Microbiota umano e interazione con l'ospite
A.A. 2024/2025
Obiettivi formativi
L'insegnamento si pone l'obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza approfondita del ruolo del microbiota sia dal punto di vista microbiologico (composizione e funzione dei microrganismi) che dal punto di vista immunologico (funzioni protettive e interazione con l'ospite). L'insegnamento mira ad ampliare e consolidare le conoscenze inerenti a:
- composizione e funzioni delle principali componenti batteriche del microbiota umano, in particolare del tratto gastro-intestinale;
- differenze tra batteri commensali e patogeni in termini di fattori di virulenza e interazione con il sistema immunitario con particolare riferimento alle malattie a trasmissione alimentare;
- concetto di disbiosi del microbiota umano, le principali tecnologie impiegate nella caratterizzazione della disbiosi e gli impieghi dei probiotici come approccio terapeutico nelle patologie correlate alla disbiosi.
Scopo formativo delle attività pratiche di laboratorio è quello di acquisire tecniche di microbiologia cellulare di base inerenti allo studio dell'interazione ospite-patogeno, per comprendere la differente interazione dei batteri patogeni o commensali con il sistema immunitario, e acquisire la capacità di analizzare in modo critico i risultati ottenuti.
- composizione e funzioni delle principali componenti batteriche del microbiota umano, in particolare del tratto gastro-intestinale;
- differenze tra batteri commensali e patogeni in termini di fattori di virulenza e interazione con il sistema immunitario con particolare riferimento alle malattie a trasmissione alimentare;
- concetto di disbiosi del microbiota umano, le principali tecnologie impiegate nella caratterizzazione della disbiosi e gli impieghi dei probiotici come approccio terapeutico nelle patologie correlate alla disbiosi.
Scopo formativo delle attività pratiche di laboratorio è quello di acquisire tecniche di microbiologia cellulare di base inerenti allo studio dell'interazione ospite-patogeno, per comprendere la differente interazione dei batteri patogeni o commensali con il sistema immunitario, e acquisire la capacità di analizzare in modo critico i risultati ottenuti.
Risultati apprendimento attesi
Al termine dell'insegnamento lo studente sarà in grado di descrivere la differenza tra microrganismi patogeni e commensali, di capirne i meccanismi di virulenza e di interazione con il sistema immunitario. Saprà definire in maniera approfondita l'organizzazione e il funzionamento del microbiota umano e indicare i diversi meccanismi di interazione ospite-microrganismo alla base della risposta immunitaria innata e adattativa. Lo studente avrà acquisito dettagliate conoscenze riguardanti il processo di disbiosi del microbiota gastrointestinale e le principali patologie ad esso correlate.
Mediante le attività pratiche di laboratorio lo studente sarà in grado di utilizzare tecniche di base di microbiologia cellulare e di applicare le competenze culturali acquisite sui meccanismi di interazione ospite-microrganismo. Mediante la discussione dei risultati ottenuti nelle esercitazioni pratiche lo studente svilupperà capacità analitiche e di comunicazione scientifica.
Mediante le attività pratiche di laboratorio lo studente sarà in grado di utilizzare tecniche di base di microbiologia cellulare e di applicare le competenze culturali acquisite sui meccanismi di interazione ospite-microrganismo. Mediante la discussione dei risultati ottenuti nelle esercitazioni pratiche lo studente svilupperà capacità analitiche e di comunicazione scientifica.
Periodo: Secondo semestre
Modalità di valutazione: Esame
Giudizio di valutazione: voto verbalizzato in trentesimi
Corso singolo
Questo insegnamento non può essere seguito come corso singolo. Puoi trovare gli insegnamenti disponibili consultando il catalogo corsi singoli.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Principi di Microbiologia: classificazione e tassonomia batterica, strutture fondamentali e accessorie della cellula batterica, definizione di fattori di virulenza e patogenicità. Malattie infettive e malattie a trasmissione alimentare: fattori di patogenicità e virulenza, tossine batteriche e loro meccanismo d'azione.
Immunità innata: le barriere chimico-fisiche. Principali funzioni delle cellule epiteliali e delle molecole ad attività antimicrobica. Macrofagi e neutrofili: ruolo e funzione nella difesa dell'ospite, fagocitosi e formazione dei NETs. Ruolo e funzione delle cellule dendritiche e del sistema del complemento nella difesa dell'ospite contro i microrganismi patogeni. Strategie di evasione dei microrganismi alle componenti del sistema immunitario innato.
Immunità adattativa: cellule presentanti l'antigene (APC), il complesso maggiore di istocompatibilità MHC-I e MHC-II. Cattura e presentazione degli antigeni: il ruolo delle APC nell'attivazione del sistema immunitario adattativo. Strategie di inibizione della presentazione antigenica da parte dei microrganismi patogeni.
Linfociti T: Attivazione e ruolo dei linfociti CD8 (CTL) nella difesa contro i microrganismi intracellulari. Strategie di evasione dall'immunità cellulo-mediata da parte dei microrganismi patogeni intracellulari. Attivazione e ruolo dei linfociti Th1, Th2 e Th17 nella difesa contro i microrganismi intracellulari, elminti e microrganismi extracellulari. Strategie di blocco dell'attivazione dei linfociti T helper da parte dei microrganismi patogeni.
Il microbiota: Composizione, phyla e suddivisione in enterotipi. Funzioni del microbiota: metaboliche, strutturali, protettive e immunologiche. I vari microbiota: intestinale, pelle, cavità orale, vie respiratorie, placenta. Lo studio del microbioma: Next Generation Sequencing (NGS), le tecnologie omiche- metagenomica e metatrascrittomica. Analisi di bioinformatica: analisi del 16S, analisi dei dati di metagenomica e matatrascrittomica, esempi di database.
Disbiosi: definizione, strategie di evasione dei microrganismi patogeni al microbiota. Patologie correlate alla disbiosi intestinale: sindrome dell'intestino irritabile (IBS) e malattie infiammatorie intestinali (IBD). Prebiotici, probiotici, postbiotici e probiotici ingegnerizzati: definizioni, modalità d'azione ed effetti immunomodulatori. Il trapianto di microbiota fecale. Esempi di disbiosi e utilizzo di probiotici nella Celiachia, nel diabete di tipo 1 e 2, e nelle malattie cardiovascolari.
Gut-Brain axis e Gut-Lung axis: comunicazione bidirezionale e meccanismi di interazione del microbiota intestinale con il SNC e con il tratto respiratorio. Il microbiota intestinale, la disbiosi e l'interazione ospite-patogeno nelle malattie neurodegenerative (Sclerosi Multipla e Parkinson). Il microbiota delle vie aeree, la disbiosi e l'interazione ospite-patogeno nelle malattie infiammatorie croniche polmonari (Asma, COPD e Fibrosi Cistica).
Esercitazioni pratiche di laboratorio: infezione di linee cellulari epiteliali intestinali con diversi batteri (probiotici e patobionti) e analisi dell'invasione e persistenza batterica all'interno dell'epitelio. Analisi di crescita batterica da campioni di yogurt: crescita aerobica e anaerobica di batteri probiotici e quantificazione. Analisi della risposta infiammatoria delle cellule epiteliali infettate con i ceppi batterici probiotici e patobionti.
Immunità innata: le barriere chimico-fisiche. Principali funzioni delle cellule epiteliali e delle molecole ad attività antimicrobica. Macrofagi e neutrofili: ruolo e funzione nella difesa dell'ospite, fagocitosi e formazione dei NETs. Ruolo e funzione delle cellule dendritiche e del sistema del complemento nella difesa dell'ospite contro i microrganismi patogeni. Strategie di evasione dei microrganismi alle componenti del sistema immunitario innato.
Immunità adattativa: cellule presentanti l'antigene (APC), il complesso maggiore di istocompatibilità MHC-I e MHC-II. Cattura e presentazione degli antigeni: il ruolo delle APC nell'attivazione del sistema immunitario adattativo. Strategie di inibizione della presentazione antigenica da parte dei microrganismi patogeni.
Linfociti T: Attivazione e ruolo dei linfociti CD8 (CTL) nella difesa contro i microrganismi intracellulari. Strategie di evasione dall'immunità cellulo-mediata da parte dei microrganismi patogeni intracellulari. Attivazione e ruolo dei linfociti Th1, Th2 e Th17 nella difesa contro i microrganismi intracellulari, elminti e microrganismi extracellulari. Strategie di blocco dell'attivazione dei linfociti T helper da parte dei microrganismi patogeni.
Il microbiota: Composizione, phyla e suddivisione in enterotipi. Funzioni del microbiota: metaboliche, strutturali, protettive e immunologiche. I vari microbiota: intestinale, pelle, cavità orale, vie respiratorie, placenta. Lo studio del microbioma: Next Generation Sequencing (NGS), le tecnologie omiche- metagenomica e metatrascrittomica. Analisi di bioinformatica: analisi del 16S, analisi dei dati di metagenomica e matatrascrittomica, esempi di database.
Disbiosi: definizione, strategie di evasione dei microrganismi patogeni al microbiota. Patologie correlate alla disbiosi intestinale: sindrome dell'intestino irritabile (IBS) e malattie infiammatorie intestinali (IBD). Prebiotici, probiotici, postbiotici e probiotici ingegnerizzati: definizioni, modalità d'azione ed effetti immunomodulatori. Il trapianto di microbiota fecale. Esempi di disbiosi e utilizzo di probiotici nella Celiachia, nel diabete di tipo 1 e 2, e nelle malattie cardiovascolari.
Gut-Brain axis e Gut-Lung axis: comunicazione bidirezionale e meccanismi di interazione del microbiota intestinale con il SNC e con il tratto respiratorio. Il microbiota intestinale, la disbiosi e l'interazione ospite-patogeno nelle malattie neurodegenerative (Sclerosi Multipla e Parkinson). Il microbiota delle vie aeree, la disbiosi e l'interazione ospite-patogeno nelle malattie infiammatorie croniche polmonari (Asma, COPD e Fibrosi Cistica).
Esercitazioni pratiche di laboratorio: infezione di linee cellulari epiteliali intestinali con diversi batteri (probiotici e patobionti) e analisi dell'invasione e persistenza batterica all'interno dell'epitelio. Analisi di crescita batterica da campioni di yogurt: crescita aerobica e anaerobica di batteri probiotici e quantificazione. Analisi della risposta infiammatoria delle cellule epiteliali infettate con i ceppi batterici probiotici e patobionti.
Prerequisiti
Sono necessarie competenze di base di microbiologia.
Metodi didattici
L'attività formativa dell'insegnamento è basata su lezioni frontali interattive (5 CFU) supportate da materiale proiettato e da attività pratiche di laboratorio (1 CFU) . La frequenza sia alle lezioni frontali che alle attività pratiche di laboratorio è fortemente consigliata. Lo studente sarà coinvolto a partecipare attivamente alla discussione per migliorare le proprie capacità critiche, rielaborando i concetti acquisiti e comunicando i concetti con un linguaggio scientifico appropriato. Durante le esercitazioni di laboratorio gli studenti prenderanno parte attivamente agli esperimenti di interazione tra batteri e cellule del sistema immunitario, in cui verranno rielaborati con applicazioni pratiche alcuni concetti chiave acquisiti durante le lezioni frontali.
Il materiale didattico verrà reso diponibile su sito ariel relativo all'insegnamento.
Il materiale didattico verrà reso diponibile su sito ariel relativo all'insegnamento.
Materiale di riferimento
Potranno essere utilizzati come testi di riferimento per i concetti di base i seguenti libri:
- Principi di microbiologia medica (Antonelli - Clementi - Pozzi - Rossolini)
- Biologia dei microrganismi (Dehò-Galli)
Inoltre tutte le lezioni in formato PDF verranno messe a disposizione degli studenti (sito Ariel), insieme a specifici articoli scientifici come strumento di approfondimento alle lezioni.
- Principi di microbiologia medica (Antonelli - Clementi - Pozzi - Rossolini)
- Biologia dei microrganismi (Dehò-Galli)
Inoltre tutte le lezioni in formato PDF verranno messe a disposizione degli studenti (sito Ariel), insieme a specifici articoli scientifici come strumento di approfondimento alle lezioni.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
L'acquisizione delle conoscenze e il raggiungimento dei risultati di apprendimento attesi vengono verificati, sia per gli studenti frequentanti che non frequentanti, mediante una prova scritta (7 domande aperte, durata di 120 minuti). La prova si propone di valutare mediante domande aperte sia le conoscenze acquisite di microbiologia cellulare, ovvero la comprensione dei meccanismi di virulenza e patogenicità microbica, sia la comprensione dei meccanismi riguardanti le interazioni tra microrganismi patogeni-commensali e il sistema immunitario. Nella valutazione si tiene conto della capacità di apprendimento degli argomenti trattati e delle capacità comunicative a livello scientifico. Il voto finale verrà espresso in trentesimi, con 18/30 come voto minimo per il superamento dell'esame. Modalità di comunicazione dei risultati: i risultati della prova scritta saranno comunicati tramite e-mail.
Docente/i
Ricevimento:
10.00-12.00 (previo appuntamento via email)
Dipartimento di Bioscienze (edifici biologici) Torre B -1 piano