Microbiota umano e interazione con l'ospite
A.A. 2025/2026
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 può essere seguito come corso singolo.
Programma e organizzazione didattica
Edizione unica
Responsabile
Periodo
Secondo semestre
Programma
Introduzione alla microbiologia del microbiota: Principi di microbiologia con riferimento all'ecologia microbica umana. Classificazione e tassonomia dei batteri rilevanti per il microbiota umano. Strutture fondamentali e accessorie della cellula batterica in relazione alle strategie di colonizzazione, persistenza e interazione con l'ospite. Definizione e distinzione tra commensali, simbionti, opportunisti e patogeni. Infezioni batteriche a trasmissione alimentare: fattori di patogenicità e virulenza, tossine batteriche e loro meccanismo d'azione.
Il microbiota umano: composizione e biodiversità del microbiota nelle principali sedi anatomiche: intestinale, orale, cutaneo, respiratorio, urogenitale. Phyla predominanti e classificazione in enterotipi. Fattori che influenzano la composizione del microbiota: genetici, ambientali, dietetici, farmacologici.
Funzioni del microbiota e interazione con l'ospite: Funzioni metaboliche (produzione di SCFA, sintesi vitaminica, digestione di nutrienti complessi). Funzioni strutturali e di barriera epiteliale. Funzioni protettive: competizione con patogeni e produzione di sostanze antimicrobiche. Funzioni immunomodulatorie: interazione con cellule immunitarie innate e adattative.
Interazione tra microbiota e sistema immunitario: Attivazione del sistema immunitario innato da parte del microbiota: ruolo delle cellule epiteliali, pattern recognition receptors (PRRs), produzione di peptidi antimicrobici. Interazione con macrofagi, neutrofili, cellule dendritiche: tolleranza immunitaria e risposta infiammatoria controllata. Interazione con il sistema immunitario adattativo: modulazione dell'attivazione dei linfociti T (Th17, Treg, Th1) e linfociti B, presentazione antigenica in contesto di colonizzazione microbica stabile. Meccanismi di evasione e modulazione del sistema immunitario da parte dei patogeni e meccanismi di elusione dei patogeni alle funzioni protettive del microbiota.
Disbiosi e sue conseguenze cliniche: Definizione di disbiosi: alterazioni qualitative e/o quantitative del microbiota. Esempi di patologie associate alla disbiosi intestinale: sindrome dell'intestino irritabile (IBS), malattie infiammatorie croniche intestinali (IBD), celiachia, diabete mellito tipo 1 e 2, obesità, malattie cardiovascolari. Disbiosi del microbiota respiratorio e patologie infiammatorie croniche polmonari: asma, BPCO, fibrosi cistica. Disbiosi e malattie neurodegenerative: ruolo del microbiota intestinale in Sclerosi Multipla e Parkinson.
Tecnologie per lo studio del microbiota: Approcci metagenomici e metatrascrittomici, Next Generation Sequencing (NGS), 16S rRNA sequencing, shotgun metagenomics, RNA-seq. Integrazione dei dati multi-omici e approcci di systems biology. Elementi di bioinformatica: pipelines di analisi, principali database (SILVA, Greengenes, KEGG, MG-RAST).
Assi di comunicazione inter-organica: Gut-Brain axis: interazione tra microbiota intestinale e sistema nervoso centrale, Gut-Lung axis: influenza del microbiota intestinale e respiratorio sulle risposte immunitarie polmonari.
Interventi terapeutici mirati alla modulazione del microbiota: Prebiotici, probiotici, postbiotici e probiotici ingegnerizzati: definizioni, meccanismi d'azione, impatto immunologico. Trapianto di microbiota fecale (FMT): razionale, applicazioni cliniche, prospettive future.
Il microbiota umano: composizione e biodiversità del microbiota nelle principali sedi anatomiche: intestinale, orale, cutaneo, respiratorio, urogenitale. Phyla predominanti e classificazione in enterotipi. Fattori che influenzano la composizione del microbiota: genetici, ambientali, dietetici, farmacologici.
Funzioni del microbiota e interazione con l'ospite: Funzioni metaboliche (produzione di SCFA, sintesi vitaminica, digestione di nutrienti complessi). Funzioni strutturali e di barriera epiteliale. Funzioni protettive: competizione con patogeni e produzione di sostanze antimicrobiche. Funzioni immunomodulatorie: interazione con cellule immunitarie innate e adattative.
Interazione tra microbiota e sistema immunitario: Attivazione del sistema immunitario innato da parte del microbiota: ruolo delle cellule epiteliali, pattern recognition receptors (PRRs), produzione di peptidi antimicrobici. Interazione con macrofagi, neutrofili, cellule dendritiche: tolleranza immunitaria e risposta infiammatoria controllata. Interazione con il sistema immunitario adattativo: modulazione dell'attivazione dei linfociti T (Th17, Treg, Th1) e linfociti B, presentazione antigenica in contesto di colonizzazione microbica stabile. Meccanismi di evasione e modulazione del sistema immunitario da parte dei patogeni e meccanismi di elusione dei patogeni alle funzioni protettive del microbiota.
Disbiosi e sue conseguenze cliniche: Definizione di disbiosi: alterazioni qualitative e/o quantitative del microbiota. Esempi di patologie associate alla disbiosi intestinale: sindrome dell'intestino irritabile (IBS), malattie infiammatorie croniche intestinali (IBD), celiachia, diabete mellito tipo 1 e 2, obesità, malattie cardiovascolari. Disbiosi del microbiota respiratorio e patologie infiammatorie croniche polmonari: asma, BPCO, fibrosi cistica. Disbiosi e malattie neurodegenerative: ruolo del microbiota intestinale in Sclerosi Multipla e Parkinson.
Tecnologie per lo studio del microbiota: Approcci metagenomici e metatrascrittomici, Next Generation Sequencing (NGS), 16S rRNA sequencing, shotgun metagenomics, RNA-seq. Integrazione dei dati multi-omici e approcci di systems biology. Elementi di bioinformatica: pipelines di analisi, principali database (SILVA, Greengenes, KEGG, MG-RAST).
Assi di comunicazione inter-organica: Gut-Brain axis: interazione tra microbiota intestinale e sistema nervoso centrale, Gut-Lung axis: influenza del microbiota intestinale e respiratorio sulle risposte immunitarie polmonari.
Interventi terapeutici mirati alla modulazione del microbiota: Prebiotici, probiotici, postbiotici e probiotici ingegnerizzati: definizioni, meccanismi d'azione, impatto immunologico. Trapianto di microbiota fecale (FMT): razionale, applicazioni cliniche, prospettive future.
Prerequisiti
Sono necessarie competenze di base di microbiologia.
Metodi didattici
L'attività didattica dell'insegnamento è basata su lezioni frontali a carattere interattivo supportate da materiale didattico proiettato (6 CFU).
La frequenza è fortemente consigliata, in quanto la partecipazione attiva alle lezioni teoriche 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 alle lezioni teoriche 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:
· Microbiologia generale (Prescott)
· Le basi dell'immunologia (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.
· Microbiologia generale (Prescott)
· Le basi dell'immunologia (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
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 orale e una prova scritta.
La prova orale, che contribuisce per il 20% alla valutazione complessiva, consisterà nella presentazione in PowerPoint e discussione critica di un articolo scientifico, scelto tra una selezione proposta dal docente, riguardante un argomento inerente ai contenuti dell'insegnamento. La presentazione orale mirerà a valutare la capacità dello studente di comprendere, sintetizzare e comunicare contenuti scientifici complessi in modo rigoroso e strutturato.
La prova scritta, che contribuisce all'80% della valutazione finale, avrà una durata di 90 minuti e sarà articolata in una domanda aperta a tema, tre domande aperte a risposta sintetica e dieci quesiti a scelta multipla.
Entrambe le prove mirano a valutare in modo approfondito la comprensione dei principali meccanismi di interazione tra il microbiota umano e l'ospite, con particolare riferimento al ruolo del microbiota nella regolazione delle risposte immunitarie, metaboliche e infiammatorie. Le domande saranno formulate per esplorare la capacità dello studente di integrare le conoscenze di microbiologia cellulare e immunologia con i concetti più avanzati relativi alla disbiosi, all'omeostasi e alle implicazioni delle interazioni ospite-microbiota nello sviluppo di strategie terapeutiche basate sulla modulazione del microbiota.
La valutazione complessiva terrà conto dell'accuratezza dei contenuti, della capacità argomentativa, della proprietà terminologica e della padronanza del linguaggio scientifico. Il voto finale sarà espresso in trentesimi 30/30. I risultati della prova scritta verranno comunicati agli studenti tramite mail al momento della verbalizzazione.
La prova orale, che contribuisce per il 20% alla valutazione complessiva, consisterà nella presentazione in PowerPoint e discussione critica di un articolo scientifico, scelto tra una selezione proposta dal docente, riguardante un argomento inerente ai contenuti dell'insegnamento. La presentazione orale mirerà a valutare la capacità dello studente di comprendere, sintetizzare e comunicare contenuti scientifici complessi in modo rigoroso e strutturato.
La prova scritta, che contribuisce all'80% della valutazione finale, avrà una durata di 90 minuti e sarà articolata in una domanda aperta a tema, tre domande aperte a risposta sintetica e dieci quesiti a scelta multipla.
Entrambe le prove mirano a valutare in modo approfondito la comprensione dei principali meccanismi di interazione tra il microbiota umano e l'ospite, con particolare riferimento al ruolo del microbiota nella regolazione delle risposte immunitarie, metaboliche e infiammatorie. Le domande saranno formulate per esplorare la capacità dello studente di integrare le conoscenze di microbiologia cellulare e immunologia con i concetti più avanzati relativi alla disbiosi, all'omeostasi e alle implicazioni delle interazioni ospite-microbiota nello sviluppo di strategie terapeutiche basate sulla modulazione del microbiota.
La valutazione complessiva terrà conto dell'accuratezza dei contenuti, della capacità argomentativa, della proprietà terminologica e della padronanza del linguaggio scientifico. Il voto finale sarà espresso in trentesimi 30/30. I risultati della prova scritta verranno comunicati agli studenti tramite mail al momento della verbalizzazione.
Docente/i
Ricevimento:
10.00-12.00 (previo appuntamento via email)
Dipartimento di Bioscienze (edifici biologici) Torre B -1 piano