مروری بر عوامل شیمیایی دخیل در ناهنجاری‌های کروموزومی در جنگهای نظامی

نوع مقاله : مروری

نویسنده

مرکز تحقیقات ژنتیک انسانی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه الله، تهران، ایران

چکیده

تغییرات کروموزومی ناپایداری ژنتیکی را تولید می­کند که علت اصلی بسیاری از بیماری­هاست. آنالیز هر نوع تغییر کروموزومی در حوزه علم سیتوژنتیک قرار می­گیرد. تغییرات کروموزومی را می­توان به دو قسمت ساختاری و تعدادی تقسیم نمود که هر دو دسته در ایجاد بسیاری از بیماری­ها به ویژه در تولید سرطان نقش مهمی دارند. امروزه غالب آنالیزهای سیتوژنتیکی توسط روش­های سنتی (همچون کاریوتایپ و باندینگ و آزمایش میکرونوکلئی) و همچنین روشهای مدرن (همچون M-FISH، SKY، و CGH) انجام می­پذیرد. عوامل ایجاد کننده ناهنجاری­های کروموزومی را می­توان به دو دسته خارجی و داخلی تقسیم بندی نمود. عوامل خارجی که در ایجاد ناهنجاری در جنگ­ها نقش مهمی را ایفا می­نمایند را می­توان به دو دسته فیزیکی (مشتمل بر انواع متفاوتی از اشعه­ها) و عوامل شیمیایی تقسیم بندی کرد. در این مطالعه، مروری کلی بر مدل عمومی نحوه ایجاد ناهنجاری در کروموزوم­ها و با تاکید بر نحوه ایجاد ناهنجاری­ها به وسیله عوامل شیمیایی می­پردازیم. بر طبق این مدل عمومی، هر دور همانندسازی DNA بعدی می­تواند هرگونه ناهنجاری موجود را در صورت ترمیم نشدن به صورت بالاتری از شکل خود تبدیل نماید. این تئوری عمومی را می­توان در مورد مواد شیمیایی نیز استفاده نمود که بر طبق آن مواد شیمیایی به وجود آورنده ناهنجاری­های کروموزومی از نظر تاثیراتی که ایجاد می­نمایند، به دو دسته غیر تاخیری و تاخیری قابل تقسیم می­باشند. ترکیبات شیمیایی غیرتاخیری، گپ­ها و شکست­ها و ترکیبات شیمیایی تاخیری، تغییرات کروماتیدی را ایجاد می­کنند. در پایان، به بررسی اجمالی انواع مواد شیمیایی مورد استفاده قرار گرفته در جنگ­های نظامی واقع شده در دنیا (مشتمل بر عامل پرتقالی رنگ، اورانیم ضعیف شده، و گاز خردل) و تاثیرات سیتوژنتیکی و ناهنجاری­های کروموزومی ایجاد شده توسط آنها خواهیم پرداخت.

کلیدواژه‌ها


1. Hunt P. Errors and Insight: Intentional and accidental studies of human chromosome abnormalities. Reproduction. 2019; [Epub ahead of print] 2. Ansari MH, Irani S, Edalat H, Amin R, Roushandeh AM. Deregulation of miR-93 and miR-143 in human esophageal cancer. Tumor Biology. 2016;37(3):3097-103. 3. Edalat H, Sadeghizadeh M, Jamali Zavarehei M. Codon 12 K-ras mutation detection in Iranian patients with colorectal cancer using PCR-RFLP method. Pathobiology Research. 2010;9:33-8. 4. Bender MA, Griggs HG, Bedford JS. Mechanisms of chromosomal aberration production III. Chemicals and ionizing radiation. Mutation Research/ Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 1974; 23(2):197-212. 5. Iliakis G, Wang H, Perrault A, Boecker W, Rosidi B, Windhofer F, et al. Mechanisms of DNA double strand break repair and chromosome aberration formation. Cytogenetic and genome research. 2004; 104(1-4):14-20. 6. Kamiguchi Y, Tateno H. Radiation-and chemical-induced structural chromosome aberrations in human spermatozoa. Mutation research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2002;504(1-2):183-91. 7. Moore RC, Bender MA. Time sequence of events leading to chromosomal aberration formation. Environmental and molecular mutagenesis. 1993;22 (4): 208-13. 8. Revich B, Aksel E, Ushakova T, Ivanova I, Zhuchenko N, Klyuev N, et al. Dioxin exposure and public health in Chapaevsk, Russia. Chemosphere. 2001;43(4-7):951-66. 9. Puga A, Ma C, Marlowe JL. The aryl hydrocarbon receptor cross-talks with multiple signal transduction pathways. Biochemical pharmacology. 2009;77(4): 713-22. 10. Golikov S, Rumak V, Sofronov G, Umnova N. Long-term ecological and genetic consequences of use of dioxin-containing environmental agents. Vestnik Rossiiskoi akademii meditsinskikh nauk. 1998(1):42-50. 11. Xinh PT, Vu HA, Van Man H, Tri NK, Binh NT, Nghia H, et al. Unique secondary chromosomal abnormalities are frequently found in the chronic phase of chronic myeloid leukemia in southern Vietnam. Cancer genetics and cytogenetics. 2006; 168(1):59-68. 12. Kantarjian H, Talpaz M. Definition of the accelerated phase of chronic myelogenous leukemia. Journal of Clinical Oncology. 1988;6(1):180-2. 13. Sandberg AA, Hossfeld DK, Ezdinli EZ, Crosswhite LH. Chromosomes and causation of human cancer and leukemia. VI. Blastic phase, cellular origin, and the Ph1 in CML. Cancer. 1971; 27(1):176-85. 14. Mitelman F, Levan G, Nilsson P, Brandt L. Non‐random karyotypic evolution in chronic myeloid leukemia. International journal of cancer. 1976;18(1): 24-30. 15. Kantarjian HM, Keating MJ, Talpaz M, Walters RS, Smith TL, Cork A, et al. Chronic myelogenous leukemia in blast crisis: analysis of 242 patients. The American journal of medicine. 1987;83(3):445-54. 16. Miller AC, McClain D. A review of depleted uranium biological effects: in vitro and in vivo studies. Reviews on environmental health. 2007; 22 (1): 75-89. 17. Xie H, LaCerte C, Thompson WD, Wise Sr JP. Depleted uranium induces neoplastic transformation in human lung epithelial cells. Chemical research in toxicology. 2009;23(2):373-8. 18. McClain DE, Benson K, Dalton T, Ejnik J, Emond C, Hodge S, et al. Biological effects of embedded depleted uranium (DU): summary of Armed Forces Radiobiology Research Institute research. Science of the Total Environment. 2001;274(1-3):115-8. 19. McDiarmid MA, Engelhardt SM, Oliver M, Gucer P, Wilson PD, Kane R, et al. Health surveillance of Gulf War I veterans exposed to depleted uranium: updating the cohort. Health physics. 2007;93(1):60-73. 20. Miller A, Fuciarelli A, Jackson W, Ejnik E, Emond C, Strocko S, et al. Urinary and serum mutagenicity studies with rats implanted with depleted uranium or tantalum pellets. Mutagenesis. 1998;13(6):643-8. 21. Mitchel R, Jackson J, Heinmiller B. Inhaled uranium ore dust and lung cancer risk in rats. Health physics. 1999;76(2):145-55. 22. Squibb KS, Gaitens JM, Engelhardt S, Centeno JA, Xu H, Gray P, et al. Surveillance for long-term health effects associated with depleted uranium exposure and retained embedded fragments in US veterans. Journal of occupational and environmental medicine. 2012;54(6):724-32. 23. McDiarmid MA, Albertini RJ, Tucker JD, Vacek PM, Carter EW, Bakhmutsky MV, et al. Measures of genotoxicity in Gulf war I veterans exposed to depleted uranium. Environmental and molecular mutagenesis. 2011;52(7):569-81. 24. Bakhmutsky MV, Squibb K, McDiarmid M, Oliver M, Tucker JD. Long-term exposure to depleted uranium in Gulf-War veterans does not induce chromosome aberrations in peripheral blood lymphocytes. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2013;757(2):132-9. 25. Duchovic RJ, Vilensky JA. Mustard gas: its pre-World War I history. Journal of chemical education. 2007;84(6):944. 26. Alvanegh AG, Edalat H, Fallah P, Tavallaei M. Decreased expression of miR-20a and miR-92a in the serum from sulfur mustard-exposed patients during the chronic phase of resulting illness. Inhalation toxicology. 2015;27(13):682-8. 27. Terrill WA. Libya and the Quest for Chemical Weapons. Journal of Conflict Studies. 1994;14(1). 28. Nikitin MBD, Kerr PK, Feickert A, editors. Syria's chemical weapons: issues for congress2013: library of congress Washington dc congressional research service. 29. Aasted A, Darre E, Wulf HC. Mustard gas: clinical, toxicological, and mutagenic aspects based on modern experience. Annals of plastic surgery. 1987;19(4):330-3. 30. Smith KJ, Hurst CG, Moeller RB, Skelton HG, Sidell FR. Sulfur mustard: its continuing threat as a chemical warfare agent, the cutaneous lesions induced, progress in understanding its mechanism of action, its long-term health effects, and new developments for protection and therapy. Journal of the American Academy of Dermatology. 1995;32 (5):765-76. 31. Nishimoto Y, Burrows B, Miyanishi M, Katsuta S, Shigenobu T, Kettel LJ. Chronic obstructive lung disease in Japanese poison gas workers. American Review of Respiratory Disease. 1970;102(2):173-9. 32. Scholz R, Woods A. RELAPSING AND CHRONIC OCULAR LESIONS: Following Mustard Gas (Dichloroethyl Sulfide) Burns. Archives of Ophthalmology. 1947;37(2):139-48. 33. Alvanegh AG, Tavallaei M, Edalat H. Evaluating the Epigenetic Effects of the miR17/92 Cluster in Noninvasive Screening of Genetically-Based Respiratory Diseases. Journal of Military Medicine. 2018;20(1):116-26. 34. Alvanegh AG, Tavallaei M, Edalat H. Severe Decline in Mir-20a and Mir-92a in the Context of the Mir-17-92 Cluster: Ideal Biomarkers of Various COPD Subtypes. Acta Medica Iranica. 2019;57(1): 17-26. 35. Thomsen AB, Eriksen J, Smidt-Nielsen K. Chronic neuropathic symptoms after exposure to mustard gas: a long-term investigation. Journal of the American Academy of Dermatology. 1998;39(2): 187-90. 36. Azizi F, Keshavarz A, Roshanzamir F, Nafarabadi M. Reproductive function in men following exposure to chemical warfare with sulphur mustard. Medicine, Conflict and Survival. 1995;11(1):34-44. 37. Iravani S, Rahnavardi M, Gorouhi F, Gorouhi F. Repeated gastrointestinal malignancies in a victim of sulfur mustard gas attack. Indian journal of gastroenterology: official journal of the Indian Society of Gastroenterology. 2007;26(2):102. 38. Doi M, Hattori N, Yokoyama A, Onari Y, Kanehara M, Masuda K, et al. Effect of mustard gas exposure on incidence of lung cancer: a longitudinal study. American Journal of Epidemiology. 2011; 173(6): 659-66. 39. Zojaji R, Balali-Mood M, Mirzadeh M, Saffari A, Maleki M. Delayed head and neck complications of sulphur mustard poisoning in Iranian veterans. The Journal of Laryngology & Otology. 2009;123(10): 1150-4. 40. Yamakido M, Ishioka S, Hiyama K, Maeda A. Former poison gas workers and cancer: incidence and inhibition of tumor formation by treatment with biological response modifier N-CWS. Environmental health perspectives. 1996;104(3):485-8. 41. Ghanei M, Vosoghi AA. An epidemiologic study to screen for chronic myelocytic leukemia in war victims exposed to mustard gas. Environmental health perspectives. 2002;110(5):519-21. 42. Bennett RA, Behrens E, Zinn A, Duncheon C, Lamkin TJ. Mustard gas surrogate, 2-chloroethyl ethylsulfide (2-CEES), induces centrosome amplification and aneuploidy in human and mouse cells. Cell biology and toxicology. 2014;30(4):195-205. 43. Bhat K, Benton B, Rosenthal D, Smulson M, Ray R. Role of poly (ADP–ribose) polymerase (PARP) in DNA repair in sulfur mustard‐exposed normal human epidermal keratinocytes (NHEK). Journal of Applied Toxicology. 2000;20(S1):S13-S7. 44. Fukasawa K, Choi T, Kuriyama R, Rulong S, Woude GFV. Abnormal centrosome amplification in the absence of p53. Science. 1996;271(5256):1744-7. 45. Liu J-L, Ma H-P, Lu X-L, Sun S-H, Guo X, Li F-C. NF-κB induces abnormal centrosome amplification by upregulation of CDK2 in laryngeal squamous cell cancer. International journal of oncology. 2011;39 (4): 915-24. 46. Tong W, Yang Y, Cao W, Galendo D, Frappart L, Shen Y, et al. Poly (ADP-ribose) polymerase-1 plays a role in suppressing mammary tumourigenesis in mice. Oncogene. 2007;26(26):3857. 47. Ruff AL, Dillman III JF. Sulfur mustard induced cytokine production and cell death: Investigating the potential roles of the p38, p53, and NF‐κB signaling pathways with RNA interference. Journal of biochemical and molecular toxicology. 2010;24(3): 155-64. 48. Nasjleti CE, Spencer HH. Chromosome damage and polyploidization induced in human peripheral leukocytes in vivo and in vitro with nitrogen mustard, 6-mercaptopurine, and A-649. Cancer research. 1966;26(12 Part 1):2437-43.