Abstract To assess whether the progression of plasma cell tumors is accompanied by angiogenesis and secretion of matrix-degrading enzymes, bone marrow biopsy specimens from 20 patients with monoclonal gammopathy of undetermined significance (MGUS), 18 patients with nonactive multiple myeloma (MM), and 26 patients with active MM were evaluated for their angiogenic potential and matrix-metalloproteinase (MMP) production. A fivefold increase of the factor VIII+microvessel area was measured by a planimetric method of point counting in the bone marrow of patients with active MM as compared with nonactive MM and MGUS patients (P < .01). When serum-free conditioned media (CM) of plasma cells isolated from the bone marrow of each patient were tested in vivo for their angiogenic activity in the chick embryo chorioallantoic membrane (CAM) assay, the incidence of angiogenic samples was significantly higher (P< .01) in the active MM group (76%) compared with nonactive MM (33%) and MGUS (20%) groups. Moreover, a linear correlation (P < .01) was found between the extent of vascularization of the bone marrow of a given patient and the angiogenic activity exerted in the CAM assay by the plasma cells isolated from the same bone marrow. In vitro, a significantly higher fraction of the plasma cell CM samples from the active MM group stimulated human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) proliferation (53%, P < .01), migration (42%, P < .05), and/or monocyte chemotaxis (38%,P < .05) when compared with nonactive MM and MGUS groups (ranging between 5% and 15% of the samples). Also, immunoassay of plasma cell extracts showed significantly higher (P < .01) levels of the angiogenic basic fibroblast growth factor (FGF)-2 in the active MM patients than in nonactive MM and MGUS patients (153 ± 59, 23 ± 17, and 31 ± 18 pg FGF-2/100 μg of protein, respectively). Accordingly, neutralizing anti–FGF-2 antibody caused a significant inhibition (ranging from 54% to 68%) of the biological activity exerted on cultured endothelial cells and in the CAM assay by plasma cell CM samples from active MM patients. Finally, in situ hybridization of bone marrow plasma cells and gelatin-zymography of their CM showed that active MM patients express significantly higher (P < .01) levels of MMP-2 mRNA and protein when compared with nonactive MM and MGUS patients, whereas MMP-9 expression was similar in all groups. Taken together, these findings indicate that the progression of plasma cell tumors is accompanied by an increase of bone marrow neovascularization. This is paralleled by an increased angiogenic and invasive potential of bone marrow plasma cells, which is dependent, at least in part, by FGF-2 and MMP-2 production. Induction of angiogenesis and secretion of MMPs by plasma cells in active disease may play a role in their medullary and extramedullary dissemination, raising the hypothesis that angiostatic/anti-MMP agents may be used for therapy of MM.

Abstract Human mesenchymal stem cells (hMSCs) represent promising tools in various clinical applications, including the regeneration of injured tissues by endogenous or transplanted hMSCs. The molecular mechanisms, however, that control hMSC mobilization and homing which require invasion through extracellular matrix (ECM) barriers are almost unknown. We have analyzed bone marrow–derivedhMSCs and detected strong expression and synthesis of matrix metalloproteinase 2 (MMP-2), membrane type 1 MMP (MT1-MMP), tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (TIMP-1), and TIMP-2. The ability of hMSCs to traverse reconstituted human basement membranes was effectively blocked in the presence of synthetic MMP inhibitors. Detailed studies by RNA interference revealed that gene knock-down of MMP-2, MT1-MMP, or TIMP-2 substantially impaired hMSC invasion, whereas silencing of TIMP-1 enhanced cell migration, indicating opposing roles of both TIMPs in this process. Moreover, the inflammatory cytokines TGF-β1, IL-1β, and TNF-α up-regulated MMP-2, MT1-MMP, and/or MMP-9 production in these cells, resulting in a strong stimulation of chemotactic migration through ECM, whereas the chemokine SDF-1α exhibited minor effects on MMP/TIMP expression and cell invasion. Thus, induction of specific MMP activity in hMSCs by inflammatory cytokines promotes directed cell migration across reconstituted basement membranes in vitro providing a potential mechanism in hMSC recruitment and extravasation into injured tissues in vivo.

Background In animal models of myocardial infarction (MI), inflammatory responses compromise microcirculation during reperfusion and restrict functional recovery. To investigate cardiac inflammatory responses in patients with acute MI, we examined the cardiac release of cytokines, the expression on neutrophils of the β 2 -integrin Mac-1 (CD11b/CD18) and L-selectin (CD62L), and the cardiac release of thrombomodulin as a marker of endothelial injury. Methods and Results In 12 patients with acute anterior MI, blood samples were obtained from the coronary sinus and from the aorta immediately before and after recanalization of the coronary occlusion by balloon angioplasty. Twelve patients undergoing elective balloon angioplasty served as control subjects. Plasma concentrations of interleukin (IL)-1β, IL-6, IL-8, tumor necrosis factor-α, and thrombomodulin were determined by immunoassay, and surface expression of CD11b and CD62L was assessed by flow cytometry. Differences in coronary sinus and arterial blood were found in IL-6 before (median, 6.3 ng/L, P =.01) and after (13.4 ng/L, P =.002) recanalization and in IL-8 after recanalization (10.7 ng/L, P =.02). The cardiac release of both cytokines significantly ( P ≤.03) increased with reperfusion. Cytokine release after reperfusion was associated with significant transcardiac gradients in surface expression on neutrophils of CD11b (10.1 mean channel of fluorescence intensity [mean fl], P =.01) and CD62L (−8.7 mean fl, P =.007) and with a thrombomodulin release (4.5 μg/L, P =.004). Transcardiac gradients in IL-1β and tumor necrosis factor-α were not found. None of the changes found in MI were detectable in the control group. Conclusions As evidence of cardiac inflammatory responses in reperfused acute MI, the study demonstrates cardiac neutrophil activation with signs of endothelial injury and a release of the proinflammatory cytokines IL-8 and IL-6. These findings may assist in the design of pharmacological interventions aimed at reducing microvascular reperfusion injury.

Resveratrol (3,4′,5-trihydroxy-trans-stilbene) is a natural phytoalexin found in grapes and wine, which shows antioxidant and antiproliferative activities. In this study we have investigated whether these properties are dependent on similar or different structural determinants of the molecule. To this purpose, resveratrol derivatives, in which all or each single hydroxylic function were selectively substituted with methyl groups, were synthesized. Analogues with the stilbenic double bond reduced or with the stereoisomery modified were also investigated. The antioxidant activity of these compounds was evaluated by measuring the inhibition of citronellal thermo-oxidation, or the reduction of 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl radical. In addition, the protection against lipid peroxidation was determined in rat liver microsomes, and in human primary cell cultures. The antiproliferative activity was evaluated by a clonogenic assay, and by analysis of cell cycle progression and DNA synthesis. The results showed that the hydroxyl group in 4′ position is not the sole determinant for antioxidant activity. In contrast, the presence of 4′-OH together with stereoisomery in the trans-conformation (4′-hydroxystyryl moiety) was absolutely required for inhibition of cell proliferation. Enzymatic assays in vitro demonstrated that inhibition of DNA synthesis was induced by a direct interaction of resveratrol with DNA polymerases α and δ.

Antimetabolites are a class of effective anticancer drugs interfering in essential biochemical processes. 5-Fluorouracil (5-FU) and its prodrug Capecitabine are widely used in the treatment of several solid tumors (gastro-intestinal, gynecological, head and neck, breast carcinomas). Therapy with fluoropyrimidines is associated with a wide range of adverse effects, including diarrhea, dehydration, abdominal pain, nausea, stomatitis, and hand-foot syndrome. Among the 5-FU side effects, increasing attention is given to cardiovascular toxicities induced at different levels and intensities. Since the mechanisms related to 5-FU-induced cardiotoxicity are still unclear, we examined the effects of 5-FU on primary cell cultures of human cardiomyocytes and endothelial cells, which represent two key components of the cardiovascular system. We analyzed at the cellular and molecular level 5-FU effects on cell proliferation, cell cycle, survival and induction of apoptosis, in an experimental cardioncology approach. We observed autophagic features at the ultrastructural and molecular levels, in particular in 5-FU exposed cardiomyocytes. Reactive oxygen species (ROS) elevation characterized the endothelial response. These responses were prevented by a ROS scavenger. We found induction of a senescent phenotype on both cell types treated with 5-FU. In vivo, in a xenograft model of colon cancer, we showed that 5-FU treatment induced ultrastructural changes in the endothelium of various organs. Taken together, our data suggest that 5-FU can affect, both at the cellular and molecular levels, two key cell types of the cardiovascular system, potentially explaining some manifestations of 5-FU-induced cardiovascular toxicity.

The tumor microenvironment can polarize innate immune cells to a proangiogenic phenotype. Decidual natural killer (dNK) cells show an angiogenic phenotype, yet the role for NK innate lymphoid cells in tumor angiogenesis remains to be defined. We investigated NK cells from patients with surgically resected non-small cell lung cancer (NSCLC) and controls using flow cytometric and functional analyses. The CD56+CD16- NK subset in NSCLC patients, which represents the predominant NK subset in tumors and a minor subset in adjacent lung and peripheral blood, was associated with vascular endothelial growth factor (VEGF), placental growth factor (PIGF), and interleukin-8 (IL-8)/CXCL8 production. Peripheral blood CD56+CD16- NK cells from patients with the squamous cell carcinoma (SCC) subtype showed higher VEGF and PlGF production compared to those from patients with adenocarcinoma (AdC) and controls. Higher IL-8 production was found for both SCC and AdC compared to controls. Supernatants derived from NSCLC CD56+CD16- NK cells induced endothelial cell chemotaxis and formation of capillary-like structures in vitro, particularly evident in SCC patients and absent from controls. Finally, exposure to transforming growth factor-β1 (TGFβ1), a cytokine associated with dNK polarization, upregulated VEGF and PlGF in peripheral blood CD56+CD16- NK cells from healthy subjects. Our data suggest that NK cells in NSCLC act as proangiogenic cells, particularly evident for SCC and in part mediated by TGFβ1.

Cardiovascular toxicity remains one of the most adverse side effects in cancer patients receiving chemotherapy. Extra-virgin olive oil (EVOO) is rich in cancer preventive polyphenols endowed with anti-inflammatory, anti-oxidant activities which could exert protective effects on heart cells. One very interesting derivative of EVOO preparation is represented by purified extracts from olive mill waste waters (OMWW) rich in polyphenols. Here, we have investigated the anti-cancer activity of a OMWW preparation, named A009, when combined with chemotherapeutics, as well as its potential cardioprotective activities. Mice bearing prostate cancer (PCa) xenografts were treated with cisplatin, alone or in combination with A009. In an in vivo model, we found synergisms of A009 and cisplatin in reduction of prostate cancer tumor weight. Hearts of mice were analyzed, and the mitochondria were studied by transmission electron microscopy. The hearts of mice co-treated with A009 extracts along with cisplatin had reduced mitochondria damage compared to the those treated with chemotherapy alone, indicating a cardioprotective role. To confirm the in vivo results, tumor cell lines and rat cardiomyocytes were treated with cisplatin in vitro , with and without A009. Another frequently used chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5-FU), was also tested in this assay, observing a similar effect. In vitro, the combination of A009 with cisplatin or 5-FU was effective in decreasing prostate and colon cancer cell growth, while it did not further reduce growth of rat cardiomyocytes also treated with cisplatin or 5-FU. A009 cardioprotective effects towards side effects caused by 5-FU chemotherapy were further investigated, using cardiomyocytes freshly isolated from mice pups. A009 mitigated toxicity of 5-FU on primary cultures of mouse cardiomyocytes. Our study demonstrates that the polyphenol rich purified A009 extracts enhance the effect of chemotherapy in vitro and in vivo, but mitigates chemotherpy adverse effects on heart and on isolated cardiomyocytes. Olive mill waste water extracts could therefore represent a potential candidate for cardiovascular prevention in patients undergoing cancer chemotherapy.

Physical activity (PA) has an established role in the promotion of health and fitness and the prevention of disease. Expected overall benefits include reduction of all-cause morbidity and death, weight control, improved quality of life, improved bone health and decreased falls of elderly subjects, , deeper cognition, and reduced risk of depression, anxiety, and sleeplessness. Currently, PA is a mainstay in the management of cardiovascular diseases, metabolic syndrome, diabetes, and bone health. Recently, the perception of its role in primary and secondary prevention, interception, and treatment of cancer, however, is also gaining importance. Regular walking, the simplest type of PA, is associated with reduced all-cause and cardiovascular disease mortality, and a role in cancer prevention is of increasing interest. Furthermore, PA improves the quality of life of cancer patients, attenuating side effects of chemotherapy, decreasing sarcopenia, increasing fitness, and inhibiting the recurrence and progression of some cancer types. It promotes emotional and psychological benefits in patients, inducing positive changes. While mechanisms, effective levels and useful amount of PA practice are well established in cardiology, they are yet to be fully determined in oncology. Nevertheless, PA is recommended to reduce cancer risk in the general population, and it has been introduced in programs for the prevention of second cancers. In perspective, it will help as integrative therapy in cancer patients and for cancer survivors. The number of beneficial effects in the cancer continuum is highlighted in this review.

Abstract Background Cardiovascular toxicities still remain one of the most undesirable side effects in cancer patients receiving chemotherapy, and cardiotoxicity has been detected associated with many therapeutic regimens. A number of mechanisms are reported for these effects, some of which are related to inflammation, oxygen radical generation, mitochondrial damage. Extra-virgin olive oil (EVOO) is rich in cancer preventive polyphenols endowed with anti-inflammatory, antioxidant activities which could exert protective effects on the heart cells. One very interesting derivative of EVOO preparation is represented by purified extract form waste waters. Here, we investigated the anti-cancer activity when combined with chemotherapeutics as well as potential cardioprotective activities of a polyphenol-rich extract from waste product of the EVOO, named A009. Methods and Results Mice bearing prostate cancer (PCa) xenografts were treated with cisplatin with and without A009. Tumor cell growth was reduced by cis and by A009 and further hindered by the combination. The effects of the A009 extract on cardiovascular toxicities was investigated in vivo. Hearts of mice were analyzed, and the mitochondria were studied by transmission electron microscopy. A protection activity by A009 was observed. To confirm the in vivo data obtained with cisplatin therapy, tumor cell lines and rat cardiomyocytes were treated with cisplatin in vitro with and without A009. A009 enhanced cisplatin and 5FU reduced cancer cell growth while did not further affect co-treated rat cardiomyocytes. Another frequently used chemotherapeutic agent 5-fluorouracil (5FU), was also tested in this assay a similar effects were observed. The cardioprotective effects of the A009 extract towards 5 FU chemotherapy were further investigated in a second system of in vitro cultures, on cardiomyocytes freshly isolated from mice pups. These cells were treated with 5-fluorouracil and A009. Wastewater extract mitigated toxicity of the fluorpyrimidine. Conclusions In vivo , we found synergisms of A009 and cisplatin in prostate cancer treatment. Hearts of mice xenografted with PCa cell lines and receiving co-treatments of A009 extracts along with cisplatin had reduced mitochondria damage compared to chemotherapy alone, indicating a cardioprotective role. A009 in vitro was additive to cisplatin and 5FU to reduce cancer cell growth while did not further affect rat cardiomyocytes cell cultures treated with cisplatin and 5FU. The A009 extract also rescued the proliferation rate of neonatal murine cardiomyocytes treated with 5-Fluorouracil. Our study demonstrates that the polyphenol rich purified A009 extracts enhances the effect of chemotherapy in vitro and in vivo but mitigates effects on heart and heart cells. It could therefore represent a potential candidate for cardiovascular prevention in patients undergoing cancer chemotherapy.