113 身心障礙特考四等 衛生技術 血清免疫學概要 考古題詳解

113 年・身心障礙特考・四等・衛生技術
試題代碼 血清免疫學概要

第 一 題25 分

試述人體自然殺手細胞(natural killer cell, NK cell)的細胞特性、免疫作用與免疫治療應用。

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核心觀念

本題考查自然殺手細胞(natural killer cell, NK cell)的先天免疫定位、辨識與殺傷機制,以及在癌症免疫治療中的應用。作答可依「細胞特性 → 免疫作用 → 治療應用」三層次完整說明。

NK 細胞是先天免疫系統的重要淋巴球,能在不經抗原預先致敏的情況下,迅速辨識並殺傷受病毒感染或發生惡性轉化的細胞。其辨識不依賴專一性抗原受體,也不受主要組織相容性複合體第一類(MHC class I)限制。

解題方法

依序回答三個面向:

  1. 細胞特性:說明來源、表面標誌、辨識方式,以及活化與抑制訊號的平衡。
  2. 免疫作用:說明直接殺傷、抗體依賴性細胞媒介細胞毒殺作用,以及細胞激素分泌。
  3. 免疫治療應用:說明 NK 細胞如何用於癌症治療,並舉出細胞治療及抗體治療的例子。

如此能同時涵蓋「如何辨識目標」、「如何執行殺傷」及「如何應用於治療」,避免只列細胞名稱或功能,卻未交代機制。

一、細胞特性

1. 來源與表面標誌

NK 細胞由骨髓造血幹細胞分化而來,屬於先天淋巴球(innate lymphoid cell)。在人類,常以 CD3⁻、CD16⁺、CD56⁺ 作為典型表面表型;與 T 細胞不同,NK 細胞沒有 CD3-T 細胞受體複合體,也不具有重組形成的專一性抗原受體。

NK 細胞可依 CD56 表現量概分為:

  • CD56^dim CD16⁺:較擅長細胞毒殺,是周邊血中常見的 NK 細胞族群。
  • CD56^bright CD16^low/−:較擅長分泌細胞激素,參與免疫調節。

2. 以活化與抑制訊號的平衡辨識目標

NK 細胞表面具有活化受體與抑制受體。抑制受體辨識正常細胞表面的自體 MHC class I 分子;當細胞受病毒感染或發生腫瘤轉化而降低 MHC class I 表現時,抑制訊號減弱,形成「缺失自我(missing-self)辨識」,使 NK 細胞得以攻擊目標。

另一方面,感染或腫瘤細胞常增加表現壓力誘發配體,可被 NK 細胞的活化受體辨識。NK 細胞會整合兩類訊號;當活化訊號超過抑制訊號時,即啟動效應功能。

二、免疫作用

1. 直接殺傷受感染或腫瘤細胞

NK 細胞形成免疫突觸後,可釋放穿孔素(perforin)與顆粒酶(granzymes)。穿孔素協助顆粒酶進入目標細胞,促使目標細胞凋亡。NK 細胞也可透過 Fas ligand 或 TRAIL 等死亡受體途徑誘導目標細胞凋亡。

2. 抗體依賴性細胞媒介細胞毒殺作用

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第 二 題25 分

補體(complement)系統是人體相當重要的先天性防禦機制,由一群協助清除病原體的血清與細胞膜表面蛋白質所組成,已知補體系統具有多種活化途徑。

試述補體之古典路徑的活化作用過程。(10 分)

並說明該路徑活化後產生的活性物質及所對應的生物效應。(15 分)

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核心觀念

本題考查古典補體路徑如何由抗原—抗體複合物啟動,經由 C3、C5 轉化酶形成,最後產生發炎、調理吞噬與溶解標的細胞等效應。

古典路徑的典型啟動訊號,是抗原結合抗體後,抗體的 Fc 部位暴露並與 C1q 結合。能有效啟動此路徑的抗體主要為 IgM 與 IgG;單一 IgM 分子結合抗原後即可提供適當結合位點,IgG 則通常須有多個分子聚集於抗原表面。C1 複合物由 C1q、兩個 C1r 與兩個 C1s 組成,記為 C1qC1r2C1s2C1qC1r_2C1s_2。

解題方法:依序寫出活化級聯

作答時可沿著「辨識抗體—形成轉化酶—切割 C3—切割 C5—形成 MAC」的順序敘述:

  1. **C1 活化:**C1q 結合抗原—抗體複合物中的 Fc,造成 C1r 活化;活化的 C1r 再活化 C1s。
  2. **形成 C3 轉化酶:**活化的 C1s 切割 C4,產生 C4a 與 C4b。C4b 共價附著於目標表面後,結合 C2;C1s 再切割 C2,形成古典路徑的 C3 轉化酶 C4b2a。
  3. **切割 C3:**C4b2a 切割 C3,產生 C3a 與 C3b。C3b 沉積於目標表面,並與 C4b2a 結合,形成 C5 轉化酶 C4b2a3b。
  4. **形成膜攻擊複合體:**C5 轉化酶切割 C5,產生 C5a 與 C5b。C5b 依序結合 C6、C7、C8 及多個 C9,形成膜攻擊複合體(membrane attack complex, MAC),即 C5b-9。

活性物質與生物效應

活性物質主要生物效應
C3a、C4a、C5a過敏毒素(anaphylatoxins),促進肥大細胞等釋放組織胺及其他發炎介質,增加血管通透性並促進發炎;
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第 三 題25 分

何謂中央耐受性(central tolerance)?(5 分)

人體中央耐受性失敗後,可能會引發自體免疫疾病。試說明自體免疫疾病發生的可能機制。(15 分)

並以重症肌無力(myasthenia gravis)為例,說明該疾病的血清免疫學診斷方法。(5 分)

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核心觀念

本題考查免疫系統如何在淋巴球成熟階段排除或抑制會攻擊自身組織的細胞,以及自體免疫疾病的致病機制與重症肌無力的抗體檢驗。免疫耐受分為中央耐受性與周邊耐受性:中央耐受性發生於中樞淋巴器官,周邊耐受性則用來控制未在中央階段被刪除的自體反應性淋巴球。

解題方法

依序作答三部分:先說明中央耐受性的發生位置、對象及作用方式;再整理自體免疫疾病的主要致病機制;最後以重症肌無力說明可檢測的自體抗體及檢驗方法。機制題應涵蓋免疫耐受失衡、遺傳與環境因素,以及自體抗體或自體反應性 T 細胞造成組織傷害。

一、中央耐受性

中央耐受性(central tolerance)是指淋巴球在成熟過程中,於中樞淋巴器官接受自身抗原選擇,使具有強烈自體反應性的淋巴球遭刪除、失能或轉變為具抑制功能的細胞,從而降低其進入周邊組織並攻擊自身的機會。

  • T 細胞:在胸腺接受選擇。與自身胜肽-MHC 複合體結合力過強的自體反應性 T 細胞會接受負向選擇而凋亡;部分細胞可分化為調節型 T 細胞(regulatory T cell, Treg),協助抑制免疫反應。
  • B 細胞:在骨髓接受選擇。辨識自身抗原的未成熟 B 細胞可進行受體編輯(receptor editing),改變其抗原受體;若仍具自體反應性,則可遭刪除,或進入無反應狀態(anergy)。

中央耐受性並非完全清除所有自體反應性淋巴球,因此周邊耐受性仍須透過 Treg 抑制、缺乏共刺激訊號所致的無反應,以及免疫抑制性訊號等方式控制漏網細胞。

二、自體免疫疾病的可能機制

自體免疫疾病是免疫系統對自身抗原產生持續性免疫反應,造成自身組織功能異常或傷害。中央耐受性失敗會增加自體反應性淋巴球進入周邊的機會;若周邊耐受性也不足,疾病便可能發生。主要機制如下:

  1. 中央耐受性缺陷 胸腺負向選擇或骨髓中的 B 細胞刪除、受體編輯等過程失常,使自體反應性淋巴球未被充分排除。

  2. 周邊耐受性失衡 Treg 數量或功能不足、抑制性訊號失常,或自體反應性淋巴球未進入無反應狀態,使其在周邊被活化並持續增殖。

  3. 自體抗原暴露或免疫豁免區破壞 眼內、中樞神經系統或睪丸等部位的抗原平時較少接觸免疫系統。組織受傷或屏障破壞後,抗原暴露可引發自體反應。

  4. 分子模仿(molecular mimicry) 病原體抗原與人體自體抗原具有相似結構;感染引發的免疫反應可能交叉辨識自身組織,造成組織傷害。

  5. 旁觀者活化與發炎環境 感染或組織發炎可促使抗原呈現細胞增加共刺激分子及發炎細胞激素,使原本受抑制或低反應的自體反應性淋巴球獲得活化訊號。

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第 四 題25 分

隨著醫療科技進步與愛滋病治療用藥日新月異的研發,經實驗室檢驗確定被人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染,並及早接受標準化治療程序,已能有效降低感染者體內的病毒量,達到防止疫情擴散之目的,因此愛滋病的實驗診斷時效對疫情監控十分重要。請分別說明下列問題:

(一) 各舉一種適用於診斷 HIV 病毒感染的初步篩檢與確認檢驗方法,並分別說明此二種檢驗方法的原理、檢體種類與結果判讀方式。(15 分)

(二) 何謂愛滋病實驗診斷的空窗期?(10 分)

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核心觀念

HIV 檢驗分為初步篩檢與確認檢驗。篩檢方法著重敏感度,先找出可能感染者;確認方法則以較高特異性,確認初篩反應是否確由 HIV 感染所致。初篩陽性不等於確診,應依檢驗流程進行確認。

本題可用常見的第四代 HIV 抗原/抗體複合型免疫分析作初篩,並以西方墨點法(Western blot, WB)作確認檢驗說明。不同實驗室的檢驗流程可能採用其他確認方法。

解題方法

逐一說明每種方法的四個要素:檢測標的、檢驗原理、檢體種類、結果判讀。初篩說明如何偵測感染線索;確認檢驗則說明如何辨認對多種 HIV 病毒蛋白的特異性抗體反應。

(一)初步篩檢與確認檢驗

1. 初步篩檢:第四代 HIV 抗原/抗體複合型免疫分析

  • **檢測標的:**同時檢測 HIV-1/HIV-2 抗體及 HIV-1 p24 抗原。p24 是 HIV 病毒核心蛋白,可在抗體尚未形成前提供感染線索。
  • **原理:**以酵素免疫分析法(EIA/ELISA)或化學冷光免疫分析法等免疫分析技術,使檢體中的 HIV 抗體或 p24 抗原與試劑中的抗原、抗體結合,再由酵素呈色或冷光訊號判讀反應。
  • **檢體種類:**通常使用血清或血漿;部分檢驗平台可使用全血,須依試劑與實驗室規範。
  • **結果判讀:**依試劑設定的臨界值判為「反應性」或「非反應性」。非反應性表示本次檢體未測得達判定標準的抗體或抗原;反應性表示須進一步確認,不能單憑初篩反應性判定感染。

2. 確認檢驗:西方墨點法(Western blot)

  • **檢測標的:**檢體中對 HIV 不同病毒蛋白產生的特異性抗體。
  • **原理:**先將 HIV 病毒蛋白依分子量分離,再轉移至膜上。加入受檢者血清或血漿後,若含有對應抗體,抗體便會與膜上的病毒蛋白結合;再以標記的抗人類免疫球蛋白呈現反應,形成可辨識的特定蛋白帶。
  • **檢體種類:**通常使用血清或血漿。
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