Dipartimento di Scienze e Tecnologie Ambientali, Biologiche e Farmaceutiche - Docenti CSA

Paolo Vincenzo PEDONE

Insegnamento di BIOCHIMICA DELLE MALATTIE METABOLICHE

Corso di laurea magistrale a ciclo unico in FARMACIA

SSD: BIO/10
CFU: 6,00
ORE PER UNITÀ DIDATTICA: 48,00
Periodo di Erogazione: Primo Semestre

Italiano

Lingua insegnamento	ITALIANO
Contenuti	Il corso di Biochimica delle Malattie Metaboliche presenta i seguenti contenuti: Principali tecniche diagnostiche; Biochimica metabolica e Aspetti clinico-farmaceutici: studio delle cause biochimiche delle malattie ed effetti biochimici e clinici delle stesse. I disordini del metabolismo dei carboidrati - I disordini del metabolismo degli amminoacidi e delle proteine - I disordini del metabolismo dei lipidi - I disordini del metabolismo dei nucleotidi - Le malattie del metabolismo dell’emoglobina - Le malattie della coagulazione del sangue - Biochimica delle cellule tumorali. In particolare il corso si propone di fornire gli strumenti per comprendere gli aspetti biochimici e clinici connessi con le principali disfunzioni metaboliche che possono comportare l'insorgenza di malattie.
Testi di riferimento	Biochimica Clinica e Medicina di Laboratorio - Ciaccio e Lippi Ed. EdiSes Fondamenti di Medicina di laboratorio - Italo Antonozzi, Elio Gulletta Ed. Piccin Biochimica con aspetti clinico-farmaceutici – Thomas M. Devlin Ed. EdiSes Biochimica Medica Strutturale, metabolica e funzionale - Siliprandi e Tettamanti Ed. Piccin Libri di consultazione Biochimica clinica essenziale – Albi - Ed. Zanichelli Le basi della Biochimica - Abali E.E. et al Ed. Zanichelli Appunti delle lezioni
Obiettivi formativi	Visione integrata del metabolismo e aspetti biochimico-clinici e farmaceutici delle malattie da alterato metabolismo: I disordini metabolici dei carboidrati - I disordini metabolici degli aminoacidi - I disordini metabolici dei lipidi - I disordini metabolici dei nucleotidi - I disordini metabolici dell’emoglobina - I disordini metabolici dell’emostasi - I disordini metabolici delle cellule tumorali. Principali tecniche diagnostiche di laboratorio di biochimica clinica Meccanismi alla base delle alterazioni dei biomarcatori in corso di malattia e significato clinico Strategie generali d’impiego dei biomarcatori e di gruppi integrati di essi (profili diagnostici) Corretta interpretazione dei profili diagnostici
Prerequisiti	Conoscenze e abilità fornite dal corso di Chimica generale ed inorganica, Chimica organica, Biologia e Biochimica
Metodi didattici	Il corso è articolato in 48 ore di lezioni in aula. La frequenza delle lezioni è obbligatoria; per sostenere l’esame lo studente deve aver seguito almeno il 75% delle lezioni.
Modalità di verifica dell'apprendimento	La verifica dell’apprendimento è effettuata mediante un esame orale che consiste in almeno tre domande su argomenti indicati nel programma. L’esame è superato se lo studente risponde in modo sufficiente a tutte le domande. Nella valutazione sarà considerata la conoscenza degli argomenti, la chiarezza e l’organicità dell’esposizione, la capacità di fare collegamenti critici tra gli argomenti. Il voto, espresso in trentesimi, contribuirà per 6/12 al voto dell’esame integrato di Nutrizione e Malattie Metaboliche (12 CFU), tenendo conto del numero di CFU (6) del modulo di Scienze della Nutrizione.
Altre informazioni	Lo studente potrà avvalersi del materiale didattico messo a disposizione dal docente.
Programma esteso	Introduzione alla Biochimica Clinica Aspetti biochimico-clinici delle malattie: manifestazioni e presentazioni cliniche Ereditarietà Gestione e strategie terapeutiche Biomarcatori ed interferenza diagnostica Principali tecniche diagnostiche di laboratorio di biochimica clinica Campioni biologici: sangue intero, plasma, siero, urine Spettrofotometria UV-vis, Colorimetria, Fluorescenza, Chemiluminescenza Saggi enzimatici Turbidimetria e nefelometria Elettroforesi Tecniche immunochimiche: RIA, EIA, FIA, ELISA, immunoprecipitazione, agglutinazione Immunoistochimica Citometria, contaglobuli automatizzati: citometria ad impedenza, citometria a flusso, citometria a flusso fluorescente Aspetti biochimici delle principali funzioni cellulari Bioenergetica. Biosintesi e Catabolismo Specializzazioni biochimiche e metaboliche dei principali organi e tessuti fegato, sistema nervoso centrale, tessuto adiposo, tessuto muscolare, sangue Meccanismi di regolazione dell’omeostasi e interazioni metaboliche tra organi e tessuti Visione integrata del metabolismo, ormoni, vitamine Basi biochimiche di malattie da alterato metabolismo Cause di danno cellulare Stress ossidativo Infiammazione Il sistema immunitario Infiammazione acuta e proteine della fase acuta di infiammazione. Infiammazione cronica Proﬁlo di stato inﬁammatorio: proteina C reattiva (PCR), proteina amiloide sierica A (SAA), velocità di eritrosedimentazione (VES), immunoglobuline, numero e tipo di globuli bianchi Disfunzioni del sistema immunitario e infiammazione in: obesità, malattie allergiche, malattie autoimmuni, malattie neurodegenerative Equilibrio idro-elettrolitico Gli elettroliti Omeostasi idro-elettrolitica e regolazione ormonale Equilibrio acido-base I sistemi tampone del pH Acidosi ed alcalosi Profilo acido-base e idro-elettrolitico: emogasanalisi, dosaggio degli elettroliti Malattie del metabolismo dei carboidrati Metabolismo dei carboidrati e regolazione ormonale Insulina, glucagone e regolazione della glicemia Disturbi del metabolismo del glucosio Diabete mellito e complicanze cliniche Profilo glucidico: glicemia, emoglobina glicosilata, curva glicemica, glicosuria, insulinemia, peptide C, chetoni Principali possibilità terapeutiche Intolleranza al lattosio Difetti del metabolismo del glicogeno (cenni) Diagnosi e principali possibilità terapeutiche Malattie del metabolismo dei lipidi Metabolismo dei lipidi e lipoproteine plasmatiche e regolazione ormonale Disturbi del metabolismo dei lipidi Dislipidemie e rischio cardiovascolare: l’aterosclerosi Profilo lipidico: colesterolo totale, HDL, LDL, trigliceridi Diagnosi e principali possibilità terapeutiche delle dislipidemie Malattie del metabolismo degli amminoacidi Metabolismo degli amminoacidi e regolazione ormonale Transaminasi ALT e AST, azotemia, urea, ammoniemia Disturbi del metabolismo degli amminoacidi Iperammoniemie Cistinuria, fenilchetonuria, alcaptonuria, albinismo (cenni) Diagnosi e principali possibilità terapeutiche Malattie del metabolismo di purine e pirimidine Metabolismo dei nucleotidi Alterazioni del catabolismo delle purine: iperuricemie Diagnosi e principali possibilità terapeutiche Tessuto osseo Metabolismo dell’osso: formazione e riassorbimento e regolazione ormonale Profilo osseo Disturbi del metabolismo dell’osso Ematologia e malattie ematologiche Composizione del sangue Metabolismo dell’emoglobina Profilo proteico: protidemia, quadro proteico elettroforetico (QPE) e vari profili tipici, proteine del siero di rilevanza clinica Esame emocromocitometrico: parametri eritrocitari, formula leucocitaria, reticolociti, piastrine Metabolismo del ferro: trasporto e utilizzo del ferro Profilo marziale: sideremia, ferritina e transferrina Malnutrizione Tipi di anemie Immunoematologia e test di Coombs Emoglobinopatie: difetti della sintesi delle globine: talassemie, anemia falciforme difetti della sintesi del gruppo eme: porfirie Diagnosi e principali possibilità terapeutiche Emostasi e disturbi della coagulazione del sangue Piastrine o trombociti La coagulazione (via intrinseca ed estrinseca, regolazione), i fattori di coagulazione. La fibrinolisi. Profilo coagulazione: tempo di protrombina (PT), tempo di tromboplastina parziale attivata (aPTT), tempo di trombina (TT) e fibrinogeno, D-dimero, proteina C, proteina S, antitrombina Alterazioni della coagulazione: malattie emorragiche: emofilia, malattia di von Willebrand; malattie trombo-emboliche: sindrome da anticorpi antifosfolipidi, coagulazione intravascolare disseminata (CID) Diagnosi e principali possibilità terapeutiche Oncologia Il ciclo cellulare e la sua regolazione operata da protooncogeni e oncosoppressori Insorgenza dei tumori e fattori di rischio Alterazioni delle cellule tumorali Adattamento e riprogrammazione metabolica delle cellule tumorali Marcatori tumorali biochimici e genetici; FISH (ibridazione fluorescente in situ), microarray Diagnosi, grado e stadio dei tumori e principali possibilità terapeutiche Profili diagnostici dello stato funzionale di organi e apparati Fegato struttura e funzioni, enzimi epatici Metabolismo della bilirubina e tipi di ittero Epatiti Metabolismo dell’alcol e marcatori di alcolismo Profilo epatico (marcatori biochimici di funzionalità epatica e di danno epatocellulare): marcatori di citolisi: transaminasi ALT e AST, lattato deidrogenasi LDH; marcatori di colestasi: fosfatasi alcalina ALP, gamma glutamil trasferasi GGT; marcatori di coniugazione: bilirubina; marcatori di protidosintesi: albumina, QPE Pancreas struttura e funzioni, enzimi pancreatici Pancreatite Profilo pancreatico (marcatori biochimici di funzionalità pancreatica): amilasi e lipasi Apparato cardiovascolare struttura e funzioni Infarto acuto del miocardio Profilo cardiaco (marcatori biochimici di danno miocardico): troponine cardiache, creatina chinasi (CK-MB), AST, LDH, mioglobina. Marcatori di rischio cardiovascolare (profilo lipidico, omocisteina, PCR) Reni struttura e funzioni Profilo renale (marcatori biochimici di funzionalità renale): azotemia, urea, creatinina, clearance renale, ﬁltrazione glomerulare (eGFR), esame delle urine Significato clinico e metodi di dosaggio dei marcatori biochimici. Casi clinici e quesiti diagnostici Analisi di laboratorio in gravidanza Farmacia dei servizi al cittadino Test diagnostici effettuabili in Farmacia e Ruolo del Farmacista I dipstick Test per analisi del sangue e delle urine Test di gravidanza, test per Covid-19, alcol test, droga test Test di intolleranza ed allergie alimentari

English

Teaching language	Italian
Contents	The Biochemistry of Metabolic Diseases course covers the following topics: Main diagnostic techniques; Metabolic biochemistry and Clinical and pharmaceutical aspects: study of the biochemical causes of diseases and their biochemical and clinical effects. Disorders of carbohydrate metabolism; Disorders of amino acid and protein metabolism; Disorders of lipid metabolism; Disorders of nucleotide metabolism; Disorders of hemoglobin metabolism; Blood coagulation disorders; and Biochemistry of tumor cells. Specifically, the course aims to provide the tools to understand the biochemical and clinical aspects associated with the main metabolic disorders that can lead to the onset of diseases.
Textbook and course materials	Biochimica Clinica e Medicina di Laboratorio - Ciaccio e Lippi Ed. EdiSes Fondamenti di Medicina di laboratorio - Italo Antonozzi, Elio Gulletta Ed. Piccin Biochimica con aspetti clinico-farmaceutici – Thomas M. Devlin Ed. EdiSes Biochimica Medica Strutturale, metabolica e funzionale - Siliprandi e Tettamanti Ed. Piccin Libri di consultazione Biochimica clinica essenziale – Albi - Ed. Zanichelli Le basi della Biochimica - Abali E.E. et al Ed. Zanichelli Lessons notes
Course objectives	Integrated vision of metabolism and the biochemical-clinical and pharmaceutical aspects of diseases caused by altered metabolism: Carbohydrate metabolic disorders - Amino acid metabolic disorders - Lipid metabolic disorders - Nucleotide metabolic disorders - Hemoglobin metabolic disorders - Metabolic disorders of hemostasis - Metabolic disorders of tumor cells. Main clinical biochemistry laboratory diagnostic techniques Mechanisms underlying biomarker changes during disease and their clinical significance General strategies for using biomarkers and integrated groups of them (diagnostic profiles) Correct interpretation of diagnostic profiles
Prerequisites	Knowledge and skills provided by the course of General and Inorganic Chemistry, Organic Chemistry, Biology and Biochemistry
Teaching methods	The course consists of 48 hours of classroom lessons. Attendance is mandatory; to take the exam, students must have attended at least 75% of the lessons.
Assessment methods	Learning assessment is carried out through an oral exam consisting of at least three questions on topics indicated in the program. The exam is passed if the student answers all the questions sufficiently. The assessment will value knowledge of the topics, the clarity and organicity of the presentation, and the ability to make critical connections between the topics. The grade, expressed in thirtieths, will contribute for 6/12 to the grade of the integrated exam in Nutrition and Metabolic Diseases (12 CFU), considering the number of CFU (6) of the Nutrition Sciences module.
Other information	The student can use the teaching materials made available by the teacher.
Detailed syllabus	Introduction to Clinical Biochemistry Biochemical and clinical aspects of diseases: manifestations and clinical presentations Hereditary status Management and therapeutic strategies Biomarkers and diagnostic interference Main diagnostic techniques in clinical biochemistry laboratories Biological samples: whole blood, plasma, serum, urine UV-vis spectrophotometry, colorimetry, fluorescence, chemiluminescence Enzyme assays Turbidimetry and nephelometry Electrophoresis Immunochemical techniques: RIA, EIA, FIA, ELISA, immunoprecipitation, agglutination Immunohistochemistry Cytometry, automated blood cell counters: impedance cytometry, flow cytometry, fluorescent flow cytometry Biochemical aspects of main cellular functions Bioenergetics. Biosynthesis and Catabolism Biochemical and metabolic specializations of the major organs and tissues liver, central nervous system, adipose tissue, muscle tissue, blood Mechanisms regulating homeostasis and metabolic interactions between organs and tissues Integrated view of metabolism, hormones, vitamins Biochemical bases of metabolic disorders Causes of cell damage Oxidative stress Inflammation The immune system Acute inflammation and acute-phase proteins. Chronic inflammation Inflammatory state profile: C-reactive protein (CRP), serum amyloid A protein (SAA), erythrocyte sedimentation rate (ESR), immunoglobulins, white blood cell count and type Immune system dysfunctions and inflammation in: obesity, allergic diseases, autoimmune diseases, neurodegenerative diseases Fluid and Electrolyte Balance Electrolytes Fluid and Electrolyte Homeostasis and Hormonal Regulation Acid-Base Balance pH Buffer Systems Acidosis and Alkalosis Acid-Base and Fluid and Electrolyte Profile: Blood Gas Analysis, Electrolyte Measurement Carbohydrate Metabolism Disorders Carbohydrate Metabolism and Hormonal Regulation Insulin, Glucagon, and Blood Sugar Regulation Glucose Metabolism Disorders Diabetes Mellitus and Clinical Complications Glucose Profile: Blood Sugar, Glycosylated Hemoglobin, Blood Sugar Curve, Glycosuria, Insulinemia, C-peptide, Ketones Main Therapeutic Options Lactose Intolerance Glycogen Metabolism Disorders (Overview) Diagnosis and Main Therapeutic Options Lipid Metabolism Disorders Lipid and Plasma Lipoproteins Metabolism and Hormonal Regulation Lipid Metabolism Disorders Dyslipidemias and Cardiovascular Risk: Atherosclerosis Lipid Profile: Total Cholesterol, HDL, LDL, Triglycerides Diagnosis and Main Treatment Options for Dyslipidemias Amino Acid Metabolism Disorders Amino Acid Metabolism and Hormonal Regulation ALT and AST Transaminases, Nitrogen, Urea, and Ammonemia Amino Acid Metabolism Disorders Hyperammonemia Cystinuria, Phenylketonuria, Alkaptonuria, Albinism (Overview) Diagnosis and Main Treatment Options Purine and Pyrimidine Metabolism Disorders Nucleotide Metabolism Purine Catabolism Disorders: Hyperuricemia Diagnosis and Main Treatment Options Bone Tissue Bone Metabolism: Formation, Resorption, and Hormonal Regulation Bone Profile Bone Metabolism Disorders Hematology and Hematological Diseases Blood Composition Hemoglobin Metabolism Protein Profile: Serum Protein, Serum Protein Electrophoresis (SPE) and Various Typical Profiles, Clinically Relevant Serum Proteins Complete Blood Count: Red Blood Cell Parameters, White Blood Cell Count, Reticulocytes, Platelets Iron Metabolism: Iron Transport and Utilization Iron Profile: Serum Iron, Ferritin, and Transferrin Malnutrition Types of Anemia Immunohematology and Coombs Test Hemoglobinopathies: Globin Synthesis Defects: Thalassemia, Sickle Cell Anemia Heme Synthesis Defects: Porphyrias Diagnosis and Main Treatment Options Hemostasis and Blood Coagulation Disorders Platelets or thrombocytes Coagulation (intrinsic and extrinsic pathways, regulation), coagulation factors. Fibrinolysis. Coagulation profile: prothrombin time (PT), activated partial thromboplastin time (aPTT), thrombin time (TT) and fibrinogen, D-dimer, protein C, protein S, antithrombin Coagulation disorders: Bleeding disorders: hemophilia, von Willebrand disease; Thromboembolic diseases: antiphospholipid antibody syndrome, disseminated intravascular coagulation (DIC) Diagnosis and main therapeutic options Oncology The cell cycle and its regulation by proto-oncogenes and tumor suppressor genes Onset of tumors and risk factors Alterations in tumor cells Adaptation and metabolic reprogramming of tumor cells Biochemical and genetic tumor markers; FISH (fluorescence in situ hybridization), microarray Diagnosis, grade, and stage of tumors and main therapeutic options Diagnostic profiles of the functional status of organs and systems Liver Structure and functions, liver enzymes Bilirubin metabolism and types of jaundice Hepatitis Alcohol metabolism and markers of alcoholism Liver profile (biochemical markers of liver function and hepatocellular damage): cytolysis markers: ALT and AST Transaminases, lactate dehydrogenase LDH; cholestasis markers: alkaline phosphatase ALP, gamma-glutamyl transferase GGT; conjugation markers: bilirubin; protein synthesis markers: albumin, QPE Pancreas Structure and functions, pancreatic enzymes Pancreatitis Pancreatic profile (biochemical markers of pancreatic function): amylase and lipase Cardiovascular system Structure and functions Acute myocardial infarction Cardiac profile (biochemical markers of myocardial damage): cardiac troponins, creatine kinase (CK-MB), AST, LDH, myoglobin. Cardiovascular risk markers (lipid profile, homocysteine, CRP) Kidneys Structure and functions Renal profile (biochemical markers of renal function): nitrogen, urea, creatinine, renal clearance, glomerular filtration rate (eGFR), urinalysis Clinical significance and measurement methods of biochemical markers. Clinical cases and diagnostic questions Laboratory tests during pregnancy People Services Pharmacy Diagnostic Tests Performed in Pharmacies and the Role of the Pharmacist Dipsticks Blood and urine tests Pregnancy tests, COVID-19 tests, alcohol tests, and drug tests Food intolerance and allergy tests