A heparan sulfate proteoglycan is a component of all basement membranes. This molecule consists of three heparan sulfate side chains linked to a large core protein of approximately 400 kDa. We have isolated seven overlapping murine cDNA clones that encode the entire mRNA sequence of 12.685 kilobases of this molecule. This sequence has a single open reading frame of 3,707 amino acids that encodes for a protein of 396 kDa. Identical or near identical matchups with nine peptide sequences derived from the core protein of the molecule isolated from the Engelbreth-Holm-Swarm tumor were found with the deduced sequence. Sequence analysis and data base comparison of the deduced sequence show the protein to consist of five different domains, most of which contain internal repeats. Domain I contains a start methionine followed by a typical signal transfer sequence and a unique segment of 172 amino acids that contains the three probable sites of heparan sulfate attachment, SGD. Domain II contains four cysteine- and acidic amino acid-rich repeats that are very similar to those found in the LDL receptor and proteins such as GP330. Domain III consists of cysteine-rich and globular regions, both of which show similarity to those in the short arm of the laminin A chain. Domain IV contains 14 repeats of the immunoglobulin superfamily that are most highly similar to the immunoglobulin-like repeats in the neural cell adhesion molecule. Domain V contains three repeats with similarity to the laminin A chain G domain that are separated by epidermal growth factor-like regions not found in the laminin A chain. As the primary structural data agree with the appearance of the molecule in the electron microscope as a series of globules separated by rods, or beads on a string, we have adopted the name perlecan for this molecule. The variety of domains in perlecan suggest multiple interactions with other molecules.

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.

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.