Course Syllabus
Obiettivi
1 Conoscenza e capacità di comprensione: L’insegnamento è destinato a fornire modelli interpretativi utili all’individuazione di potenziali "meccanismi bersaglio", utilizzabili nello sviluppo di approcci diagnostici e terapeutici alla patologia, e alla comprensione della letteratura del campo
2. Capacità di applicare conoscenza e comprensione: l’insegnamento si propone di applicare le conoscenze multidisciplinari, acquisite durante l’intero percorso formativo, in una visione integrata dei meccanismi di malattia a livello cellulare
3. Autonomia di giudizio: il corso si propone di creare autonomia di giudizio nell’interpretazione della letteratura scientifica
4. Abilità comunicative: insegnarle non è obiettivo del corso, verranno valutate durante la prova di esame
5. Capacità di apprendimento: a livello di Laurea Magistrale si presume che lo studente abbia sviluppato capacità di apprendimento, che verrà valutata in sede di esame
Contenuti sintetici
L’insegnamento affronterà alcuni temi di fisiopatologia cellulare di rilevanza generale, con riferimento a varie funzioni organiche, accompagnati ad esempi di specifiche patologie. Si parlerà sia di anomalie su base genetica (p.es. canalopatie) che acquisite (p.es. ipossia). Per rendere l’insegnamento comprensibile anche a studenti provenienti da corsi di studio diversi dalle Scienze Biologiche, la trattazione della fisiopatologia sarà preceduta da un riassunto degli aspetti fisiologici di rilevanza per l’argomento.
Programma esteso
Il programma è principalmente organizzato attorno alla funzione di proteine con specifiche funzioni (canali ionici, trasportatori,etc.), il cui ruolo in diversi sistemi organici verrà illustrato con esempi di patologie legate a loro anomalie (tra parentesi nel programma). Il tema “mutazioni” verrà trattato, per tutti gli argomenti, secondo lo schema: a) struttura/funzione della proteina, b) ruolo della proteina nei contesti cellule/tessuto/organismo; c) sede ed effetto delle mutazioni sulla funzione della proteina; d) fenotipo cellulare e di organismo (sindrome) derivante dalla mutazione; e) cenno alle strategie terapeutiche.
L’elenco di argomenti sottoelencato è intenzionalmente ridondante rispetto al tempo a disposizione (21 lezioni), è concepito come’”offerta” formativa. Dato che ciascun argomento rappresenta un modulo a sé stante, sarà possibile decidere durante l’insegnamento quali argomenti trattare, a seconda del livello delle conoscenze di base degli studenti e del loro interesse ad approfondirne qualcuno in particolare.
Generalità sui trasporti di membrana e transepiteliali
Ripasso di concetti chiave di fisiologia generale
Risposta cellulare allo stress
Omeostasi del pH intracellulare (citosolico e vacuolare)
Omeostasi del volume cellulare (risposte RVI, RVD)
Risposta acuta e cronica a ipossia/ischemia
Mutazioni dei canali del Cl-
canali CFTR e CIC (sindromi: fibrosi cistica, sindrome di Dent, miotonia congenita)
Mutazioni dei canali dell’ H2O
Aquaporine (sindromi: diabete insipido)
Mutazioni di proteine sensori del Ca2+
calmodulina (sindromi: LQTS e CPVT)
Mutazioni dei Canali del Na+
canali ENaC (sindromi: pseudo iper-aldosteronismo)
canali NaV (sindrome: LQT3)
Mutazioni dei canali del K+
canali Kv (sindromi: LQT e SQT)
canali Kir (sindromi: Bartter e Andersen-Tawil)
Mutazioni di proteine funzionali all’omeostasi del Ca2+ intracellulare
canali RyRs (sindrome: CPVT e CRDS)
Prerequisiti
La comprensione dell’ insegnamento è facilitata dalla familiarità con i contenuti dei corsi di Fisiologia Generale e Umana della Laurea Triennale in Scienze Biologiche. A seconda della familiarità degli studenti con detti contenuti, il docente deciderà in che misura riassumerli nella misura necessari alla comprensione della fisiopatologia; questo ovviamente influenzerà il numero degli argomenti che potranno essere trattati nel tempo a disposizione.
Modalità didattica
Lezioni frontali (attività erogativa alternata ad attività interattiva). La quantità e qualità della componente interattiva dipende necessariamente dalla partecipazione attiva dell’uditorio. L’implementazione della modalità interattiva richiede la presenza in aula degli studenti per tutta la durata del corso; non è quindi prevista didattica a distanza. Il corso sarà tenuto in lingua inglese.
Materiale didattico
Come testo di riferimento per i concetti di fisiologia cellulare e dei sistemi, propedeutici ai contenuti del insegnamento, si consiglia "Fisiologia. D’Angelo e Peres, Edi-Ermes 2011 (ISBN 978-88-7051-378-3). Per un testo specifico di Fisiologia Cellulare, consiglio: Cell Physiology Sourcebook, N. Sperelakis ed., 4th edition , Academic Press. Il livello avanzato del insegnamento richiede comunque l'integrazione con materiale bibliografico (generalmente in lingua inglese) che verrà reso disponibile sulla piattaforma e-learning. Sulla stessa piattaforma saranno messe a disposizione le diapositive dell’ insegnamento
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Secondo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Il profitto verrà valutato mediante prova orale. Verranno valutate in particolare la conoscenza dei meccanismi di base, la capacità di applicarla all’interpretazione delle condizioni specifiche e la proprietà del linguaggio specifico della disciplina. La valutazione finale verrà influenzata dalla entità e qualità della partecipazione alla componente interattiva delle lezioni. Non sono previste prove formali in itinere.
Orario di ricevimento
Per cortesia scrivere email a antonio.zaza@unimib.it per appuntamento
Aims
- Knowledge and understanding: The course aims to provide an interpretative framework useful to the identification of molecular targets in the diagnosis and therapy of disease and to a critical understanding of research literature
2.Skills in the application of knowledge: the course aims to apply multidisciplinary knowledge, acquired over the entire graduation course, to an integrated vision of disease mechanisms at the cell level - Autonomy of judgement: the course aims to provide instruments for critical understanding of scientific literature
- Communication skills: teaching communication skills, which will be evaluated during the exam, is beyond the scope of the course.
- Learning skills: at the level of Master Degree, learning skills should be given for granted; they will be evaluated during the examination.
Contents
The course will focus on themes of cellular pathophysiology with reference to different organic functions . It will deal with both gene-based abnormalities (e.g. channellopathies,) and acquired ones (cell response to stress). To render the course suitable also for students coming from graduation courses other than Biological Sciences, the address to pathophysiology will be preceded by a succinct review of the physiological mechanisms involved.
Detailed program
The program is organized around the function of proteins with specific functions (ion channels, trasporters, motor proteins etc.). The role of these proteins in different organic systems will be illustrated through examples of disease conditions (in parentheses) mechanistically linked to their abnormality. The “mutation” theme will be dealt with, for all listed topics, according to the following scheme: a) protein structure/function, b) protein role in the cell/tissue/organism function; c) mutation site and effect on protein function; d) cellular and organism (syndrome) mutation phenotypes, e) brief address to therapeutic strategies.
Considering the course duration (21 lessons), the topics list (below) is intentionally redundant, i.e. conceived as an “offer”. Since every topic in the list is an independent module, it will be possible to decide during the course which topics to address, depending on students’ background knowledge and interests.
General aspects of membrane e transepithelial transports
Review of instrumental general physiology concepts
Cellular response to stress
Intracellular pH homeostasis
Cell volume homeostasis (RVI and RVD responses)
Responses to acute and chronic hypoxia/ischemia
Cl- channels mutations
Cl- channels (syndromes: cystic fibrosis, Dent, congenital myotonia)
H2O channels mutations
Aquaporins (syndrome: diabetes insipidus)
Ca2+-sensing proteins mutations
Calmodulin (syndromes: LQTS and CPVT)
Na+ channels mutations
V-gated Na+ channels (syndromes: LQT3 s.)
Epithelial Na+ channels (syndromes: Liddle s.)
K+ channels mutations
V-gated K+ channels (syndromes: LQTS and SQT)
“Inward rectifier” K+ channels (syndrome: Bartter’s, Andersen-Tawil.)
Mutations of proteins involved in intracellular Ca2+ homeostasis
RyR channels (syndrome: CPVT, CRDS)
Prerequisites
Acquaintance with the contents of the courses of General and Systems Physiology (graduation course in Biological Sciences) is highly recommended. Depending on students’ background, the teacher will decide the extent to which physiology principles shall be summarized before addressing pathophysiology; this will obviously impact on the number of topics that will be covered in the time available. Considering the impossibility to provide a single reference textbook for the course content, attendance is recommended.
Teaching form
Lectures (delivered component) during which the speaker constantly seeks interaction with the audience (interactive component) through encouragement to hypothesize, to find interdisciplinary connections and, more broadly, to discuss the matter presented by the speaker. The interactive component relies on audience’ active participation, to predefine its amount (proportion) is therefore impossible. The implementation of the interactive component requires classroom attendance for the entire course duration; therefore, the remote teaching modality is not considered. The official course language is English
Textbook and teaching resource
A cell Physiology textbook (e.g. Cell Physiology Sourcebook, N. Sperelakis ed., 4th edition, Academic Press) may serve as a reference for basic concepts, but it will not cover many of the specific topics presented in the course. Specific reading material, mostly in the form of review articles, will be made available during the course. Course slides will also be uploaded on the e-learning platform. Unavailability of a comprehensive textbook is a further reason to recommend attendance
Semester
Second
Assessment method
Students will be evaluated by an oral exam. The exam will focus on knowledge of basic mechanisms; student’s ability to apply it to the interpretation of specific conditions and fluency in scientific language will be evaluated. Proactive participation to the interactive component of the course will contribute to a positive judgement. No formal interim evaluations are planned.
Office hours
Please send email to antonio.zaza@unimib.it for appointment
Key information
Staff
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Antonio Zaza