Molecular genetic analysis of genes for detoxification and DNA repair in children with congenital deformities of the thoracic and lumbar spine

封面

如何引用文章

详细

Introduction. Spine congenital curvatures, which form from anomalies in the development of vertebral bodies, comprise 3.2% of the general structure of vertebral column deformities. Several such anomalies present during adolescence lead to severe and rigid curvature of the spinal column and are often accompanied by irreversible neurological disorders. The timely detection of the progressive forms of curvature and early surgical treatment are measures that prevent against neurological deficit development and gross congenital deformities of the spine in children. However, it is extremely difficult to predict the course of congenital spinal column deformation in infants based on clinical and radiological investigations alone. Therefore, the study of congenital malformation genetic markers is an essential and immediate task.

Materials and methods. Two hundred 1.2–16-year-old children with congenital deformities of the thoracic and lumbar spine were examined using clinical and radiation diagnostic methods. Molecular genetic studies were performed by analyzing several polymorphic regions in the genes for the first and second stages of detoxification and DNA repair, which are of clinical importance as predisposing factors in several congenital malformations. Polymorphisms were determined using the polymerase chain reaction (PCR) method. The results were determined using gel electrophoresis of DNA in a polyacrylamide gel.

Results and discussion. The polymorphisms of the genes CYP1A2, NAT2, GSTM1, GSTT1, GSTP1, XRCC1, XRCC3 and their frequency distributions among patients with congenital spine deformities (CSD) were studied. The results for each gene are presented in the digital diagrams, and their indicators are compared with the values of the control group.

Conclusion. In most patients (83%) with spinal congenital deformations, there were mutations of candidate genes in the homozygous state; however, the simultaneous carriage of several mutant alleles in patients with CSD was more than twice that in the control group. Children with multiple and combined defects in spine development noted the presence of more mutations in the genes for detoxification and DNA repair. The obtained results already assume to a certain extent the course of the spine congenital deformity in patients at an early age. However, the final evaluation and identification of molecular genetic criteria for the progressive course of spine congenital deformities in children requires further study.

作者简介

Marina Sogoyan

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

编辑信件的主要联系方式.
Email: sogoyanmarina@mail.ru

MD, Research Associate of the Genetic Laboratory of the Center for Rare and Hereditary Diseases in Children

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Sergey Khalchitsky

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: s_khalchitski@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1467-8739

MD, PhD, Research Associate of the Genetic Laboratory of the Center for Rare and Hereditary Diseases in Children

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Sergei Vissarionov

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: vissarionovs@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4235-5048

MD, PhD, Professor, Deputy Director for Research and Academic Affairs, Head of the Department of Spinal Pathology and Neurosurgery

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Dmitry Kokushin

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: partgerm@yandex.ru

MD, PhD, Senior Research Associate of the Department of Pathology of the Spine and Neurosurgery

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Alexandra Filippova

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: alexandrjonok@mail.ru

MD, PhD Student, Orthopedic and Trauma Surgeon of the Department of Spine Pathology and Neurosurgery

俄罗斯联邦, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

参考

  1. Виссарионов С.В., Картавенко К.А., Кокушин Д.Н., Ефремов А.М. Хирургическое лечение детей с врожденной деформацией грудного отдела позвоночника на фоне нарушения формирования позвонков // Хирургия позвоночника. – 2013. – № 2. – С. 32–37. [Vissarionov SV, Kartavenko KA, Kokushin DN, Efremov AM. Surgical treatment of children with congenital deformity of the thoracic spine with vertebral formation. Spine Surgery. 2013;(2):32-37. (In Russ.)]
  2. Виссарионов С.В., Кокушин Д.Н., Картавенко К.А., Ефремов А.М. Хирургическое лечение детей с врожденной деформацией поясничного и пояснично-крестцового отделов позвоночника // Хирургия позвоночника. – 2012. – № 3. – С. 33–37. [Vissarionov SV, Kokushin DN, Kartavenko KA, Efremov AM. Surgical treatment of children with congenital deformity of the lumbar and lumbosacral spine. Spine Surgery. 2012;(3):33-37. (In Russ.)]
  3. Виссарионов С.В., Кокушин Д.Н., Белянчиков С.М., Ефремов А.М. Хирургическое лечение детей с врожденной деформацией верхнегрудного отдела позвоночника // Хирургия позвоночника. – 2011. – № 2. – С. 35–40. [Vissarionov SV, Kokushin DN, Belianchikov SM, Efremov AM. Surgical treatment of children with congenital deformity of the upper thoracic spine. Spine Surgery. 2011;(2):35-40. (In Russ.)]
  4. Webster WS, Abela D. The effect of hypoxia in development. Birth Defects Res C Embryo Today. 2007;81(3):215-228. doi: 10.1002/bdrc.20102.
  5. Martínez-Frías ML, Bermejo E, Rodríguez-Pinilla E, Frías JL. Risk for congenital anomalies associated with different sporadic and daily doses of alcohol consumption during pregnancy: a case-control study. Birth Defects Res A Clin Mol Teratol. 2004;70(4):194-200. doi: 10.1002/bdra.20017.
  6. Vertebral Anomalies: Hemivertebra. In: Holmes LB. Common Malformations. New York: Oxford University Press; 2012. P. 283-289.
  7. Breen JG, Claggett TW, Kimmel GL, et al. Heat shock during rat embryo development in vitro results in decreased mitosis and abundant cell death. Reprod Toxicol. 1999;13(1):31-39. doi: 10.1016/S0890-6238(98)00056-2.
  8. Alexander PG, Tuan RS. Role of environmental factors in axial skeletal dysmorphogenesis. Birth Defects Res C Embryo Today. 2010;90(2):118-132. doi: 10.1002/bdrc.20179.
  9. Aberg A, Westbom L, Kаllеn B. Congenital malformation among infants who mothers had gestational diabetes or preexisting diabetes. Early Hum Dev. 2001;61(2):85-95. doi: 10.1016/S0378-3782(00)00125-0.
  10. Yashwanth R, Chandra N, Gopinath PM. Chromosomal Abnormalities among Children with Congenital Malformations. Int J Hum Genet. 2010;10(1-3):57-63. doi: 10.1080/09723757.2010.11886085.
  11. Prescott KR, Wilkie A. Genetic aspects of birth defects: new understandings of old problems Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2007;92(4):F308-F314. doi: 10.1136/adc.2004.062968.
  12. Black HA, Parry D, Atanur SS, et al. De novo mutations in autosomal recessive congenital malformations. Genet Med. 2016;18(12):1325-1326. doi: 10.1038/gim.2016.62.
  13. Lo CL, Zhou FC. Environmental alterations of epigenetics prior to the birth. Int Rev Neurobiol. 2014;115:1-49. doi: 10.1016/B978-0-12-801311-3.00001-9.
  14. Sparrow DB, Chapman G, Smith AJ, et al. A mechanism for gene-environment interaction in the etiology of congenital scoliosis. Cell. 2012;149(2):295-306. doi: 10.1016/j.cell.2012.02.054.
  15. Giampietro PF, Raggio CL, Blank RD, et al. Clinical, genetic and environmental factors associated with congenital vertebral malformations. Mol Syndromol. 2013;4(1-2):94-105. doi: 10.1159/000345329.
  16. Giampietro PF. Genetic aspects of congenital and idiopathic scoliosis. Scientifica (Cairo). 2012;2012:1-15. doi: 10.6064/2012/152365.
  17. Takeda K, Kou I, Kawakami N, et al. Compound Heterozygosity for Null Mutations and a Common Hypomorphic Risk Haplotype in TBX6 Causes Congenital Scoliosis. Hum Mutat. 2017;38(3):317-323. doi: 10.1002/humu.23168.
  18. Lefebvre M, Duffourd Y, Jouan T, et al. Autosomal recessive variations of TBX6, from congenital scoliosis to spondylocostal dysostosis. Clin Genet. 2017;91(6):908-912. doi: 10.1111/cge.12918.
  19. Chen W, Liu J, Yuan D, et al. Progress and perspective of TBX6 gene in congenital vertebral malformations. Oncotarget. 2016;7(35):57430-57441. doi: 10.18632/oncotarget.10619.
  20. Шабалдин А.В., Глушкова О.А., Макарченко О.С., и др. Полиморфизм генов биотрансформации ксенобиотиков у женщин, родивших детей с врожденными пороками развития // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. – 2007. – Т. 86. – № 1. – С. 7–14. [Shabaldin AV, Glushkova OA, Makarchenko OS, et al. Polimorfizm genov biotransformatsii ksenobiotikov u zhenshchin, rodivshikh detey s vrozhdennymi porokami razvitiya. Pediatriia. 2007;86(1):7-14. (In Russ.)]
  21. Olshan AF, Shaw GM, Millikan RC, et al. Polymorphisms in DNA repair genes as risk factors for spina bifida and orofacial clefts. Am J Med Genet A. 2005;135(3):268-273. doi: 10.1002/ajmg.a.30713.
  22. Sachse C, Brockmöller J, Bauer S, Roots I. Functional significance of a C→A polymorphism in intron 1 of the cytochrome P450 CYP1A2 gene tested with caffeine. Br J Clin Pharmacol. 1999;47(4):445-449. doi: 10.1046/j.1365-2125.1999.00898.x.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Sogoyan M.V., Khalchitsky S.E., Vissarionov S.V., Kokushin D.N., Filippova A.N., 2018

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».