109 高普考普通考試 衛生技術 醫用微生物及免疫學概要 考古題詳解
第 一 題30 分
流感病毒(Influenza virus)常引起呼吸道感染與疾病,請回答下列問題:
(一) 請依據流感病毒株命名法,說明 A/duck/Hokkaido/Vac-1/04(H5N1)及 B/Taiwan/1013/03 病毒株之分類特點。(10 分)
(二) 請說明抗原轉移(antigenic shift)。(5 分)
(三) 承上題,哪一病毒株較易發生抗原轉移(antigenic shift)?(3 分)
(四) 請說明抗病毒藥物 peramivir 的作用機制。(3 分)
(五) 承上題,peramivir 可治療哪一病毒株感染?(3 分)
(六) 請說明現行四價流感疫苗之組成。(3 分)
(七) 承上題,現行流感疫苗可預防哪一病毒株感染?(3 分)
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核心觀念
本題考查流感病毒的命名與分類、A 型流感的抗原轉移、神經胺酶抑制劑 peramivir 的作用,以及四價季節性流感疫苗的組成與涵蓋範圍。
流感病毒株名稱通常依序標示病毒型別、宿主(人類病毒通常省略)、分離地點、病毒株編號及分離年份;A 型病毒另標示 H、N 亞型。抗原轉移則與病毒基因組片段重新分配有關,主要發生於基因組為分節段 RNA 的 A 型流感病毒。
解題方法
先拆解兩個病毒株名稱,辨認病毒型別、宿主、地點、分離編號、年份與亞型;再以病毒型別判斷抗原轉移的可能性。接著,依 peramivir 抑制神經胺酶的機制判斷其抗病毒範圍。疫苗小題則依命題當年常見的四價疫苗架構作答,並區分「疫苗包含哪些代表株」與「能否預防題目列出的特定病毒株」。
(一)病毒株命名與分類特點
A/duck/Hokkaido/Vac-1/04(H5N1)
- A:A 型流感病毒。
- duck:宿主為鴨。
- Hokkaido:分離地點為日本北海道。
- Vac-1:病毒株或分離株編號。
- 04:分離年份為 2004 年。
- H5N1:表面醣蛋白血球凝集素(HA)為第 5 型,神經胺酶(NA)為第 1 型,故屬 A 型 H5N1 亞型。
A 型流感病毒可感染人類及多種動物,表面 HA、NA 亞型多樣,且可發生抗原微變與抗原轉移。
B/Taiwan/1013/03
- B:B 型流感病毒。
- Taiwan:分離地點為臺灣。
- 1013:病毒株或分離株編號。
- 03:分離年份為 2003 年。
- 名稱未列宿主,符合人類流感病毒命名時通常省略宿主的慣例。
- B 型流感病毒不以 H、N 亞型命名;其抗原變異以抗原微變為主,常分為 Victoria 與 Yamagata 兩個譜系。
比較重點: A 型依 HA、NA 標示亞型,且有較廣的動物宿主範圍;B 型主要在人類間傳播,名稱不標示 H、N 亞型,也不發生典型抗原轉移。
(二)抗原轉移(antigenic shift)
抗原轉移是流感病毒發生較大幅度抗原變化的現象。當不同流感病毒同時感染同一宿主細胞時,基因組分節段可重新分配,形成帶有新基因組合的子代病毒;此過程稱為基因重配或基因重排(reassortment)。
新病毒的表面抗原組合可能與既有流行株明顯不同,使人群缺乏足夠的既有免疫力,因而可能造成跨地區甚至全球性大流行。典型抗原轉移主要發生於 A 型流感病毒。
(三)較易發生抗原轉移的病毒株
A/duck/Hokkaido/Vac-1/04(H5N1)較易發生抗原轉移。
A 型流感病毒可感染禽鳥、豬及人等不同宿主,且基因組由多個 RNA 片段組成;不同病毒同時感染同一宿主細胞時,容易發生基因片段重配。B/Taiwan/1013/03 屬 B 型,主要發生抗原微變,不發生典型抗原轉移。
(四)Peramivir 的作用機制
第 二 題30 分
梭狀芽孢桿菌屬(Clostridium)大多數是無害的腐生菌,但是也有一些是公認的人類病原體,請回答下列問題:
(一) 請說明該菌屬中,導致腹瀉和結腸炎的致病病原體及其毒素的致病機制,以及 fecal transplants 治療此復發性疾病之新穎性。(10 分)
(二) 請說明該菌屬中,與高侵襲性組織壞死有關之病原體、其生理構造及其流行病學。(10 分)
(三) 請說明該菌屬中,與破傷風有關之病原體、其生理構造、毒素,以及其治療與預防。(10 分)
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核心觀念
本題以三種具代表性的梭狀芽孢桿菌屬病原體為主軸:**困難梭狀芽孢桿菌(Clostridioides difficile,舊稱 Clostridium difficile)**造成抗生素相關腹瀉與偽膜性結腸炎;**產氣莢膜梭菌(Clostridium perfringens)**造成氣性壞疽;**破傷風梭菌(Clostridium tetani)**則以神經毒素引發痙攣性麻痺。
答題時要連結「病原特徵—毒素作用—臨床表現—防治方法」。梭狀芽孢桿菌屬一般為革蘭氏陽性、厭氧、可形成芽孢的桿菌,但各菌種的芽孢位置、運動性及主要毒素不同,應分別記憶。
解題方法
依題目每小題的關鍵線索辨認病原體:腹瀉、結腸炎及復發性疾病指向 C. difficile;侵襲性組織壞死指向 C. perfringens;破傷風則指向 C. tetani。接著各自說明毒素機制、相關構造與流行病學,再以治療和預防收束。
(一)腹瀉、結腸炎與糞便微生物移植
病原體與致病背景: 主要病原體為困難梭狀芽孢桿菌。抗生素使用會破壞腸道正常菌叢,使病原菌較容易定殖、增殖並產生毒素。患者可出現水瀉、腹痛、發燒;嚴重時可形成偽膜性結腸炎、毒性巨結腸,甚至腸穿孔。
主要毒素及作用機制: 主要毒素為毒素 A(TcdA,腸毒素)與毒素 B(TcdB,細胞毒素)。兩者進入腸上皮細胞後,會使 Rho 家族小型 GTP 結合蛋白糖基化失活,干擾肌動蛋白細胞骨架與細胞間緊密連結,造成細胞變圓、細胞損傷及屏障破壞。結果是腸道通透性增加、發炎反應與液體分泌上升,導致腹瀉和結腸炎。毒素 B 的細胞毒性尤其強。
復發與糞便微生物移植的新穎性: 復發常與抗生素造成的腸道菌相失衡有關:病原菌及其芽孢未被有效控制,且正常菌叢的「定殖抗性」仍不足。糞便微生物移植(fecal microbiota transplantation, FMT)將經適當篩檢的健康捐贈者腸道微生物移入患者腸道,以重建菌相與定殖抗性,抑制 C. difficile 再度增殖。其新穎處在於治療著眼於恢復腸道微生態,而非僅以抗生素直接殺菌;主要應用於反覆復發的感染。
(二)高侵襲性組織壞死
病原體: 產氣莢膜梭菌,亦稱 C. perfringens,是氣性壞疽(clostridial myonecrosis)的重要病原體。
生理構造與主要毒素: 此菌為大型、粗短的革蘭氏陽性厭氧桿菌,常呈「盒狀」外觀;不具運動性,具有莢膜,能形成芽孢。臨床檢體或組織中可見其快速增殖造成的組織損害;芽孢在一般染色下不一定容易觀察。
其代表性毒素為 α 毒素(卵磷脂酶/磷脂酶 C),可分解細胞膜磷脂,造成肌細胞、血管內皮細胞及紅血球損傷,引起肌肉壞死、溶血與局部缺血。部分菌株也產生 θ 毒素(perfringolysin O),可形成膜孔並加重組織破壞。細菌在低氧組織內快速繁殖,發酵產氣,形成組織內氣泡,並使壞死迅速擴展。
第 三 題30 分
細菌與病毒感染引起免疫發病機制(immunopathogenesis)包含第 III 型及第 IV 型過敏反應、炎症、細胞激素風暴和免疫抑制等,請回答下列問題:
(一) 請以慢性 B 型肝炎病毒(Hepatitis B virus, HBV)的免疫疾病為例,說明第 III 型過敏反應機制,並舉例該病因所導致的兩種常見疾病。(10 分)
(二) 請說明結核菌素抗原(tuberculin antigen)及肺結核菌(Mycobacterium tuberculosis)感染引發第 IV 型過敏反應之機制。(10 分)
(三) 請說明病毒感染激活先天細胞反應中,第一型干擾素(Type I interferons)之生成機轉及其抗病毒作用機制。(10 分)
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核心觀念
本題考查三種免疫發病機制:
- 第 III 型過敏反應:可溶性抗原與抗體形成免疫複合體,沉積於組織後活化補體、招募嗜中性球,引起發炎與組織損傷。
- 第 IV 型過敏反應:由 T 細胞主導的延遲型過敏反應,不由抗體介導;再次接觸抗原後,致敏 T 細胞釋放細胞激素、活化巨噬細胞,造成局部發炎與組織傷害。
- 第一型干擾素(IFN-α、IFN-β):病毒核酸被先天免疫受器辨識後誘導生成,經受器與 JAK–STAT 路徑使細胞進入抗病毒狀態。
解題方法
依題目三個小題,分別以「免疫複合體形成與沉積」、「致敏 T 細胞再遇抗原後的反應」、「病毒核酸辨識至干擾素效應」作答。寫出各機制的關鍵細胞、分子與病理結果,即能完整呈現免疫發病過程。
(一)慢性 HBV 感染與第 III 型過敏反應
慢性 B 型肝炎患者血液中可長期存在大量病毒抗原,例如 HBsAg、HBeAg。當抗體與可溶性病毒抗原結合時,形成循環中的 HBV 抗原-抗體免疫複合體。若免疫複合體未能有效清除,便可能沉積於血管壁、腎絲球或關節等處。
免疫複合體沉積後會活化補體,產生 C3a、C5a 等發炎介質;其中 C5a 可促進嗜中性球移入沉積部位。嗜中性球試圖吞噬固定於組織的複合體時,釋放蛋白酶、活性氧等物質,造成血管與周圍組織損傷,形成第 III 型過敏反應。
HBV 相關免疫複合體疾病的常見例子包括:
- 結節性多動脈炎(polyarteritis nodosa, PAN):免疫複合體沉積於中、小動脈,引起血管炎。
- 膜性腎絲球腎炎(membranous glomerulonephritis):免疫複合體沉積於腎絲球,引起腎絲球發炎及蛋白尿。
也可見血清病樣症候群。作答時列出上述任兩種常見疾病即可。
(二)結核菌素抗原與肺結核感染引發第 IV 型過敏反應
第 IV 型過敏反應又稱延遲型過敏反應,由 T 細胞介導。初次接觸結核菌素抗原或結核菌抗原時,抗原呈現細胞(如樹突細胞、巨噬細胞)吞噬抗原並經 MHC 分子呈現給 T 細胞,使特異性 CD4⁺ T 細胞活化、增殖並形成記憶 T 細胞。
以結核菌素皮膚試驗為例,受試者若曾感染結核菌或接種卡介苗,通常已具有對結核菌抗原致敏的記憶 T 細胞。皮內注射結核菌素後,記憶 CD4⁺ Th1 細胞再次辨識抗原,釋放 IFN-γ、TNF 等細胞激素及趨化因子,招募並活化單核球與巨噬細胞,造成注射部位紅、腫、硬結。反應通常於 24 至 72 小時較明顯。
肺結核感染中,結核菌可存活於巨噬細胞內。Th1 細胞分泌 IFN-γ,促進巨噬細胞活化及細胞內殺菌;TNF 等細胞激素則參與發炎細胞募集與肉芽腫形成,以限制病菌擴散。持續的細胞免疫反應也會造成組織傷害,包括乾酪性壞死與肺組織破壞。故結核感染中的第 IV 型反應兼具控制感染與造成病理損傷兩種結果。
(三)第一型干擾素的生成機轉與抗病毒作用
第 四 題10 分
請說明導致隱球菌病(Cryptococcosis)之病原體、形態,以及臨床症狀。(10 分)
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核心觀念
本題考查隱球菌病的病原體、形態特徵與主要臨床表現。作答時可依「病原體 → 形態與感染途徑 → 肺部及中樞神經症狀 → 免疫狀態的影響」依序說明。
病原體與感染途徑
隱球菌病主要由新型隱球菌(Cryptococcus neoformans)及格特隱球菌(Cryptococcus gattii)引起,兩者均為具莢膜的酵母菌。病原體存在於環境中,通常經由吸入孢子或酵母細胞進入肺部;感染可局限於肺,也可能經血行散播至中樞神經系統及其他器官。
新型隱球菌常見於受鳥糞污染的土壤等環境,較常造成免疫功能低下者的感染,例如 HIV 感染者;格特隱球菌則也能感染免疫功能正常者。
形態特徵
隱球菌是圓形或卵圓形、有莢膜的出芽酵母菌,通常以單側出芽繁殖。其重要形態特徵如下:
- 厚多醣莢膜:為主要毒力因子,可抑制吞噬作用;印度墨汁染色時,背景染黑而莢膜呈現透明暈圈。
- 無菌絲或假菌絲:與念珠菌等常形成假菌絲的酵母菌有所區別。
- 尿素酶陽性:可作為實驗室鑑別特徵之一。
考場答題應優先寫出「有厚莢膜的出芽酵母菌」,並補充印度墨汁染色的典型暈圈表現。
臨床症狀
肺部感染
肺部是吸入感染的起始部位。部分患者無症狀;有症狀時可呈現咳嗽、發燒、胸痛及呼吸困難,嚴重時可表現為肺炎。免疫功能較佳者的病程可能較慢或局限;