Ateneo - UPO

L’insegnamento affronta la biochimica applicata alla fisiopatologia e alla medicina di laboratorio, integrando il significato biologico dei biomarcatori con le modalità della loro determinazione e interpretazione.Il filo conduttore del corso è rappresentato dalla relazione tra processo fisiopatologico, biomarcatore, campione biologico e tecnologia analitica. Saranno esaminati biomarcatori proteici, enzimatici, metabolici, ormonali e genomici, insieme ai principali metodi impiegati per la loro determinazione.Patologie selezionate saranno utilizzate come modelli per comprendere come la conoscenza dei meccanismi biochimici orienti la scelta del materiale biologico, della metodologia diagnostica e dell’interpretazione del risultato. Particolare attenzione sarà dedicata agli errori congeniti del metabolismo, alla diagnostica molecolare oncologica, alla regolazione endocrina e alle alterazioni metaboliche associate alla sindrome metabolica.

M. Ciaccio (coord.), Trattato di Biochimica Clinica e Medicina di Laboratorio, EdiSES, I edizione, 2021, 894 pp.Costituiscono inoltre materiale di riferimento per la preparazione dell’esame le diapositive delle lezioni e il materiale integrativo fornito dalla docente.

L’insegnamento si propone di fornire alle studentesse e agli studenti le conoscenze biochimiche e metodologiche necessarie per comprendere il ruolo dei biomarcatori nella fisiopatologia e nella medicina di laboratorio.

In particolare, l’insegnamento mira a:
- comprendere il significato biologico e diagnostico dei principali biomarcatori proteici, enzimatici, metabolici, ormonali e genomici;
- collegare le alterazioni dei parametri di laboratorio ai processi biochimici e molecolari che caratterizzano le principali condizioni fisiopatologiche;
- comprendere i criteri che guidano la scelta del campione biologico e della metodologia analitica più appropriata in relazione al biomarcatore e alla domanda diagnostica;
- riconoscere le principali fonti di variabilità e i limiti delle indagini di laboratorio;
- comprendere il percorso di sviluppo e validazione di un biomarcatore, dalla ricerca sperimentale alla sua applicazione nella pratica clinica;
- acquisire gli strumenti necessari per interpretare in modo integrato semplici risultati biochimico-clinici e molecolari.

L’insegnamento integra conoscenze di base, applicazioni della medicina di laboratorio ed elementi di ricerca biomedica traslazionale, mostrando come la comprensione dei meccanismi biochimici possa orientare lo sviluppo e l’impiego di strumenti diagnostici.

Per affrontare adeguatamente l’insegnamento sono richieste conoscenze di base di biochimica, biologia cellulare e biologia molecolare.
In particolare, è richiesta la conoscenza:
- della struttura e della funzione delle principali classi di biomolecole;
- delle principali vie metaboliche e dei relativi meccanismi di regolazione;
- dei principi della catalisi enzimatica;
- dei meccanismi di trasduzione del segnale;
- dei processi di replicazione, trascrizione e traduzione e dei principali meccanismi di regolazione dell’espressione genica;
- dell’organizzazione e della funzione della cellula e dei principali organelli cellulari.

Tali conoscenze sono necessarie per comprendere le basi biochimiche e molecolari delle alterazioni fisiopatologiche, il significato dei biomarcatori e i principi delle metodologie diagnostiche trattate nel corso.

L’insegnamento è articolato in lezioni frontali, svolte con il supporto di diapositive e altro materiale didattico.
Durante le lezioni saranno proposti quesiti, quiz, esercizi di applicazione e discussioni guidate di casi esemplificativi, finalizzati a collegare i meccanismi biochimici e molecolari alla scelta del biomarcatore, del campione biologico e della metodologia diagnostica più appropriata.
Le attività interattive mirano a favorire la partecipazione attiva, il ragionamento critico e l'applicazione delle conoscenze acquisite a semplici problemi di biochimica clinica e di diagnostica molecolare.
Le diapositive, il materiale integrativo e le eventuali attività di autovalutazione saranno resi disponibili sulla piattaforma Moodle DIR

Le diapositive delle lezioni, il materiale integrativo, gli avvisi e le informazioni relative all’insegnamento e alle modalità d’esame saranno resi disponibili sulla piattaforma Moodle DIR.L’esame fa sempre riferimento al programma dell’anno accademico in corso, anche per le studentesse e gli studenti iscritti ad anni precedenti.Le studentesse e gli studenti con disabilità, Disturbi Specifici dell’Apprendimento (DSA) o Bisogni Educativi Speciali (BES) possono richiedere i servizi e gli strumenti specifici messi a disposizione dall’Ateneo, rivolgendosi allo Staff competente e consultando la pagina dedicata del sito UPO. Dopo aver preso contatto con lo Staff di Ateneo, possono rivolgersi alla docente per concordare l’applicazione delle misure previste in relazione alle attività didattiche e alle modalità d’esame.

L’esame consiste in una prova scritta individuale in presenza, svolta tramite la piattaforma Moodle DIR in aula informatica.
La prova ha una durata di 45 minuti ed è composta da 35 quesiti relativi a tutti gli argomenti dell’insegnamento. I quesiti possono comprendere:
- domande a scelta multipla;
- domande a completamento;
- esercizi di associazione, ordinamento o classificazione;
- brevi quesiti applicativi finalizzati a verificare la capacità di collegare il processo fisiopatologico al biomarcatore, al campione biologico e alla metodologia diagnostica appropriata.

La prova verifica:
- la conoscenza e la comprensione dei contenuti dell’insegnamento;
- la capacità di collegare i meccanismi biochimici e molecolari alle alterazioni dei biomarcatori;
- la capacità di applicare le conoscenze acquisite a semplici problemi di biochimica clinica e diagnostica molecolare;
- la capacità di riconoscere le potenzialità, i limiti e le principali fonti di variabilità delle indagini di laboratorio.

Le risposte errate e quelle non fornite non comportano penalizzazioni. Il punteggio complessivo è convertito in trentesimi e l’esame è superato con una valutazione pari o superiore a 18/30.

Una valutazione sufficiente richiede la conoscenza dei concetti fondamentali e la capacità di effettuare correttamente i collegamenti essenziali tra processo fisiopatologico, biomarcatore, campione e metodo diagnostico. Le valutazioni più elevate richiedono una conoscenza completa e approfondita, la capacità di integrare argomenti diversi e di applicare autonomamente le conoscenze a quesiti di maggiore complessità. La lode può essere attribuita in caso di prova eccellente

L’insegnamento affronta la biochimica applicata alla fisiopatologia e alla medicina di laboratorio. Il filo conduttore è la relazione tra processo fisiopatologico, biomarcatore, campione biologico e tecnologia analitica. Patologie selezionate saranno utilizzate come modelli per comprendere come i meccanismi biochimici e molecolari orientino la scelta del materiale biologico, del metodo diagnostico e l’interpretazione del risultato.1. Biomarcatori e indagini di laboratorioSignificato biologico e diagnostico dei biomarcatori proteici, metabolici e genomici. Biomarcatori diagnostici, predittivi, prognostici, di risposta al trattamento e di monitoraggio della malattia. Percorso di sviluppo e validazione di un biomarcatore: identificazione del candidato, validazione preclinica e clinica, standardizzazione e introduzione nella pratica clinica. Potenzialità e limiti delle indagini di laboratorio.Il campione biologico come punto di partenza dell’indagine: sangue intero, siero, plasma, urine, liquido cerebrospinale, dried blood spot e biopsie tissutali. Criteri di scelta del campione in relazione al biomarcatore, alla domanda diagnostica e alla tecnologia; principali fattori preanalitici che possono influenzare il risultato.2. Biomarcatori proteici ed enzimaticiPrincipali proteine plasmatiche e loro significato diagnostico. Biomarcatori dell’infiammazione: proteina C reattiva, procalcitonina e fibrinogeno; campione, cinetica e contesti di impiego. Marcatori tumorali: criteri di utilizzo, applicazioni e limiti diagnostici. Proteomica: principi generali e trasferimento dalla ricerca biomedica alla diagnostica clinica.Criteri per l’impiego di un enzima come biomarcatore: localizzazione intracellulare, distribuzione tissutale e isoenzimi. Principi spettrofotometrici e cinetici della determinazione dell’attività enzimatica. Fattori fisiologici e patologici che influenzano i livelli enzimatici nel sangue. Quadri enzimatici d’organo: transaminasi, creatina chinasi, lattato deidrogenasi, fosfatasi alcalina, gamma-glutamiltransferasi, amilasi, lipasi, tripsina e colinesterasi. Significato diagnostico degli isoenzimi. Biomarcatori della patologia miocardica: mioglobina e troponine. L’infarto miocardico acuto come modello di integrazione tra prelievi seriali, cinetica del biomarcatore, immunodosaggi e dispositivi point-of-care.3. Biomarcatori metabolici ed errori congeniti del metabolismoDefinizione di metaboloma e metabolomica; approcci targeted e untargeted. Principali piattaforme analitiche: spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, spettrometria di massa e cromatografia liquida. Campioni, potenzialità e limiti delle diverse tecnologie. Applicazioni nella diagnosi, nella stratificazione dei pazienti e nello studio dell’invecchiamento.Classificazione biochimica e fisiopatologica degli errori congeniti del metabolismo: patologie da accumulo o intossicazione, difetti della produzione o utilizzazione dell’energia e alterazioni del metabolismo di molecole complesse. Principi dello screening neonatale, criteri di selezione delle patologie, raccolta mediante dried blood spot e ruolo della spettrometria di massa tandem. Approccio diagnostico integrato: biomarcatore metabolico, dosaggio enzimatico o proteico e conferma genetico-molecolare.Modelli di patologia: fenilchetonuria, come aminoacidopatia da accumulo; Maple Syrup Urine Disease, come difetto del catabolismo degli aminoacidi ramificati; deficit di MCAD, come difetto della beta-ossidazione; malattia di Gaucher, come malattia lisosomiale da accumulo; iperplasia surrenalica congenita, come alterazione della steroidogenesi. Per ciascun modello saranno considerati meccanismo biochimico, biomarcatori, campione e tecnologie diagnostiche, senza una trattazione clinica sistematica.4. Biomarcatori genomici e diagnostica molecolareClassificazione e conseguenze funzionali delle principali alterazioni genetiche indagate in diagnostica molecolare. Potenzialità e limiti dei test molecolari. Scelta del materiale biologico in relazione al tipo e alla finalità dell’indagine: DNA germinale, DNA tumorale, DNA libero circolante e RNA. Sensibilità e specificità dei test molecolari. Principi delle principali tecniche utilizzate in diagnostica molecolare. Biomarcatori molecolari nel carcinoma del colon-retto e nel carcinoma polmonare come modelli di integrazione tra alterazione molecolare, campione biologico, biopsia tissutale, biopsia liquida e tecnologia diagnostica.5. Biochimica della regolazione ormonaleGli ormoni come biomarcatori: scelta del campione, stabilità preanalitica, interferenze e timing del prelievo in relazione alla ritmicità della secrezione.Vasopressina e ossitocina: struttura, meccanismo d’azione ed effetti metabolici. Sistema renina-angiotensina-aldosterone e controllo dell’equilibrio idro-salino e pressorio.Assi ipotalamo-ipofisari e bersagli periferici: asse CRH-ACTH-ormoni surrenalici, glucocorticoidi e mineralcorticoidi; asse GnRH-LH/FSH-ormoni sessuali, gonadotropine, progesterone, estrogeni e androgeni; asse TRH-TSH-ormoni tiroidei, regolazione, sintesi, meccanismo d’azione, effetti metabolici, ipotiroidismo e ipertiroidismo; asse GHRH-GH-IGF-1, effetti metabolici e principali alterazioni. Derivati della pro-opiomelanocortina: melanocortine, endorfine e lipotropine.Regolazione del metabolismo calcio-fosforo: paratormone, calcitriolo e vitamina D; biosintesi, recettori, trasduzione del segnale e regolazione dell’omeostasi del calcio.Regolazione neuro-ormonale: segnalazione del sistema nervoso simpatico e parasimpatico; catecolammine e risposta allo stress; dopamina e serotonina; cenni sui principali ormoni gastrointestinali.6. Regolazione del metabolismo energetico e sindrome metabolicaRegolazione dei processi catabolici e anabolici. Vie PI3K-AKT-mTOR e AMPK. Sirtuine. Segnalazione insulinica ed effetti metabolici sistemici. Controllo trascrizionale del metabolismo energetico. Alterazioni della segnalazione insulinica e dell’omeostasi glicidica e lipidica. Basi biochimiche e molecolari della sindrome metabolica. Cenni su restrizione calorica, metabolismo energetico e invecchiamento.Integrazione della dimensione di genereOve pertinente, saranno considerate le differenze legate al sesso biologico e ai determinanti di genere nella regolazione endocrina e metabolica, nella variabilità dei biomarcatori e nell’interpretazione dei risultati di laboratorio

Conoscenza e capacità di comprensione
Al termine dell’insegnamento, le studentesse e gli studenti saranno in grado di:
- descrivere il significato biologico e diagnostico delle principali classi di biomarcatori proteici, enzimatici, metabolici, ormonali e genomici;
- comprendere le basi biochimiche e molecolari delle alterazioni dei parametri di laboratorio nelle condizioni fisiologiche e patologiche trattate;
- conoscere le caratteristiche dei principali campioni biologici e i criteri che ne orientano la scelta;
- comprendere i principi delle principali metodologie impiegate nella biochimica clinica, nella metabolomica e nella diagnostica molecolare;
- descrivere i principali meccanismi di regolazione ormonale e del metabolismo energetico;
- riconoscere le principali fonti di variabilità preanalitica e analitica, nonché i limiti delle indagini di laboratorio.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione
Le studentesse e gli studenti saranno in grado di:
- collegare un processo biochimico o fisiopatologico ai biomarcatori più appropriati;
- individuare il campione biologico e la metodologia analitica più adatti in relazione al biomarcatore e alla finalità dell’indagine;
- interpretare semplici profili biochimici, metabolici, ormonali e molecolari;
- integrare le informazioni relative a meccanismo biochimico, biomarcatore, campione, tecnologia e timing diagnostico;
- applicare le conoscenze acquisite alla risoluzione di semplici quesiti e problemi di biochimica clinica e diagnostica molecolare;
- riconoscere le condizioni preanalitiche e analitiche che possono compromettere la qualità e il valore informativo di un risultato.

Autonomia di giudizio
Le studentesse e gli studenti saranno in grado di:
- valutare criticamente l’appropriatezza di un biomarcatore, di un campione biologico e di una metodologia diagnostica rispetto a una specifica domanda;
- confrontare potenzialità e limiti di differenti approcci analitici;
- distinguere l’associazione tra un biomarcatore e una condizione patologica dal suo effettivo valore diagnostico, prognostico o predittivo;
- individuare possibili fonti di errore o di interpretazione non corretta del risultato di laboratorio.

Abilità comunicative
Le studentesse e gli studenti saranno in grado di utilizzare in modo appropriato la terminologia della biochimica clinica e della diagnostica molecolare e di descrivere con chiarezza il significato biologico e diagnostico di un biomarcatore, il principio di una metodologia e il razionale della scelta del campione.

Capacità di apprendimento
Le studentesse e gli studenti saranno in grado di:
- utilizzare il materiale didattico, il testo di riferimento e le fonti scientifiche indicate per consolidare e approfondire autonomamente gli argomenti trattati;
- integrare conoscenze provenienti dalla biochimica, dalla biologia molecolare, dalla fisiologia e dalla medicina di laboratorio;
- aggiornare le proprie conoscenze in relazione all’evoluzione dei biomarcatori e delle tecnologie diagnostiche.

Il livello minimo di sufficienza richiede la conoscenza dei concetti fondamentali, la corretta associazione tra processo fisiopatologico, biomarcatore, campione biologico e metodologia analitica e la capacità di applicare tali conoscenze a situazioni semplici.
Un livello avanzato richiede una conoscenza completa e approfondita, la capacità di integrare autonomamente argomenti diversi, di confrontare criticamente differenti approcci diagnostici e di applicare le conoscenze a quesiti di maggiore complessità