Indice degli argomenti

  • Biologia dei gameti - Prof. Barbara Barboni - a.a. 2014/2015

    Posizione Attuale
    Professore Universitario di ruolo-fascia degli ordinari - settore scientifico-disciplinare VET02 (Fisiologia degli Animali Domestici) - presso la Facoltà di Medicina Veterinaria dell’Università degli Studi di Teramo.
    Precedenti posizioni
    1993 Dottore di ricerca in "Neuroendocrinologia degli animali domestici" presso l’Università degli Studi di Bologna.
    1993 Ricercatore Universitario del settore scientifico V30B presso Università degli Studi di Teramo.
    1998 Professore associato del settore disciplinare V30B presso l'Università degli Studi di Teramo.
    Interessi di ricerca
    Fra i principali filoni di ricerca intrapresi:
    - Controllo endocrino e paracrino della funzione ovarica nei mammiferi.
    - Angiogenesi e neurogenesi come meccanismi alla base dello sviluppo follicolare ovarico.
    - Meccanismi di trasduzione cellulare delle gonadotropine.
    - Biologia del gamete femminile.
    - Meccanismi coinvolti nel controllo dell'acquisizione del potere fecondante dello spermatozoo.
    - Meccanismi molecolari d’interazione spermatozoo-oocita.
    - Biotecnologie applicate alla riproduzione animale.
    - Biologia cellule staminali di derivazione amniotica.
    - Metodiche d’isolamento, amplificazione e conservazione di cellule staminali.
    - Meccanismi alla base dell’interazione cellule staminali e biomateriali.
    - Proprietà rigenerative delle cellule staminali amniotiche testate su modelli animali sperimentali.
    Esperienze internazionali di ricerca
    1992 ricercatore ospite presso la Michigan State University di Chicago (USA).
    1994 ricercatore ospite presso il Rowett Research Institute di Aberdeen (UK).

    OBIETTIVI DEL CORSO, PREREQUISITI E PROPEDEUTICITA'

    • Obiettivi formativi generali > Il corso fornisce mediante lezioni frontali in lingua italiana un quadro completo ed aggiornato dei meccanismi endocrini, paracrini, cellulari e molecolari che guidano la differenziazione, accrescimento e maturazione dei gameti femminili e maschili. Una conoscenza biologica approfondita serve per  affrontare in modo critico le diverse metodologie applicate allo studio delle cellule riproduttive ed al loro uso nelle tecniche di medicina della riproduzione quali la coltura, manipolazione e conservazione della cellula uovo e spermatozoi. Le esercitazioni occupano mediamente il 30% delle ore disponibili e vengono affrontate dallo studente in modo guidato o individuale avvalendosi dei laboratori didattici del corso.
    • Prerequisiti > Per raggiungere gli obiettivi formativi, lo studente deve preliminarmente acquisire conoscenze teoriche e le metodologie di base di citologia, fisiologia e coltura cellulare.
    • Propedeuticità > Assenza di debiti formativi inerenti  la citologia e fisiologia cellulare/Colture cellulari. Eventuali debiti potranno essere colmati preliminarmente attraverso la partecipazione ai corsi di recupero organizzati ogni anno prima dell’inizio delle lezioni.

    INDICATORI DI DUBLINO PER UNITA' DIDATTICA

    UNITA' DIDATTICA 1

    Conoscenze teoriche: Finalità biologica dell’oogenesi e spermatogenesi nei mammiferi domestici.

    Abilità esercitazionali: Manipolazione in sterilità di tessuti e cellule riproduttive.

    - Selezione di ovaie di animali domestici raccolte in sede di macellazione e loro classificazione in funzione dell’attività riproduttiva e della fase del ciclo estrale della femmina.
    - Isolamento macroscopico dei follicoli antrali.
    - Isolamento con stereomicroscopio di follicoli antrali e complessi cumulo oocita (CCO).
    - Classificazione morfologica dei follicoli e CCO.
    - Tecniche di base di lavaggio e purificazione di materiale seminale fresco, refrigerato e congelato.

    Conoscenza e capacità di comprensione: La prima Unità didattica del corso di “Biologia dei gameti” è volta a far prendere confidenza allo studente con la biologia e funzione dei gameti ed il ruolo che essi rivestano nel determinare il successo della funzione riproduttiva.
    Il ruolo dei gameti verrà poi inquadrato, partendo dalle condizioni fisiologiche, nell’ambito delle comuni tecniche di riproduzione assistita. 
    Sfruttando un approccio combinato di lezioni teoriche, casi sperimentali e approfondimenti di laboratorio si intende portare progressivamente ed in modo attivo lo studente ad eseguire le manipolazioni di base di isolamento e selezione dei gameti nel pieno rispetto della loro vitalità e funzione.

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Alla fine della prima Unità didattica 1 lo studente dovrà sostenere una prova intermedia in cui la conoscenza teorica verrà valutata attraverso la capacità di rispondere a  quesiti inerenti gli argomenti teorici e pratici trattati a lezione. Durante le lezioni pratiche in laboratorio lo studente dovrà essere in grado di tradurre le conoscenze teoriche acquisite in risposte metodologiche ed approcci sperimentali originali.

    Autonomia di giudizio: Durante le lezioni pratiche svolte in laboratorio dallo studente, sotto la guida del docente titolare dell’insegnamento e del personale tecnico scientifico di supporto, nel corso della Unità didattica 1 viene valutata durante la prova intermedia la capacità dello studente di utilizzare correttamente e con un buon grado di autonomia le basi teoriche acquisite e le  strumentazioni e metodologie di laboratorio.

    Abilità comunicative: Il numero ristretto di studenti e le numerose ore passate in laboratorio consentiranno un confronto diretto fra docente e studente permettendo di valutarne le capacità comunicative ed l’acquisizione  di un appropriato linguaggio tecnico scientifico. Tale valutazione andrà ad integrare la valutazione dello studente durante la prova finale che il docente effettuerà nell’esame di profitto.

    Capacità di apprendimento: Il grado di apprendimento teorico e metodologico verrà testato durante le lezioni di laboratorio e nella prova intermedia.

    UNITA' DIDATTICA 2: Oogenesi postnatale e biologia del gamete maschile post-spermiazione

    Conoscenze teoriche:
    -
    Modificazioni biochimiche e strutturali che avvengono a carico del nucleo e del citoplasma della cellula uovo durante la fase di accrescimento.
    - Modificazioni morfofunzionali che avvengono nello spermatozoo nel tratto genitale femminile dall’eiaculazione all’ovulazione.

    Abilità esercitazionali:
    - Valutazione morfo-funzionale di cellule uovo e spermatozoi.
    - Valutazione morfologica del nucleo e citoplasma di cellule uovo isolate da follicoli antrali di diverso diametro.
    - Valutazione della competenza meiotica  di cellule uovo a diverso stadio di accrescimento.
    - Valutazione di parametri funzionali di diversi preparati spermatici (fresco, congelato, capacitato in vitro) mediante analisi della vitalità, motilità, integrità acrosomiale e grado di capacitazione.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Durante l’ Unità didattica 2 lo studente, sfruttando le competenze teoriche e metodologiche acquisite, approfondirà le conoscenze sui meccanismi alla base del processo di differenziamento morfologico e funzionale dei gameti. Le lezioni di laboratorio sono volte a rafforzare tale informazioni valutando sperimentalmente le potenzialità funzionali (competenza meiotica per oocita e potere fecondante nello spermatozoo) di gameti isolati a diverso grado di differenziamento. 
    In tal modo al termine della Unità didattica 2 lo studente avrà acquisito una conoscenza approfondita della biologia dei gameti e, parallelamente, le capacità operative per isolare, classificare le cellule riproduttive in base alle loro potenzialità funzionali.

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Alla fine della Unità didattica 2 lo studente sosterrà una prova intermedia in cui dovrà dimostrare di saper utilizzare le conoscenze teoriche in suo possesso così come dovrà avvalersi delle stesse nelle lezioni di laboratorio sia durante le fasi di predisposizione dei protocolli sperimentali che nella fase di lettura dei risultati ottenuti. Parallelamente, lo studente, aumentando le ore trascorse in laboratorio, potrà migliorare progressivamente le proprie abilità manuali, acquisire una maggiore dimestichezza nella gestione delle principali attrezzature di laboratorio e sarà spronato a risolvere  quesiti sperimentali progressivamente più complessi.

    Autonomia di giudizio: Al termine dell’Unità didattica 2 lo studente dovrà essere in grado, partendo da una solida base teorica e da un incrementata abilità sperimentale,  di proporre e sviluppare in modo individuale o in gruppo un originale project work, momento di approfondimento teorico e/opratico degli argomenti trattati a lezione. Nella stesura così come durante l’esposizione del project work  verrà valutata l’autonomia di giudizio e originalità del contributo dello studente nonché la sua capacità, qualora prevista, di operare all’interno di un gruppo.

    Abilità comunicative: Le attività pratiche consentiranno al docente ed al personale tecnico di valutare direttamente le abilità comunicative dello studente ed il grado di  proprietà di un linguaggio tecnico. Nell’allestimento dei protocolli di laboratorio  lo studente dimostrerà il possesso del metodo scientifico sperimentale nonché la sua  capacità di gestire i risultati ottenuti con rigore applicando adeguati tests statistici.

    Capacità di apprendimento: Il grado di apprendimento teorico e metodologico verrà testato durante le lezioni di laboratorio, nella realizzazione del work project nonché nella prova intermedia.

    UNITA' DIDATTICA 3: Oogenesi fetale

    Conoscenze teoriche:
    -
    Biologia della PGC (primordial germ cells).
    - Differenziamento delle PGC verso la linea gametica femminile e maschile.
    - Differenziamento degli oogoni in oociti.
    - Caratteristiche morfo-funzionali del ciclo meiotico.
    - Variabilità genomica e oogenesi.

    Abilità esercitazionali:
    -
    Valutazione morfologica del nucleo di oociti a diverso stadio di accrescimento e maturazione.
    - Attività di laboratorio autonoma.

    Conoscenza e capacità di comprensione: Durante l’ Unità didattica 3 lo studente completerà le sue conoscenza sulla biologia della cellula uovo di mammifero. Le metodologie applicate all’uso del gamete femminile verranno potenziate mediante ulteriori attività pratiche esercitazionali mirate svolte dallo studente. Parte delle attività di laboratorio verranno autonomamente gestite dallo studente. La comprensione delle nozioni di base ed applicativa inerente le funzione ed uso delle cellule riproduttive verrà congiuntamente verificata da entrambi i docenti del CI durante la prova finale.

    Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Alla fine della Unità didattica 3 lo studente sosterrà l’ultima prova intermedia ed una prova fra pari in cui dovrà dimostrare di saper utilizzare le conoscenze teoriche in proprio possesso così come di aver acquisito buone capacità critiche nell’organizzare l’attività di laboratorio e gestire i risultati sperimentali. L’acquisizione di un linguaggio scientifico appropriato e la capacità critica di comunicare in forma scritta i risultati sperimentali verranno testati durante la prova fra pari. Le capacità espositive dello studente verranno, infine, verificate durante la prova finale svolta congiuntamente con l’altro docente del CI.

    Autonomia di giudizio: Al termine dell’Unità didattica 2 lo studente dovrà essere in grado, grazie alla conoscenza  teorica acquisita ed alle abilità metodologiche acquisite, di proporre e gestire in mdo autonomo l’attività di laboratorio, relazionandola in forma scritta (prova fra pari) e elaborando con rigore scientifico i risultati ottenuti. Nella prova finale l’autonomia di giudizio del candidato verrà valutata insieme all’altro docente del CI tenendo conto delle capacità collegative che lo studente dimostrerà nel integrare gli argomenti trattati nel CI, dell’originalità del suo contributo  durante le attività di laboratorio, nella stesura ed esposizione del work project e nella elaborazione della prova fra pari.

    Abilità comunicative: Le capacità espositive  dello studente verranno valutate tenendo complessivamente conto:
    - contributo individuale offerto durante le attività pratiche
    - grado di proprietà della materia e di approfondimento dimostrato nel work project
    - conoscenze teoriche- applicative dimostrate durante la prova finale. Gli strumenti linguistici, metodologici  e statici acquisiti  saranno  valutati durante l’allestimento delle prove sperimentali e considerando l’elaborazione critica con cui verranno trattati l’attività di laboratorio ed i risultati ottenuti nella prova fra pari.

    Capacità di apprendimento: Il grado di apprendimento teorico e metodologico verrà testato durante le lezioni di laboratorio quando le nozioni teoriche avranno un momento applicativo di verifica così come durante le prove intermedie. Parimenti, le capacità critiche, l’originalità ed il livello di approfondimento con cui lo studente affronterà il work project e la prova finale consentiranno di valutare in modo mirato il grado di apprendimento e di motivazione verso la materia trattata. Infine, la prova finale svolta dai due docenti del CI consentirà di valutare la capacità dello studente nel collegare ed integrare  conoscenze di base di biologia dei gameti con le strategie terapeutico e diagnostiche in uso nelle tecniche di medicina della riproduzione.

    Libri di testo

    • E. Knobil and J.D. Neill, The Physiology of Reproduction, Raven Press, Ltd, New York, ISBN-10: 0125154003, ISBN-13: 978-0125154000.
    • C. R. Austin and R. V. Short, Reproduction in mammals, Vol 1:Germ Cells and Fertilization; Vol. 2: Embryonic and Fetal Development, Cambridge university Press, London, 1982, DOI: 10.1002/mrd.1120240115.
    • Dr. Ronald H. F. Hunter, Fallopian Tubes, Springer Verlag, 1988, ISBN: 978-3-642-73047-4 (Print), 978-3-642-73045-0 (Online), Free ebook su: http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-73045-0/page/1

    MATERIALE DI APPROFONDIMENTO

    • Visconti PE, Krapf D, de la Vega-Beltra´ JL, Acevedo JJ, Darszon, Ion channels, phosphorylation and mammalian sperm capacitation, Asian Journal of Andrology, 13, 2011, 3095-15, www.nature.com/aja
    • Darszon A, Nishigaki T, Beltran C, Treviño CL, CALCIUM CHNNELS IN THE DEVELOPMENT, MATURATION, AND FUNCTION OF SPERMATOZOA, Physiol Rev, 91, 2011, 1305-1355, www.prv.org
    • Coy P, Garcıa-Vazquez FRA,  Visconti PE,  Aviles M, Roles of the oviduct in mammalian fertilization, REPRODUCTION, 144, 2012, 649-660, www.reproduction-online.org
    • Barboni B, Russo V, Cecconi S, Curini V, Colosimo A, Garofalo ML, Capacchietti G, Di Giacinto O, Mattioli M., In vitro grown sheep preantral follicles yield oocytes with normal nuclear-epigenetic maturation, PLoS One, 2012, doi: 10.1371/journal.pone.0027550 Open access su PUBMED.

    • Colosimo A, Di Rocco G, Curini V, Russo V, Capacchietti G, Berardinelli P, Mattioli M, Barboni B, Characterization of the methylation status of five imprinted genes in sheep gametes., Anim Genet., 40 (6), 2009, 900-8, doi: 10.1111/j.1365-2052.2009.01939.

    • Russo V, Martelli A, Berardinelli P, Di Giacinto O, Bernabò N, Fantasia D, Mattioli M, Barboni B., Modifications in chromatin morphology and organization during sheep oogenesis., Microsc Res Tech., 70(8), 2007, 733-44.

    PROVE INTERMEDIE

  • Unità didattica 1

    Conoscenze teoriche: Finalità biologica dell’oogenesi e spermatogenesi nei mammiferi domestici.

    Abilità esercitazionali: Manipolazione in sterilità di tessuti e cellule riproduttive.

  • Unità didattica 2

    Conoscenze teoriche:
    Modificazioni biochimiche e strutturali che avvengono a carico del nucleo e del citoplasma della cellula uovo durante la fase di accrescimento.
    - Modificazioni morfofunzionali che avvengono nello spermatozoo nel tratto genitale femminile dall’eiaculazione all’ovulazione.

    Abilità esercitazionali:
    - Valutazione morfo-funzionale di cellule uovo e spermatozoi.
    - Valutazione morfologica del nucleo e citoplasma di cellule uovo isolate da follicoli antrali di diverso diametro.
    - Valutazione della competenza meiotica  di cellule uovo a diverso stadio di accrescimento.
    - Valutazione di parametri funzionali di diversi preparati spermatici (fresco, congelato, capacitato in vitro) mediante analisi della vitalità, motilità, integrità acrosomiale e grado di capacitazione.

  • Questo argomento

    Unità didattica 3

    Conoscenze teoriche:
    Biologia della PGC (primordial germ cells).
    - Differenziamento delle PGC verso la linea gametica femminile e maschile.
    - Differenziamento degli oogoni in oociti.
    - Caratteristiche morfo-funzionali del ciclo meiotico.
    - Variabilità genomica e oogenesi.

    Abilità esercitazionali:
    Valutazione morfologica del nucleo di oociti a diverso stadio di accrescimento e maturazione.
    - Attività di laboratorio autonoma.