیط کشت و تخمیر است و در این بخش ها نقش مهندسی شیمی و میکروبیولوژیست حائز اهمیت است. هدف از بخش توسعه سویه ، شناخت، تهیه و تثبیت میکروارگانیسم مولد محصول و هدف از بخش توسعه محیط کشت ، بهینه سازی محیط کشت از نظر میزان و نوع مواد، شرایط تولید و اقتصادی تر نمودن فرآیند می باشد.

2- عملیات پایین دستی( D. stream) : در این بخش که در واقع فرآوری پس از تخمیر است، نقش مهندسان در جهت دهی فرآیند تخمیر به سمت نتایج بسیار مهم می باشد. هدف از این مرحله، جداسازی و خالص سازی محصول می باشد. ( 17)

فصل اول: کلیات

1-1- طرح موضوع

در این پژوهش سعی بر این شده تا با استفاده از یک منبع نیتروژنی بومی ( ترکیب کنجاله سویا و کنجاله کلزا ) بتوانیم تولید صنعتی آنتی بیوتیک اریترومایسین را به روش فرمانتاسیون میکروبی بهینه سازی کنیم . امروزه در صنعت تولید این آنتی بیوتیک از کنجاله سویا استفاده می شود. اما در این پژوهش مشخص شد که استفاده از ترکیب این دو منبع نیتروژنی علاوه بر بالا بردن بازده محصول ، تولید اریترومایسین را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر می کند. منبع نیتروژنی پیشنهاد شده با نسبت های مختلف به محیط کشت تخمیر باکتری Saccharopolyspora erythraea  اضافه شد. در طول فرایند تغییرات مورفولوژیک باکتری ، pH ، درصد وزن تر بیومس تولیدی از روز چهارم به صورت یک درمیان اندازه گیری و میزان اریترومایسین تولیدی به روش اسپکتروفتومتری سنجیده شد.

2-1- بیان مسئله

امروزه بیماریهای عفونی ناشی از میکروارگانیسم ها تهدیدی جدی برای سلامتی در دنیا محسوب میشود و هزینه های زیادی برای درمان آنها اختصاص داده می شود. به همین علت نیاز به یافتن آنتی بیوتیکهای جدید و افزایش کارایی آنتی بیوتیکهای شناخته شده، بالا بردن بازده تولید و اقتصادی تر کردن فرایندهای تولید بسیار مهم می باشد. آنتی بیوتیکها مهمترین فراورده دنیای میکروبها هستند و جز پرمصرفترین داروها می باشند. کشف پنی سیلین توسط فلمینگ در سال 1929 را میتوان آغاز عصر آنتی بیوتیکها دانست. در تعریف کلی آنتی بیوتیک به ماده شیمیایی گفته میشود که توسط میکروارگانیسم تولید شده و میتواند بصورت انتخابی رشد سایر میکرو ارگانیسمها و یا تومورهای بدخیم را متوقف کند. امروزه این داروها در دامپزشکی هم کاربرد دارد و به عنوان ماده افزودنی در غذای حیوانات به کار می رود و همچنین به عنوان مواد حافظ گیاهان و غذاها نیز به کار میروند. بر اساس پیش بینی های انجام شده میزان مصرف این دارو در سال 2013 بیش از 40 میلیارد دلار میباشد و این میزان رو به افزایش خواهد بود. پس میتوان گفت که آنتی بیوتیکها اهمیت اقتصادی زیادی دارند. یکی از آنتی بیوتیکهای مهم و پرمصرف مورد استفاده اریترومایسین است که در درمان طیف وسیعی از بیماریها کاربرد دارد. این دارو جز ماکرولیدهاست و فرمول شیمیایی آنH H 67 NO13 و وزن ملکولی آن 94/733 گرم بر مول است.این آنتی بیوتیک با اتصال به زیر واحد 50 S ریبوزوم باکتریایی ممانعت کننده سنتز پروتئین هستند. لازم به ذکر است که پروتئینهای L15 و L16 در اتصال اریترومایسین به زیر واحد ریبوزوم نقش دارند. در پیکره اریترومایسین یک حلقه لاکتونی بزرگ وجود دارد که 13 کربنی است. همچنین یک قند آمین دار به نام دزز آمین دارد که با پیوند گلیکوزیدی به هسته لاکتونی متصل است. اریترومایسین یک ترکیب کریستالی بی رنگ است که در آب کم محلول است ولی در بسیاری از حلالهای آلی مانند استن به خوبی قابل حل است. اریترومایسین یک باز ضعیف است و طعم تلخی دارد. این دارو باکتریو استاتیک است ولی در غلظتهای بالا باکتریوساید میشود. این دارو برای درمان برنشیت، زخمهای عفونی،دیفتری، گلودرد،تب مخملک و … موثر است. بازار مصرف این دارو اکنون دارای رشد 6 تا 8 درصد افزایش تولید در سال میباشد. آمار مصرف آن در ایران در سال 89 ، 2/11 میلیارد تومان گزارش شده است.

اریترومایسین علیه ارگانیسمهای گرم مثبت نظیر استرپتوکوک، استافیلوکوک، پنوموکوک و ارگانیسمهای گرم منفی مثل نایسریا و بردتلا پرتوسیس موثر است.این دارو جایگزین مناسبی برای پنی سیلین در افراد آلرژیک نسبت به پنی سیلین است.  با توجه به این نکته تلاش برای بهینه سازی و کاهش قیمت روند تولید این دارو با اهمیت است و در این پژوهش سعی بر این شده که راه حلی برای کاهش قیمت و بومی سازی تولید این دارو پیدا شود. به طور کلی فرآیند تولید آنتی بیوتیکها شامل 5 مرحله اصلی است .آنچه در این پژوهش بیشتر مدنظر است ، تغییر در ترکیبات محیط کشت به کار رفته در مرحله تخمیر است. عمل تخمیر در فرمانتور یا بیوراکتور انجام میشود. یک فرایند تخمیری به روشهای غیر مداوم، مداوم و نیمه بسته انجام میشود.عواملی در طی یک فرایند تخمیر بیشترین اهمیت را دارند و محققان با تغییر در شرایط آنها سعی در بالا بردن بازده و کاهش هزینه های تولید دارند. این عوامل عبارتند از : ترکیبات محیط کشت، درجه حرارت، هوادهی، pH ، همزنی، دی اکسید کربن، کف، استرلیزه بودن محیط و ظروف.

در تهیه محیط کشت، تاکید زیادی روی کنترل کردن بهای مواد خام میشود. زیرا این مواد میتوانند تاثیر مهمی روی محصول نهایی بگذارند. از جمله معیارهای دیگر برای انتخاب مواد خام :

– حداکثر بازدهی محصول به ازای هر گرم سوبسترا فراهم کند.

– حداکثر غلظت محصول را فراهم کند و اجازه حداکثر سرعت تولید را بدهد.

– ارزان باشد و در طول سال با کیفیت یکسان و به راحتی در دسترس باشد.

– حداقل مشکلات را در جنبه های دیگر فرایند مخصوصا هوادهی و هم زدن و خالص سازی و استخراج و…. فراهم کند.

از جمله منابع گوناگونی که در محیط کشت تخمیر مورد استفاده قرار می گیرند منابع کربنی مثل عصاره مالت، نشاسته، دکسترین، روغن سویا  و منابع نیتروژنی هستند. نیتروژن غیر آلی بصورت سولفات آمونیوم به کار می رود. منابع نیتروژن آلی مثل اوره و پروتئین ها می باشد. بهینه سازی ترکیبات محیط کشت یکی از روشهای کارامد و عوامل موثر برای افزایش تولید فراورده های بیوتکنولوژیک می باشد و در این راه منابع نیتروژنی سهم زیادی دارند. کنجاله سویا و کنجاله کلزا به عنوان دو منبع نیتروژنی اصلی دارای یکسری ویژگی هایی هستند که باعث گردیده استفاده از آنها در صنعت تولید آنتی بیوتیک مقرون به صرفه باشد و موجب خودکفایی کشور در این زمینه میشوند. برخی از این ویژگی ها عبارتند از:

– ترکیب شیمیایی مناسب برای فراهم کردن منبع نیتروژنی فرمولاسیون محیط کشت تخمیر

– تولید فراوان سویا و کلزا در داخل کشور ( بومی سازی )

– ارزان و در دسترس بودن

3-1- ضرورت انجام تحقیق

از آنجا که اریترومایسین از جمله آنتی بیوتیک های مهم ، وسیع الطیف و پر کاربرد در کشور می باشد، لذا بومی کردن و مقرون به صرفه کردن فرآیند تولید آن ، از ضروریات انجام تحقیق می باشد.

:

امروزه تحقیق بر روی سلول­های بنیادی به دانش پیشرفته­ای تبدیل شده است که نه تنها در حیات علمی، بلکه در بعد اقتصادی نیز موثر قلمداد می­شود ]1[. سال­هاست که این تفکر در ذهن دانشمندان شکل گرفته که با توجه به امکان تقسیم سلولی آیا می­توان درمان را بر پایه این سلول­ها بنا نهاد. این تفکر و تحقیق به تدریج به طرف طب جدیدی سوق داده می­شود که از آن به عنوان reparative (regenerative) medicine نام برده می­شود] 2[. پر واضح است برای رسیدن به این هدف، درک کامل بیولوژی سلولی و ماهیت سلول­های بنیادی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. خصوصا” علی­رغم تحقیقات وسیع، هنوز ابهامات متعددی پیرامون نحوه عملکرد سلول­های بنیادی وجود دارد ]3[.

سلول­های بنیادی، سلول­های زایای غیر بالغ­اند که قادر به خود تکثیری (Self-renewal) هستند و از این طریق جمعیت سلولی خود را حفظ می­کنند]4[. هر سلول بنیادی در کنام یا نیچ تنظیمی خود قرار گرفته است. کنام یک سلول، مجموعه­ای از عوامل فیزیکی و شیمیایی است که سلول را احاطه کرده است. از اعمال مهم کنام سلول­های بنیادی، تنظیم توازن بین خود نوزایی و تمایز است. یکی از مکانیسم­های تنظیم کننده این توازن کنترل تقسیم متقارن و نامتقارن می­باشد. در تقسیم نامتقارن، از تقسیم سلول ­بنیادی دو سلول دختری ایجاد می­گردد که یکی در کنام باقی مانده و دیگری کنام را ترک کرده تا تعداد زیادی پیش­ ساز ایجاد نماید و در نهایت به سلول­های بالغ تمایز پیدا می­کنند. در عوض در تقسیم متقارن، دو سلول­دختری ایجاد می­گردد که هر دو در کنام باقی مانده و به صورت بنیادی باقی می­مانند] 5، 6[. بنابراین سلول­های بنیادی، سلول­های تمایز نیافته­ای می­باشند که توانایی خود تکثیری، تولید نسل تمایز یافته عملکردی و ترمیم بافت بعد از صدمه را دارا هستند ]7[.

سلول­های بنیادی بر اساس قابلیت تمایز به سه گروه تقسیم می­شوند:

همه توان: جزء اولین سلول­هایی هستند که در جنین شکل می­گیرند ( از تخمک لقاح یافته 1-3 روزه)،  قابلیت تمایز به انواع سلول­های ارگانیسم را دارند] 4[.

پر توان: از توده سلولی داخلی در مرحله بلاستوسیست 100تا 200 سلولی منشاء می­گیرند. این سلول­ها دارای توانایی تمایز و تکثیر نامحدود هستند و قادرند به هر سه لایه سلولی تمایز یابند]7[.

چند توان: این گروه را سلول­های بنیادی بالغ و یا سلول­های بنیادی سوماتیك نیز می‌نامند که بصورت خاموش و غیر متعهد حفظ می­شوند تا در آینده و بر اساس نیاز فعال شده و به سایر دودمان­های مربوط به همان بافت تمایز یابند]8[، به عنوان مثال سلول­های بنیادی خونساز در مغز استخوان به تمام انواع سلول­های خونی مانند گلبول‌های قرمز، لنفوسیت‌های B وT  و … تمایز می‌یابند [9،10[.

سلول­های بنیادی از لحاظ منشاٴ به دو دسته­ی، سلول­های بنیادی جنینی (ESCs) و سلول­های بنیادی بالغ تقسیم می­شوند. از آنجا که استفاده از سلول­های بنیادی جنینی با مسائل اخلاقی و قانونی بسیار مواجه است و یا پیوند این سلول­ها خطر ایجاد بافت توموری را در پی خواهد داشت ]7،11[، بنابراین کلید حل این مشکل به دست آوردن منبع عظیمی از سلو­ل­هاست به گونه­ای­که قابلیت تمایز بالایی داشته باشد و قادر باشند به دفعات نامحدودی در محیط کشت تکثیر شوند تا تعداد کافی سلول قابل دسترس برای پیوند و یا هر کاربرد درمانی و پژوهشی فراهم آورد]4[.

سلول­های بنیادی مزانشیمی از مهم­ترین سلول­های بنیادی بالغ است. این سلول­ها اولین بار توسط مطالعات Friedenstein  و Petrokova در سال 1966 استخراج شدند ]12[. سلول­های بنیادی مزانشیمی توان تمایز به چندین دودمان سلولی ازجمله استخوان، عصب، غضروف و كبد را دارند] 13 .[این سلول­ها به عنوان یك منبع ایده­آل برای سلول درمانی، ژن درمانی و به عنوان ابزاری برای درمان بیماری­های مادرزادی محسوب می­گردند] 14[. گزارش­هایی مبنی بر استفاده از این سلول­ها در مدل­های حیوانی برای درمان جراحات نخاعی] 15،16[، سكتة مغزی ]17 [و پاركینسون] 18 [وجود دارد.

1-1- سلول­های بنیادی جنینی

اولین تحقیقات در زمینه  ESCs در دهه 1960 شروع شد، هنگامیکه Finch و   Ephrussii درسال1960 ، سلول­های سرطانی جنینی چند توان را از سلول­های زایای سرطانی تمایز نیافته انسان و موش جدا کردند] 19.[

این سلول­ها اولین بار در سال1981 از توده سلولی داخلی جنین موش جدا سازی شدند، سپس در سال 1998، سلول­های بنیادی جنینی انسان استخراج شدند] 20،10.[ سلول­های بنیادی جنینی فعالیت تلومرازی شدیدی دارند و قادرند به طور نامحدودی تقسیم شوند، به گونه‌ای كه سلول­های بنیادی جنینی انسانی را می‌توان در شرایط محیط كشت تا بیش از یكسال به صورت تمایز نیافته حفظ كرد و جمعیت آنرا به 80 برابر رساند] 10.[  حضور آلکالین فسفاتاز و تلومراز و بیان نشانگر اختصاصی SSEA-1 از ویژگی­های اختصاصی سلول­های بنیادی جنینی می­باشد] 21.[

 این سلول­ها از توده سلولی داخلی بلاستوسیست جداسازی می­شوند که دارای توانایی تمایز و    تکثیر نامحدود هستند و قادرند به هر سه لایه سلولی تمایز یابند، این ویژگی را Pluripotent  می­نامند. محققین اولین بار این سلول­ها را از mice  و اخیرا” از انسان و پریمات­ها جداسازی کرده­اند] 22، 23[. یک نکته مورد توجه در ارتباط با سلول­های بنیادی جنینی موش این است که این سلول­ها پس از آنکه در محیط کشت و شرایط آزمایشگاهی قرار می­گیرند، تکثیر شده و بعد از پیوند به جنین­ در مرحله قبل از کاشته شدن، ویژگی پلوری­پوتنتی خود را حفظ کرده و قادرند انواع بافت­های تمایز نیافته با منشا اکتودرمال، مزودرمال و اندودرمال را تولید کنند ]7، 24[ مشابه همین ویژگی­ها در سلول­های بنیادی جنینی انسان نیز دیده شده است ]7[. بنابراین گرچه سلول­های بنیادی جنینی از قدرت تكثیر و تمایز بالایی برخوردارند اما كاربرد این سلول­ها با موانع اخلاقی و قانونی همراه بوده و پاسخ ایمنی را در فرد گیرنده افزایش می‌دهند [7،11،10]. علاوه بر آن وقتی سلو­ل­های بنیادی جنینی انسان یا موش به حیوانات  متولد شده پیوند زده می­شودند تولید تومور می­کنند که حاوی انواع متفاوتی از بافت­ها شامل: پوست، مو و عضله می­باشد که تراتوما نامیده می­شود ]25[، حضور سلول­هایی از سه لایه جنینی در این تومور، نشان دهنده ظرفیت تمایزی بالای این سلول­هاست بنابراین استفاده درمانی از این سلول­ها با مشکلاتی همراه است]7[.

2-1- سلول­های بنیادی بالغ

سلول­های بنیادی بالغ، سلول­های سوماتیکی هستند که در بافت بالغ حضور دارند و قادرند به سلول­های بنیادی بالغ، سلول­های سوماتیکی هستند که در بافت بالغ حضور دارند و قادرند به سلول­های بافتی که از آن منشا می­گیرند، تمایز یابند. این سلول­ها را می‌توان در بافت­هایی مثل استخوان تیغه‌ای (ترابكولار)، بافت چربی، مغز، سینوویوم، عضله اسكلتی، ریه، طحال، كبد، كلیه، مغز استخوان، غضروف، قلب، پوست، دندان­های شیری و سلول­های اطراف عروق مربوط به ژله‌ وارتون بند ناف انسان نیز مشاهده نمود [14،26]. یکی از نکات مهم در مورد سلول­های بنیادی بالغ این است که تعداد آن­ها در هر بافتی محدود است. این سلول­ها در حالت عادی در ناحیه خاصی از هر بافت به صورت خاموش به حالت تقسیم نشده وجود دارند و قادرند تحت شرایط فیزیولوژیك یا بدنبال ایجاد ضایعه، به سلول­های بافتی كه در آن قرار دارند تمایز یابند و بافت آسیب دیده را ترمیم كنند و یا تحت شرایط خاصی نیز به به سلول­های دیگری كه مربوط به آن بافت خاص نمی‌باشد تمایز می‌‌یابند، به این ویژگی Trans-differentiation و یا Adult­ stem cell plasticity می‌گویند [3،27،28].

Ferrari و همکارانش در سال 1998 اولین بار differentiatio Trans- سلول­های BMSCs  را به سلول­های عضلانی و در همان سال Shi و همکارانش تولید سلول­های اندوتلیال از BMSCs را گزارش دادند]29،30[.Petersen  تولید سلول­های کبدی از مغز استخوان را بعد از آسیب کبدی و Brazelton و همکارانش در سال 2000  تولید نورون از  BMSCs را گزارش دادند ]31،32 .[در سلول­های استخراج شده از بافت­های دیگر مانند عضله اسکلتی ]33 [و مغز ]34 [نیز این قابلیت تمایزی مشاهده شده است. امروزه فناوری سلول­های بنیادی و قابلیت تمایز آن­ها به انواع سلول­های بالغ و همچنین استفاده از آن­ها در درمان بیماری­ها به طور روز افزونی در حال پیشرفت بوده که امیدواری­هایی را در جهت ایجاد روش­های مبتنی بر سلول درمانی به عنوان یک جایگزین مناسب برای پیوند اندام کامل ایجاد نموده است.

1 progenitor

2  Niche

3 symmetric

4 asymmetric

1 Totipotent

2 Pluripotent

3 Inner cell mass

4 Multipotent

5 adult Stem Cell

6 Embryonic Stem Cell

:

انگل لیشمانیا یک پروتوزوای جنس لیشمانیا یک پاتوژن داخل سلولی است که می تواند باعث ایجاد طیف وسیعی از بیماری های انسانی از یک زخم پوستی ساده تا عفونت های احشایی شود که با گزش پشه خاکی آلوده به میزبان پستاندار از جمله انسان منتقل می­شود(99).

به بیماری­های حاصل از انگل های جنس لیشمانیا، لیشمانیازیس گفته می­شود. این بیماری در 88 کشور در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری جهان گسترش یافته است و اینک 12 میلیون نفر به این انگل مبتلا می باشند و350 میلیون نفر در خطر ابتلا به این بیماری قرار دارند. با وجود کوشش هایی که برای مبارزه با بیماری انجام شده، سالیانه 1 تا 2 میلیون مورد جدید جهانی گزارش می شود ، که 5/1 میلیون مورد از نوع جلدی و500هزار نفر از انواع احشایی می­باشد. در انسان بیماری به سه فرم بالینی جلدی (CL)[1]، جلدی مخاطی (ML)[2] و احشایی (VL)[3] بروز می­کند(57،83).

عفونتهای پارازیتی مثل لیشمانیوز می توانند در  بیماریهای ایمنوساپرس کننده مثلHIV پدیدار شود. عفونت توأم این بیماری­ها با لیشمانیوز بعنوان یک تهدید جدی در کشورهایی است که هر دو عامل پاتوژنیک را دارند( 106).

سازمان بهداشت جهانی آن را  در زمره 8 بیماری مهم انگلی دنیا با شیوع بالا در جهان قرار داده است. کنترل این بیماری از اولویتهای سیستم بهداشتی و درمانی جهان است و نیز از اولویتهای تحقیقاتی انیستیتو پاستور ایران نیز می­باشد(49).

افراد در تمام سنین در معرض ابتلا به این بیماری می باشند. بیش از %90 موارد ابتلا به لیشمانیای پوستی در کشورهای افغانستان، عراق، پرو، عربستان سعودی و متأسفانه ایران گزارش شده است( 47). این انگل امروزه بصورت انگلی فرصت طلب در افراد دچار نقص ایمنی درآمده است و به دلیل اینکه در ایران نیز موارد ابتلا به آن زیاد می باشد، لذا لازم است در زمینه شناخت بیشتر خود انگل و راه­های مقابله با آن مطالعات وسیعتری صورت گیرد.

فصل اول: کلیات

تعریف بیماری لیشمانیوز:

انگل پروتوزوای جنس لیشمانیا  یک پاتوژن داخل سلولی است که می تواند باعث بروز طیف وسیعی از بیماری های انسانی از یک زخم پوستی تا عفونت های احشایی شود. این انگل­ها با گزش پشه خاکی آلوده به میزبان پستاندار از جمله انسان منتقل می­شود( 47). این بیماری در نواحی روستایی و شهری بیشتر نقاط کشور وجود دارد. ناقل بیماری تنها یک سوم اندازه پشه معمولی است و به سختی با چشم دیده می شود. انسان در نوع شهری لیشمانیوز (سالک شهری) به عنوان میزبان اصلی محسوب می شود و به ندرت اتفاق می افتد که از مادر باردار به جنین یا با انتقال خون یا سوزن آلوده سرایت کند( 47).

این بیماری در انسان می تواند به اشکال مختلف بروز نماید و در مورد فرم احشایی در صورت عدم درمان حتی به مرگ منجر گردد(29،17). ژنوم این انگل در سال 2002 حدود 32 مگا باز ژنوم و8500 ژن تخمین زده شد که با ترجمه آنها بیشتر از 10000 پروتئین حاصل خواهد شد(16).

یکی از خصوصیات مهم انگل لیشمانیا، رشد و تکثیرآن در درون فاگولیزوزوم­های ماکروفاژها است. تعداد کمی از میکروارگانسیم ها قادرند که تحت چنین شرایطی ودر مجاورت انواع آنزیم های هیدرولیتیک زندگی کنند. بنابراین مراحلی که منجر به ورود انگل به درون فاگولیزوزوم می­گردد از اهمیت خاصی برخوردار است(77).

میزبان مهره دار برای انگل شامل میزبان پستاندار وخزنده است که میزبان پستاندار شامل انسان، سگ، سگ سانان و برخی جوندگان ودیگر جانوران وحشی می باشد. لیشمانیوزها عموما توسط گونه های پشه خاکی منتقل می شوند. ناقل این انگل ها در دنیای قدیم (همه قاره ها بجز آمریکا) پشه خاکی های متعلق به جنس فلوبوتوموس می باشد و در دنیای جدید گونه های مختلف پشه خاکی های ماده از جنس لوتزومیا
می­باشد(20،92،69،101).

عامل بیماری­زایی در لیشمانیوز، یعنی لیشمانیا، از راسته کینتوپلاست داران است که برحسب سیر تکاملی و محیط زیست خود به دو شکل بی تاژک یا آماستیگوت (یا جسم لیشمن) در درون سلولهای سیستم رتیکولواندوتلیال مهره داران مانند ماکروفاژها و شکل تاژکدار پروماستیگوت (یا لیپومونادی) در درون بدن پشه خاکی ناقل و محیط کشتهای مصنوعی مثل NNN[1] دیده می­شود (3).

2-1-1- تاریخچه لیشمانیوز در جهان

کانینگهام[1] در سال 1885 در فرانسه ترشحات زخم پوستی بیماری را که به آن تاول دهلی می گفتند، مورد مطالعه قرار دارد. این محقق، ماکروفاژهای میزبان را انگل آمیبی پنداشته و اجسام داخل ماکروفاژها را هاگ (اسپور) تصور کرده بود(64). رایت اجسامی شبیه به آنچه کانینگهام گزارش داده بود در زخم پوستی دختری که از ارمنستان به بوستون مهاجرت کرده بود مشاهده کرد. او این انگل را هلیکوزوماتروپیکوم نامید و فکر می کرد که متعلق به گروه میکروسپوریدیا باشد(3و18). در سال 1900 لیشمان[2] در طحال سربازی که از تب دام دام[3] در هندوستان مرده بود اجسام بیضی شکلی را در داخل سلول های بزرگی مشاهده کرد (دام دام شهری است که بیماری لیشمانیوزاحشائی در آن دیده شده بود). لیشمان نتیجه مطالعات خود را در سال1903 منتشر ساخت.

در همین سال دونووان[4]  در مدرسه هندوستان اجسامی شبیه به آن چه لیشمان در بیماری دام دام یافته بود در طحال بیمارانی که مبتلا به تب های نامرتب می­شدند مشاهده کرد. امروزه به تب دام و سایر بیماری های شبیه به آن لیشمانیوز احشایی یا کالاآزار گفته می­شود. راس  نیز در سال 1903 جنس لیشمانیا را معرفی کرد. لاوران ومسنیل در همان سال نام لیشمانیا دونووانی را به عنوان عامل بیماری کالا آزارپیشنهاد کردند. سپس تشابه شکل انگل زخم شرقی وعامل کالاآزار تایید گردید و لوهه در سال 1906 نام لیشمانیا تروپیکا را برای عامل زخم شرقی و یا سالک پیشنهاد کرد(53،95).  ونیون در سال 1911 خاطر نشان ساخت که فلبوتوم ممکن است ناقل بیماری های ناشی از لیشمانیا باشد. ولی 30 سال گذشت تا نظریه ونیون توسط آدلر  به اثبات رسید. این محققین نشان دادند که فلبوتوموس پاپاتاسی در حقیقت ناقل لیشمانیا تروپیکا به انسان است وسوامینات  و همکاران ملاحظه کردند که فلبوتوموس آرجنتیپس  ناقل لیشمانیا دونووانی است(86،87،93).

3-1-1- تاریخچه لیشمانیوز در ایران

در کتاب قانون ابوعلی سینا در مورد زخمی به نام جیرونیه یا خیرونیه که درمان مشکلی دارد و در برابر داروهای گوناگون مقاومت می کند بحث شده است. در شرح اسباب ملانفیس از بیماری ای به نام شلیم نام برده شده که تظاهرات آن با زخم سالک مشابه است (3).

در اوایل قرن بیستم مطالعات کاملی درباره لیشمانیوز پوستی در تهران توسط دکتر پولاک که یکی از اساتید پزشکی مدرسه دارالفنون بود، انجام گرفت. وی شرح جامعی درباره بیماری سالک نوشت.

در سال 1916 گاشه از دیگر اساتید پزشکی دارالفنون 21 سگ را در تهران مورد مطالعه قرار داد که 15 سگ به سالک مبتلا بودند.

از  سال 1320 به بعد محققان ایرانی نظیر دکتر انصاری، دکتر مفید و دکتر ندیم در مورد اپیدمیولوژی، خصوصیات آزمایشگاهی انگل، گونه های پشه خاکی مناطق آلوده و درمان انواع سالک در نقاط مختلف ایران مطالعات و آزمایشاتی را انجام دادند(9). در 1328 برای نخستین بار دکتر پویا در مقاله ای سه مورد بیماری را که از لحاظ بالینی و آزمایشگاهی تشخیص آنها قطعی بود معرفی کرد و وجود کالاآزار در ایران را اعلام نمود.

از سال 1328 تا 1340تعداد 24 مورد کالاآزار از نقاط مختلف کشور نظیر تهران، تنکابن، آبادان، شیراز و نیشابور گزارش شد. از 1340 به بعد موارد بیشتری از بیماری بخصوص در استان فارس و بین عشایر بصورت تک گیر مشاهده شد. در فاصله سالهای 1353 تا 1358 فقط در بیمارستانهای وابسته به دانشگاه شیراز 131 مورد کالاآزار گزارش شد که اکثر بیماران اطفال زیر 7 سال بودند(2.3).

مطالعاتی که در سالهای 1364 تا 1368 در مشکین شهر استان اردبیل انجام گرفت نشان داد که بیماری در این مناطق از سالها قبل به صورت اندمیک (بومی) وجود داشته است و ممکن است در سالهای اخیر به صورت اپیدمی بروز کرده است. زیرا در این مدت بیش از 600 مورد کالاآزار از استان اردبیل تشخیص داده شد که 520 مورد آن در شهرستان مشکین شهر بوده است(2،6).

[1]-  Cuningham

[2] -leishman

[3] -Dum Dum fever

[4] -Charls Donovan

[1]- Novy- McNeal- Nicolle

[1] -Cutaneous Leishmaniasis

[2]-mocusal leishmanianiasis

[3] -visceral leishmaniasis