The role of interleuchin 6 (IL-6) in the promotion of an aggressive and stem cell-like phenotype in human breast cancer cells and in stem/progenitor cells expanded in vitro as mammospheres

High serum levels of Interleukin-6 (IL-6) correlate with poor outcome in breast cancer patients. However no data are available on the relationship between IL-6 and stem/progenitor cells which may fuel the genesis of breast cancer in vivo. Herein, we address this issue in mammospheres (MS), multi-cellular structures enriched in stem/progenitor cells of the mammary gland, and also in MCF-7 breast cancer cells. We show that MS from node invasive breast carcinoma tissues express IL-6 mRNA at higher levels than MS from matched non-neoplastic mammary glands. We find that IL-6 mRNA is detectable only in basal-like breast carcinoma tissues, an aggressive variant showing stem cell features. Our results reveal that IL-6 triggers a Notch-3-dependent up-regulation of the Notch ligand Jagged-1, whose interaction with Notch-3 promotes the growth of MS and MCF-7 derived spheroids. Moreover, IL-6 induces a Notch-3-dependent up-regulation of the carbonic anhydrase IX gene, which promotes a hypoxia-resistant/invasive phenotype in MCF-7 cells and MS. Finally, an autocrine IL-6 loop relies upon Notch-3 activity to sustain the aggressive features of MCF-7-derived hypoxia-selected cells. In conclusion, our data support the hypothesis that IL-6 induces malignant features in Notch-3 expressing, stem/progenitor cells from human ductal breast carcinoma and normal mammary gland.

Stategie di trattamento elettrico nei pazienti con insufficienza cardiaca: valutazione dei risultati a distanza

Lo scompenso cardiaco è una sindrome clinica complessa di notevole prevalenza ed incidenza nella popolazione generale, con elevata mortalità e morbidità. Le numerose alterazioni strutturali e funzionali che lo caratterizzano sono in grado di generare contemporaneamente diversi tipi di alterazioni del ritmo: dalle tachiaritmie ventricolari/sopraventricolari alle turbe della conduzione dell’impulso con bradi-aritmie e dissincronie di contrazione. La cardioversione della fibrillazione atriale e la resincronizzazione cardiaca rappresentano due terapie elettriche molto importanti in tale contesto. Le modificazioni emodinamiche, funzionali e neuro-ormonali indotte da tali trattamenti, tanto in acuto che a medio/lungo termine, possono generare numerose informazioni sulla fisio-patologia di questa sindrome. Il progetto scientifico alla base del presente manoscritto è costituito da due studi volti ad affrontare separatamente le tematiche accennate. Il primo studio è stato focalizzato sulle modificazioni indotte in 38 pazienti dalla terapia di resincronizzazione cardiaca sui parametri di circolazione periferica. I risultati ottenuti evidenziano come il trattamento consenta un incremento del flusso muscolare, soprattutto in chi presenterà un rimodellamento ventricolare inverso. La diversa eziologia sottostante (ischemica vs. non ischemica) appare influenzare i parametri relativi alla circolazione periferica tanto in acuto, quanto in cronico. Il diverso comportamento in merito alle variabili della circolazione periferica nelle valutazioni seriate suggerisce che la terapia di resincronizzazione cardiaca abbia, principalmente nei pazienti responders, effetti non solo “centrali”, e che essi non siano puramente meccanici ma mediati da fattori probabilmente di natura neuro-ormonale. Il secondo studio si è occupato della cardioversione elettrica esterna di fibrillazione atriale, un’aritmia che presenta strette relazioni con l’insufficienza cardiaca. 242 pazienti sono stati sottoposti a cardioversione elettrica esterna con onda bifasica, utilizzando due 1 diverse configurazioni di erogazione dell’energia: antero-posteriore con patch adesivi e antero-apicale con piastre standard. Il ripristino del ritmo sinusale è stato ottenuto in oltre l’80% dei pazienti già col primo shock a 120J. Sebbene fra le due metodiche non si evidenzi una significatività in termini di efficacia, i risultati ottenuti suggeriscono che la scelta della specifica configurazione di shock dovrebbe prendere in considerazione anche alcune variabili biometriche: peso, altezza e superficie corporea del paziente. Il ripristino ed il mantenimento del ritmo sinusale inducono un’importante modificazione della concentrazione di NT-pro-BNP. Un’elevata attivazione neuro-ormonale pre-procedura predispone alle recidive a medio-lungo termine, mentre le recidive nel breve-medio periodo appaiono influenzate da tale fattore solo in corso di profilassi anti-aritmica per il mantenimento del ritmo sinusale. In conclusione i risultati del progetto di ricerca sottolineano come trattamenti mirati a parametri strettamente cardiaci (ritmo e conduzione dell’impulso) siano in grado di determinare importanti modificazioni sugli equilibri emodinamici e neuro-ormonali dell’intero organismo, confermando la stretta relazione tra questi parametri e l’evoluzione del quadro clinico.

La caratterizzazione endofenotipica del rimuginio

Rumination, defined as the tendency to think about the negative affect evoked by stressful events, has been identified as potentially playing a role in the development of cardiovascular diseases. Specifically, recent studies suggest that ruminative thoughts might be mediators of the prolonged physiological effects of stress. The main goal of this research was to study the effect of rumination, evoked in the laboratory, during the subsequent 24 hours. As rumination has been associated with the activity of several physiological systems, including the cardiovascular, endocrine, and immune system, we also aimed at studying the process from a psychoneuroendocrine point of view. Levels of anxiety, depression, anger, hostility, and trait rumination were assessed by the use of validated questionnaires. Impedance cardiography-derived measures, skin conductance, respiration, and beat-to-beat blood pressure (BP) were monitored continuously in 60 subjects during baseline, the Anger Recall Inteview, a reading task and two recovery periods. Half of the sample was randomly assigned to a distracter condition after the Anger Recall Inteview. Cortisol, plasma concentrations of epinephrine, norepinephrine, and inflammatory biomarkers (CRP, sICAM-1) were also obtained at baseline and at the end of the session. Then, all subjects were asked to wear an ambulatory BP monitor for 24 hours. Results show that the distracter was effective in stopping rumination in the laboratory but did not have a long-lasting effect in the subsequent 24 hours. Rumination was associated with prolonged sympathetic activity, vagal withdrawal, cortisol secrection, pro-inflammatory reaction and mood impairment compared to the reading task. After controlling for age and body mass index, rumination also proved to be a strong predictor of daily moods, and ambulatory HR and BP. Personality traits did not have an effect in determining the frequency or duration of daily rumination. Findings suggest that perseverative cognition can prolong stress- related affective and physiological activation and might act directly on somatic disease via the cardiovascular, immune, endocrine, and neurovisceral systems.

Marker molecolari relativi all'infezione da Papillomavirus umani: significato diagnostico e prognostico in lesioni virus-correlate

Introduzione: Il cervico-carcinoma è la seconda neoplasia maligna per incidenza e mortalità nelle donne in tutto il mondo dopo il cancro al seno. L’infezione persistente da Papillomavirus Umani (HPV) è causa necessaria dell’insorgenza del cervico-carcinoma e delle sue lesioni pre-cancerose. L’infezione da HPV si associa anche ad altri carcinomi del distretto ano-genitale (a livello anale, vulvare, vaginale e del pene) e a circa il 25% dei carcinomi squamosi dell’orofaringe. I circa 40 genotipi di HPV che infettano la mucosa genitale vengono suddivisi in alto rischio (HR-HPV) e basso rischio (LR-HPV) oncogeno a seconda della alta e bassa associazione con la neoplasia cervicale. I 13 genotipi a più alto rischio oncogeno sono 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59 e 68. Di questi, otto (16, 18, 31, 33, 35, 45, 52 e 58) sono associati alla maggior parte dei carcinomi cervicali (circa 89%) e i genotipi 16 e 18 da soli sono riscontrati nel 70% circa delle neoplasie. L’insorgenza e progressione delle lesioni preneoplastiche cervicali è, però, associata non solo alla presenza di HPV ad alto rischio, ma, soprattutto, alla persistenza virale (> 18 mesi), alla capacità di integrazione degli HPV ad alto rischio e alla conseguente sovraespressione delle oncoproteine E6/E7. Inoltre, l’integrazione è spesso favorita da un’alta carica virale soprattutto per quanto riguarda alcuni genotipi (HPV16 e 18). L’infezione da HPV non interessa solo la cervice uterina ma tutto il distretto ano-genitale e quello testa-collo. L’HPV, in particolare il genotipo 16, è implicato, infatti, nell’insorgenza delle lesioni preneoplastiche della vulva (VIN) classificate come VIN classiche e nei carcinomi ad esse associati. L’incidenza del carcinoma vulvare in Europa è di 1.5/100.000 di cui circa il 45% è dovuto a HR-HPV (80% ad HPV16). Nonostante l’associazione tra HPV16 e carcinoma vulvare sia alta, ancora poco si conosce sul ruolo della carica virale e dell’integrazione in tali lesioni. Le lesioni che possono presentarsi nella regione testa-collo possono essere sia di natura benigna che maligna. I genotipi più frequentemente riscontrati in associazione a lesioni benigne (papillomi) sono HPV 6 e 11, quelli associati a forme tumorali (HNSCC) sono il genotipo 18 ma soprattutto il 16. Molti aspetti del coinvolgimento di HPV in queste patologie non sono ancora perfettamente conosciuti e spesso studi su tale argomento hanno mostrato risultati contraddittori, soprattutto perché vengono utilizzate metodiche con gradi diversi di sensibilità e specificità. Recenti dati di letteratura hanno tuttavia messo in evidenza che i pazienti affetti da HNSCC positivi ad HPV hanno una elevata risposta al trattamento chemioradioterapico rispetto ai pazienti HPV-negativi con un notevole impatto sul controllo locale e sulla sopravvivenza ma soprattutto sulla qualità di vita di tali pazienti, evitando di sottoporli a chirurgia sicuramente demolitiva. Scopo del lavoro: Sulla base di queste premesse, scopo di questo lavoro è stato quello di valutare l’importanza di marker quali la presenza/persistenza di HPV, la carica virale, la valutazione dello stato fisico del genoma virale e l’espressione degli mRNA oncogeni nella gestione di pazienti con lesioni preneoplastiche e neoplastiche di diverso grado, associate a papillomavirus mucosi. Per la valutazione dei markers virologici di progressione neoplastica abbiamo sviluppato dei saggi di real time PCR qualitativi e quantitativi studiati in modo da poter fornire, contemporaneamente e a seconda delle esigenze, risposte specifiche non solo sulla presenza e persistenza dei diversi genotipi di HPV, ma anche sul rischio di insorgenza, progressione e recidiva delle lesioni mediante lo studio di markers virologici quali carica virale, integrazione ed espressione degli mRNA. Abbiamo pertanto indirizzato la nostra attenzione verso tre popolazioni specifiche di pazienti: - donne con lesioni vulvari preneoplastiche (VIN) e neoplastiche, allo scopo di comprendere i complessi meccanismi patogenetici di tali patologie non sempre associate ad infezione da HPV; - pazienti con lesioni maligne a livello della regione testa-collo allo scopo di fornire informazioni utili all’elaborazione di un percorso terapeutico mirato (radiochemioterapico o chirurgico) a seconda o meno della presenza di infezione virale; - donne con lesioni cervicali di alto grado, trattate chirurgicamente per la rimozione delle lesioni e seguite nel follow-up, per stabilire l’importanza di tali marker nella valutazione della persistenza virale al fine di prevenire recidive di malattia.

Manipolazione del metabolismo degli xenobiotici da frutta convenzionale ed attività chemiopreventiva

A reduced cancer risk associated with fruit and vegetable phytochemicals initially dictated chemopreventive approaches focused on specific green variety consumption or even single nutrient supplementations. However, these strategies not only failed to provide any health benefits but gave rise to detrimental effects. In parallel, public-health chemoprevention programmes were developed in the USA and Europe to increase whole vegetable consumption. Among these, the National Cancer Institute (NCI) sponsored plan “5 to 9 a day for a better health” was one of the most popular. This campaign promoted wide food choice through the consumption of at least 5 to 9 servings a day of colourful fruits and vegetables. In this study the effects of the diet suggested by NCI on transcription, translation and catalytic activity of both xenobiotic metabolizing (XME) and antioxidant enzymes were studied in the animal model. In fact, the boost of both antioxidant defences and “good” phase-II together with down-regulation of “bad” phase-I XMEs is still considered one of the most widely-used strategies of cancer control. Six male Sprague Dawley rats for each treatment group were used. According to the Italian Society of Human Nutrition, a serving of fruit, vegetables and leafy greens corresponds to 150, 250 and 50 g, respectively, in a 70 kg man. Proportionally, rats received one or five servings of lyophilized onion, tomato, peach, black grape or lettuce – for white, red, yellow, violet or green diet, respectively - or five servings of each green (“5 a day” diet) by oral gavage daily for 10 consecutive days. Liver subcellular fractions were tested for various cytochrome P450 (CYP) linked-monooxygenases, phase-II supported XMEs such as glutathione S-transferase (GST) and UDP-glucuronosyl transferase (UDPGT) as well as for some antioxidant enzymes. Hepatic transcriptional and translational effects were evaluated by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and Western blot analysis, respectively. dROMs test was used to measure plasmatic oxidative stress. Routine haematochemical parameters were also monitored. While the five servings administration didn’t significantly vary XME catalytic activity, the lower dose caused a complex pattern of CYP inactivation with lettuce exerting particularly strong effects (a loss of up to 43% and 45% for CYP content and CYP2B1/2-linked XME, respectively; P<0.01). “5 a day” supplementation produced the most pronounced modulations (a loss of up to 60% for CYP2E1-linked XME and a reduction of CYP content of 54%; P<0.01). Testosterone hydroxylase activity confirmed these results. RT-PCR and Western blot analysis revealed that the “5 a day” diet XMEs inactivations were a result of both a transcriptional and a translational effect while lettuce didn’t exert such effects. All administrations brought out none or fewer modulation of phase-II supported XMEs. Apart from “5 a day” supplementation and the single serving of lettuce, which strongly induced DT- diaphorase (an increase of up to 141 and 171%, respectively; P<0.01), antioxidant enzymes were not significantly changed. RT-PCR analysis confirmed DT-diaphorase induction brought about by the administration of both “5 a day” diet and a single serving of lettuce. Furthermore, it unmasked a similar result for heme-oxygenase. dROMs test provided insight into a condition of high systemic oxidative stress as a consequence of animal diet supplementation with “5 a day” diet and a single serving of lettuce (an increase of up to 600% and 900%, respectively; P<0.01). Haematochemical parameters were mildly affected by such dietary manipulations. According to the classical chemopreventive theory, these results could be of particular relevance. In fact, even if antioxidant enzymes were only mildly affected, the phase-I inactivating ability of these vegetables would be a worthy strategy to cancer control. However, the recorded systemic considerable amount of reactive oxygen species and the complexity of these enzymes and their functions suggest caution in the widespread use of vegan/vegetarian diets as human chemopreventive strategies. In fact, recent literature rather suggests that only diets rich in fruits and vegetables and poor in certain types of fat, together with moderate caloric intake, could be associated with reduced cancer risk.

Effetti clinici e biologici della terapia epigenetica nelle sindromi mielodisplastiche a basso rischio

Background: Nucleoside 5-Azacitidine (5-Aza) in high risk MDS patients (pts) at a dose of 75mg/mq/day subcutaneously for 7 days, every 28 days, induces high hematologic response rates (hematologic improvement (HI) 50-60%, complete remission (CR) 10-30%) and prolongation of survival (at 2 years 50,8%). Aim: The role of 5-Aza in low-risk MDS patients is not well defined but its use in the earlier phases of disease could be more effective and useful to control the expansion of MDS clone and disease progression. In our phase II, prospective, multicentric trial a low-dose schedule of 5-Aza (75 mg/mq daily for 5 consecutive days every 28 days) was given to low-risk MDS pts in order to evaluate its efficacy and tolerability and to identify biological markers to predict the response. Methods: From September 2008 to February 2010, 34 patients were enrolled into the study. Fifteen patients had refractory anemia (RA), 5 patients refractory anemia with ringed sideroblasts (RARS), 7 patients refractory cytopenia with multilineage dysplasia (RCMD) and 7 patients refractory anemia with excess blasts-1 (RAEB-1). All patients failed previously EPO therapy and were in chronic red blood cell (RBC) supportive care with a median transfusions requirement of 4 units/monthly. The response treatment criteria was according to IWG 2006. Results: At present time 31 out of 34 pts are evaluable: 12/31 pts (39%) completed the treatment plan (8 courses), 7/31 pts (22%) performed the first 4 courses, 8/31 (26%) made 1 to 3 courses and 4/31 (13%) died during the treatment period. Out of 12 pts who completed the 8 courses of therapy 10 (83%) obtained an HI, 2/12 (17%) maintained a stable disease. Out of 10 pts who obtained HI, 4 pts (40%) achieved a CR. Generally the drug was very well tolerated. The most commonly reported hematologic toxicities were neutropenia (55%) and thrombocytopenia (19%) but they were transitory and usually no delay of treatment was necessary. 2/4 pts died early after the 1th cycle for septic shock and gastrointestinal hemorrage respectively whereas 2/4 pts died in a condition of stable disease after the 4th cycle for pneumonia and respiratory distress. Samples for biologic studies have been collected from the pts before starting the therapy and at the end of 4th and 8th course. Preliminary data on the lipid signalling pathways suggested a direct correlation between PI-PLC-β1 gene expression and 5-Aza responsiveness. Conclusion: Interim analysis of our study based on the small number of cases who completed the treatment program, shows that 83% of pts obtain an HI and 40% obtain a CR. 4 patients died during the treatment and even if the causes were reported as no related to the therapy it has been considered that caution has to be reserved in given 5-Aza in these pts who are elderly and frail. Preliminary data of PI-PLC-β1 gene expression suggest that this and probably other biological markers could help us to know a priori who are the patients who have more chances to respond.

Tachicardie atriali nel cardiopatico congenito adulto:incidenza, morbilità, e ruolo dell'ablazione transcatetere

PRESUPPOSTI: Le tachicardie atriali sono comuni nei GUCH sia dopo intervento correttivo o palliativo che in storia naturale, ma l’incidenza è significativamente più elevata nei pazienti sottoposti ad interventi che prevedono un’estesa manipolazione atriale (Mustard, Senning, Fontan). Il meccanismo più frequente delle tachicardie atriali nel paziente congenito adulto è il macrorientro atriale destro. L’ECG è poco utile nella previsione della localizzazione del circuito di rientro. Nei pazienti con cardiopatia congenita sottoposta a correzione biventricolare o in storia naturale il rientro peritricuspidale costituisce il circuito più frequente, invece nei pazienti con esiti di intervento di Fontan la sede più comune di macrorientro è la parete laterale dell’atrio destro. I farmaci antiaritmici sono poco efficaci nel trattamento di tali aritmie e comportano un’elevata incidenza di effetti avversi, soprattutto l’aggravamento della disfunzione sinusale preesistente ed il peggioramento della disfunzione ventricolare, e di effetti proaritmici. Vari studi hanno dimostrato la possibilità di trattare efficacemente le IART mediante l’ablazione transcatetere. I primi studi in cui le procedure venivano realizzate mediante fluoroscopia tradizionale, la documentazione di blocco di conduzione translesionale bidirezionale non era routinariamente eseguita e non tutti i circuiti di rientro venivano sottoposti ad ablazione, riportano un successo in acuto del 70% e una libertà da recidiva a 3 anni del 40%. I lavori più recenti riportano un successo in acuto del 94% ed un tasso di recidiva a 13 mesi del 6%. Questi ottimi risultati sono stati ottenuti con l’utilizzo delle moderne tecniche di mappaggio elettroanatomico e di cateteri muniti di sistemi di irrigazione per il raffreddamento della punta, inoltre la dimostrazione della presenza di blocco di conduzione translesionale bidirezionale, l’ablazione di tutti i circuiti indotti mediante stimolazione atriale programmata, nonché delle sedi potenziali di rientro identificate alla mappa di voltaggio sono stati considerati requisiti indispensabili per la definizione del successo della procedura. OBIETTIVI: riportare il tasso di efficia, le complicanze, ed il tasso di recidiva delle procedure di ablazione transcatetere eseguite con le moderne tecnologie e con una rigorosa strategia di programmazione degli obiettivi della procedura. Risultati: Questo studio riporta una buona percentuale di efficacia dell’ablazione transcatetere delle tachicardie atriali in una popolazione varia di pazienti con cardiopatia congenita operata ed in storia naturale: la percentuale di successo completo della procedura in acuto è del 71%, il tasso di recidiva ad un follow-up medio di 13 mesi è pari al 28%. Tuttavia se l’analisi viene limitata esclusivamente alle IART il successo della procedura è pari al 100%, i restanti casi in cui la procedura è stata definita inefficace o parzialmente efficace l’aritmia non eliminata ma cardiovertita elettricamente non è un’aritmia da rientro ma la fibrillazione atriale. Inoltre, sempre limitando l’analisi alle IART, anche il tasso di recidiva a 13 mesi si abbassa dal 28% al 3%. In un solo paziente è stato possibile documentare un episodio asintomatico e non sostenuto di IART al follow-up: in questo caso l’aspetto ECG era diverso dalla tachicardia clinica che aveva motivato la prima procedura. Sebbene la diversa morfologia dell’attivazione atriale all’ECG non escluda che si tratti di una recidiva, data la possibilità di un diverso exit point del medesimo circuito o di un diverso senso di rotazione dello stesso, è tuttavia più probabile l’emergenza di un nuovo circuito di macrorientro. CONCLUSIONI: L'ablazione trancatetere, pur non potendo essere considerata una procedura curativa, in quanto non in grado di modificare il substrato atriale che predispone all’insorgenza e mantenimento della fibrillazione atriale (ossia la fibrosi, l’ipertrofia, e la dilatazione atriale conseguenti alla patologia e condizione anatomica di base)è in grado di assicurare a tutti i pazienti un sostanziale beneficio clinico. È sempre stato possibile sospendere l’antiaritmico, tranne 2 casi, ed anche nei pazienti in cui è stata documentata una recidiva al follow-up la qualità di vita ed i sintomi sono decisamente migliorati ed è stato ottenuto un buon controllo della tachiaritmia con una bassa dose di beta-bloccante. Inoltre tutti i pazienti che avevano sviluppato disfunzione ventricolare secondaria alla tachiaritmia hanno presentato un miglioramento della funzione sistolica fino alla normalizzazione o al ritorno a valori precedenti la documentazione dell’aritmia. Alla base dei buoni risultati sia in acuto che al follow-up c’è una meticolosa programmazione della procedura e una rigorosa definizione degli endpoint. La dimostrazione del blocco di conduzione translesionale bidirezionale, requisito indispensabile per affermare di aver creato una linea continua e transmurale, l’ablazione di tutti i circuiti di rientro inducibili mediante stimolazione atriale programmata e sostenuti, e l’ablazione di alcune sedi critiche, in quanto corridoi protetti coinvolti nelle IART di più comune osservazione clinica, pur in assenza di una effettiva inducibilità periprocedurale, sono obiettivi necessari per una procedura efficace in acuto e a distanza. Anche la disponibilità di moderne tecnologie come i sistemi di irrigazione dei cateteri ablatori e le metodiche di mappaggio elettroanantomico sono requisiti tecnici molto importanti per il successo della procedura.

Bioengineering of exercise: biomechanical and metabolic aspects

The field of research of this dissertation concerns the bioengineering of exercise, in particular the relationship between biomechanical and metabolic knowledge. This relationship can allow to evaluate exercise in many different circumstances: optimizing athlete performance, understanding and helping compensation in prosthetic patients and prescribing exercise with high caloric consumption and minimal joint loading to obese subjects. Furthermore, it can have technical application in fitness and rehabilitation machine design, predicting energy consumption and joint loads for the subjects who will use the machine. The aim of this dissertation was to further understand how mechanical work and metabolic energy cost are related during movement using interpretative models. Musculoskeletal models, when including muscle energy expenditure description, can be useful to address this issue, allowing to evaluate human movement in terms of both mechanical and metabolic energy expenditure. A whole body muscle-skeletal model that could describe both biomechanical and metabolic aspects during movement was identified in literature and then was applied and validated using an EMG-driven approach. The advantage of using EMG driven approach was to avoid the use of arbitrary defined optimization functions to solve the indeterminate problem of muscle activations. A sensitivity analysis was conducted in order to know how much changes in model parameters could affect model outputs: the results showed that changing parameters in between physiological ranges did not influence model outputs largely. In order to evaluate its predicting capacity, the musculoskeletal model was applied to experimental data: first the model was applied in a simple exercise (unilateral leg press exercise) and then in a more complete exercise (elliptical exercise). In these studies, energy consumption predicted by the model resulted to be close to energy consumption estimated by indirect calorimetry for different intensity levels at low frequencies of movement. The use of muscle skeletal models for predicting energy consumption resulted to be promising and the use of EMG driven approach permitted to avoid the introduction of optimization functions. Even though many aspects of this approach have still to be investigated and these results are preliminary, the conclusions of this dissertation suggest that musculoskeletal modelling can be a useful tool for addressing issues about efficiency of movement in healthy and pathologic subjects.