Microbiologia cellulare e immunologia
A.A. 2025/2026
Obiettivi formativi
L'insegnamento si pone l'obiettivo di fornire agli studenti una conoscenza approfondita dei principali meccanismi di interazione ospite-patogeno. Il corso affronta, partendo dalle differenze fondamentali tra cellula eucariotica e procariotica, i concetti inerenti alle strutture fondamentali e accessorie della cellula batterica, la genetica e il metabolismo della cellula batterica, e infine i concetti di fattori di virulenza e patogenicità batterica con particolare riferimento a malattie infettive e a trasmissione alimentare.
Le lezioni tratteranno in modo dettagliato le principali componenti del sistema immunitario innato ed adattativo implicate nel riconoscimento e nell'eliminazione dei patogeni, facendo particolare attenzione ai vari meccanismi di escape immunologico, infiammazione ed infezione cronica.
Inoltre il corso avrà come obiettivo formativo quello di sviluppare conoscenze sulle funzioni del microbiota sia dal punto di vista microbiologico (composizione e funzione dei microrganismi) che dal punto di vista immunologico (funzioni strutturali e protettive), approfondendo poi il concetto di disbiosi e di interazione microbiota-cervello (Gut-brain axis) con esempi specifici delle principali patologie correlate.
Le lezioni tratteranno in modo dettagliato le principali componenti del sistema immunitario innato ed adattativo implicate nel riconoscimento e nell'eliminazione dei patogeni, facendo particolare attenzione ai vari meccanismi di escape immunologico, infiammazione ed infezione cronica.
Inoltre il corso avrà come obiettivo formativo quello di sviluppare conoscenze sulle funzioni del microbiota sia dal punto di vista microbiologico (composizione e funzione dei microrganismi) che dal punto di vista immunologico (funzioni strutturali e protettive), approfondendo poi il concetto di disbiosi e di interazione microbiota-cervello (Gut-brain axis) con esempi specifici delle principali patologie correlate.
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 d'azione e di virulenza. Saprà conoscere in maniera approfondita l'organizzazione e il funzionamento del sistema immunitario e comprendere i diversi meccanismi di interazione ospite-patogeno alla base della risposta immunitaria innata e adattativa. Infine lo studente avrà acquisito conoscenze relative ad alcune delle principali patologie responsabili dell'alterato funzionamento del sistema immunitario o dell'elusione dei meccanismi di difesa immunitaria, per individuare le strategie di prevenzione o terapia più idonee.
Periodo: Primo 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
Primo semestre
Programma
Principi di Microbiologia: classificazione e tassonomia 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 dei peptidi antimicrobici. Fagociti professionisti: attivazione e funzione dei Macrofagi e neutrofili, processi cellulari e molecolari di fagocitosi e formazione dei NETs. Cellule Natural killer, e sistema del complemento: attivazione, cooperazione e strategie nella difesa dell'ospite contro i microrganismi patogeni. Innate Lymphoid Cells (ILCs): classificazione, funzioni nella difesa mucosale e nel mantenimento dell'omeostasi tissutale. Strategie di evasione dei microrganismi patogeni alle componenti del sistema immunitario innato.
Cattura e presentazione degli antigeni: cellule presentanti l'antigene (APC), cellule dendritiche, il complesso maggiore di istocompatibilità MHC-I e MHC-II. Strategie di inibizione della presentazione antigenica da parte dei microrganismi patogeni, e modulazione dell'immunogenicità.
Immunità adattativa: linfociti T CD8 e CD4. Differenziazione, 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. Differenziazione, attivazione e ruolo delle varie sottoclassi di linfociti CD4+ (Th1, Th2, Th17, Th1/17, Th9, Treg) nella difesa contro i microrganismi intracellulari, elminti e microrganismi extracellulari. Disregolazione della risposta immunitaria adattativa nelle malattie autoimmunitarie. Strategie microbiche di immunomodulazione dei linfociti T CD4+: inibizione/iperattivazione del TCR signaling, induzione delle Treg, interferenza con la polarizzazione CD4-T helper.
Il microbiota: Composizione, phyla, nomenclatura, enterotipi e distribuzione nelle diverse aree anatomiche. Funzioni del microbiota: metaboliche, strutturali, protettive e immunologiche. Il microbiota come regolatore della risposta immunitaria: cross-talk con cellule del sistema immunitario innato e adattativo.
Lo studio del microbioma nel contesto della ricerca in campo biomedico: Tecnologie NGS (Next Generation Sequencing), le tecnologie omiche- (metagenomica e metatrascrittomica), tecnologie di terza generazione, principali database.
Disbiosi: definizione, cause e strategie di elusione dei microrganismi patogeni alle funzioni protettive e immunologiche del microbiota. Impatto sulle malattie croniche e immunomediate. Interventi terapeutici microbiota-based: prebiotici, probiotici, postbiotici e probiotici ingegnerizzati; meccanismi d'azione e potenziale immunomodulatore. Microbiota come target per terapie personalizzate: nuove prospettive nella gestione di patologie disbiosi-correlate. Gut-Brain Axis e Gut-Lung Axis: comunicazione bidirezionale tra microbiota intestinale e sistema nervoso centrale e tratto respiratorio; meccanismi molecolari e cellulari nelle malattie neurodegenerative.
Vaccinologia classica e reverse vaccinology: natura degli antigeni, capacità degli antigeni di attivare le risposte immunitarie innate e adattative, piattaforme a mRNA, approcci genomici alla progettazione vaccinale, proteine ricombinanti, vettori virali, induzione della memoria immunologica.
Durante le esercitazioni di laboratorio, verranno analizzate le capacità di adesione e persistenza di ceppi batterici di diversa origine su linee cellulari epiteliali intestinali o polmonari, al fine di comprendere le dinamiche di interazione ospite-patogeno. Saranno inoltre eseguite analisi della risposta infiammatoria delle cellule epiteliali infettate mediante saggi ELISA, con l'obiettivo di valutare la produzione di mediatori pro-infiammatori in seguito all'interazione con microrganismi patogeni.
Immunità innata: le barriere chimico-fisiche. Principali funzioni delle cellule epiteliali e dei peptidi antimicrobici. Fagociti professionisti: attivazione e funzione dei Macrofagi e neutrofili, processi cellulari e molecolari di fagocitosi e formazione dei NETs. Cellule Natural killer, e sistema del complemento: attivazione, cooperazione e strategie nella difesa dell'ospite contro i microrganismi patogeni. Innate Lymphoid Cells (ILCs): classificazione, funzioni nella difesa mucosale e nel mantenimento dell'omeostasi tissutale. Strategie di evasione dei microrganismi patogeni alle componenti del sistema immunitario innato.
Cattura e presentazione degli antigeni: cellule presentanti l'antigene (APC), cellule dendritiche, il complesso maggiore di istocompatibilità MHC-I e MHC-II. Strategie di inibizione della presentazione antigenica da parte dei microrganismi patogeni, e modulazione dell'immunogenicità.
Immunità adattativa: linfociti T CD8 e CD4. Differenziazione, 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. Differenziazione, attivazione e ruolo delle varie sottoclassi di linfociti CD4+ (Th1, Th2, Th17, Th1/17, Th9, Treg) nella difesa contro i microrganismi intracellulari, elminti e microrganismi extracellulari. Disregolazione della risposta immunitaria adattativa nelle malattie autoimmunitarie. Strategie microbiche di immunomodulazione dei linfociti T CD4+: inibizione/iperattivazione del TCR signaling, induzione delle Treg, interferenza con la polarizzazione CD4-T helper.
Il microbiota: Composizione, phyla, nomenclatura, enterotipi e distribuzione nelle diverse aree anatomiche. Funzioni del microbiota: metaboliche, strutturali, protettive e immunologiche. Il microbiota come regolatore della risposta immunitaria: cross-talk con cellule del sistema immunitario innato e adattativo.
Lo studio del microbioma nel contesto della ricerca in campo biomedico: Tecnologie NGS (Next Generation Sequencing), le tecnologie omiche- (metagenomica e metatrascrittomica), tecnologie di terza generazione, principali database.
Disbiosi: definizione, cause e strategie di elusione dei microrganismi patogeni alle funzioni protettive e immunologiche del microbiota. Impatto sulle malattie croniche e immunomediate. Interventi terapeutici microbiota-based: prebiotici, probiotici, postbiotici e probiotici ingegnerizzati; meccanismi d'azione e potenziale immunomodulatore. Microbiota come target per terapie personalizzate: nuove prospettive nella gestione di patologie disbiosi-correlate. Gut-Brain Axis e Gut-Lung Axis: comunicazione bidirezionale tra microbiota intestinale e sistema nervoso centrale e tratto respiratorio; meccanismi molecolari e cellulari nelle malattie neurodegenerative.
Vaccinologia classica e reverse vaccinology: natura degli antigeni, capacità degli antigeni di attivare le risposte immunitarie innate e adattative, piattaforme a mRNA, approcci genomici alla progettazione vaccinale, proteine ricombinanti, vettori virali, induzione della memoria immunologica.
Durante le esercitazioni di laboratorio, verranno analizzate le capacità di adesione e persistenza di ceppi batterici di diversa origine su linee cellulari epiteliali intestinali o polmonari, al fine di comprendere le dinamiche di interazione ospite-patogeno. Saranno inoltre eseguite analisi della risposta infiammatoria delle cellule epiteliali infettate mediante saggi ELISA, con l'obiettivo di valutare la produzione di mediatori pro-infiammatori in seguito all'interazione con microrganismi patogeni.
Prerequisiti
Sono necessarie competenze di base di microbiologia.
Metodi didattici
L'attività didattica dell'insegnamento si suddivide in una prima parte basata su lezioni frontali a carattere interattivo (5CFU), supportate da materiale didattico proiettato, e una seconda parte costituita da attività pratiche di laboratorio (1 CFU).
La frequenza è fortemente consigliata, in quanto la partecipazione attiva sia alle lezioni teoriche che alle esercitazioni pratiche, rappresenta un presupposto fondamentale per il consolidamento delle capacità critiche, interpretative e argomentative degli studenti in ambito scientifico.
Gli studenti saranno costantemente coinvolti nella discussione e nel confronto, al fine di rielaborare in maniera autonoma i contenuti appresi e acquisire una progressiva padronanza del linguaggio scientifico specifico della disciplina.
Tutto il materiale didattico sarà reso disponibile sulla piattaforma Ariel dedicata all'insegnamento.
La frequenza è fortemente consigliata, in quanto la partecipazione attiva sia alle lezioni teoriche che alle esercitazioni pratiche, rappresenta un presupposto fondamentale per il consolidamento delle capacità critiche, interpretative e argomentative degli studenti in ambito scientifico.
Gli studenti saranno costantemente coinvolti nella discussione e nel confronto, al fine di rielaborare in maniera autonoma i contenuti appresi e acquisire una progressiva padronanza del linguaggio scientifico specifico della disciplina.
Tutto il materiale didattico sarà reso disponibile sulla piattaforma Ariel dedicata all'insegnamento.
Materiale di riferimento
Come riferimento generale e consolidamento delle conoscenze di base potranno essere utilizzati i seguenti testi:
· Principi di microbiologia medica (Antonelli - Clementi - Pozzi - Rossolini)
· Microbiologia generale (Prescott)
· Immunologia cellulare e molecolare (Abbas - Lichtman - Pillai)
Tutto il materiale didattico presentato a lezione sarà reso disponibile in formato PDF sulla piattaforma Ariel. Inoltre, una selezione di articoli scientifici sarà fornita agli studenti come strumento di approfondimento e integrazione dei contenuti trattati durante l'insegnamento.
· Principi di microbiologia medica (Antonelli - Clementi - Pozzi - Rossolini)
· Microbiologia generale (Prescott)
· Immunologia cellulare e molecolare (Abbas - Lichtman - Pillai)
Tutto il materiale didattico presentato a lezione sarà reso disponibile in formato PDF sulla piattaforma Ariel. Inoltre, una selezione di articoli scientifici sarà fornita agli studenti come strumento di approfondimento e integrazione dei contenuti trattati durante l'insegnamento.
Modalità di verifica dell’apprendimento e criteri di valutazione
La verifica dell'apprendimento, finalizzata a valutare l'effettiva acquisizione delle conoscenze e il raggiungimento degli obiettivi formativi attesi, si articola in una prova orale strutturata in due parti, distinte per studenti frequentanti e non frequentanti.
Per gli studenti frequentanti, la prima parte consiste in una discussione orale incentrata sull'analisi critica e la discussione scientifica dei risultati sperimentali ottenuti durante le esercitazioni pratiche di laboratorio, con l'obiettivo di stimolare la riflessione scientifica e l'autonomia interpretativa.
Per gli studenti non frequentanti, la prima parte prevede la presentazione e discussione di un articolo scientifico, scelto tra una selezione proposta dal docente riguardante un argomento attinente ai contenuti dell'insegnamento, mediante presentazione in power point.
La prima parte della prova orale contribuisce per il 20% alla valutazione complessiva.
La seconda parte della prova orale, comune a tutti gli studenti, si propone di valutare in maniera approfondita:
- le conoscenze acquisite di microbiologia cellulare, con particolare riferimento ai meccanismi cellulari e molecolari che regolano la virulenza e la patogenicità microbica,
- la comprensione dei processi immunologici, inclusi i meccanismi di attivazione del sistema immunitario, sia innato che adattativo, in risposta ai microrganismi commensali e patogeni (batterici e virali).
La seconda parte della prova orale contribuisce all'80% della valutazione complessiva.
La valutazione complessiva tiene conto dell'accuratezza dei contenuti, della capacità argomentativa, del rigore espositivo e della padronanza del linguaggio scientifico.
Il voto finale sarà espresso in trentesimi 30/30.
Per gli studenti frequentanti, la prima parte consiste in una discussione orale incentrata sull'analisi critica e la discussione scientifica dei risultati sperimentali ottenuti durante le esercitazioni pratiche di laboratorio, con l'obiettivo di stimolare la riflessione scientifica e l'autonomia interpretativa.
Per gli studenti non frequentanti, la prima parte prevede la presentazione e discussione di un articolo scientifico, scelto tra una selezione proposta dal docente riguardante un argomento attinente ai contenuti dell'insegnamento, mediante presentazione in power point.
La prima parte della prova orale contribuisce per il 20% alla valutazione complessiva.
La seconda parte della prova orale, comune a tutti gli studenti, si propone di valutare in maniera approfondita:
- le conoscenze acquisite di microbiologia cellulare, con particolare riferimento ai meccanismi cellulari e molecolari che regolano la virulenza e la patogenicità microbica,
- la comprensione dei processi immunologici, inclusi i meccanismi di attivazione del sistema immunitario, sia innato che adattativo, in risposta ai microrganismi commensali e patogeni (batterici e virali).
La seconda parte della prova orale contribuisce all'80% della valutazione complessiva.
La valutazione complessiva tiene conto dell'accuratezza dei contenuti, della capacità argomentativa, del rigore espositivo e della padronanza del linguaggio scientifico.
Il voto finale sarà espresso in trentesimi 30/30.
Docente/i
Ricevimento:
10.00-12.00 (previo appuntamento via email)
Dipartimento di Bioscienze (edifici biologici) Torre B -1 piano