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Oggetto:
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C.I. PATOLOGIA UMANA I

Oggetto:

Human Pathology I

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Anno accademico 2018/2019

Codice dell'attività didattica
INT0632
Docenti
Prof. Maurizio PAROLA (Docente Titolare dell'insegnamento)
Dott. Alfredo BRUSCO (Docente Titolare dell'insegnamento)
Stefania Cannito (Docente Titolare dell'insegnamento)
Corso di studi
[f007-c201] laurea spec. in biotecnologie mediche - a torino
Anno
1° anno
Periodo didattico
Secondo semestre
Tipologia
Caratterizzante
Crediti/Valenza
11
SSD dell'attività didattica
MED/03 - genetica medica
MED/04 - patologia generale
Modalità di erogazione
Tradizionale
Lingua di insegnamento
Italiano
Modalità di frequenza
Obbligatoria
Tipologia d'esame
Orale
Prerequisiti
ITALIANO

Conoscenze di base di Anatomia ed Istologia, Biologia Cellulare e Molecolare, Fisiologia , Biochimica e Genetica Umana.

ENGLISH
Basic knowledge in Histology and Anatomy, Cell and Molecular Biology as well as in Biochemistry, Physiology and Human Genetics.

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Sommario insegnamento

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Obiettivi formativi

L’insegnamento di Patologia Umana I concorre alla realizzazione dell’obiettivo formativo del corso di studi magistrale in Biotecnologie Mediche. L’insegnamento fornisce gli strumenti che  consentano allo studente di acquisire: i)  la capacità di integrare le conoscenze assimilate nei corsi degli anni precedenti, e relativi alle scienze di base, con gli aspetti pertinenti alle condizioni patologiche al fine di comprendere la complessità dello stato di salute e, in particolare, dello stato di malattia; ii) le opportune conoscenze relative alle cause eziologiche ed ai principali meccanismi alla base delle patologie umane nonché alla genesi delle alterazioni delle strutture biologiche e delle loro funzioni, includendo le alterazioni dei meccanismi regolatori; iii) le opportune conoscenze relative ai meccanismi fondamentali di difesa nei confronti del danno cellulare e tessutale ed alla eventuale loro de-regolazione;  iv) le opportune competenze nel campo della genetica medica con particolare attenzione verso i meccanismi patogenetici alla base delle malattie genetiche;  v) le opportune  competenze nelle tecnologie utilizzate per identificare geni malattia e per la diagnosi delle malattie genetiche.

The Teaching of Human Pathology contributes to the realization of the objective of the degree in Medical Biotechnology. Teaching provides the tools that enable the student to acquire: i) the ability to integrate knowledge from previous years teaching and basic sciences with aspects relevant to pathological conditions in order to understand the complexity of the state of health and, in particular, of the state of the disease; (ii) appropriate knowledge of the aetiological causes and the main mechanisms underlying human diseases as well as the genesis of alterations in biological structures and their functions, including alterations in regulatory mechanisms; (iii) appropriate knowledge of basic defense mechanisms against cell and tissue damage and their possible de-regulation; (iv) appropriate skills in the field of medical genetics with particular attention to pathogenic mechanisms at the basis of genetic diseases; (v) appropriate skills in the technologies used to identify disease genes and the diagnosis of genetic diseases.

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Risultati dell'apprendimento attesi

Lo studente al termine del corso integrato dovrà saper descrivere l’eziologia e i meccanismi molecolari alla base delle principali situazioni patologiche e delle malattie genetiche mendeliane. Lo studente dovrà anche dimostrare di saper spiegare a terzi in modo approfondito ed esauriente i meccanismi di danno cellulare e riparo tissutale, il processo infiammatorio, i meccanismi e le cause di trasformazione neoplastica e le alterazioni genetiche di varia natura, fornendo esempi concreti, appropriati per le diverse situazioni patologiche. Inoltre lo studente dovrà saper descrivere e confrontare vantaggi e svantaggi dei diversi approcci metodologici disponibili per l’identificazione di specifiche alterazioni genetiche che causano fenotipo patologico. Lo studente dovrà essere in grado di comprendere e commentare articoli scientifici relativi agli argomenti del corso. 

The student at the end of the integrated course should be able to describe the etiology and molecular mechanisms underlying the major pathological conditions and Mendelian genetic diseases. The student should be also able to explain the mechanisms of cellular and tissue damage, inflammatory processes, mechanisms and causes of neoplastic transformation and genetic alterations of various nature, also providing concrete examples.   In addition, the student should be able to describe and compare the advantages and disadvantages of the various methodological approaches available for the identification of specific genetic alterations that cause pathological phenotype. The student should be also able to understand and comment on scientific articles related to the subjects of the course.

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Modalità di insegnamento

L’Insegnamento  si articola in due moduli:  a) Patologia Generale, che prevede 48 ore di lezione (6 CFU);  b) Genetica Medica,  che prevede 40 ore di lezione (5 CFU).  Le lezioni dell’insegnamento si articolano quindi in 88 ore totali di didattica frontale, che si svolgono in aula con l’ausilio di proiezioni di diapositive, video ed articoli tratti da riviste scientifiche. Alcune lezioni saranno tenute da relatori invitati, esperti nello specifico ambito.

The course is divided into two modules: a) General Pathology, which provides 48 hours of lecturing (6 CFUs); B) Medical Genetics, which includes 40 hours of lecturing (5 CFU). The lectures  then consist of 88 hours of frontal teaching, which take place in the classroom with the aid of slides, videos and articles from scientific journals. Some lecture will be provided by invited speakers, experts in a specific field.

 

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Modalità di verifica dell'apprendimento

L’esame consiste in un colloquio orale sugli argomenti oggetto delle lezioni.  Per il modulo di patologia generale è prevista la discussione di almeno tre argomenti trattati durante il modulo. Per il modulo di genetica medica l’esame consiste nell’analisi di un pedigree e della patologia associata tratta da un articolo di una rivista scientifica implementata dalla discussione di almeno due argomenti trattati durante il modulo. Ciascuna prova orale verrà valutata attribuendo una votazione in trentesimi e la singola prova verrà considerata superata ove la votazione sia compresa tra 18 e 30/30.  Il voto finale  verrà determinato mediante media ponderata delle votazioni riportate nelle singole prove orali. 

The exam consists of an oral interview on the subjects covered by the lectures. For the general pathology module, discussion of at least three topics discussed during the module is scheduled. For the medical genetics module, the exam consists on the analysis of a pedigree and associated pathology taking advantage from an article published  in a scientific journal; this will be implemented by discussing at least two topics featured during the module. Each oral test will be evaluated by attributing a score on a thirty point basis and the single test will be considered as passed if the mark is between 18 and 30/30. The final vote will be determined by means of a weighted average of votes recorded in the two individual oral tests. 

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Attività di supporto

Non prevista per il corso integrato

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Programma

PATOLOGIA GENERALE:

1. Eziologia e Patologia Cellulare.

Cause di danno cellulare. Risposte di tipo adattativo iperplasie, ipertrofie, ipotrofia, metaplasia, risposta ad ipossia. Degenerazioni intra- ed extracellulari. Meccanismi di danno cellulare, alterazioni morfologiche e morte di tipo necrotico. Necrosi ischemica o infarto. Apoptosi: significato, meccanismi ed alterazioni morfologiche.

2. Infiammazione.

Cause e caratteri generali della risposta infiammatoria. Immunità innata ed infiammazione acuta: attivazione dei recettori PRRs e del programma pro-infiammatorio. Infiammazione acuta: alterazioni vascolari, migrazione ed attivazione dei leucociti, fagocitosi, mediatori chimici e citochine, aspetti istopatologici, risoluzione. Infiammazione cronica: caratteri generali e cause, ruolo prioritario dei macrofagi, ruolo dei linfociti ed aspetti istopatologici. Manifestazioni sistemiche della reazione infiammatoria.

3. Guarigione delle lesioni tessutali.

Guarigione per rigenerazione: il caso del fegato. La guarigione delle ferite cutanee. Guarigione per riparazione: angiogenesi, fibrogenesi ed aspetti patologici della riparazione tessutale. Cellule staminali nella guarigione delle lesioni tessutali ed in medicina rigenerativa.

4. Neoplasie.

Tumori benigni e maligni e principi di classificazione dei tumori. Basi molecolari della trasformazione neoplastica: schema generale degli eventi, oncogeni e geni oncosoppressori, microRNA; acquizione di resistenza all’apoptosi , di potenziale replicativo illimitato e di fenotipo

invasivo e metastatico; alterazioni epigenetiche e dei meccanismi di riparo del DNA; microambiente nella progressione delle neoplasie, cancerogenesi come processo multifasico.

Le cause dei tumori: cancerogenesi chimica, da agenti fisici e da microrganismi.

Epidemiologia dei tumori. Cenni sui principali aspetti clinici delle neoplasie. Immunità e tumori.

 

GENETICA MEDICA:

Identificazione di geni malattia: strategie posizione dipendenti.  I marcatori genetici: microsatelliti e SNP. Analisi di linkage two-point e multipoint. Il LOD score. Autozigosità. Le anomalie cromosomiche.

Introduzione alla genetica forense.

Analisi di linkage su loci noti. Aplotipi e fase. L’esempio del rene policistico dell’adulto. Ricostruzione degli aplotipi.

Malattie genomiche. L’analisi array-CGH. Le copy number variants (CNV) e la variabilità strutturale del genoma umano. I disordini del neurosviluppo. La sindrome di Williams-Beuren. La sindrome di Di George. La sindrome di Miller-Dieker.

Riarrangiamenti ricorrenti: meccanismi mutazioni NHAR e NHEJ. I disturbi dello spettro autistico. Mirror phenotypes: delezioni vs. duplicazioni genomiche. CNV non ricorrenti: il meccanismo Foster/MMBIR.

Le tecnologie di sequenziamento del DNA di seconda e terza generazione. L’exome sequencing clinico.

Esempi di exome sequencing (WES). L’identificazione di geni malattia attraverso WES. La sindrome di MIller. La sindrome di Proteus: il mosaicismo somatico. A cosa serve identificare i geni malattia.

Le malattie con effetto imprinting: Prader-Willi/Angelmann, Beckwitt-Wiedeman.

Effetto delle mutazioni puntiformi. Le mutazioni stop ed il nonsense mediated decay. L’esempio della beta-talassemia autosomica dominante ed i meccanismi dominanti negativi.

Le mutazioni di spicing canoniche. Gli pseudo esoni. Mutazioni di splicing atipiche (silenti e missense come mutazioni di splicing). Regolatori di splicing: enhancer e silencer esonici/intronici. Il sistema minigene per lo studio dei meccanismi di splicing. L’atrofia spinomuscolare (SMA).

Effetti posizione: alterazione dei regolatori funzionali dei geni. Gli insulator e i domini di trascrizione. La sindrome di Lery-Weil (gene SHOX). L’aniridia (PAX6) e l’effetto spettatore. TADopatie: domini trascrizionali nel genoma. Circular chromosome conformation capture.

Malattie da espansione di tratti oligonucleotidici. Espansioni con perdita di funzione. Malattie associate al gene FMR1: FRAXA, POF, FXTAS. Meccanismi patogenetici e correlazione genotipo fenotipo. Il paradosso di Sherman. Atassia di Friedreich.

Malattie da espansione con effetto tossico del RNA. La distrofia miotonica. Espansioni CTG/CCTG nel mRNA: meccanismo patogenetico. Le malattie da espansione di unità ripetute codificanti. Le polialanine e le poliglutamine. Repeat associated non-ATG translation (RAN). Unità ripetute trascritte su senso ed antisenso.

Meccanismi patogenetici: loss of function. Varinti null e ipomorfe. L’inattivazione del cromosoma X e le portatrici “affette” di Duchenne. Il test Humara. Loss of function in malattie recessive: i portatori sintomatici: l’esempio della Gaucher e del morbo di Parkinson. The resilience project.

Meccanismi patogenetici: aploinsufficienza. Malattie da imprinting: Prader-Willy/Angelman. Gain of function: overespressione, l’esempio di CMT1A/HNPP. Malattie con effetto da età paterna. L’acondroplasia. Neomorfi: variante Pittsburg nell’alfa-1 antitripsina. Dominanti negativi: osteogenesi imperfecta. Le correlazioni genotipo fenotipo: l’esempio della fenichetonuria e della fibrosi cistica. Geni modificatori e ambiente.

 

GENERAL PATHOLOGY:

1. Aetiology and Cellular Pathology.

Causes of cell damage. Adaptive responses: hyperplasia, hypertrophy, hypotropy, metaplasia, hypoxia response. Intra- and extracellular degenerations. Mechanisms of cell damage, morphological alterations and necrotic death. Ischemic necrosis or infarction. Apoptosis: concepts, mechanisms and morphological alterations.

2. Inflammation.

Causes and general features of inflammatory response. Innate immunity and acute inflammation: activation of PRRs receptors and pro-inflammatory program. Acute inflammation: vascular alterations, migration and activation of leukocytes, phagocytosis, chemical mediators and cytokines, histopathological aspects, resolution. Chronic inflammation: general characters and causes, macrophage's primary role, role of lymphocytes and histopathological aspects. Systemic manifestations of the inflammatory reaction.

3. Healing of tissue injuries.

Healing for regeneration: the case of the liver. Healing of skin wounds. Healing for repair: angiogenesis, fibrogenesis and pathological aspects of tissue repair. Stem cells in the healing of tissue injuries and regenerative medicine.

4. Neoplasia.

Benign and malignant tumors and tumor classification principles. Molecular bases of neoplastic transformation: general scheme of events, oncogenes and oncosoppressor genes, microRNA; Resistance to apoptosis, potential unlimited replication, and phenotype

Invasive and metastatic; Epigenetic alterations and DNA repair mechanisms; Microenvironment in tumor progression, cancerogenesis as a multifactorial process.

The Causes of Cancers: Chemical Carcinogenesis, Physical Agents and Microorganisms.

Epidemiology of tumors. Overview of the major clinical aspects of cancer. Immunity and tumors. 

 

MEDICAL GENETICS:

Identification of disease genes: dependent position strategies. Genetic markers: microsatellites and SNPs. Two-point and multipoint linkage analysis. The LOD score. Autozigosity. The chromosomal anomalies.

Introduction to forensic genetics.

Linkage analysis on known loci. Aplotipi and phase. The example of the adult polycystic kidney. Reconstruction of the haplotypes.

Genomic diseases. The array-CGH analysis. The copy number variants (CNV) and the structural variability of the human genome. Neurodevelopment disorders. Williams-Beuren syndrome. Di George syndrome. Miller-Dieker's syndrome.

Recurring rearrangements: NHAR and NHEJ mechanism. Autistic Spectrum Disorders. Mirror phenotypes: deletions vs. genomic duplication. CNV non-recurring: the Foster / MMBIR mechanism.

Second and Third Generation DNA Sequencing Technologies. Exome clinical sequencing.

Examples of exome sequencing (WES). The identification of disease genes through WES. MIller syndrome. Proteus syndrome: somatic mosaicism. What is needed to identify the disease genes.

Illnesses with imprinting effect: Prader-Willi / Angelmann, Beckwitt-Wiedeman.

Effect of point mutations. Stop mutations and nonsense mediated decay. The example of dominant autosomal beta-thalassemia and the dominant negative mechanisms.

The canonical spicing mutations. The pseudo exons. Mutation of atypical splicing (silent and missense as splicing mutations). Splicing Regulators: enhancer and exonic / intronic silencers. The minigene system for the study of splicing mechanisms. Spinobulbular muscolar Atrophy (SMA).

Position effects: alteration of the functional regulators of the genes. Insulators and transcription domains. Lery-Weil syndrome (SHOX gene). Aniridia (PAX6) and Spectator Effect. TADopaties: transcriptional domains in the genome. Circular chromosome conformation capture.

Expansion of oligonucleotide tracts in genetic diseases. Expansions with loss of function. FMR1 associated diseases: FRAXA, POF, FXTAS. Pathogenetic mechanisms and genotype phenotype correlation. Sherman's paradox. Friedreich's Atassia.

Expanded diseases with RNA toxic effects. Myotonic dystrophy. CTG / CCTG expansions in mRNA. Repeat expansion disease of coding units. Polyalanine and polyglutamines. Repeat associated non-ATG translation (RAN). Repeated units transcribed on sense/antisense .

Pathogenetic mechanisms: loss of function. Null and hypomorphic variants. The inactivation of X- chromosome and the affected carriers in Duchenne. The Humara test. Loss of function in recessive diseases: symptomatic carriers. The example of Gaucher and Parkinson's diseases. The resilience project.

Pathogenetic mechanisms: aploinsufficiency. Imprint Diseases: Prader-Willy / Angelman. Gain of function: Over-expression, example of CMT1A / HNPP. Diseases with effect from paternal age. Achondroplasia. Neomorphs: Pittsburg variant in alpha-1 antitrypsin. Negative dominant: imperfect osteogenesis. Phenotype genotype correlations: the example of phytocheonuria and cystic fibrosis. Modifying genes and environment.

 

Testi consigliati e bibliografia

Oggetto:

- Parola M., "Patologia Generale", EdiSES s.r.l. - 1^ edizione 2012. 

- Pontieri GM, Russo MA, Frati L. Patologia Generale e Fisiopatologia Generale. Piccin Nuova Libraria spa – Padova.  V Edizione  2015. Tomo I. 

- Strachan T., Read A.P., "Genetica molecolare umana", Zanichelli – 1^ edizione italiana 2012.

- Read A., Donnai D., "Genetica Clinica", Zanichelli - 1^ edizione italiana 2007.

- Strachan T, Goodship J.,  Chinnery P. “Genetics and Genomics in Medicine”  Garland Sciences, 2014. 

Dispense fornite dal docente 

 

 



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Moduli didattici

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Ultimo aggiornamento: 25/10/2018 10:58
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