Obiettivi formativi
Il Corso si prefigge di impartire nozioni fondamentali circa le caratteristiche dei tessuti umani, i concetti fondamentali dello sviluppo embrionale e come i vari processi morfogenetici sono controllati da complesse interazioni cellulari e molecolari. Lo Studente è pertanto atteso poter acquisire una conoscenza di base della morfologia, struttura e proprietà funzionali dei principali tessuti umani e un’approfondita comprensione dei diversi fenomeni cellulari e meccanismi molecolari che sottendono al loro controllo dei diversi processi contemplati dallo sviluppo embrionale precoce. Questo anche in termini applicativi tramite l’apprendimento delle tecnologie e dei metodi utilizzati per giungere alle scoperte scientifiche che hanno permesso di acquisire tali informazioni. E’ inoltre inteso che lo Studente possa acquisire la capacità di raccogliere e interpretare dati scientifici nel settore della biologia dello sviluppo e informazioni che possano riguardare settori affini. E’ altresì atteso che lo Studente acquisisca la piena capacità di comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni a interlocutori specialisti e non, e che sviluppi quelle capacità di apprendimento necessarie per intraprendere studi successivi con un alto grado di autonomia.
Prerequisiti
Relativamente alla prima del Corso, si assume che lo Studente abbia una soddisfacente preparazione di base nella disciplina di biologia cellulare e familiarità con le tecniche di base impiegabili per studiare cellule in vitro ed in vivo. Si assume inoltre che lo Studente sia in possesso delle conoscenze di base in genetica, biochimica, fisiologia (cellulare) e biologia molecolare.
Contenuti dell'insegnamento
Il Corso è suddiviso in due Moduli, di rispettivamente di 3 CFU e 6 CFU. Il Modulo di 3 CFU riguarda la struttura e funzione dei tessuti umani ed è erogato in forma di esercitazioni di laboratorio. Le esercitazioni consistono nell'analisi autonome al microscopio di preparati istologici rappresentativi dei diversi tessuti umani. Le esercitazioni sono svolte contemplando gruppi di 20 studenti ciascuno e una ricorrenza settimanale con un gruppo/settimana, per un totale di 8 esercitazioni per ogni gruppo. Questo implica che ogni gruppo di studenti deve conseguire un'esercitazione ogni 3 settimane. I 3 gruppi da 20 studenti sono creati dividendo la corte di iscritti al corso per 3 seguendo l’ordine alfabetico. Per ogni esercitazione è fornita una breve introduzione teorica sulle caratteristiche dei tessuti da esaminare durante quello specifico evento.
Il secondo Modulo è incentrato sui meccanismi cellulari e molecolari che sottendono allo sviluppo embrionale. Questa seconda parte del Corso è dapprima focalizzata sulle fasi più precoci dello sviluppo embrionale alle quali seguono approfondimenti sui meccanismi cellulari e molecolari che sottendono a questi eventi precoci. Il Modulo inizia, in via introduttiva, con una panoramica dei concetti primari dell’embriologia e la definizione dei termini e della nomenclatura attualmente adottata nel settore della biologia dello sviluppo. Nella fase successiva, il Corso illustra gli studi in vari organismi modello che hanno messo in evidenza i meccanismi di regolazione dell'impostazione degli assi corporei e l’induzione (specificazione) dei foglietti embrionali. Segue una discussione sulla formazione dei sistemi nervosi centrale e periferico che partire dal processo di neurulazione e includendo l'organizzazione dei progenitori neurali all'interno del tubo neurale e la formazione e sviluppo delle cellule della cresta neurale. E’ affrontato il processo di somitogenesi e la definizione della simmetria bilaterale, lo sviluppo del muscolo scheletrico e la sua innervazione e lo sviluppo degli arti, per concludere con la formazione del cuore.
Programma esteso
Il programma relativo alle esercitazioni del primo Modulo del Corso che tratta la “Struttura e Funzione dei Tessuti Umani” comprende:
1. Una panoramica sulle metodologie, tecniche e procedure utilizzate per studiare i tessuti e le cellule che li compongono;
2. Una spiegazione delle basi per la classificazione dei tessuti umani;
3. Lo studio di tessuti epiteliali e delle membrane basali ad essi associate;
4. Lo studio della struttura e principali caratteristiche morfologiche dei tessuti connettivi lassi e le proprietà della matrice extracellulare tipica di questi tessuti;
5. Lo studio della struttura e principali caratteristiche dei tessuti connettivi propriamente detti e le proprietà della matrice extracellulare di questi tessuti;
6. Lo studio delle diverse tipologie e caratteristiche dei tessuti cartilaginei;
7. Lo studio del tessuto osseo;
8. Lo studio degli elementi del sangue e sistema ematopoietico;
9. L’approfondimento delle principali caratteristiche delle strutture vascolari e linfatiche
Il secondo Modulo del Corso dedicato alla Biologia dello sviluppo tratta i seguenti argomenti:
1. Il processo di segmentazione e i primi stadi di sviluppo;
2. La definizione del ciclo vitale dell’embrione dei vertebrati;
3. Il processo di gastrulazione e il suo controllo cellulare e molecolare;
4. I meccanismi molecolari alla base della determinazione dei foglietti embrionali: endoderma, mesoderma e ectoderma;
5. I meccanismi molecolari alla base per la specificazione degli assi corporei: dorsale-ventrale e anteriore-posteriore;
6. I meccanismi cellulari e molecolari alla base per la specificazione della simmetria bilaterale;
7. Il fenomeno dell’induzione del tessuto nervoso e dell’epidermide ed i meccanismi cellulari e molecolari che controllano la neurulazione
8. I meccanismi cellulari e molecolari che sottendono alla formazione del tubo neurale, lo sviluppo del sistema nervoso centrale e l’innervazione della muscolatura;
9. I meccanismi cellulari e molecolari che controllano la formazione e sviluppo della cresta neurale ed i suoi derivati;
10. I meccanismi cellulari e molecolari che sottendono alla formazione delle somiti e del dermo-miotomo e lo sviluppo di questa struttura in muscolo scheletrico e cartilagine;
11. I geni che controllano la delineazione della struttura corporea (il “codice Hox”)
12. I meccanismi cellulari e molecolari che controllano la formazione degli arti;
13. I meccanismi cellulari e molecolari che sottendono alla formazione del cuore e del sistema vascolare.
I relativi capitoli consigliati dal libro di testo di rifermento, “Principi dello Sviluppo di Wolpert e coautori, sono i seguenti:
Capitolo 1. Le origini della biologia dello sviluppo e gli strumenti concettuali.
Capitolo 3. Sviluppo dei vertebrati I: cicli di sviluppo e tecniche sperimentali. Cicli vitali dei vertebrati e cenni di sviluppo.
Capitolo 4. Lo sviluppo dei vertebrati II: Xenopus e pesce Zebra.
Capitolo 5. Sviluppo dei vertebrati III: pollo e topo, il completamento del piano corporeo.
Capitolo 9. La morfogenesi: cambiamenti di forma dell’embrione precoce.
Capitolo 12. Lo sviluppo del sistema nervoso. Specificazione dell’identità cellulare nel sistema nervoso.
I corrispettivi capitoli e approfondimenti consigliati dal libro di testo complementare e di supporto, “Biologia dello sviluppo” di Gilbert e Barresi, sono i seguenti:
Capitolo 1. Costruzione di nuovi organismi; meccanismi di organizzazione dello sviluppo
Il ciclo della vita; un esempio: la vita di una rana; embriologia comparata; Visione d’insieme delle fasi iniziali dello sviluppo; seguendo le cellule in movimento: mappe presuntive e discendenze cellulari.
Capitolo 2. Specificazione dell’identità; Meccanismi di modellamento dello sviluppo; Livelli di impegno; Specificazione autonoma; Specificazione condizionale; Specificazione sinciziale; Un arcobaleno di identità cellulari
Capitolo 4. Comunicazione fra cellule; Meccanismi di morfogenesi; Adesione e riassortimento cellulare; la segnalazione iuxtacrina e la fisica della morfogenesi; La matrice extracellulare come fonte di importanti segnali dello sviluppo; Transizione epitelio-mesenchimale; Segnalazione cellulare; Fattori paracrini: le molecole induttrici; La biologia cellulare del segnale paracrino; Segnali iuxtacrini nell’identità cellulare
Capitolo 11. Anfibi e pesci; Primi stadi dello sviluppo degli anfibi; Fecondazione, rotazione corticale e segmentazione; La gastrulazione degli anfibi; Determinazione progressiva degli assi degli anfibi; Il lavoro di Hans Spemann e Hilde Mangold; Meccanismi molecolari della determinazione degli assi negli anfibi; La specificità regionale dell’induzione neurale lungo l’asse antero-posteriore; Specificazione dell’asse destro-sinistro
Capitolo 12. Uccelli e mammiferi; Primi stadi dello sviluppo negli uccelli; La segmentazione; La gastrulazione negli embrioni degli uccelli; Specificazione degli assi e dell’“organizzatore”
negli uccelli; Primi stadi dello sviluppo nei mammiferi; La segmentazione; La gastrulazione nei mammiferi; Formazione degli assi dei mammiferi
Capitolo 13. Formazione e modellamento del tubo neurale; La trasformazione della piastra neurale in un tubo: come nasce il sistema nervoso centrale; Il modello “insegui e metti in fuga”; Lo scheletro del cranio derivato dalla cresta neurale; La cresta neurale cardiaca; L’ontogenesi dei percorsi assonali nel sistema nervoso; Il cono di crescita: guida e motore dell’esplorazione assonale alla ricerca di un percorso (axon pathfinding); La guida assonale; Il programma di navigazione intrinseco dei neuroni motori (motoneuroni); Come fanno i neuroni motori ad attraversare la strada?
CAPITOLO 14. Lo sviluppo dell’encefalo; Neuroanatomia dello sviluppo del sistema nervoso
Centrale; I meccanismi dello sviluppo che regolano l’accrescimento del cervello; Sviluppo del cervello umano
Capitolo 17. Mesoderma parassiale; I somiti e i loro derivati; I tipi cellulari della somite; Determinazione del mesoderma parassiale e dei destini cellulari lungo l’asse antero-posteriore; La somitogenesi; Sviluppo dello sclerotomo; Sviluppo del derma miotomo.
Bibliografia
Per gli studenti che vogliono approfondire le nozioni teoriche dell’istologia è consigliato il testo "Histology: A Text and Atlas", di Micheal H. Ross e Wojciech Pawlina, pubblicato da Lippincott Williams & Wilkins e tradotto in italiano con il titolo “Istologia - Testo atlante con elementi di biologia cellulare e molcolare” (Casa Editrice Zanichelli). Essendo il Corso imperniato su aspetti basilari di istologia morfologica e funzionale sono disponibili numerosi altri testi con simili contenuti. Gli Studenti sono quindi liberi di fornirsi di altri testi in alternativa o in modo complementare. A supporto delle esercitazioni saranno forniti su Elly compendi di immagini di tessuti da poter consultare.
Per la seconda parte del Corso il testo consigliato è la Sesta Edizione di "Principles of Development" di Lewis Wolpert, Cheryll Tickle e Alfonso Martinez Arias, di cui è disponibile tradotta in italiano la quinta edizione: "Principi dello sviluppo (casa editrice, Oxford University Press). Si incoraggiano inoltre gli Studenti a consultare parallelamente l’undicesima edizione del testo “Biologia dello Sviluppo” di Scott Gilbert. Ulteriore materiale didattico è fornito tramite il portale istituzionale “Elly” nella forma di copie delle presentazioni esposte durante le lezioni.
I capitoli di specifico interesse nei suddetti testi sono i seguenti:
"Principles of Development", capitoli 1, 3-5, 7, 10 e 11 (si consiglia anche il Capitolo 8 per approfondimento delle proprie conoscenze). Per il testo "Biologia dello Sviluppo" i Capitoli di riferimento sono: 1, 5, 11-15, e 17-19.
Metodi didattici
Le esercitazioni di istologia che rappresentano la prima parte del Corso e si riferiscono al Modulo “Struttura e Funzione dei Tessuti Umani”, sono condotte presso i laboratori didattici del Plesso di Bioscienze con cadenza settimanale e la partecipazione di un gruppo di studenti per volta. Le esercitazioni sono obbligatorie e lo Studente deve aver partecipato a tutte le 8 esercitazioni per poter completare il Corso e conseguire i corrispettivi 9 CFU.
Le lezioni del secondo Modulo del Corso relativo alla Biologia dello Sviluppo sono erogate in presenza. Oltre ai testi di riferimento proposti sono utilizzate monografie di particolare rilievo e di recente pubblicazione, alle quali sono abbinate in modo complementare informazioni tratte dai numerosi articoli scientifici originari che hanno rivoluzionato il settore. Illustrazioni fornite in queste pubblicazioni scientifiche sono altresì utilizzate per l'impostazione delle presentazioni fornite tramite le lezioni. Visto anche che il Corso si basa in modo specifico sulle conoscenze ed esperienze del Docente, gli Studenti sono particolarmente sollecitati a rispettate il Regolamento Didattico di Ateneo che impone la frequenza obbligatoria e quindi assistere al maggior numero possibile delle Lezioni.
Copia delle presentazioni PowerPoint alla base delle Lezioni sono rese disponibili tramite pubblicazione sulla piattaforma informatica di Ateneo Elly. Di norma le lezioni sono registrate e l’accesso a tali registrazioni può essere richiesto alla fine del Corso da Studenti lavoratori e Studenti che per documentati motivi di salute o gravi problemi famigliari non hanno potuto partecipare alle lezioni.
Modalità verifica apprendimento
La partecipazione a tutte le esercitazioni (8 in totale) è obbligatoria per il superamento del corso. Alla fine del ciclo di esercitazioni vi è una prova facoltativa di riconoscimento di 3 diversi preparati istologici/tessuti. La corretta descrizione di UNO dei tre preparati comporta l’acquisizione di 1 PUNTO extra da sommarsi al voto ottenuto per la prova relativa la secondo Modulo. La corretta descrizione di almeno DUE dei 3 preparati da 2 PUNTI extra da sommarsi al voto del secondo Modulo.
La partecipazione alle lezioni del secondo Modulo è altresì obbligatoria e lo studente è fortemente incoraggiato a rispettare quest’obbligo, ai fini di meglio avvalersi dell’istruzione impartita e per poter superare il Corso con maggior successo.
Il superamento del Modulo relativo alla Biologia dello Sviluppo è basato sulla valutazione di una breve presentazione su un argomento sorteggiato dallo studente alla fine del corso, fra 40 possibili argomenti, e lo Studente è chiamato ad esporre una presentazione di NON più di 12-15 minuti su tale argomento sfruttando indicativamente 12-15 slides. La presentazione è giudicata per la sua qualità in termini di chiarezza, accuratezza e la pertinenza al tema. Particolare attenzione è rivolta al grado di conoscenza dello studente sul tema selezionato e come lui/lei presenti l'argomento. La presentazione è seguita da eventuali domande da parte del docente relative a quanto trattato o circa nozioni correlate e ampiamente discusse durante il Corso. Se la presentazione è giudicata di insufficiente qualità, e riceve una scarsa valutazione, è possibile ripeterla in un altro Appello ri-sorteggiando l’argomento da esporre.
Altre informazioni
La prima parte del Corso relativa al Modulo di istologia funzionale è coordinato in modo organico con quello parallelo di Anatomia e istologia umana di cui responsabile la Prof.ssa Cecilia Carubbi. Pertanto, nell'ambito del presente Corso, le caratteristiche istologiche dei vari tessuti sono trattate separatamente e in modo altamente complementare dai due corsi.
Obiettivi agenda 2030 per lo sviluppo sostenibile
Il Corso si prefigge nello specifico di raggiungere i seguenti obiettivi dell'Agenda 2030: 4) istruzione di qualità; 5) uguaglianza di genere; 11) ridurre le disuguaglianze; e 17) partnership per gli obiettivi.
