Amilcare BARCA

Amilcare BARCA

Ricercatore Universitario

Settore Scientifico Disciplinare BIO/09: FISIOLOGIA.

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biologiche ed Ambientali

Centro Ecotekne Pal. B - S.P. 6, Lecce - Monteroni - LECCE (LE)

Ufficio, Piano terra

Telefono +39 0832 29 8662

Ricercatore RTDa

Area di competenza:

Fisiologia [05/D1 BIO/09]

Didattica

A.A. 2021/2022

BASI BIOCHIMICO-FISIOLOGICHE PER LA SOSTENIBILITA' (MOD II)

Corso di laurea SVILUPPO SOSTENIBILE E CAMBIAMENTI CLIMATICI

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Maria Giulia LIONETTO

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 48.0

  Ore erogate dal docente AMILCARE BARCA: 32.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno di corso 1

Struttura DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE BIOLOGICHE ED AMBIENTALI

Percorso PERCORSO COMUNE

BIOFISICA E FISIOLOGIA

Corso di laurea BIOTECNOLOGIE

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Michele MAFFIA

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 66.0

  Ore erogate dal docente AMILCARE BARCA: 30.0

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno di corso 2

Struttura DIPARTIMENTO DI SCIENZE E TECNOLOGIE BIOLOGICHE ED AMBIENTALI

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE

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FISIOLOGIA UMANA

Corso di laurea MEDICINA E CHIRURGIA

Settore Scientifico Disciplinare BIO/09

Tipo corso di studio Laurea Magistrale a Ciclo Unico

Crediti 7.0

Docente titolare Michele MAFFIA

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 87.0

  Ore erogate dal docente AMILCARE BARCA: 15.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2022/2023

Anno di corso 2

Lingua

Percorso COMUNE/GENERICO (999)

FISIOLOGIA UMANA (BIO/09)
BASI BIOCHIMICO-FISIOLOGICHE PER LA SOSTENIBILITA' (MOD II)

Corso di laurea SVILUPPO SOSTENIBILE E CAMBIAMENTI CLIMATICI

Settore Scientifico Disciplinare BIO/09

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 6.0

Docente titolare Maria Giulia LIONETTO

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 48.0

  Ore erogate dal docente AMILCARE BARCA: 32.0

Per immatricolati nel 2021/2022

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 1

Semestre Secondo Semestre (dal 07/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua

Percorso PERCORSO COMUNE (999)

Conoscenze di base di biologia animale

Il corso tratta i meccanismi fisiologici alla base del funzionamento della cellula e dell'organismo e le relazioni esistenti tra processi fisiologici a livello cellulare e organismico in una visione integrata volta alla comprensione dei processi di adattamento dell'organismo all'ambiente a ai suoi cambiamenti.

Il corso ha l’obiettivo di fornire le conoscenze di base della fisiologia necessarie per la comprensione del funzionamento dei sistemi biologici a livello cellulare e organismico e per lo studio delle risposte che gli organismi sviluppano nei confronti della variabilità dei fattori ambientali. Inoltre, intende fornire una conoscenza di base riguardo le relazioni che intercorrono tra processi fisiologici necessarie per comprendere i processi di adattamento degli organismi all’ambiente e ai suoi cambiamenti.

Lezioni frontali (6CFU)

Il conseguimento dei crediti attribuiti all’insegnamento è ottenuto mediante una prova orale, in cui si valutano i risultati di apprendimento complessivamente acquisiti dallo studente. La votazione finale è espressa in trentesimi, con eventuale lode.
Nell’attribuzione del punteggio finale si terrà conto del livello di conoscenze acquisite, della capacità di applicare le conoscenze acquisite, dell’autonomia di giudizio, delle abilità comunicative. In particolare, il 60% del punteggio viene attribuito sulla base delle conoscenze acquisite, il 10% del punteggio è basato su risposte a domande inerenti applicazioni pratiche, il 20% è riferito all’autonomia di giudizio e il 10% alle abilità comunicative.

A. Poli. Fisiologia Animale. Zanichelli Editore

BASI BIOCHIMICO-FISIOLOGICHE PER LA SOSTENIBILITA' (MOD II) (BIO/09)
BIOFISICA E FISIOLOGIA

Corso di laurea BIOTECNOLOGIE

Settore Scientifico Disciplinare BIO/09

Tipo corso di studio Laurea

Crediti 8.0

Docente titolare Michele MAFFIA

Ripartizione oraria Ore totali di attività frontale: 66.0

  Ore erogate dal docente AMILCARE BARCA: 30.0

Per immatricolati nel 2020/2021

Anno accademico di erogazione 2021/2022

Anno di corso 2

Semestre Secondo Semestre (dal 07/03/2022 al 10/06/2022)

Lingua

Percorso PERCORSO GENERICO/COMUNE (PDS0-2010)

L’insegnamento richiede la conoscenza di base della chimica, fisica, biologia generale, biochimica,
anatomia umana.

La biofisica e la fisiologia sono scienze ad alto contenuto interdisciplinare poiché studiano i sistemi e
le funzioni biologiche a qualsiasi livello di organizzazione (da quello molecolare fino agli organismi)
utilizzando approcci e metodi chimici, fisici e di biologia molecolare e cellulare.
Il corso si basa sulla presentazione sistematica di concetti fisiologici alla base delle funzioni del
corpo umano. È fondamentale che tutti gli studenti di biotecnologie ricevano una sufficiente
esposizione di tali concetti che forniranno le basi necessarie per altri studi in ambito fisiologico, nella
biologia applicata, nella patologia e nell’immunologia.
Il meccanismo che porta ad uno squilibrio della funzione non può essere apprezzato senza una
profonda comprensione dei meccanismi di base biofisici e fisiologici.
Gli obiettivi curriculari sono focalizzati principalmente alla conoscenza della normale funzione di
cellule, tessuti,organi, apparati e sistemi, tuttavia, il materiale è presentato in un contesto che
prepara gli studenti al loro ruolo di biotecnologi in particolare nel settore delle applicazioni
biomediche

Il corso si prefigge lo scopo di fornire i principi fondamentali della biofisica e della fisiologia generale.
Si prevede che gli studenti alla fine del corso abbiano appreso nozioni e concetti sui meccanismi
biofisici e fisiologici alla base della funzionalità cellulare, dei tessuti eccitabili e dei diversi organi e
apparati del corpo umano.

Lezioni frontali in presenza 56 ore. Esercitazioni di Biofisica e Fisiologia nei laboratori didattici per n.
10 ore a studente. Gli studenti sono ripartiti in gruppi da 12-15 al max.

Esoneri scritti a risposta multipla e aperta durante il corso. Segue colloquio orale. Esame orale per
tutti coloro che non effettuano o superano gli esoneri.

riportati sul portale di Ateneo

BIOFISICA
Processi cellulari fondamentali
Organizzazione cellulare e molecolare della materia vivente. Cellule ed organismi: sistemi aperti e
ambiente interno. Cellule, tessuti ed organi. Energia ed attività vitale. Scambi tra cellule ed
ambiente. L’acqua nei sistemi biologici. Crescita, apprendimento, plasticità, regolazione. Il concetto
di omeostasi.
Strutture molecolari e supermolecolari
Le membrane cellulari: Costituenti, struttura e dinamica. Il modello a mosaico fluido. Struttura e
funzione di lipidi, proteine e carboidrati di membrana. Fenomeni di trasporto attraverso membrane
ed epiteli. Trasporto passivo: la diffusione semplice e diffusione facilitata. Trasporto attivo primario
e secondario. Struttura e funzione di canali e carrier. Trasporti mediati da vescicole. Distribuzione
dell'acqua e dei soluti nell'organismo: equilibrio elettrico, chimico ed osmotico. Osmosi, canali
dell’acqua e regolazione del volume cellulare. Il controllo intra-cellulare del pH e del calcio:
meccanismi molecolari, regolazione, metodi di indagine. Genesi del potenziale di membrana.
Potenziale di equilibrio e di diffusione.
Biofisica della funzione neuronale
Struttura, funzione ed organizzazione del neurone. Trasporto assonale. Segnali elettrici nei neuroni.
I canali ionici: struttura, funzione, tecniche di studio ed esempi di canalopatie. Potenziali graduati.
Sommazione spaziale e temporale. Potenziale d’azione. Periodi refrattari relativo e assoluto.
Codificazione dell’intensità dello stimolo. La propagazione del potenziale d’azione. Fattori che
influenzano la velocità di conduzione.
Comunicazione nel sistema nervoso
Trasmissione sinaptica: Sinapsi elettriche e chimiche. Trasmissione sinaptica a livello della
giunzione neuromuscolare. Meccanismi di integrazione sinaptica. Modulazione della trasmissione
sinaptica. Meccanismo di liberazione dei neurotrasmettitori. I neurotrasmettitori. Disturbi della
conduzione sinaptica.
Movimento cellulare
Il citoscheletro di actina. Assemblaggio dell’actina. La miosina: motore proteico dell’actina. Esempi
di motilità cellulare. Ciglia e flagelli. Il muscolo scheletrico. Il meccanismo di contrazione. La
regolazione della contrazione. Accoppiamento eccitazione contrazione. Il metabolismo del muscolo
scheletrico. Tensione e lunghezza delle fibre. Sommazione delle contrazioni. L’unità motoria.
Malattie muscolari (Distrofie). Il muscolo liscio. Il muscolo cardiaco.
FISIOLOGIA
i. Omeostasi e controllo
Sistema endocrino
La comunicazione intercellulare: ormoni e recettori. Segnalazione autocrina e paracrina. Principali
vie di trasduzione dei segnali. Recettori accoppiati a proteine G e loro effettori. Recettori tirosinchinasi
e proteine Ras. Vie di fosforilazione della MAP chinasi. I secondi messaggeri. Interazione e
regolazione delle vie di trasmissione del segnale. Principali ormoni e fattori di crescita e loro azioni.
Sistema nervoso
Funzioni cerebrali. Apprendimento e memoria. Recettori NMDA e potenziamento a lungo termine. I
sistemi sensoriali. Recettori. Traduzione sensoriale. Codificazione ed elaborazione dello stimolo.
Sistemi sensoriali speciali: visivo; uditivo; vestibolare; chimico. I riflessi nervosi.
ii. Fisiologia degli apparati.
Apparato cardiovascolare. Sangue ed emostasi. Gli elementi corpuscolari. Le piastrine e la
coagulazione. Il circuito. Il cuore come pompa. Potenziali d’azione cardiaci. Conduzione elettrica. Il
pacemaker e la frequenza. Il ciclo cardiaco. Il controllo del cuore. Cenni di emodinamica. Scambi a
livello di capillari.
Apparati Respiratorio, Intestinale e Renale: Funzioni e meccanismi generali e cenni di fisiopatologia.
Laboratori di esercitazioni riguardanti analisi di parametri fisiologici del sangue (formula leucocitaria,
globuli rossi, gruppi sanguigni etc...) e delle urine (ammonio, acidità titolabile, glicosuria).

Silverthorn, Fisiologia Umana, Ed. Pearson;
Berne-Levy Principi di Fisiologia, Ed. Elsevier Masson
Presentazioni PowerPoint
Materiale didattico complementare

BIOFISICA E FISIOLOGIA (BIO/09)

Pubblicazioni

41) De Castro F, De Luca E, Girelli CR, Barca A, Romano A, Migoni D, Verri T, Benedetti M, Fanizzi FP. First evidence for N7-Platinated Guanosine derivatives cell uptake mediated by plasma membrane transport processes. Journal of Inorganic Biochemistry Volume 226, January 2022, 111660. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2021.111660.

40) Pagliara P, De Benedetto GE, Francavilla M, Barca A, Caroppo C. Bioactive Potential of Two Marine Picocyanobacteria Belonging to Cyanobium and Synechococcus Genera. Microorganisms. 2021 Sep 28;9(10):2048. doi: 10.3390/microorganisms9102048. (This article belongs to the Special Issue A Glimpse into Future Research on Microalgae Diversity, Ecology and Biotechnology).

39) Castagna M, Cinquetti R, Verri T, Vacca F, Giovanola M, Barca A, Romanazzi T, Roseti C, Galli A, Bossi E. The Lepidopteran KAAT1 and CAATCH1: Orthologs to Understand Structure-Function Relationships in Mammalian SLC6 Transporters. Neurochem Res. 2021 Jul 24:1–16. doi: 10.1007/s11064-021-03410-1.

38) Del Vecchio G, Lai F, Gomes AS, Verri T, Kalananthan T, Barca A, Handeland S, Rønnestad I. Effects of short term fasting on mRNA expression of ghrelin and the peptide transporters PepT1 and 2 in Atlantic salmon (Salmo salar). Frontiers in Physiology 2021, 12, 821, DOI: 10.3389/fphys.2021.666670.

37) Filice M*, Barca A*, Amelio D, Leo S, Mazzei A, Del Vecchio G, Verri T, Cerra MC, Imbrogno S. Morpho-functional remodelling of the adult zebrafish (Danio rerio) heart in response to waterborne angiotensin II exposure. Gen Comp Endocrinol. 2021 Jan 15;301:113663. doi: 10.1016/j.ygcen.2020.113663. *These authors contributed equally to the work (co-first authors).

36) Scialla S*, Palazzo B, Sannino A, Verri T, Gervaso F, Barca A*. Evidence of Modular Responsiveness of Osteoblast-Like Cells Exposed to Hydroxyapatite-Containing Magnetic Nanostructures. Biology (Basel). 2020 Oct 25;9(11):E357. doi: 10.3390/biology9110357. (This article belongs to the Special Issue Physiological and Pathophysiological Responses to Biomaterials, in the section Physiology) (*co-corresponding authors, last author).

35) Pagliara P, Barca A, Verri T, Caroppo C. The Marine Sponge Petrosia ficiformis Harbors Different Cyanobacteria Strains with Potential Biotechnological Application. J. Mar. Sci. Eng. 2020, 8(9), 638. doi:10.3390/jmse8090638.

34) Cavallo A, Masullo U, Quarta A, Sannino A, Barca A, Verri T, Madaghiele M, Blasi L. Design of Novel Polymeric Membranes for The Immunoisolation of Pancreatic Islets. Appl. Sci. 2020, 10(17), 6056; https://doi.org/10.3390/app10176056. (This article belongs to the Special Issue Advanced Applications of Bioencapsulation Technologies)

33) Nitti P, Gallo N, Palazzo B, Sannino A, Polini A, Verri T, Barca A, Gervaso F. Effect of l-Arginine treatment on the in vitro stability of electrospun aligned chitosan nanofiber mats. Polymer Testing, Volume 91, November 2020, 106758, Available online 14 August 2020. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106758.

32) Semeraro T, Aretano R, Barca A, Pomes A, Del Giudice C, Gatto E, Lenucci M, Buccolieri R, Emmanuel R, Gao Z, Scognamiglio A. A Conceptual Framework to Design Green Infrastructure: Ecosystem Services as an Opportunity for Creating Shared Value in Ground Photovoltaic Systems. Land. 2020; 9(8):238. https://doi.org/10.3390/land9080238. (This article belongs to the Special Issue Governance, Values, and Conservation Processes in Multifunctional Landscapes)

31) Dimida S, Santin M, Verri T, Barca A*, Demitri C*. Assessment of Cytocompatibility and Anti-Inflammatory (Inter)Actions of Genipin-Crosslinked Chitosan Powders. Biology (Basel). 2020 Jul 8;9(7):159. doi: 10.3390/biology9070159. PMID: 32650623; PMCID: PMC7407416. *These authors contributed equally to the work (co-corresponding and last authors). (This article belongs to the Special Issue Physiological and Pathophysiological Responses to Biomaterials, in the section Physiology)

30) Nassisi V, Velardi L, Mazzei A, Paladini F, Nassisi F, Del Vecchio G, Monteduro L, Barca A, Alifano P, Verri T. Effects of electromagnetic and magnetic stresses on zebrafish samples. J Instrum. 2020 15(5), C05056. http://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/15/05/C05056.

29) Giampetruzzi L, Barca A, Francioso L, Verri T, Siciliano P. Technology and Application of Gut-On-Chip. Gut epithelial mimicking in integrated sensor platforms. G.I.T. Laboratory Journal. May 2020. Vol. 24:28-29. https://analyticalscience.wiley.com/do/10.1002/gitlab.19000.

28) Salvatore L, Gallo N, Aiello D, Lunetti P, Barca A, Blasi L, Madaghiele M, Bettini S, Giancane G, Hasan M, Borovkov V, Natali ML, Campa L, Valli L, Capobianco L, Napoli A, Sannino A. An insight on type I collagen from horse tendon for the manufacture of implantable devices. Int J Biol Macromol. 2020 Jul 1;154:291-306. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.03.082. Epub 2020 Mar 13. PMID: 32173436.

27) Gallo N, Lunetti P, Bettini S, Barca A, Madaghiele M, Valli L, Capobianco L, Sannino A & Salvatore L. Assessment of physico-chemical and biological properties of sericin-collagen substrates for PNS regeneration, International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials, DOI: 10.1080/00914037.2020.1725755. Published online: 14 Feb 2020.

26) Vacca F*, Barca A*, Gomes AS, Mazzei A, Piccinni B, Cinquetti R, Del Vecchio G, Romano A, Rønnestad I, Bossi E, Verri T. The peptide transporter 1a of the zebrafish Danio rerio, an emerging model in nutrigenomics and nutrition research: molecular characterization, functional properties, and expression analysis. Genes Nutr. 2019 Dec 19;14:33. doi: 10.1186/s12263-019-0657-3. Erratum in: Genes Nutr. 2020 Feb 7;15:3. Erratum in: Genes Nutr. 2020 Feb 7;15(1):3. PMID: 31890051; PMCID: PMC6923934. *These authors contributed equally to the work (co-first authors) (Featured series: Alternative models in nutrigenomics)

25) Scalera F, Palazzo B, Barca A, Gervaso F. Sintering of magnesium-strontium doped hydroxyapatite nanocrystals: Towards the production of 3D biomimetic bone scaffolds. J Biomed Mater Res A. 2020;108(3):633-644. doi:10.1002/jbm.a.36843.

24) Gomes AS, Vacca F, Cinquetti R, Murashita K, Barca A, Bossi E, Rønnestad I, Verri T. Identification and characterization of the Atlantic salmon peptide transporter 1a. Am J Physiol Cell Physiol. 2020;318(1):C191-C204. doi:10.1152/ajpcell.00360.2019.

23) Fichi G, Naef V, Barca A, Longo G, Fronte B, Verri T, Santorelli FM, Marchese M, Petruzzella V. Fishing in the Cell Powerhouse: Zebrafish as A Tool for Exploration of Mitochondrial Defects Affecting the Nervous System. Int. J. Mol. Sci. 2019, 20(10), 2409; https://doi.org/10.3390/ijms20102409. (This article belongs to the Special Issue Genetics of Neurodegenerative Diseases: Focus on Progression and Response to Treatment)

22) Scialla S, Barca A, Palazzo B, D'Amora U, Russo T, Gloria A, De Santis R, Verri T, Sannino A, Ambrosio L, Gervaso F. Bioactive chitosan-based scaffolds with improved properties induced by dextran-grafted nano-maghemite and l-arginine amino acid. J Biomed Mater Res A. 2019 Jun;107(6):1244-1252. doi: 10.1002/jbm.a.36633. 12. PMID: 30701656.

21) Barca A*, Ippati S, Urso E, Vetrugno C, Storelli C, Maffia M, Romano A, Verri T. Carnosine modulates the Sp1-Slc31a1/Ctr1 copper sensing system and influences copper homeostasis in murine CNS-derived cells. Am J Physiol Cell Physiol. 2019 Feb 1;316(2):C235-C245. doi: 10.1152/ajpcell.00106.2018. PMID: 30485136. *Corresponding author.

20) Gallo LC, Madaghiele M, Salvatore L, Barca A, Scialla S, Bettini S, Valli L, Verri T, Bucalà V, Sannino A. Integration of PLGA microparticles in collagen-based matrices: tunable scaffold properties and interaction between microparticles and human epithelial-like cells. International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials. 2018, pages 137-147, Published online: 31 Dec 2018, https://doi.org/10.1080/00914037.2018.1552857.

19) Barca A*, Gatti F, Spagnolo D, Ippati S, Vetrugno C, Verri T. Responsiveness of carnosine homeostasis genes in pancreas and brain of streptozotocin-treated mice exposed to dietary carnosine. Int. J. Mol. Sci. 2018, 19(6), 1713. *Corresponding author. (This article belongs to the Special Issue Amino Acids Transport and Metabolism)

18) Scalera F, Gervaso F, Palazzo B, Scialla S, Izzo D, Cancelli N, Barca A, Padmanabhan SK, Sannino A, Piconi C (2017). Strategies to Improve Bioactivity of Hydroxyapatite Bone Scaffolds. Key Engineering Materials, Vol. 758, pp. 132-137.

17) Barca A, Vacca F, Vizioli J, Drago F, Vetrugno C, Verri T, Pagliara P. Molecular and expression analysis of the Allograft inflammatory factor 1 (AIF-1) in the coelomocytes of the common sea urchin Paracentrotus lividus. Fish Shellfish Immunol. 2017; 71:136-143. doi:10.1016/j.fsi.2017.09.078.

16) Muscella A, Vetrugno C, Cossa LG, Antonaci G, Barca A, De Pascali S, Fanizzi FP, Marsigliante S. Apoptosis by [Pt(O,O′-acac)(γ-acac)(DMS)] requires PKC-δ mediated p53 activation in Malignant Pleural Mesothelioma. PLoS ONE 12(7): e0181114. eCollection 2017.

15) Dimida S*, Barca A*, Cancelli N, Raucci MG and Demitri C (2017). Effects of genipin concentration on cross-linked chitosan scaffolds for bone tissue engineering: structural characterization and evidence of biocompatibility features. IJPS. Volume 2017 (2017), Article ID 8410750. https://doi.org/10.1155/2017/8410750. *These authors contributed equally to the work (co-first authors).

14) Scialla S, Palazzo B, Barca A, Carbone L, Fiore A, Monteduro AG, Maruccio G, Sannino A, Gervaso F. Simplified preparation and characterization of magnetic hydroxyapatite-based nanocomposites. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2017 Jul 1;76:1166-1174. doi: 10.1016/j.msec.2017.03.060. Epub 2017 Mar 9. PMID: 28482482.

13) Verri T, Barca A, Pisani P, Piccinni B, Storelli C, Romano A. Di- and tripeptide transport in vertebrates: the contribution of teleost fish models. J Comp Physiol B. 2017; 187(3):395-462. doi:10.1007/s00360-016-1044-7. Epub 2016 Nov 1. PMID: 27803975.

12) Sisto M, Barca A, Lofrumento DD, Lisi S. Downstream activation of NF-κB in the EDA-A1/EDAR signalling in Sjögren's syndrome and its regulation by the ubiquitin-editing enzyme A20. Clin Exp Immunol. 2016 May;184(2):183-96. doi: 10.1111/cei.12764. Epub 2016 Feb 23. PMID: 26724675; PMCID: PMC4837237.

11) Pagliara P, Scarano A, Barca A, Zuppone S, Verri T, Caroppo C. Ostreopsis cf. ovata induces cytoskeletal disorganization, apoptosis, and gene expression disregulation on HeLa cells. J Appl Phycol. December 2015, Volume 27, Issue 6, pp 2321–2332.

10) Bozzini B, Barca A, Bogani F, Boniardi M, Carlino P, Mele C, Verri T, Romano A. Electrodeposition of nanostructured bioactive hydroxyapatite-heparin composite coatings on titanium for dental implant applications. J Mater Sci Mater Med. 2014 Jun;25(6):1425-34. doi: 10.1007/s10856-014-5186-4. Epub 2014 Mar 12. PMID: 24619574.

9) Aloisi A*, Barca A*, Romano A, Guerrieri S, Storelli C, Rinaldi R, Verri T. Anti-aggregating Effect of the Naturally Occurring Dipeptide Carnosine on Aβ1-42 Fibril Formation. Plos ONE, 2013 july; 8(7): e68159. *These authors contributed equally to the work (co-first authors).

8) Romano A, Barca A, Storelli C, Verri T. Teleost fish models in membrane transport research: the PEPT1(SLC15A1) H+-oligopeptide transporter as a case study. J Physiol. 2014 Mar 1;592(5):881-97. doi: 10.1113/jphysiol.2013.259622. Epub 2013 Aug 27. PMID: 23981715; PMCID: PMC3948553. (This review was presented at the symposium “Fishing with flies, worms and bacteria. Emerging models for mammalian membrane transport and trafficking”, which took place at Experimental Biology 2013, Boston, MA, USA on 21 April 2013)

7) Romano A, Tessa A, Barca A, Fattori F, de Leva MF, Terracciano A, Storelli C, Santorelli FM, Verri T. Comparative analysis and functional mapping of SACS mutations reveal novel insights into sacsin repeated architecture. Hum Mutat. 2013 Mar;34(3):525-37. doi: 10.1002/humu.22269. PMID: 23280630; PMCID: PMC3629688.

6) Verri T, Terova G, Romano A, Barca A, Pisani P, Storelli C, Saroglia M (2012). The solute carrier (SLC) family series in teleost fish. In: Saroglia M., Liu Z. Functional Genomics in Aquaculture. vol. chapter 10, p. 219-320, HOBOKEN (NJ):John Wiley & Sons, Inc., Wiley-Blackwell Division, ISBN: 978-0-470-96008-0, doi: https://doi.org/10.1002/9781118350041.ch10.

5) Romano A*, Barca A*, Kottra G, Daniel H, Storelli C, Verri T. Functional expression of SLC15 peptide transporters in rat thyroid follicular cells. Mol Cell Endocrinol. 2010 Feb 5;315(1-2):174-81. doi: 10.1016/j.mce.2009.11.002. Epub 2009 Nov 11. PMID: 19913073. *These authors contributed equally to the work (co-first authors).

4) Ostaszewska T, Szatkowska I, Verri T, Dabrowski K, Romano A, Barca A, Muszynska M, Dybus A, Grochowski P, Kamaszewski M. Cloning two PepT1 cDNA fragments of common carp, Cyprynus carpio (Actinopterygii: Cypriniformes: Cyprinidae). Acta Ichthyologica et Piscatoria, (2009) 39 (2): 81–86. doi: 10.3750/AIP2009.39.2.01.

3) Verri T., Romano A., Barca A., Kottra G., Daniel H., Storelli C. “Transport of di- and tripeptides in teleost fish intestine” Aquaculture Research 41, 641-653 (2010). https://doi.org/10.1111/j.1365-2109.2009.02270.x

2) Verri T, Danieli A, Bakke S, Romano A, Barca A, Rønnestad I, Maffia M, Storelli C. “A rapid and inexpensive method to assay transport of short chain peptides across intestinal brush border membrane vescicles from the european eel (Anguilla anguilla)” Aquac. Nutr. 2008 14; 341-349. https://doi.org/10.1111/j.1365-2095.2007.00538.x.

1) Romano A., Kottra G., Barca A., Maffia M., Argenton F., Daniel H., Storelli C., Verri T. “The high-affinity peptide transporter PEPT2 (SLC15A2) of the zebrafish Danio rerio: functional properties, genomic organization and expression analysis” Physiol Genomics. 2006; 24(3):207-217. doi:10.1152/physiolgenomics.00227.2005.

0) Barca A (2007). Characterization of the SLC15/PHT series genes: alternative splicing and role of Nonsense-Mediated mRNA Decay. PhD thesis dissertation. Biological and Environmental Sciences and Technologies Department, University of Salento. Supervisor: Prof. C. Storelli (November 12, 2007; judgement of the examining board: excellent).

Temi di ricerca

Sin dal 2003, il Dott. Barca studia i sistemi di trasporto che mediano il passaggio di soluti attraverso le membrane cellulari e subcellulari dei vertebrati, sia rispetto alle dinamiche omeostatiche generali che implicano lo scambio transmembrana intra-/extracellulare, che al loro ruolo nei meccanismi e nei processi transepiteliali. Il suo modello di studio prototipico è rappresentato dalle proteine carrier dei di- e tripeptidi (famiglia genica SLC15 dei simporti protoni/oligopeptidi) studiate nella loro espressione genica e funzionale, nel contesto di diversi processi fisiologici ed evoluzioni fisiopatologiche, insieme con gli specifici substrati della loro attività di trasporto. La sua attività di ricerca nasce nell’ambito della fisiologia gastrointestinale dei vertebrati investigata nel modello di teleosteo zebrafish (Danio rerio). In tale modello, il Dott. Barca ha studiato ab initio i meccanismi di regolazione del pH intestinale in relazione ai fenomeni fisiologici di assorbimento/secrezione attraverso gli epiteli di sostanze biotiche e xenobiotiche, di nutrienti, di ioni e composti farmacologicamente attivi; di conseguenza, è entrato nelle linee di ricerca (tutt’oggi condotte) sui sistemi di trasporto di soluti pH-dipendenti degli epiteli, fra cui i sistemi SLC15, studiati e caratterizzati funzionalmente nel contesto della fisiologia intestinale tanto dello zebrafish quanto di altri modelli di teleostei.

Durante il periodo di Dottorato di Ricerca (A.A. 2004 - A.A. 2007), oggetto degli studi del Dott. Barca è stato un sottogruppo della famiglia di simporti SLC15 ovvero la serie PHT (peptide/histidine transporters), investigato con un approccio comparato, genomico e molecolare, in zebrafish (modello di basso vertebrato) in modelli murini e nell’uomo, combinando le analisi in silico del trascrittoma nei diversi organismi modello, con analisi di espressione tessuto/cellula-specifiche. In questo contesto, ha realizzato l’identificazione, l’annotazione e la caratterizzazione di eventi conservati di splicing alternativo dei geni SLC15/PHT (ovvero i membri SLC15A3/PHT2, SLC15A4/PHT1 e SLC15A5/PHT3) per elucidarne il ruolo funzionale, rivelando un meccanismo fisiologico della loro regolazione post-trascrizionale mediato da sistemi di sorveglianza dell’mRNA. Una particolare sessione delle ricerche durante il Dottorato è stata inoltre dedicata alle implicazioni fisiologiche dell’espressione e della della funzione dei carrier SLC15 all’interno del metabolismo tiroideo (in modelli murini animali e cellulari); questi studi hanno dimostrato per la prima volta la dipendenza dal TSH dei geni SLC15 nella tiroide dei mammiferi, nel contesto del loro coivolgimento nel turn-over proteico necessario per la biosintesi degli ormoni tiroidei. Le conoscenze acquisite nelle ricerche condotte durante il Dottorato con approccio concettualmente basato su physiological genomics, genomica comparata, e investigazioni del rapporto struttura-funzione dei geni, unitamente alla conoscenza del modello di vertebrato zebrafish continuativamente approfondita a tutt’oggi, hanno condotto il Dott. Barca a prendere parte con il suo contributo basato sulla fisiologia applicata anche a linee di ricerca su malattie a base genetica e/o malattie rare.

A partire dal 2008, l’attività post-dottorato del Dott. Barca si è ulteriormente articolata nello sviluppo di sistemi di analisi/protocolli basati sull’uso complementare e comparato dei modelli animali (da modelli invertebrati come gli echinodermi, al vertebrato zebrafish, e ai modelli murini di topo e ratto) e delle colture cellulari. In vari studi delle risposte fisio-patologiche innescate da stimoli chimico-fisici, oppure da substrati naturali o farmacologicamente attivi, il Dott. Barca ha sviluppato il suo modello di indagine integrando a) l’analisi di processi e risposte morfo-funzionali, b) la caratterizzazione delle dinamiche di uptake attraverso membrane cellulari e/o epiteli, c) il monitoraggio di variazioni di espressione genica dei principali pathways/network delle risposte cellulari. In questo contesto, il Dott. Barca ha reso complementare tali attività di ricerca con i suoi studi sulle relazioni fra regolazione dei processi/sistemi di trasporto transmembrana (con particolare riferimento ai sistemi SLC15) e situazioni (fisiologiche e fisiopatologiche) di specifica responsività/attivazione cellulare quali citotossicità, infiammazione, differenziazione. Da qui, le sue ricerche si sono estese alle influenze/implicazioni immunitarie e ai fattori extracellulari interagenti con le membrane cellulari e/o gli epiteli, sempre adottando come base un approccio comparato multi-modello, integrato da analisi di espressione, tanto funzionali quanto in silico.

Tale approccio, necessariamente caratterizzato da componenti interdisciplinari, è stato particolarmente sfruttato dal Dott. Barca nelle sue attività di ricerca sulle risposte fisiologiche agli impianti e ai biomateriali compositi (micro-/nanostrutturati) per la tissue engineering, messe in atto a partire dal 2013 come ricercatore in progetti sulla rigenerazione nervosa (s.n. centrale e periferico) e osteocondrale. In quest’ambito, il Dott. Barca è stato impegnato nello sviluppo di nuovi protocolli per valutare la specificità delle risposte cellulari/tissutali in funzione dei biomateriali (e dei loro componenti molecolari) e della loro capacità di indurre variazioni morfo-funzionali compatibili con parametri fisiologici, omeostatici e metabolici. Questo percorso, incentrato sull’interpretazione "fisiologica" delle interazioni cellule/tessuti-biomateriali, è stato recentemente valorizzato con un invito editoriale della rivista Biology (MDPI) a presiedere come topic editor ad uno special issue dal titolo Special Issue "Physiological and Pathophysiological Responses to Biomaterials", che finalizza idealmente il raccordo tematico della fisiologia applicata nell’ambito dei biomateriali e della biomedicina.

Infine, dal 2011 ad oggi, il Dott. Barca sta conducendo una sua linea di ricerca "naturalmente" derivata dal contesto generale degli studi sui trasportatori SLC15, ovvero dedicata ai pathways metabolici e ai network omeostatici di determinati substrati naturali (derivanti da sintesi endogena oppure dalla dieta) presenti nei tessuti eccitabili dei vertebrati, come la classe dei dipeptidi contenenti istidina (substrati propri dell’attività di trasporto dei carrier SLC15), peculiarmente interagenti con elementi cationici essenziali (come Cu++, Zn++, Ca++), le cui proprietà biochimiche sono cruciali nella fisiopatologia degli stessi tessuti eccitabili in diverse insorgenze citotossiche e/o degenerative. Più in dettaglio e più recentemente, il Dott. Barca sta investigando il ruolo di tali dipeptidi histidine-based nei processi infiammatori (per es. A carico degli epiteli intestinali) anche in sindromi metaboliche (per es. diabete), e in condizioni neurodegenerative, con particolare attenzione alla contrapposizione di aspetti comuni vs. singolarità della modulazione dell’espressione di geni che controllano il loro bilancio omeostatico, lungo l’intero percorso che va dal loro assorbimento transepiteliale fino al loro impatto funzionale e metabolico in diversi tipi cellulari, tessuti e organi.

INTERESSI DI RICERCA - KEYWORDS

Processi e sistemi di trasporto transmembrana (e.g. solute carrier family SLC15), e loro substrati (e.g. dipeptidi histidine-based, amminoacidi e oligopeptidi, protoni, ioni) – processi e fenomeni della degenerazione e rigenerazione tissutale – meccanismi fisiologici regolatori dell’espressione genica – animali modello e protocol design – dinamiche di uptake cellulari ed epiteliali – fisiologia epiteliale gastrointestinale – bilancio e alterazione dell’omeostasi – infiammazione, citotossicità e citocompatibilità – risposte fisiologiche ai biomateriali, interazioni cellula-materiale.