Course Syllabus
Obiettivi
Conoscenze e capacità di comprensione Al termine dell’insegnamento, lo studente sarà in grado di:
- Descrivere in modo approfondito i meccanismi fisiologici cellulari e sistemici, comprendendo come i diversi organi cooperano per mantenere l’omeostasi dell’organismo.
- Analizzare le interazioni funzionali tra apparati (cardiovascolare, respiratorio, renale, endocrino, nervoso, ecc.) in condizioni fisiologiche e in risposta a stimoli interni o esterni.
- Comprendere le basi molecolari e biochimiche delle funzioni fisiologiche, con particolare riferimento ai segnali di regolazione, alla comunicazione intercellulare e ai processi di adattamento.
- Interpretare i segnali precoci di disfunzione e descrivere il continuum tra fisiologia normale e le prime alterazioni fisiopatologiche.
Capacità di applicare conoscenza e comprensione Lo studente sarà in grado di:
- Applicare modelli integrati per l’interpretazione della funzione degli apparati in condizioni complesse, dinamiche e reali.
- Riconoscere e analizzare i meccanismi compensatori e le alterazioni funzionali iniziali che indicano una transizione verso fisiopatologia.
- Utilizzare un approccio biomedico traslazionale, integrando concetti di fisiologia sperimentale con scenari clinici e preclinici.
Autonomia di giudizio Lo studente svilupperà la capacità di:
- Elaborare ipotesi fisiologiche e fisiopatologiche basate su evidenze, interpretando dati quantitativi e qualitativi.
- Valutare criticamente l’integrazione e la coerenza delle informazioni provenienti da diverse fonti (biologiche, cliniche, ambientali).
- Formulare valutazioni autonome sui meccanismi adattativi e sulle deviazioni funzionali che precedono la patologia.
Abilità comunicative Lo studente sarà in grado di:
- Comunicare in modo efficace le conoscenze fisiologiche e le loro implicazioni fisiopatologiche attraverso linguaggio tecnico appropriato, sia in forma scritta che orale.
- Utilizzare strumenti digitali, grafici e dati sperimentali per illustrare modelli funzionali integrati.
- Partecipare attivamente a discussioni interdisciplinari, presentando in modo chiaro e sintetico concetti complessi.
Capacità di apprendimento Lo studente sarà in grado di:
- Pianificare strategie di apprendimento autonomo per aggiornare e approfondire le conoscenze fisiologiche in relazione al progresso della ricerca biomedica.
- Collegare i contenuti del corso a discipline affini (patologia, farmacologia)
- Riconoscere i propri bisogni formativi e identificare le fonti informative più appropriate e aggiornate.
Contenuti sintetici
Lo studente sarà guidato all'analisi biomedica e sistemica delle principali funzioni cellulari e dell’interazione tra i diversi apparati corporei (es. cardiovascolare, respiratorio, endocrino, digerente, muscoloscheletrico e nervoso), approfondendo specifici aspetti funzionali chiave scelti per il loro valore clinico e fisiopatologico. Verranno esplorati in dettaglio i meccanismi di regolazione (es. feedback ormonali, controllo neurovegetativo, risposte infiammatorie, ecc.) e la loro integrazione tra sistemi, anche in risposta a stress fisiologici o condizioni ambientali variabili.
Attraverso casi studio, analisi di dati fisiologici e discussione di situazioni-limite tra salute e malattia, il corso stimolerà una visione critica e integrata della funzione biologica, promuovendo l’acquisizione di un pensiero fisiologico orientato alla medicina traslazionale e alla clinica.
Durante il corso, inoltre, si sottolineerà l'effetto del processo di invecchiamento sulla fisiologia e degli effetti dovuti alla differenza di genere.
Programma esteso
Il corso approfondisce le tematiche legate al funzionamento dei trasportatori e dei canali ionici presenti sulla membrana plasmatica in condizioni fisiologiche e fisiopatologiche
Nell'ambito neuromuscolare, si tratterà nel dettaglio la giunzione neuro-muscolare e il meccanismo
Nell'ambito muscolare, si tratteranno le differenze nei meccanimi di contrazione e di rilasciamento del muscolo scheletrico rispetto al muscolo liscio
Nell'ambito dell'attività cardiovascolare, si tratterà dell'accoppiamento eccitazione-contrazione, anche nel rispetto delle differenze di tale meccanismo nel muscolo scheletrico
Nell'ambito della apparato respiratorio, si tratterà l'evoluzione fisiopatologica dell'edema interstiziale e polmonare
Nell'ambito dell'apparato renale si tratteranno le funzioni endocrine dei ren, il loro ruolo nel mantenimento del pH ematico e della volemia (collegamento con la regolazione della pressione arteriosa)
Nell'ambito dell'apparato gastrointestinale, si tratteranno i sensi chimici, la secrezione salivare
La sezione di docenza tenuta dal Dr. Melgari verterà su
- Canali ionici e tecniche di elettrofisiologia cellulare
- Il potenziale d'azione cardiaco e i canali hERG (funzione e farmacologia)
- I canali ionici negli organi sensoriali (vista)
- Tecniche avanzate di imaging nella fisiologia cellulare
- Tecniche per lo studio dell'attività bioelettrica cellulare
Prerequisiti
Conoscenze relative ai corsi propedeutici indicati nel regolamento del corso di laurea
Modalità didattica
Le lezioni si svolgeranno in presenza. In particolare 44 saranno svolte in modalità erogativa e 8 in modalità interattiva.
Materiale didattico
Vengono suggeriti alcuni libri di testo, considerando il fatto che lo studente può utilizzare qualsiasi testo che gli permetta di costruire una solida conoscenza degli argomenti oggetto di studio non sentendosi vincolato dai testi elencati di seguito.
L. SHERWOOD, Fondamenti di Fisiologia Umana, Piccin
R. KLINKE, H.C. PAPE, A: KURTZ, S. SILBERNAGL, Fisiologia, EdiSES
A.C. GUYTON & J.E. HALL, Trattato di Fisiologia medica, Piccin
D.U. SILVERTHORN, Fisiologia, Un approccio integrato, Casa Editrice Ambrosiana
W.J. GERMAN & C.L. STANFIELD, Fisiologia Umana, EdiSES
Review o articoli scientifici consigliati dal docente durante le lezioni
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
La verifica dell’apprendimento verrà eseguita mediante una prova scritta in cui al candidato verranno poste domande aperte per valutare il livello di conoscenza generale degli argomenti, quesiti che richiedono l’analisi di un fenomeno complesso, la sua razionalizzazione e l’applicazione di principi specifici della fisiologia. Infine, potrà essere presentata la descrizione di una situazione di cui verrà richiesta l’analisi delle interconnessioni tra diverse variabili fisiologiche alla luce dei paradigmi teorici.
Orario di ricevimento
I docenti ricevono gli studenti previo appuntamento concordato via e-mail
ilaria.rivolta@unimib.it
dario.melgari@unimib.it
Sustainable Development Goals
Aims
Knowledge and Understanding At the end of the course, the student will be able to:
- Describe in depth the cellular and systemic physiological mechanisms, understanding how different organs cooperate to maintain the body's homeostasis.
- Analyze the functional interactions between systems (cardiovascular, respiratory, renal, endocrine, nervous, etc.) under physiological conditions and in response to internal or external stimuli.
- Understand the molecular and biochemical bases of physiological functions, with particular reference to regulatory signals, intercellular communication, and adaptation processes.
- Interpret early signs of dysfunction and describe the continuum between normal physiology and the initial pathophysiological changes.
Applying Knowledge and Understanding The student will be able to:
- Apply integrated models to interpret system functions in complex, dynamic, and real-life conditions.
- Recognize and analyze compensatory mechanisms and early functional alterations that indicate a transition toward pathophysiology.
- Use a translational biomedical approach, integrating concepts of experimental physiology with clinical and preclinical scenarios.
Judgment Autonomy The student will develop the ability to:
- Formulate physiological and pathophysiological hypotheses based on evidence, interpreting both quantitative and qualitative data.
- Critically assess the integration and consistency of information from various sources (biological, clinical, environmental).
- Formulate independent evaluations of adaptive mechanisms and functional deviations that precede pathology.
Communication Skills The student will be able to:
- Effectively communicate physiological knowledge and its pathophysiological implications using appropriate technical language, both in written and oral form.
- Use digital tools, graphics, and experimental data to illustrate integrated functional models.
- Actively participate in interdisciplinary discussions, clearly and concisely presenting complex concepts.
Learning Skills The student will be able to:
- Plan autonomous learning strategies to update and deepen physiological knowledge in line with advances in biomedical research.
- Connect the course content with related disciplines (pathology, pharmacology).
- Recognize their own learning needs and identify the most appropriate and up-to-date information sources.ement for self-directed learning; make effective use of available resources to search for, identify, and select health-related information, and critically evaluate content and sources.
Contents
The student will be guided through a biomedical and systemic analysis of the main cellular functions and the interaction between various body systems (e.g., cardiovascular, respiratory, endocrine, digestive, musculoskeletal, and nervous), with an in-depth focus on key functional aspects selected for their clinical and pathophysiological relevance. Regulatory mechanisms (e.g., hormonal feedback, autonomic control, inflammatory responses, etc.) and their integration across systems will be explored in detail, including responses to physiological stress or changing environmental conditions.
Through case studies, analysis of physiological data, and discussion of borderline situations between health and disease, the course will encourage a critical and integrated perspective on biological function, promoting the development of physiological thinking oriented toward translational medicine and clinical practice.
Furthermore, the course will emphasize the impact of aging on physiology and the effects related to gender differences.
Detailed program
The course explores in depth the functioning of transporters and ion channels located on the plasma membrane under both physiological and pathophysiological conditions.
In the neuromuscular context, the course will cover in detail the neuromuscular junction and its mechanism.
In the muscular context, it will address the differences in contraction and relaxation mechanisms between skeletal and smooth muscle.
In the cardiovascular system, the course will focus on excitation-contraction coupling, including its differences compared to skeletal muscle.
In the respiratory system, the course will discuss the pathophysiological evolution of interstitial and pulmonary edema.
In the renal system, the course will cover the endocrine functions of the kidneys, their role in maintaining blood pH and blood volume, and their connection to blood pressure regulation.
In the gastrointestinal system, topics will include chemical senses and salivary secretion.
The teaching section led by Dr. Melgari will focus on:
- Ion channels and cellular electrophysiology techniques
- Cardiac action potential and hERG channels (function and pharmacology)
- Ion channels in sensory organs (vision)
- Advanced imaging techniques in cellular physiology
- Techniques for studying cellular bioelectrical activity
Prerequisites
Knowledge of the introductory courses indicated in the guidance of the degree course
Teaching form
Lectures will be held in presence. Specifically, 44 hours will be lecture-based and 8 hours will be interactive
Textbook and teaching resource
Some text book are suggested, stated that the student can use the text book that best allow him to form a solid knowledge of the subject, and that cannot be blocked by any of the texts listed below.
L. SHERWOOD, Fondamenti di Fisiologia Umana, Piccin
R. KLINKE, H.C. PAPE, A: KURTZ, S. SILBERNAGL, Fisiologia, EdiSES
A.C. GUYTON & J.E. HALL, Trattato di Fisiologia medica, Piccin
D.U. SILVERTHORN, Fisiologia, Un approccio integrato, Casa Editrice Ambrosiana
W.J. GERMAN & C.L. STANFIELD, Fisiologia Umana, EdiSES
Reviews or scientific papers recommended by the Professor During Lectures
Semester
First Semester
Assessment method
The exam consists in an written test. Open questions will be posed to the student in order to evaluate the general knowledge of the topics. Moreover, the student will be asked to answer to questions that require the analysis of a complex phenomenon, its rationalization and the application of specific physiology principles and to solve simple exercises. Finally, a clinical case may be presented which will require the analysis of the interconnections between different physiological variables in the light of the theoretical paradigms.
Office hours
The professors receive the students by appoinment agreed upon e-mail
ilaria.rivolta@unimib.it
dario.melgari@unimib.it
