112 高普考高考三級 衛生技術 醫用微生物及免疫學 考古題詳解

核心觀念

本題考查細菌解剖構造之化學組成、物理特性及其在宿主感染歷程中扮演的毒力因子（Virulence factors）角色。核心概念涵蓋：

1. 結構本質與解剖定位：辨析外在附屬物（鞭毛、菌毛）、表層包被結構（莢膜）與細胞內遺傳單元（質體）在分子組成（蛋白質、多醣體、雙股 DNA）上的差異。
2. 感染致病機轉之分工：

• 趨化與穿透（Motility & Chemotaxis）：鞭毛驅動定向運動，突破黏液屏障。
• 黏附與定殖（Adhesion & Colonization）：菌毛專一性結合宿主上皮受體。
• 免疫逃脫（Immune evasion）：莢膜發揮抗吞噬作用（Antiphagocytosis）與抗補體殺菌。
• 基因水平轉移與毒力編碼（Horizontal gene transfer & Toxigenicity）：質體作為外源性遺傳載體，賦予抗藥性（R 質體）及外毒素合成能力。

---

解題方法

申論本科題型時，切入點應兼顧**「構造特性（化學成分／型態）」與「致病機轉（功能／代表菌實例）」**兩大維度，並遵循題目的指示「依序」回答：

1. 分項論述：依序深入剖析鞭毛、菌毛、莢膜、質體，每項均明確列出「構造與化學成分」、「致病機能與免疫反應」及「臨床代表菌種」。
2. 綜整對比：最後以結構化表格歸納四者在「化學本質」、「細胞位置」、「抗原性分型」與「核心致病角色」上的差異，展現高階歸納與組織能力。

---

解題技巧

1. 避免單一功能描繪：切勿僅回答「鞭毛用來游泳、菌毛用來附著」，必須提升到感染醫學層次（如：鞭毛有助於穿透黏液層並引發 TLR5 先天免疫；菌毛涉及尿道黏膜定殖抵抗流體沖刷）。
2. 結合抗原標記：提及鞭毛為 H 抗原、莢膜為 K 抗原（如大腸桿菌、沙門氏菌分型），可增加答案的專業深度。
3. 質體的區隔化：前三者為物理結構，質體為遺傳結構，作答時須強調質體透過「接合生殖（Conjugation）」傳播毒力基因與抗藥性的間接致病角色。

---

【答案】

細菌之鞭毛、菌毛、莢膜與質體在化學組成、結構定位及致病機能上有顯著差異，其依序之詳細分析如下：

一、 細菌鞭毛（Flagella）

1. 結構與化學組成差異：

• 鞭毛為伸出細胞外之長絲狀附屬構造，長度約 $10 \sim 20\,\mu\text{m}$。
• 由**鞭毛蛋白（Flagellin）**次單元聚合為長絲（Filament），透過鉤部（Hook）連接至錨定於細胞壁與細胞膜的基體（Basal body），以質子驅動力（Proton motive force）帶動旋轉。
• 具高度免疫原性，為腸道菌分類學上的 H 抗原。

2. 感染致病之可能角色：

• 趨化性運動（Chemotaxis）與組織侵襲：提供細菌推進力，使其能逆向穿透黏膜上皮表面的黏液屏障（Mucus layer）抵達定殖點。例如：幽門螺旋桿菌（Helicobacter pylori）利用鞭毛游入胃黏膜凝膠層以避開胃酸；霍亂弧菌（Vibrio cholerae）利用單毛運動穿透小腸微絨毛黏液。
• 誘發先天氣質免疫：鞭毛蛋白可被宿主呼吸道與腸道上皮之 Toll-like Receptor 5（TLR5）特異性辨識，觸發促發炎細胞激素生成，造成局部發炎反應及組織損傷。

二、 菌毛（Pili / Fimbriae）

1. 結構與化學組成差異：

• 為遍布於菌體表面之微細、直且短的毛髮狀構造（長度約 $0.5 \sim 2\,\mu\text{m}$），數量可達數百根。
• 由菌毛蛋白（Pilin）構成，尖端常帶有特異性的黏附素（Adhesin）。
• 功能上分為**普通菌毛（Common pili/Fimbriae）與性菌毛（Sex pili）**兩大類。

2. 感染致病之可能角色：

• 專一性黏附與定殖（Adherence & Colonization）：普通菌毛為關鍵初始致病因子，可辨識宿主上皮細胞膜上的特異寡醣受體，阻止細菌被機械性液流（如尿液、腸道蠕動、呼吸道纖毛運動）沖刷排除。例如：淋病雙球菌（Neisseria gonorrhoeae）藉由菌毛黏附尿道上皮；泌尿道致病性大腸桿菌（UPEC）之 P 菌毛（P-fimbriae）結合腎臟細胞表面的半乳糖受體引發腎盂腎炎。
• 生物膜（Biofilm）形成：促進菌體與菌體間的聚集，建立結構化的生物膜，大幅降低抗生素通透性及免疫清除。

核心觀念

本題旨在測驗考生對**無套膜雙股 DNA 病毒（non-enveloped dsDNA virus）**感染生活史的完整掌握度，屬於「醫用微生物學」病毒篇的經典申論題。考點聚焦於腺病毒（Adenovirus）從入侵細胞到釋放子代病毒的關鍵生物化學與分子生物學歷程，核心包含：

1. 二階段吸附與穿入機制：纖毛蛋白（fiber knob）辨識 CAR 受體，以及五鄰體基底（penton base）辨識整合素（integrin $\alpha_v\beta_3 / \alpha_v\beta_5$）引發網狀蛋白媒介內吞作用（clathrin-mediated endocytosis）。
2. 內吞體逃脫與入核途徑：酸鹼度誘發衣殼蛋白 VI（Protein VI）溶膜、微管運輸至核孔複合體（NPC）並注入基因組。
3. 時序性基因表達調控：

• 早期基因（E1A、E1B、E2、E3、E4）之轉錄調控與促使宿主細胞進入 S 期（如 E1A 結合 Rb、E1B 抑制 p53）。
• 病毒基因組複製特徵：以蛋白質（pTP, pre-terminal protein）為引子的鏈置換複製機制。
• 晚期基因（L1～L5）之結構蛋白合成與核內組裝。

4. 細胞裂解與釋放：無套膜病毒藉由病毒蛋白（如 ADP）與細胞崩解（lysis）釋放子代。

---

解題方法

本題為標準申論題，作答時切忌以雜亂長文敘述，應採用**「生活史時序階段法」（Chronological Phase Breakdown）**呈現，層次分明、條理清晰：

1. 基本病毒特性簡述：先以一句話點出腺病毒為無套膜、正二十面體衣殼、線狀雙股 DNA 病毒，奠定答題架構。
2. 分階段詳細論述感染步驟：

• 第一階段：附著與吸附（Attachment）
• 第二階段：穿入與脫殼（Penetration & Uncoating）
• 第三階段：早期基因表現與細胞週期調控（Early Gene Expression）
• 第四階段：病毒基因組 DNA 複製（Viral DNA Replication）
• 第五階段：晚期基因表現與結構蛋白合成（Late Gene Expression）
• 第六階段：組裝、成熟與釋放（Assembly, Maturation & Release）

3. 點出關鍵分子與受體：閱卷核心在於「專有名詞的精準度」，務必寫出 Fiber knob、CAR、RGD motif、Integrin、Protein VI、E1A/E1B、pTP、Major Late Promoter 等關鍵受體與蛋白質名稱。

---

選項分析

本題為高考三級申論題，並無選擇題選項。在閱卷評分標準中，考官評估的五大核心採分點如下：

• 吸附與穿入機制（採分點一）：是否提及雙受體機制（Primary: CAR；Secondary: Integrin）及內吞方式。若僅寫「進入細胞」而未提及特定受體與內吞體逃脫，此區段失分約 50%。
• 脫殼與入核（採分點二）：是否指出內吞體酸化導致結構蛋白破壞內吞體膜（Protein VI），以及 DNA 進入細胞核進行轉錄複製。
• 早期基因與宿主調控（採分點三）：是否提及 E1A 與 E1B 的致病與促複製作用（E1A 結合 Rb 釋放 E2F；E1B 抑制 p53 阻斷細胞凋亡），這是高分群與及格群的分水嶺。
• DNA 複製機制（採分點四）：是否寫出以 pTP（前末端蛋白）作為引子（protein priming）在核內複製。
• 組裝與釋放（採分點五）：是否明確說明在細胞核內組裝，且因無套膜而經由細胞裂解（lysis）伴隨 ADP 作用釋放。若誤寫成「以出芽（budding）方式釋放」將被嚴重扣分。

---

解題技巧

1. 記憶口訣與關鍵雙受體對應：

• 「吸附抓雙靶」：Fiber 抓 CAR（吸附）；Penton 的 RGD motif 抓 $\alpha_v$ Integrin（刺激內吞）。

2. 早期功能兩大支柱：

• E1A $\rightarrow$ 抑制 Rb $\rightarrow$ 強迫細胞進入 S 期。
• E1B $\rightarrow$ 抑制 p53 / Bax $\rightarrow$ 防止細胞過早凋亡。

3. 常見陷阱提點：

• 陷阱一：誤認腺病毒在細胞質內脫殼複製。所有含 DNA 病毒（除痘病毒 Poxvirus 外）均在細胞核內複製與組裝。
• 陷阱二：遺漏引子型態。腺病毒 DNA 複製不使用 RNA 引子，而是使用病毒自備的蛋白質引子（pTP）。
• 陷阱三：釋放方式混淆。有套膜病毒多出芽釋放，腺病毒為無套膜病毒，必以細胞溶解破裂（cell lysis）釋放。

---

【答案】

核心觀念

本題考查醫用真菌學（Medical Mycology）中**全身性黴菌病（Systemic Mycoses）**的分類架構、致病機轉、病原特性與鑑別診斷。全身性黴菌病指病原真菌侵犯人體深部組織、內臟器官或經由血液循環擴散至全身系統的感染症，臨床與微生物學上主要分為兩大核心範疇：

1. 原發性／地方流行性全身性黴菌病（Primary / Endemic Systemic Mycoses）：由具「熱雙形性（Thermal Dimorphism）」的真菌引起，能克服正常宿主免疫力，在特定地理區域的健康人體內引發原發性肺部感染及全身散播。
2. 伺機性全身性黴菌病（Opportunistic Systemic Mycoses）：由環境常在菌或人體正常菌叢引起，致病力相對較弱，但在免疫低下、中性球缺乏、長期使用類固醇／免疫抑制劑或器官移植患者體內，會引發嚴重致命的全身深部感染。

---

解題方法

回答本題宜採取「先界定範疇、分類列舉菌種，再橫向對比差異」的架構作答：

1. 系統化分類：明確劃分「原發性（地方流行性）」與「伺機性」兩大類全身性黴菌病，並詳列各類別的代表性致病菌學名與其特有臨床疾病。
2. 多維度對比差異：從「宿主免疫狀態」、「溫度二形性（Thermal Dimorphism）」、「地理分佈與感染途徑」、「微觀形態與組織病理特徵」四個構面切入，條列詳述並輔以綜合比較表，展現架構化思維以獲取高分。

---

全身性黴菌病的種類與差異詳解

一、 全身性黴菌病的種類與代表菌種

（一） 原發性（地方流行性）全身性黴菌病（Primary / Endemic Systemic Mycoses）

此類真菌皆具有**熱雙形性（Thermal dimorphism）**特徵（室溫 $25^\circ\text{C}$ 為菌絲型態，環境中產生具傳染性的分生孢子；人體或 $37^\circ\text{C}$ 組織內轉化為酵母菌或球囊型態）。主要經由吸入空氣中的分生孢子致病：

1. 莢膜組織胞漿菌（Histoplasma capsulatum）：

• 引起組織胞漿菌病（Histoplasmosis）。
• 流行於美國密西西比河與俄亥俄河流域、富含鳥糞或蝙蝠糞便的土壤。
• 組織內特徵：在巨噬細胞內呈現微小的卵圓形酵母菌（Intracellular yeasts）。

2. 粗球孢子菌／球黴菌（Coccidioides immitis / C. posadasii）：

• 引起球孢子菌病（Coccidioidomycosis / San Joaquin Valley Fever）。
• 流行於美洲乾燥沙漠地區（美國西南部、墨西哥）。
• 組織內特徵：形成內含大量內生孢子（Endospores）的巨大圓形球囊（Spherules），為其獨特的非酵母型轉換。

3. 皮炎芽生菌（Blastomyces dermatitidis）：

• 引起芽生菌病（Blastomycosis）。
• 流行於北美五大湖區及密西西比河流域腐木有機質中。
• 組織內特徵：厚壁、**寬基底出芽（Broad-based budding）**的酵母菌。

4. 巴西副球孢子菌（Paracoccidioides brasiliensis）：

• 引起副球孢子菌病（Paracoccidioidomycosis）。
• 流行於中南美洲。
• 組織內特徵：多重出芽的大型酵母菌，外觀呈「水手舵輪狀（Mariner's wheel / Captain's wheel）」。

5. 馬賽非籃狀菌（Talaromyces marneffei，舊稱 Penicillium marneffei）：

• 引起東南亞與華南地區（包含台灣）HIV 患者的全身散播性感染。
• 組織內特徵：細胞內裂殖（Binary fission）而非出芽繁殖的酵母狀細胞。

（二） 伺機性全身性黴菌病（Opportunistic Systemic Mycoses）

多數為單一形態黴菌或單一形態酵母菌（除念珠菌具多形態性外），廣泛存在於自然界或人體共生菌叢中：

1. 念珠菌屬（Candida spp.，以 C. albicans 最常見）：

• 引發侵襲性念珠菌血症（Candidemia）、心內膜炎及深部器官膿瘍。
• 形態特徵：具多形態性（酵母菌、假菌絲、真菌絲），形成胚芽管（Germ tube）與厚膜孢子（Chlamydospore）。

2. 隱球菌屬（Cryptococcus neoformans / C. gattii）：

• 引發隱球菌腦膜炎（Cryptococcal meningitis）及全身瀰漫性感染。
• 形態特徵：單型性酵母菌，具厚層多醣體莢膜（Glucuronoxylomannan, GXM），狹基底出芽（Narrow-based budding），印度墨汁染色（India ink stain）陽性。

3. 麴菌屬（Aspergillus spp.，以 A. fumigatus、A. flavus 最常見）：

• 引發侵襲性麴菌病（Invasive Aspergillosis），易侵犯血管造成組織梗塞與壞死。

核心觀念

本題測驗適應性免疫（adaptive immunity）中兩大核心淋巴球（T 淋巴球與 B 淋巴球）的細胞表面分化群（Cluster of Differentiation, CD）標記與抗原辨識複合體。 核心生理機制涵蓋：

1. 抗原專一性辨識與訊息傳遞（Signal 1）：包含抗原受體（TCR、BCR）及其伴隨的訊息傳導分子複合體（如 CD3、Ig$\alpha$/Ig$\beta$、CD19 共受體複合體）。
2. 主要組織相容性複合體（MHC）之共同受體（Co-receptors）：如區分輔助型與毒殺型 T 細胞的 CD4 與 CD8。
3. 共刺激／共抑制作用（Signal 2）與活化分化：如負責 T-B 細胞交互作用、細胞存活、增殖及抗體類別轉換重組（CSR）之關鍵受體（如 CD28、CD40）。

---

解題方法

本題為標準申論題。解題切入點應避免隨機拼湊冷門標記，宜採取「結構功能導向」的代表性標記配搭策略：

1. T 淋巴球：挑選具備「泛 T 細胞特異性／訊息傳導」、「MHC 辨識共同受體」、「共刺激訊號受體」三種不同功能維度的標記（推薦：CD3、CD4 或 CD8、CD28）。
2. B 淋巴球：挑選具備「泛 B 細胞特異性／訊號共受體」、「調節活化／分化膜蛋白」、「T-B 交互作用與類別轉換受體」三種維度的標記（推薦：CD19、CD20、CD40）。
3. 答題格式採條列分點，明確標出「標記名稱」與「免疫學角色（結構、配體及傳導路徑）」，展現分子免疫學的知識深度。

---

選項分析

本題為申論題，以下針對擬答所選定之代表性標記，以及考場常見替代標記進行功能與適用性分析：

1. T 淋巴球標記分析

• CD3（推薦首選）：由 $\gamma$、$\delta$、$\epsilon$ 及 $\zeta$ 鏈組成的複合體，胞內區富含免疫受體酪胺酸活化基序（ITAM）。當 TCR 辨識胜肽-MHC 複合體後，負責將活化訊號轉導至細胞質內，為所有成熟 T 細胞必備的泛 T 細胞標記（Pan-T cell marker）。
• CD4 / CD8（推薦首選）：
• CD4：單聚體跨膜醣蛋白，專一性結合 APC 表面 MHC class II 分子的非多型性 $\beta_2$ 區域，穩定 TCR-MHC 結合並募集胞內 Lck 酪胺酸激酶，為輔助型 T 細胞（$T_H$）之標記。
• CD8：$\alpha\beta$ 異型雙聚體，專一性結合靶細胞表面 MHC class I 分子的 $\alpha_3$ 結構域，為毒殺型 T 細胞（CTL）之標記。
• CD28（推薦首選）：T 細胞表面的主要共刺激分子受體，與 APC 上的 CD80（B7-1）或 CD86（B7-2）結合，提供 T 細胞活化所需的第二訊號（Signal 2），促進 IL-2 轉錄、防止細胞無反應性（anergy）。
• 其他可行替代標記：TCR（專一性辨識 Ag-MHC）、CD40L（CD154）（活化後表達，提供 B 細胞活化訊號）、CD2（附著分子，結合 LFA-3）。

2. B 淋巴球標記分析

• CD19（推薦首選）：泛 B 細胞表面標記，與 CD21（CR2）、CD81（TAPA-1）組成 B 細胞共受體複合體（Co-receptor complex）。當抗原結合補體 C3d 並與 CD21 接合時，CD19 胞內段被磷酸化並募集 PI3K，大幅降低 BCR 活化閾值（約降低 100 至 1000 倍）。
• CD20（推薦首選）：四次跨膜磷蛋白，自前 B 細胞（Pre-B cell）階段開始表達至成熟 B 細胞（漿細胞會丟失）。參與調節細胞內銈離子流動與 B 細胞微環境活化；臨床上亦為標靶藥物（如 Rituximab）之抗原標靶。
• CD40（推薦首選）：TNF 受體超家族成員，與活化 T 細胞表面的 CD40L（CD154）專一性結合，為胸腺依賴型抗原引發 B 細胞增殖、生發中心（germinal center）形成、體細胞高頻突變（SHM）與抗體類別轉換重組（CSR）不可或缺的共刺激受體。
• 其他可行替代標記：BCR（膜表面免疫球蛋白 mIgM/mIgD）（專一性結合天然抗原）、CD21（CR2）（結合補體片段 C3d/EB 病毒受體）、CD79a/CD79b（Ig$\alpha$/Ig$\beta$）（BCR 的 ITAM 訊息傳遞鏈）。

---

核心觀念

本題核心在於測驗「細胞激素（Cytokine）之分類、訊息傳遞與免疫調節機制」，聚焦於第二型干擾素（Type II Interferon）。考生需掌握：

1. 本質與來源：第二型干擾素即干擾素-$\gamma$（$\text{IFN-}\gamma$），不同於第一型干擾素（$\text{IFN-}\alpha/\beta$），主要由活化的免疫細胞（如 Th1 細胞、CTL、NK 細胞）分泌，屬於細胞媒介免疫（CMI）的核心媒介。
2. 生成調控機制：抗原呈現細胞（APC）受病原刺激後分泌細胞激素（如 IL-12、IL-18），透過 JAK-STAT 與轉錄因子（T-bet、STAT4）活化 $\text{IFN-}\gamma$ 基因表現。
3. 生理功能：古典活化巨噬細胞（M1）、增強 MHC class I/II 表現、抑制 Th2/Th17 分化並促進 Th1 正回饋、促進抗體類別轉換（Isotype switching）至具調理作用之抗體亞型，以及抗病毒與抗腫瘤作用。

---

解題方法

本題為標準的免疫學申論題，作答時宜採「總論 $\to$ 生成機制（細胞來源、誘導訊號、轉錄調控） $\to$ 生理功能（分靶細胞與生物效應逐條列舉）」的三段式結構：

1. 破題界定：明確指明第二型干擾素僅有單一成員——$\text{IFN-}\gamma$（Immune interferon），避免與第一型混淆。
2. 生成機制拆解：

• 細胞來源：區分先天免疫（NK 細胞）與後天免疫（Th1、$\text{CD8}^+\text{ CTL}$）。
• 刺激因子：強調 IL-12 與 IL-18 的協同刺激，以及 TCR 辨識抗原的活化訊號。
• 關鍵轉錄調控：點出關鍵轉錄因子 T-bet 與 STAT4。

3. 生理功能歸類：依「巨噬細胞活化」、「抗原呈現」、「T/B 細胞調控」、「抗胞內菌與腫瘤」系統化條列，展現完整免疫網絡架構。

---

選項分析

本題為申論試題，非選擇題。閱卷重點與配分標準分析如下：

• 生成機制（約佔 40~50% 配分）：
• 是否清楚指出主要細胞來源（NK 細胞、$\text{CD4}^+\text{ Th1}$、$\text{CD8}^+\text{ T}$）？
• 是否描述上游調控訊號（APC 分泌之 IL-12、IL-18 與抗原刺激）及轉錄因子（T-bet 等）？
• 功能闡述（約佔 50~60% 配分）：
• 核心功能「活化巨噬細胞（M1 途徑）」是否具體提及 ROS、NO 與溶體融合？
• 是否提到提升 MHC class I 與 II 表現以強化抗原呈現？
• 是否提及推動細胞免疫（增強 Th1、抑制 Th2）及抗體類別轉換？
• 僅泛泛寫出「抗病毒」而缺乏細胞免疫相關機制者，分數將大幅偏低。

---

解題技巧

1. 比較記憶（Type I vs. Type II IFN）：

• 第一型（$\text{IFN-}\alpha/\beta$）：主要由被病毒感染的細胞、漿細胞樣樹突細胞（pDC）分泌，以 JAK1/TYK2-ISGF3 傳導，核心功能為「直接抗病毒狀態（Antiviral state）」。
• 第二型（$\text{IFN-}\gamma$）：主要由 NK、Th1、CTL 分泌，經 IFNGR-JAK1/JAK2-STAT1 途徑傳導，核心功能為「巨噬細胞活化與調控細胞媒介免疫」。

2. 答題關鍵字：$\text{IFN-}\gamma$、IL-12、T-bet、M1 巨噬細胞、iNOS/NO、MHC class II、Th1 分化。
3. 常見陷阱：誤將所有干擾素的功能皆等同於「直接抑制病毒複製」（如 2'-5'-OAS、PKR 途徑），忽略第二型干擾素更關鍵的角色是在免疫調節與清除胞內寄生病原（如結核分枝桿菌）。

---

【答案】