Heparan sulfate deficiency in autistic postmortem brain tissue from the subventricular zone of the lateral ventricles.

Adolescent idiopathic scoliosis (AIS) is now considered to be a multifactorial heterogeneous disease, with recent genomic studies supporting the role of intrinsic factors in contributing to the onset of disease pathology and curve progression. Understanding the key molecular signalling pathways by which these intrinsic factors mediate AIS pathology may facilitate the development of pharmacological therapeutics and the identification of predictive markers of progression. The heterogenic nature of AIS has implicated multiple tissue types in the disease pathophysiology, including spinal bone, intervertebral disc and paraspinal muscles. In this review, we highlight some of the mechanisms and intrinsic molecular regulators within these different tissue types and review the evidence for their involvement in AIS pathology.

/pdf/adolescent-idiopathic-scoliosis-evidence-for-intrinsic-58yrppmhhd.pdf

Adolescent idiopathic scoliosis: evidence for intrinsic factors driving aetiology and progression

Objective
The purpose of this review is to elucidate the metabolic processes involved in the pathogenesis of adolescent idiopathic scoliosis (AIS) in light of research by the present authors as well as current literature.

/pdf/the-metabolic-basis-of-adolescent-idiopathic-scoliosis-2011-4hwpxd0syj.pdf

The metabolic basis of adolescent idiopathic scoliosis: 2011 report of the "metabolic" workgroup of the Fondation Yves Cotrel.

Significant changes in the qualitative and quantitative composition of glycosaminoglycans (decreased content of sulfated glycosaminoglycans and increased content of collagen-bound proteoglycanes) in the trabecular meshwork of the eye in primary juvenile glaucoma indicate fibrosis of the juxtacanalicular tissue, which was detected in pathomorphological examination of the operation material.

Glycosaminoglycans of the trabecular meshwork of the eye in primary juvenile glaucoma.

Proteoglycans (PG) are involved in the brain development as well as in the pathogenesis of age-related neurodegenerative disorders but underlying mechanism remains poorly understood. We showed that senescence-accelerated OXYS rats are suitable model of age-related cerebral dysfunctions. Here the content and composition of PG in the postnatal development and during behavioral decline were examined in the brain of OXYS and Wistar (control) rats at the ages of 1, 7, 14 days and 1, 2 and 14 months. Thereafter behavior in open field (OF) and elevated plus maze (EPM) was investigated. Data confirmed the absence of differences in the performance in tasks between Wistar and OXYS rats at the age of 1 month and showed faster age-related anxietylike behavior decline in OXYS rats. The distribution of PG and the extent of their sulfation undergo dramatic and rapid changes in the brain during postnatal development both in Wistar and OXYS rats. Significant differences in these parameters appeared in the period of development of behavioral decline in OXYS rats. In contrast, no interstrain differences were revealed in the content and composition of PG in 14-month-old rats when behavior deteriorations are already developed. The results suggest that behavioral deterioration in OXYS rats occurs against the background of altered composition, quantity and glycosaminoglycans (GAG) sulfation.

Brain proteoglycans in postnatal development and during behavior decline in senescence-accelerated OXYS rats

The concentrations of keratan sulfates and unmodified keratan sulfates increased in the vertebral body growth plate in patients with idiopathic scoliosis. Sulfation and acetylation of total glycosaminoglycans decreased by 50 and 30%, respectively. These changes reflect the decrease in biological activity of molecules that modulate function of the growth plate.

Glycosaminoglycans of the vertebral body growth plate in patients with idiopathic scoliosis.

Brain proteoglycans play an important role in learning and memory processes and in the pathogenesis of neurodegenerative disease. Brain proteoglycans in Wistar rats and early aging OXYS rats at the age of 1, 2, and 14 months were compared. Proteoglycan content in OXYS rats aged 1 and 2 months is 2-fold lower than in Wistar. The content of proteoglycans 7-fold decreases in Wistar and OXYS rats with age at the expense of heparan sulfates and chondroitin sulfates and by the age of 14 months, the difference between the strains is leveled. These results indicate that cognitive and emotional disorders observed in OXYS rats by the age of 3 months develop against the background of significant changes in the content and composition of proteoglycans.

Age-related changes in proteoglycan composition in rat brain.

Цель исследования. Изучение этиологических факторови патогенетических механизмов развития сколиотическойболезни.Материал и методы. Исследованы пластинки роста (ПР)тел позвонков выпуклой и вогнутой сторон деформации,межпозвонковые диски (МПД), костная ткань тел по-звонков (операционный материал) 100 больных в возрас-те 10–14 лет, страдающих идиопатическим сколиозом(ИС) III–IV степени. В качестве контроля использованыструктурные компоненты позвоночника детей 12–14 лет,полученные на кафедре судебной медицины. Методамиуглубленной морфогистохимии, биохимии, ультраструк-турного анализа исследовались гликозаминогликаны(ГАГ), окислительно-восстановительные ферменты, ще-лочная и кислая фосфотазы, РНК, ДНК, качественныйи количественный состав ГАГ. Молекулярно-генетически-ми методами исследовались уровни экспрессии генов ос-новных протеогликанов (ПГ) хрящевой ткани и их белко-вые продукты.Результаты. Сформулирован патогенетический механизмформирования деформации позвоночника при ИС. Пока-зано, что в основе развития ИС лежит генетическизависимое нарушение регуляции синтеза и формированияПГ в ПР тел позвонков. Снижение количества хондрои-тинсульфатного и увеличение кератансульфатного компо-нентов ПГ свидетельствуют об изменении спектра ПГпри ИС. Выявленная кератансульфатсвязанная фракцияявляется результатом повышенной экспрессии гена люми-кана на фоне резкого снижения экспрессии гена агреканаи снижения количества его белкового продукта в хондро-бластах больных ИС III–IV степени.Заключение. Изменение экспрессии гена агрекана науров-не транскрипции и трансляции свидетельствует о его при-частности к развитию сколиотической болезни. Представ-лена концепция развития ИС, дано определение ИС.Ключевые слова: сколиотическая деформация, протеогли-каны, генная экспрессия, этиологический фактор.Etiology and pathogenesis of idiopathicscoliosis

Этиология и патогенез идиопатического сколиоза

Цель работы. Сформулировать морфогенетические механизмы развития болезни Шейерманна. Материал и методы. Объект исследования – пластинки роста, межпозвонковые диски, костная ткань тел позвонков (операционный материал) 25 больных в возрасте 12–14 лет с болезнью Шейерманна II–III стадии. Методами углубленной морфогистохимии, биохимии и ультраструктурного анализа исследовались гликозаминогликаны, окислительно-восстановительные ферменты, щелочная и кислая фосфотазы, РНК, ДНК, качественный и количественный состав гликозаминогликанов. Результаты. На основании полученных ранее данных о генетической зависимости болезни Шейерманна представлены патогенетические механизмы развития патологии. Пусковым механизмом формирования кифотической деформации позвоночника является нарушение синтеза и конформации молекул протеогликанов в вентральных отделах пластинки роста тел позвонков. Изменение структуры протеогликанов, выполняющих барьерно-трофическую, информационную, антиинвазивную функции, приводит к нарушению митотической и пролиферативной активности хондробластов. На фоне активного остеогенеза формируется кифотическая деформация позвоночника. Ключевые слова: кифоз, деформация, протеогликаны, морфогенез.

Морфогенез болезни Шейерманна А.М. Зайдман 1 , А.В. Корель 1 , А.В. Сахаров 2 , Т.В. Русова 1 , В.И. Рыкова 3 1 Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии 2 Новосибирский государственный педагогический университет 3 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск

Vertebral body growth plates (GP) from the concave and convex sides of the spinal deformity in patients with III–IV grade idiopathic scoliosis were studied using morphological, biochemical and ultrastructural analysis. The concave side of vertebral body growth plates has shown zonality impairment, a decrease in synthetic potentials of chondroblasts, and alteration of cellular ultrastructural organization. Synthesis conversion to keratan sulfate was observed. The appearance of chondroblasts in cytoplasm and of keratan sulfate-related fraction of proteoglycans in the matrix combined with decreased concentration of chondroitin sulfates is regarded as reflection of genetic disorders in homeostasis regulation in the “cell–matrix” system. The growth asymmetry related to the expression of the mutant gene that regulates the morphogenesis of the lateral zones of vertebral body growth plates is the pathogenetic mechanism of the development of deformity. The hypothesis of secondary compensatory growth zone formation is presented.

V. I. Rykova

Papers

Glycosaminoglycans of the vertebral body growth plate in patients with idiopathic scoliosis.

Age-related changes in proteoglycan composition in rat brain.

Этиология и патогенез идиопатического сколиоза

Structural-functional features of the human vertebral body growth plate in patients with idiopathic scoliosis*