Molecular genetic and biochemical markers of congenital spinal deformities

AIM OF THE STUDY — substantiation of molecular genetic markers of the study to determine the severity of the course of congenital spinal deformities and address issues related to the choice of treatment tactics for this category of patients.

MATERIALS AND METHODS. Based on the analysis of the clinical and radiological features of various types of congenital malformations in 50 patients, a molecular genetic study was conducted to determine the detoxification gene polymorphisms GSTT1, GSTM, GSTP1 (lle105Val), GSTP1 (Ala114Val) and gene mutations responsible for the growth rate and structure of the vertebrae and intervertebral discs — genes NOXD, RUNX2, CHST3, DLL3, MESP2, LFNG, HES7, and also studied the biochemical parameters of blood: Zn, P, Ca, Cu, Se, Ag and heavy metals (Pb, Cd) in biological substrates (blood serum).

RESULTS. In 23 operated children, a genetic study revealed the absence of a detoxification gene in 20 cases, which coincided with changes in the biochemical composition of blood in at least two reference values of the elements. If in each biochemical study there are at least two values located at the border or outside the reference, and when conducting a genetic study, the presence of “mutant” alleles in one of the detoxification genes in the same cases, or their complete absence, we can evaluate the course of the disease as aggressive, requiring surgical treatment. The question of the need for surgical treatment should be posed taking into account clinical data. In the presence of mutations in the genes responsible for the growth rate and structure of the vertebrae and intervertebral discs — the RUNX2, CHST3, DLL3, MESP2, LFNG, HES7, HOXA11, HOXD13 genes, the attitude to the indications of emergency surgery for such a patient should be as careful as possible, since the above genes are responsible for the development of connective tissue, which may entail the presence of another congenital pathology, not demonstrative, but sharply increasing operational risks.

CONCLUSION. 1. The main molecular genetic markers for congenital spinal deformity are detoxification gene polymorphisms, as well as their relationship with blood biochemical parameters and heavy metals in biological substrates. 2. The accuracy of the method is 86.9%. It can be used in deciding on the choice of treatment for congenital spinal deformities.

1. Виссарионов, С. В. Исследование полиморфизмов генов COL1A1 и BDR у детей со сколиозом / С. В. Виссарионов, В. И. Ларионова, И. В. Казарян, А. Н. Филиппова, М.М. костик, А. Н. Войтович, Е. В. Ротчева // Ортопедия, травматология и восстановительная хирургия детского возраста. — 2017. — Т.V. — Вып.1. — С. 5–12.

2. . Тесаков Д. К. Изменения в пластической анатомии туловища у пациентов с тяжелыми прогрессирующими сколиотическими деформациями позвоночника / Д. К. Тесаков, Д. Д. Тесакова // Хирургия позвоночника — 2008, № 4. — C. 13–19.

3. Cotrel, Y. Traction in the treatment of vertebral deformity. //J. Bone Jt. Surg. — 1975. — № 57В. — P. 260–266.

4. Голдырев, А. Ю. Анализ клинико-рентгенологических признаков сколиоза у детей (диференциальная диагностика прогнозирование течения): Дисс..канд.мед.наук. — Тула, 2004.—С.138.

5. Казьмин А. И. Патогенетическое обоснование для раннего профилактического лечения сколиозов / А. И. Казьмин // Материалы II съезда травматологов-ортопедов Белоруссии. — Минск, 1972. — С. 264–270.

6. . Корж Н. А. Современные технологии консервативного и хирургического лечения сколиоза / Н. А. Корж, А. А. Мезенцев // Здоров’я Украïни. — 2011. — № 7. —С.54–55.

7. Кузнецов С. В. Генетические маркеры идиопатического и врожденного сколиозов и диагноз предрасположенности к заболеванию: обзор литературы / С. В. Кузнецов, М. В. Михайловский, М. А. Садовой, А. В. Корель, Е. В. Мамонова // Хирургия позвоночника. —2015. — Т. 12, № 1. — С. 27–35.

8. Gregor, M. C. Common polymorphisms in human lysyl oxidase genes are not associated with the adolescent idiopathic sco-liosis phenotype / M. C. Gurnett, C. Aю Dobbs, et al. // BMC Med Genet. — 2011.- Vol. 12, № 2, — Р. 1186–1191.

9. Miller N. H. Linkage analysis of genetic loci for kyphoscoliosis on chromosomes 5p13, 13q13.3, and 13q32./ N. H. Miller, B.C., C. M. Justice, et al. // Am J Med Genet A, — 2006. — № 1— P. 1059–1068.

10. Марукович, Е. И. Эмиссионный спектральный анализ / Е. И. Марукович, А. Г. Непокойчицкий. — Минск: Беларуская навука, 2013. — 307 с.

11. Чегринцев, С. Н. Атомно-абсорбционный анализ / С. Н. Чегринцев. — Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. — 44 с.

12. Risser J. C. The iliac apophysis: an invaluable sing in the managment of scoliosis / J. C. Risser // J Orthop Res. — 1988. — № 11. — P. 181–188.

13. Бейзель, Н. Ф. Атомно-абсорбционная спектрометрия: Учебное пособие / Н. Ф. Бейзель. — Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 2008. — 72 с.

14. Дудин М. Г. Использование современных достижений молекулярной генетики в ортопедической практике / М. Г. Дудин, М. В. Асеев, О. Л. Белоног // Оптимизированные технологии илиагностики и лечения в детской травматологии и ортопедии. Ошибки и осложнения: материалы симпозиума детских травматологов и ортопедов. Ошибки и осложнения: материалы симпозиума детских травматологов-ортопедов России. — Волгоград, 2003. — С. 194–196.

15. Хальчицкий, С. Е. Моллекулярно-генетический анализ и выявление прогресирующего течения врожденной деформации позвоночника у детей раннего возраста (предварительные результаты) / С. Е. Хальчицкий, М. В. Согоян, С. В. Виссарионов, А. Г. Баиндурошвили, Д. Н. Кокушин, А. Н. Филиппова // Международный журнал прикладных и фундоментальных исследований.—2017. — № 12. — С. 292–296.

16. Виссарионов, С. В. Полиморфизм генов костного метаболизма и остеогенеза у детей с деформациями позвоночника / С. В. Виссарионов, Д. Н. Кокушин, А. Н. Филиппова, М. М. Костик, В. И. Ларионова // Международный журнал прикладных и фундоментальных исследований.—2017. — № 4. — С. 342–345.