A.A. 2012/2013 CORSO E ESAME DI ISTOLOGIA ED EMBRIOLOGIA PER LA LAUREA SPECIALISTICA IN MEDICINA E CHIRURGIA Docente: Prof. Dr. Ubaldo Armato Sezione di Istologia ed Embriologia Dipartimento di Scienze della Vita e della Riproduzione Università degli Studi di Verona (1) Obiettivi e caratteristiche del corso La prima parte del corso mira a far acquisire agli Studenti le nozioni fondamentali, approfondite e aggiornate, relative ai costituenti delle cellule e dei tessuti degli Eucarioti (Uomo incluso) e alle metodologie impiegate per osservarli e studiarli. La seconda parte del corso è intesa a far acquisire agli Studenti: (a) le nozioni più rilevanti e aggiornate sulla struttura microscopica ottica ed elettronica e sull’istofisiologia dei diversi tessuti dell’organismo umano, in vista di un successivo, proficuo studio dell’anatomia microscopica, fisiologia e fisiopatologia e (b) nozioni dettagliate sulle diverse fasi (e i meccanismi sottostanti) dello sviluppo dell’embrione e del feto umani. In tal guisa, la mente dello Studente potrà integrare la sequenza dei momenti evolutivi che dallo zigote fecondato portano all’organismo pluricellulare definitivo composto da molteplici tessuti differenziati e funzionalmente integrati. Le esercitazioni pratiche si propongono di introdurre gli Studenti all’analisi delle immagini microscopiche. Esse prevedono la successiva discussione interattiva di immagini microscopiche selezionate al fine di far acquisire agli Studenti la capacità di riconoscere, sulla base dell’applicazione razionale di criteri scientifici, i diversi tessuti dell’organismo umano. (2) Organizzazione e metodi didattici •
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Il corso si articola in: Lezioni formali ⎯ teoriche (26 ore di Citologia, 26 ore di Istologia, 20 ore di Embriologia) Esercitazioni pratiche di riconoscimento della struttura microscopica delle cellule e dei tessuti Un Corso elettivo cui sono ammessi trenta Studenti. (3) Effettuazione delle prove d’esame L’esame finale prevede una prova scritta e la discussione orale di preparati istologici. In itinere lo Studente potrà sostenere facoltativamente una prova scritta su argomenti di Citologia volta a verificare il corrispondente livello della sua preparazione. Le suddette prove scritte comprendono: 1. domande aperte con risposte guidate su argomenti fondamentali 2. test a risposta multipla. Nella prova orale si richiede allo Studente di dimostrare la sua capacità di orientarsi, sulla base di criteri scientifici, nel riconoscimento dei tessuti presenti in preparati istologici ad hoc. CORSO E ESAME DI ISTOLOGIA E EMBRIOLOGIA
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(4) Programma d’esame I. CITOLOGIA 1. Introduzione Cellule e metodologie sperimentali usate per il loro studio Composizione molecolare delle cellule Metabolismo cellulare Acidi nucleici e loro ruoli 2. Il flusso di informazioni genetiche Organizzazione e sequenze dei genomi cellulari Replicazione, mantenimento e riarrangiamenti del DNA genomico Trascrizione e maturazione dei diversi tipi di RNA Traduzione, modificazioni post-­‐traduzionali e regolazione delle proteine 3. Struttura e funzioni cellulari Il nucleo Smistamento e trasporto di proteine: reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi, lisosomi Mitocondri e perossisomi: struttura, traffici di membrana, funzioni Citoscheletro e motilità cellulare: componenti, struttura, funzioni Plasmalemma (o membrana plasmatica): componenti, struttura e funzioni; interazioni con l’ambiente extracellulare: strutture, meccanismi e conseguenze Matrice extracellulare e interazioni cellula-­‐cellula 4. Regolazione cellulare Segnalazione cellulare: generazione e trasduzione intracellulare; comunicazioni intercellulari e loro importanza Ciclo cellulare mitotico: fasi e loro controllo; meiosi: fasi e loro controllo; conseguenze dell’alterazione dei meccanismi di controllo della proliferazione cellulare; meccanismi della trasformazione neoplastica Autofagia, apoptosi (o morte cellulare programmata), necroptosi e necrosi: aspetti morfologici specifici, meccanismi regolatori e ruoli fisiologici; conseguenze dell’alterato controllo dell'autofagia, dell'apoptosi e della necroptosi 5. Istogenesi: cellule germinative, c. somatiche, c. staminali; cellule iPSC (induced pluripotent stem cells); c. post-­‐staminali (transit-­‐amplifying); fattori che regolano la differenziazione; ruoli delle c. staminali nei processi fisiologici dello sviluppo e del mantenimento dei tessuti, della senescenzae della trasformazione neoplastica; clonazione [v. anche Embriologia]) II. ISTOLOGIA Tessuti epiteliali Generalità: definizione, derivazione dai foglietti embrionali, distribuzione; classificazione in base alla funzione; membrane (o tonache) mucose; membrane (o tonache) sierose; epiteli di rivestimento; epiteli sensoriali. Epiteli di rivestimento: definizione, struttura microscopica ottica ed elettronica, istogenesi, citofisiologia ed istofisiologia di ciascuna varietà [con esempi]: e. pavimentoso [o squamoso] semplice [o monostratificato]; e. cubico [o isoprismatico] semplice; e. cilindrico [o batiprismatico] semplice [non ciliato, ciliato; con o senza microvilli]; e. pavimentoso pluristratificato [o composto: non corneificato e cornificato → epidermide = cheratinociti basali, spinosi, granulosi, lucidi, cornei o corneociti; melanociti, cellule di Langerhans (APC o antigen-­‐presenting cells), cellule di Merkel]; e. cilindrico o cubico pluristratificato [o composto]; e. cilindrico pseudostratificato o pseudoseriato [non ciliato e ciliato = epitelio respiratorio]; e. di transizione [o urotelio]; caratteri citologici [citoscheletro, polarità, specializzazioni della superficie laterale: strutture di giunzione tra le cellule epiteliali e con le lamine e membrane basali = giunzioni occludenti, giunzioni ancoranti, giunzioni comunicanti, connessine; specializzazioni della superficie basale: membrana basale [lamina basale, lamina reticolare; specializzazioni del plasmalemma basale]; specializzazioni della superficie libera [o adluminale]: microvilli [od orletto striato], stereociglia, ciglia; turnover e rigenerazione degli epiteli; vascolarizzazione e innervazione. Epiteli ghiandolari: definizione; classificazione; istogenesi. Epiteli ghiandolari esocrini: processi di secrezione; classificazione [generalità, gh. esocrine monocellulari o cellule caliciformi mucipare e pluricellulari intraparietali ed extraparietali; gh. esocrine semplici, ramificate e composte; gh. olocrine, apocrine e merocrine; gh. sierose, mucose e miste ⎯ con gli Sezione di Istologia e Embriologia, Dipartimento di Scienze della Vita e della Riproduzione
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esempi specifici di ciascun caso]; struttura microscopica dell’epitelio degli adenomeri e dei dotti escretori ghiandolari e dello stroma connettivale circostante; il fegato come gh. a struttura microscopica speciale: origine embrionale, istogenesi, citologia e istofisiologia di ciascuna varietà delle gh. esocrine). Epiteli ghiandolari endocrini: generalità; ormoni e recettori; tipi cellulari, struttura istologica d’insieme e aspetti citologici (al m. ottico ed elettronico), ormoni prodotti e istofisiologia di epifisi [o gh. pineale], ipofisi anteriore [od adenoipofisi), ipofisi posteriore [neuroipofisi e neurosecrezione), tiroide, paratiroidi, surrene (zona corticale e zona midollare), cellule endocrine delle gonadi, del pancreas [isolotti di Langerhans], della mucosa gastrointestinale [cellule “argentaffini”], del cuore [cellule atriali produttrici di atriopeptina] e del rene [apparato juxtaglomerulare]. Epiteli sensoriali: generalità; definizione, c. acustiche; c. sensoriali dell’organo vestibolare; c. gustative. Tessuti connettivi Generalità: definizione, origine e classificazione; derivazione embriologica; tessuto connettivo embrionale o mesenchima. Tessuto connettivo propriamente detto: cellule: c. staminali mesenchimali, fibroblasti, fibrociti; monociti, macrofagi o istiociti (sistema macrofagico diffuso); mastcellule o mastociti o cellule granulose basofile; adipociti o cellule adipose [adipociti monoloculari e pluriloculari]; linfociti (dei diversi tipi); plasmacellule; granulociti neutrofili; granulociti eosinofili; granulociti basofili. Varietà: struttura microscopica ottica ed elettronica, istogenesi, citofisiologia-­‐ e istofisiologia di: t. c. lasso, t. c. reticolare; t. c. mucoso; t. c. denso o compatto [irregolare, regolare]; t. c. elastico. Tessuto adiposo bianco (o uniloculare), bruno (o multiloculare): citologia (al m. ottico ed elettronico), istologia, istogenesi e citofisiologia-­‐ e istofisiologia dei due tipi di tessuto adiposo. Matrice extracellulare: generalità; fibre: fibre collagene; fibre reticolari; fibre elastiche; sostanza fondamentale o matrice extracellulare; proteoglicani; glicosaminoglicani o GAG; liquido interstiziale; fibronectina e altre proteine di adesione; membrana basale: costituenti e struttura microscopica; sistemi di ancoraggio cellule-­‐matrice; malattie ereditarie del connettivo. Sangue: generalità, componenti e funzioni [plasma; siero; citologia al m. ottico ed elettronico e citofisiologia degli elementi figurati: globuli rossi [reticolociti; emazie od eritrociti: plasmalemma, emoglobina, gruppi sanguigni], globuli bianchi [leucociti con granuli specifici: neutrofili, eosinofili, basofili; leucociti con granuli aspecifici: monociti, linfociti], piastrine [trombociti]). Midollo osseo emopoietico (rosso) e non emopoietico (giallo): istogenesi, sedi, struttura microscopica, tipi cellulari rispettivi. Emopoiesi (generalità; il sistema emopoietico; il microambiente; le linee citodifferenziative [eritropoiesi; granulocitopoiesi; monocitopoiesi; linfocitopoiesi; trombocitopoiesi o piastrinopoiesi]). Vasi sanguigni (istogenesi e struttura microscopica di arterie, vene e capillari). Linfa: (generalità e componenti) e vasi linfatici: istogenesi e struttura al m. ottico ed elettronico di capillari e vasi linfatici maggiori. Tessuto linfoide centrale (timo, milza) e tessuti linfoidi periferici (linfonodi e tessuto linfoide nodulare o diffuso): citologia e istologia; generalità sul sistema immunitario; linfociti T e B e loro sottovarietà, plasmacellule, cellule dendritiche [o presentanti gli antigeni o APC]; generalità sulla risposta immunitaria [immunità umorale, immunità cellulare, sistema del complemento]); processi linfopoietici. Tessuto cartilagineo: generalità; struttura al m. ottico ed elettronico, citofisiologia-­‐ e istofisiologia delle varietà di cartilagine: ialina, elastica, fibrosa (o fibrocartilagine), cellulare, cordoide, condroide; componenti della matrice extracellulare cartilaginea e loro ruoli nella condrogenesi e nel differenziamento cartilagineo; rimaneggiamento del tessuto cartilagineo; vascolarizzazione e nutrizione, modificazioni regressive, e rigenerazione della cartilagine; pericondrio: struttura e ruoli funzionali. Tessuto osseo: generalità; metodi di studio; struttura macro-­‐ e microscopica, composizione chimica, citofisiologia-­‐ e istofisiologia delle varietà: t. o. compatto e t. o. spugnoso; lamelle ossee, osteoni, cellule dell’osso [osteoprogenitrici o staminali, propreosteoblasti, preosteoblasti, osteoblasti maturi, fattore di trascrizione Cbfa1, osteociti, bone-­‐lining cells; macrofagi e osteoclasti], matrice ossea organica [fibre collagene, proteine di adesione, osteocalcina, osteonectina, le BMP, decorina, biglicano] e inorganica [idrossiapatite]; canali vascolari di Havers e di Volkmann; periostio e endostio: struttura e funzioni; ossificazione intramembranosa o diretta; ossificazione endocondrale o indiretta; ossificazione mantellare; meccanismi di calcificazione della cartilagine e dell’osso; cartilagine di coniugazione o metafisaria: struttura microscopica e funzioni; osso primario; osso secondario; processi di rimodellamento dell’osso; riparazione delle fratture; modificazioni legate all’età, influenze della dieta, di ormoni e di citochine sull’osso; osteoporosi, osteomalacia). 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Tessuto muscolare Generalità: istogenesi, e rigenerazione delle diverse varietà. Tessuto muscolare scheletrico: organizzazione strutturale; citologia al m. ottico ed elettronico delle fibre muscolari striate: ultrastruttura e organizzazione molecolare dei miofilamenti contrattili e delle miofibrille; sarcomeri; meccanismo della contrazione; proteine coinvolte nella contrazione: actina, miosina, tropomiosina e troponina; ruolo del sarcolemma, dei tubuli T, del reticolo sarcoplasmatico [triadi] e degli ioni Ca2+ nel meccanismo della contrazione; rigor mortis e suo meccanismo d’insorgenza; proteine del citoscheletro [distrofina]; giunzione miotendinea; cellule satelliti (c. staminali del muscolo scheletrico); innervazione (placca motrice o sinapsi o giunzione neuromuscolare; concetto di unità motoria di Sherrington); eterogeneità strutturale ed enzimatico-­‐funzionale delle fibre muscolari scheletriche (fibre di tipo I e II e loro sottotipi e isoforme delle proteine contrattili e regolazione della loro specifica espressione e funzione;); fusi neuromuscolari; organi muscolotendinei di Golgi. Tessuto muscolare cardiaco: generalità; citologia al m. ottico ed elettronico dei miocardiociti; ruolo del sarcolemma, dei tubuli T, del reticolo sarcoplasmatico [diadi] e degli ioni Ca2+ nella contrazione; ultrastruttura, composizione e organizzazione molecolare dei miofilamenti contrattili, meccanismo della contrazione; lipofuscine; dischi intercalari e altri sistemi di connessione intercellulare; tessuto cardiaco di conduzione: sedi, caratteri strutturali distintivi e ruoli funzionali; il miocardio atriale come ghiandola endocrina (citologia al m. ottico ed elettronico e ruoli funzionali); vascolarizzazione; innervazione del miocardio; ipertrofia, iperplasia, danno e rigenerazione/ricondizionamento del miocardio. Tessuto muscolare liscio: generalità, distribuzione; citologia al m. ottico ed elettronico delle fibrocellule m. lisce: costituzione e organizzazione molecolare dei miofilamenti contrattili; meccanismo della contrazione: ruoli di calmodulina, AMP ciclico; filamenti intermedi (desmina, vimentina); corpi densi; muscoli lisci viscerali e multiunitari; vascolarizzazione; innervazione; rigenerazione. Tessuto nervoso Generalità. Suddivisioni: sistema nervoso centrale o SNC e sistema nervoso periferico o SNP. Istologia del SNC e del SNP: terminologia; caratteri generali; cenni su colorazioni specifiche e tecniche di evidenziazione dei neuroni e delle cellule di neuroglia: ]; vascolarizzazione. Citologia dei neuroni [classificazioni; struttura al m. ottico ed elettronico di: corpo cellulare o soma o pirenoforo, dendriti, assone: neurofilamenti, microfilamenti, microtubuli; sistemi anterogradi e retrogrado di trasporto assonico; rivestimenti del soma; rivestimento dell’assone: guaina mielinica]; fibre nervose (assoni) mieliniche e amieliniche del SNP e del SNC [monticolo assonico, guaina mielinica, nodi di Ranvier; membrana basale; guaina reticolare di Key-­‐Retzius]; meccanismi della mielinizzazione nel SNC e nel SNP. Sinapsi: definizione, tipi; struttura al m. ottico ed elettronico; vescicole sinaptiche e loro contenuti (neurotrasmettitori e neuromodulatori); esocitosi dei contenuti vescicolari a livelo sinaptico; generalità sulla conduzione dell’impulso nervoso; funzioni delle sinapsi; terminazioni nervose periferiche: nel tessuto muscolare scheletrico, miocardico e liscio, negli epiteli, nel tessuto connettivo; a livello di recettori periferici. Sistema nervoso autonomo (o SNA): gangli nervosi periferici [struttura al m. ottico ed elettronico; neuroni, cellule satelliti e loro rapporti; [citologia e istologia]; fibre nervose; gangli e plessi nervosi intramurali. Proliferazione (neurogenesi) e apoptosi/necroptosi/necrosi (neurodegenerazione) dei neuroni nel corso dello sviluppo intrauterino e della vita postnatale. Risposta dei neuroni alle lesioni, meccanismi di rigenerazione e di riparazione dei danni nel SNC e nel SNP. i Neuroglia: definizione; tipi cellulari: ependimociti, astrociti, oligodendrociti, microglia, cellule satelliti e cellule di Schwann: citologia, istologia, marker e caratteristiche morfofunzionali specifiche di ciascun tipo di cellula gliale. Cellule staminali del sistema nervoso: sedi e metodi d’identificazione; ruoli funzionali Meningi Follicolo ovarico: aspetti citologici, istologici e funzionali. Corpo luteo: aspetti citologici, istologici e funzionali. Epitelio seminifero: generalità; popolazioni cellulari; cellule germinali; cellule di Sertoli: aspetti citologici, istologici e funzionali; barriera ematotesticolare. Sezione di Istologia e Embriologia, Dipartimento di Scienze della Vita e della Riproduzione
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III. EMBRIOLOGIA A. Embriologia generale Concetti generali: formazione e sviluppo iniziale dello zigote; rapporti tra ontogenesi e filogenesi; processi morfogenetici e meccanismi di controllo dello sviluppo. Riproduzione: sviluppo sessuale; oogenesi e ciclo mestruale; spermatogenesi; fecondazione.. Sviluppo embrionale: IàIV settimana di sviluppo; impianto; trofoblasto; annessi materno-­‐
fetali; placenta; tolleranza immunitaria materno-­‐fetale e protezione dell’embrione. Clonazione: generalità, fattori biologici condizionanti, problemi bioetici, future applicazioni. B. Embriologia speciale Descrizione dettagliata delle diverse fasi, delle tempistiche e dei risultati dello sviluppo di: Apparato muscolo-­‐scheletrico assiale Cuore, pericardio, sistema arterioso, sistema venoso, sistema linfatico; modificazioni circolatorie alla nascita Faccia, cavità nasali, stomodeo, cavo orale Apparato faringeo o branchiale Apparato respiratorio e pleure; giunzione tra vie aeree alte e basse e incrocio con il tratto digerente Apparato digerente, fegato, pancreas, peritoneo Apparato urinario Apparato surrenalico Apparato genitale maschile e femminile Sistema nervoso centrale (SNC), periferico (SNP) e autonomo (SNA) Sistema tegumentario Arti Organi di senso (5) Testi consigliati Per la Citologia: G. M. Cooper, R. E. Hausman LA CELLULA. Un Approccio Molecolare. 5a edizione (3° ed. in lingua italiana), Piccin, Padova, 2012. Per l’Istologia: Bani, Baroni, Becchetti, Bodo Lumare, etc. ISTOLOGIA UMANA. Idelson-­‐Gnocchi, Napoli 2012. G. Papaccio: ATLANTE DI ISTOLOGIA, Idelson-­‐Gnocchi, Napoli 2012 (con Appendice). Per l’Embriologia: Armato, Bani, Baroni, Bodo Lumare etc. EMBRIOLOGIA UMANA. Idelson-­‐Gnocchi, Napoli 2012. NB. NON ESISTONO DISPENSE E/O APPUNTI DI LEZIONE SUGLI ARGOMENTI DEL
PRESENTE
ESAME
SCRITTI
E/O
REVISIONATI
E/O
STAMPATI
CON
L'AUTORIZZAZIONE DEL PROF. DR. U. ARMATO E/O DEI SUOI COLLABORATORI.
PERTANTO, SI SCONSIGLIA AGLI STUDENTI L’USO PER LA PREPARAZIONE
DELL’ESAME DI DISPENSE E/O APPUNTI E/O CD SCRITTI E VENDUTI DA TERZI A
CAUSA
DELLE
INCONGRUENZE
MOLTEPLICI
E
E
INEVITABILI
IMPROPRIETÀ
IN
ARRETRATEZZE,
ESSI
IMPRECISIONI,
CONTENUTI
CHE
NON
CONSENTIREBBERO IL SUPERAMENTO DELL’ESAME.
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(6) Docenti Il Prof. Dr. U. Armato è coadiuvato dalle Dott.sse A. M. Chiarini, I. P. Dal Prà, L. Menapace, R. Pacchiana. I Docenti sopra menzionati partecipano alle attività didattiche e alle prove d’esame. Il Prof. Dr. Armato riceve gli Studenti ogni Martedì, tra le 16 e le 17, nel suo studio situato presso la Sezione di Istologia ed Embriologia del Dipartimento di Scienze della Vita e della Riproduzione sita nel Piano Rialzato dell’Ala Nuova del II Blocco Biologico, in Strada Le Grazie 8, Verona. Sezione di Istologia e Embriologia, Dipartimento di Scienze della Vita e della Riproduzione
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