Microbiota umano e interazione con l'ospite
A.A. 2025/2026
Learning objectives
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.
Expected learning outcomes
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.
Course syllabus and organization
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.
Professor(s)
Ricevimento:
10.00-12.00 (previo appuntamento via email)
Dipartimento di Bioscienze (edifici biologici) Torre B -1 piano