Assessment of the trace element blood condition in children with congenital deformities of the thoracic and lumbar spine (Preliminary report)

Cover Page

Cite item

Abstract

Introduction. Since the end of the last century, dysfunction of the trace element composition of blood in various forms of scoliosis has been an urgent problem in several studies. Hidden deficiency of trace elements, associated with insufficient food consumption or low absorption in the body, can cause progressive bone deformities. In this context, special importance is attached to trace elements, such as copper, selenium, zinc, boron, manganese, and others. The study of the trace element concentrations in patients with congenital spinal deformities currently is an important and significant task.

Aim. We assess the trace element composition of whole blood in children with congenital deformities of the thoracic and lumbar vertebral columns.

Materials and methods. We analyzed the trace element status of blood in 108 patients (aged 2–16 years) with congenital deformities of the thoracic and lumbar spine (CSD). The congenital vertebral anomalies included disorders of formation, fusion, and/or segmentation of the vertebrae. The control group consisted of 35 healthy children of identical age. Blood ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) was examined using mass spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-MS ThermoScientific, iCAP RQ).

Results and discussion. The content of 33 essential and conditionally essential trace elements in the whole blood of patients with CSD was determined. In 37% of patients the zinc, copper, selenium, and chromium levels were decreased compared with the controls. In 7% and 89% of patients the selenium and of chromium levels, respectively, were especially low, below the sensitivity of the device.

Conclusion. The statistically significantly low content of zinc, copper, selenium, and chromium in the whole blood of patients with CSD may have a role in the pathogenesis of the disorders. Further investigations are needed to evaluate their importance as a marker of disease progression.

About the authors

Tatiana V. Lobachevskaya

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: lobachevskayatatiyana@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0002-1158-9573

MD, PhD, Assistant Professor, member of AACC, doctor of Clinical Laboratory Diagnostics of the Consultative Diagnostic Center

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Daria M. Talova

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Author for correspondence.
Email: dasha_talova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2627-5120

MD, doctor of Clinical Laboratory Diagnostics of the Consultative Diagnostic Center

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Marina V. Sogoyan

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics

Email: sogoyanmarina@mail.ru

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

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

Alla V. Ovechkina

The Turner Scientific Research Institute for Children’s Orthopedics, Saint Petersburg

Email: ovechkina.spb@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3172-0065

MD, PhD, Associate Professor, Honored Doctor of the Russian Federation, Academic Secretary

Russian Federation, 64, Parkovaya str., Saint-Petersburg, Pushkin, 196603

References

  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 thoracic spine deformity associated with vertebral malformation. 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, Belyanchikov SM, Efremov AM. Surgical treatment of children with congenital deformity of the upper thoracic spine. Spine surgery. 2011;(2):35-40. (In Russ.)]
  4. Lombardi G, Akoume MY, Colombini A, et al. Biochemistry of adolescent idiopathic scoliosis. In: Advances in clinical chemistry. Vol. 54. Ed. by G.S. Makowski. Elsevier; 2011. P. 165-182. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-387025-4.00007-8.
  5. Opsahl W, Zeronian H, Ellison M, et al. Role of copper in collagen cross-linking and its influence on selected mechanical properties of chick bone and tendon. J Nutr. 1982;112(4):708-716. https://doi.org/10.1093/jn/112.4.708.
  6. Brown RG, Sweeny PR, Moran ET, Jr. Collagen levels in tissues from selenium deficient ducks. Comp Biochem Physiol A Comp Physiol. 1982;72(2):383-389. https://doi.org/ 10.1016/0300-9629(82)90235-3.
  7. Элементный статус населения России / Под ред. А.В. Скального, М.Ф. Киселева. – СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2012. – 448 с. [Elementnyy status naseleniya Rossii. Ed. by A.V. Skal’nyy, M.F. Kiselev. Saint Petersburg: ELBI-SPb; 2012. 448 p. (In Russ.)]
  8. Dastych M, Cienciala J, Krbec M. Changes of selenium, copper, and zinc content in hair and serum of patients with idiopathic scoliosis. J Orthop Res. 2008;26(9):1279-1282. https://doi.org/10.1002/jor.20629.
  9. Лобанова Ю.Н. Особенности элементного статуса детей различных регионов России: Автореф. дис. … канд. биол. наук. – М., 2007. [Lobanova YN. Osobennosti elementnogo statusa detey razlichnykh regionov Rossii. [dissertation] Moscow; 2007. (In Russ.)]
  10. Грабеклис А.Р. Возрастные и половые различия в элементном составе волос детей школьного возраста // Российский педиатрический журнал. – 2004. – № 4. – C. 60−61. [Grabeklis AR. Age- and sex-related differences in the element composition of hair in schoolchildren. Russian journal of pediatrics. 2003;(4):60-61. (In Russ.)]
  11. Иванов С.И., Подунова Л.Г., Скачков В.Б., и др. Определение химических элементов в биологических средах и препаратах методами атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и масс-спектрометрией: Методические указания. – М.: ФЦГСН России, 2003. – 56 с. [Ivanov SI, Podunova LG, Skachkov VB, et al. Opredelenie khimicheskikh elementov v biologicheskikh sredakh i preparatakh metodami atomno-emissionnoy spektrometrii s induktivno svyazannoy plazmoy i mass-spektrometriey: Metodicheskie ukazaniya. Moscow: FTsGSN Rossii; 2003. 56 p. (In Russ.)]
  12. Hill T, Meunier N, Andriollo-Sanchez M, et al. The relationship between the zinc nutritive status and biochemical markers of bone turnover in older European adults: the ZENITH study. Eur J Clin Nutr. 2005;59 Suppl 2:S73-78. https://doi.org/10.1038/sj.ejcn.1602303.
  13. Miki F, Sakai T, Wariishi M, Kaji M. Measurement of zinc, copper, manganese, and iron concentrations in hair of pituitary dwarfism patients using flameless atomic absorption spectrophotometry. Biol Trace Elem Res. 2002;85(2):127-136. https://doi.org/10.1385/BTER:85:2:127.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Distribution of patients based on zinc concentrations inside and outside the reference interval among patients with congenital spinal deformities

Download (26KB)
3. Fig. 2. Distribution of patients based on the copper concentration inside and outside the reference interval in patients with congenital spinal deformities

Download (26KB)
4. Fig. 3. Distribution of patients based on selenium concentration inside and outside the reference interval in patients with congenital spinal deformities

Download (26KB)
5. Fig. 4. Distribution of patients based on the chromium concentration inside and outside the reference interval in patients with congenital spinal deformities

Download (25KB)

Copyright (c) 2019 Lobachevskaya T.V., Talova D.M., Sogoyan M.V., Ovechkina A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


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».