Patients with myeloma who relapse after high-dose chemotherapy have few therapeutic options. Since increased bone marrow vascularity imparts a poor prognosis in myeloma, we evaluated the efficacy of thalidomide, which has antiangiogenic properties, in patients with refractory disease.

The relationship of the classical receptors and their transcriptional activity to nongenotropic effects of steroid hormones is unknown. We demonstrate herein a novel paradigm of sex steroid action on osteoblasts, osteocytes, embryonic fibroblasts, and HeLa cells involving activation of a Src/Shc/ERK signaling pathway and attenuating apoptosis. This action is mediated by the ligand binding domain and eliminated by nuclear targeting of the receptor protein; ERα, ERβ, or AR can transmit it with similar efficiency irrespective of whether the ligand is an estrogen or an androgen. This antiapoptotic action can be dissociated from the transcriptional activity of the receptor with synthetic ligands, providing proof of principle for the development of function-specific—as opposed to tissue-selective—and gender-neutral pharmacotherapeutics.

The mass of regenerating tissues, such as bone, is critically dependent on the number of executive cells, which in turn is determined by the rate of replication of progenitors and the life-span of mature cells, reflecting the timing of death by apoptosis. Bone mass can be increased by intermittent parathyroid hormone (PTH) administration, but the mechanism of this phenomenon has remained unknown. We report that daily PTH injections in mice with either normal bone mass or osteopenia due to defective osteoblastogenesis increased bone formation without affecting the generation of new osteoblasts. Instead, PTH increased the life-span of mature osteoblasts by preventing their apoptosis — the fate of the majority of these cells under normal conditions. The antiapoptotic effect of PTH was sufficient to account for the increase in bone mass, and was confirmed in vitro using rodent and human osteoblasts and osteocytes. This evidence provides proof of the basic principle that the work performed by a cell population can be increased by suppression of apoptosis. Moreover, it suggests novel pharmacotherapeutic strategies for osteoporosis and, perhaps, other pathologic conditions in which tissue mass diminution has compromised functional integrity.

Glucocorticoid-induced osteoporosis may be due, in part, to increased apoptosis of osteocytes and osteoblasts, and bisphosphonates (BPs) are effective in the management of this condition. We have tested the hypothesis that BPs suppress apoptosis in these cell types. Etidronate, alendronate, pamidronate, olpadronate, or amino-olpadronate (IG9402, a bisphosphonate that lacks antiresorptive activity) at 10–9 to 10–6 M prevented apoptosis of murine osteocytic MLO-Y4 cells, whether it was induced by etoposide, TNF-α, or the synthetic glucocorticoid dexamethasone. BPs also inhibited apoptosis of primary murine osteoblastic cells isolated from calvaria. Similar antiapoptotic effects on MLO-Y4 and osteoblastic cells were seen with nanomolar concentrations of the peptide hormone calcitonin. The antiapoptotic effect of BPs and calcitonin was associated with a rapid increase in the phosphorylated fraction of extracellular signal regulated kinases (ERKs) and was blocked by specific inhibitors of ERK activation. Consistent with these in vitro results, alendronate abolished the increased prevalence of apoptosis in vertebral cancellous bone osteocytes and osteoblasts that follows prednisolone administration to mice. These results suggest that the therapeutic efficacy of BPs or calcitonin in diseases such as glucocorticoid-induced osteoporosis may be due, in part, to their ability to prevent osteocyte and osteoblast apoptosis.

Both aging and loss of sex steroids have adverse effects on skeletal homeostasis, but whether and how they may influence each others negative impact on bone remains unknown. We report herein that both female and male C57BL/6 mice progressively lost strength (as determined by load-to-failure measurements) and bone mineral density in the spine and femur between the ages of 4 and 31 months. These changes were temporally associated with decreased rate of remodeling as evidenced by decreased osteoblast and osteoclast numbers and decreased bone formation rate; as well as increased osteoblast and osteocyte apoptosis, increased reactive oxygen species levels, and decreased glutathione reductase activity and a corresponding increase in the phosphorylation of p53 and p66^shc, two key components of a signaling cascade that are activated by reactive oxygen species and influences apoptosis and lifespan. Exactly the same changes in oxidative stress were acutely reproduced by gonadectomy in 5-month-old females or males and reversed by estrogens or androgens in vivo as well as in vitro.We conclude that the oxidative stress that underlies physiologic organismal aging in mice may be a pivotal pathogenetic mechanism of the age-related bone loss and strength. Loss of estrogens or androgens accelerates the effects of aging on bone by decreasing defense against oxidative stress.

Bisphosphonates decrease bone resorption and are commonly used to treat or prevent osteoporosis. However, the effect of bisphosphonates on their target cells remains enigmatic, since in patients benefiting from therapy, little change, if any, has been observed in the number of osteoclasts, which are the cells responsible for bone resorption.

Cytogenetic analysis of leukemic cells obtained at diagnosis from 122 patients with childhood acute lymphoblastic leukemia (ALL) disclosed chromosomal translocations in 36 cases. Two new nonrandom translocations were identified and found to be associated with specific immunophenotypes of the disease. The first, identified in 4 of 16 cases of T-cell ALL positive for sheep erythrocyte receptors (E+), involved the short arm (p) of chromosome 11 and the long arm (q) of chromosome 14 and was designated t(11;14) (p13;q13). The second, found in 7 of 23 cases with a pre-B-cell phenotype, involved the long arm of chromosome 1 and the short arm of chromosome 19; it was designated t(1;19) (q23;p13.3). A third abnormality involving a common breakpoint on chromosome 12 (band p12) was also identified. These two new differentiation-specific translocations suggest a mechanism for aberrant expression of genes that influence lymphoid cell growth and development, as well as leukemogenesis.