112 高普考高考三級 藥事 藥理學與藥物化學 考古題詳解

112 年・高普考・高考三級・藥事
試題代碼 藥理學與藥物化學

第 一 題30 分

請詳述下列藥物之作用機轉、常見副作用及使用注意事項。(每小題 6 分,共 30 分)

(一) Afatinib

(二) Sotorasib

(三) Alectinib

(四) Entrectinib

(五) Ramucirumab

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核心觀念

本題考查五種標靶抗癌藥的「作用標的—訊息傳遞—毒性特徵—監測重點」連結。作答時應先辨認藥物類別,再把標的抑制與常見不良反應、臨床注意事項配對:

  • Afatinib:不可逆 ErbB 家族受體酪胺酸激酶抑制劑。
  • Sotorasib:選擇性 KRAS G12C 抑制劑。
  • Alectinib:ALK 酪胺酸激酶抑制劑。
  • Entrectinib:TRK、ROS1、ALK 酪胺酸激酶抑制劑,且可進入中樞神經系統。
  • Ramucirumab:抗 VEGFR-2 單株抗體。

解題方法

每小題依序回答三部分:

  1. 作用機轉:指出藥物結合的靶點,以及抑制後如何降低腫瘤訊息傳遞。
  2. 常見副作用:列出具代表性的常見反應,並點出須特別警覺的嚴重毒性。
  3. 使用注意事項:連結到監測方式、藥物交互作用、停藥或手術時機等臨床處置。

(一)Afatinib

作用機轉

Afatinib 為口服、不可逆的 ErbB 家族酪胺酸激酶抑制劑,與 EGFR(ErbB1)、HER2(ErbB2)及 HER4(ErbB4) 的激酶區共價結合,抑制受體自體磷酸化及下游訊息傳遞,進而抑制腫瘤細胞增殖。主要用於具有敏感性 EGFR 突變的非小細胞肺癌。

常見副作用

常見反應包括腹瀉、痤瘡樣皮疹、口腔炎、甲溝炎、皮膚乾燥、食慾下降、噁心及嘔吐。需注意的嚴重毒性包括間質性肺病、嚴重皮膚反應、肝毒性、角膜炎及胃腸道穿孔。

使用注意事項

  • 腹瀉可能造成脫水及腎功能惡化,應及早處理並監測水分、電解質及腎功能;嚴重或持續腹瀉時應暫停用藥並評估。
  • 出現新發或惡化的咳嗽、呼吸困難、發燒時,須評估間質性肺病;若高度懷疑,應停藥處理。
  • 監測肝功能;嚴重皮膚反應、角膜炎或胃腸道穿孔亦須立即評估。
  • Afatinib 是 P-glycoprotein(P-gp)受質,合併 P-gp 抑制劑可能增加藥物暴露量,合併誘導劑則可能降低暴露量,應檢視併用藥物並依需要調整。
  • 具胚胎毒性;懷孕者應避免使用,具生育能力者應採取有效避孕措施。

(二)Sotorasib

作用機轉

Sotorasib 為選擇性 KRAS G12C 抑制劑。它與 KRAS G12C 突變蛋白的特定位點結合,使 KRAS 維持於 GDP 結合的非活化狀態,降低下游 RAF–MEK–ERK 等訊息傳遞,抑制腫瘤細胞生長。此藥須用於確認具有 KRAS G12C 突變的腫瘤。

常見副作用

常見副作用包括腹瀉、肌肉骨骼疼痛、噁心、疲倦、咳嗽及肝功能指數升高。重要嚴重風險為肝毒性,以及間質性肺病/肺炎。

使用注意事項

  • 治療前及治療期間應定期監測 ALT、AST、膽紅素等肝功能;一旦肝指數上升,依嚴重度暫停、減量或停藥,並考慮使用全身性類固醇。
  • 出現新發或惡化的咳嗽、呼吸困難、發燒時,應立即評估間質性肺病;疑似時先停藥,若確認且無其他原因,應永久停藥。
  • 胃酸抑制劑可能降低 Sotorasib 的吸收;使用制酸劑、H₂ 受體阻斷劑或質子幫浦抑制劑時,須依仿單建議安排併用或調整。
  • Sotorasib 會影響部分 CYP 酵素及轉運蛋白受質藥物的暴露量;合併使用治療範圍狹窄的藥物時,應特別檢視交互作用。

(三)Alectinib

作用機轉

Alectinib 為口服 ALK 酪胺酸激酶抑制劑,抑制 ALK 融合蛋白 的磷酸化及下游訊息傳遞,例如 STAT3、AKT 路徑,進而抑制 ALK 陽性腫瘤細胞生長。亦可抑制部分對其他 ALK 抑制劑具抗藥性的突變,且具有中樞神經系統活性。

常見副作用

常見副作用包括便祕、疲倦、水腫、肌痛、噁心、皮疹、貧血及肝功能指數或膽紅素升高。重要風險包括心搏過緩、嚴重肌痛或肌酸磷酸激酶(CPK)升高、肝毒性及間質性肺病。

使用注意事項

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第 二 題8 分

請說明乙醇和甲醇之代謝途徑,並說明甲醇中毒之解毒劑,及其作用機轉和使用注意事項。(8 分)

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核心觀念

本題重點是比較乙醇與甲醇在肝臟的氧化代謝,並說明如何阻斷甲醇生成有毒代謝物。乙醇的主要代謝產物為乙醛與乙酸;甲醇則經甲醛生成甲酸(甲酸根),後者會造成代謝性酸中毒及視神經、視網膜損害。

解題方法:先寫代謝路徑,再連結毒性與解毒

乙醇代謝

乙醇主要在肝臟經以下路徑代謝:

乙醇→NAD+→NADH酒精去氫酶(ADH)乙醛→NAD+→NADH醛去氫酶(ALDH)乙酸→乙醯輔酶A→進入能量代謝\text{乙醇} \xrightarrow[\mathrm{NAD^+\to NADH}]{\text{酒精去氫酶(ADH)}} \text{乙醛} \xrightarrow[\mathrm{NAD^+\to NADH}]{\text{醛去氫酶(ALDH)}} \text{乙酸} \rightarrow \text{乙醯輔酶A} \rightarrow \text{進入能量代謝}

乙醇也可經微粒體乙醇氧化系統(MEOS,主要涉及 CYP2E1)及過氧化氫酶途徑代謝;一般情況下,ADH–ALDH 是主要路徑。

甲醇代謝

甲醇主要經肝臟酵素氧化:

甲醇→ADH甲醛→ALDH甲酸/甲酸根→葉酸依賴途徑CO2+H2O\text{甲醇} \xrightarrow{\text{ADH}} \text{甲醛} \xrightarrow{\text{ALDH}} \text{甲酸/甲酸根} \xrightarrow{\text{葉酸依賴途徑}} \mathrm{CO_2 + H_2O}

甲醛會迅速進一步氧化;在人類體內,甲酸的後續代謝較慢,容易累積。甲酸造成高陰離子間隙代謝性酸中毒,並抑制粒線體細胞色素氧化酶,導致視覺障礙、視神經損害,嚴重時可致失明或死亡。

解毒劑、作用機轉與使用注意事項

Fomepizole(甲吡唑)

Fomepizole 是甲醇中毒常用的解毒劑,透過抑制 ADH,阻止甲醇轉變為甲醛及後續甲酸,降低毒性代謝物生成。它不會直接清除已形成的甲酸,因此治療時仍須評估並處理酸中毒及甲酸累積。

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第 三 題12 分

請說明後天免疫缺乏症候群抗病毒療法的四大類藥品。每一類各舉一例臨床用藥,說明作用機轉、常見副作用及使用注意事項。(藥名請用英文)(12 分)

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核心觀念

HIV(人類免疫缺乏病毒)會利用宿主細胞複製。抗病毒藥物依照阻斷病毒生命週期的步驟分類;本題以常見的四大類為答題架構:核苷(酸)類反轉錄酶抑制劑、非核苷類反轉錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑、整合酶抑制劑。考試作答時,每類都要交代「作用階段、代表藥物、副作用、用藥注意事項」。

抗反轉錄病毒療法通常使用多種藥物合併治療,以抑制病毒複製、降低抗藥性產生;實際處方須依抗藥性、共病及藥物交互作用調整。

解題方法

從 HIV 生命週期逐段配對藥物類別:

  1. 病毒 RNA 反轉錄成 DNA:由兩類反轉錄酶抑制劑阻斷。
  2. 病毒 DNA 整合進宿主基因組:由整合酶抑制劑阻斷。
  3. 病毒蛋白前驅物切割成熟:由蛋白酶抑制劑阻斷。

接著為每類選一個具代表性的臨床用藥,說明其作用機轉與最具辨識度的副作用、注意事項。

四大類藥品

1. 核苷(酸)類反轉錄酶抑制劑(NRTIs)

例:Tenofovir disoproxil fumarate(TDF)

TDF 為核苷酸類似物,進入細胞後轉化為活性型,與病毒 DNA 合成所需的天然核苷酸競爭,並掺入新生病毒 DNA;因缺乏延長 DNA 鏈所需的 3′-OH,造成 DNA 鏈終止,抑制 HIV 反轉錄。

常見或重要副作用為腎功能損害及骨密度下降。使用前後應評估腎功能;腎功能不全時需依規定調整劑量或間隔,並留意骨骼風險。TDF 也具抗 B 型肝炎病毒活性,若合併慢性 B 型肝炎,不宜任意停藥,以免肝炎惡化。

2. 非核苷類反轉錄酶抑制劑(NNRTIs)

例:Efavirenz(EFV)

EFV 直接結合 HIV-1 反轉錄酶的變構位點,使酵素構形改變、活性下降,進而抑制病毒 RNA 轉錄成 DNA。它不需先磷酸化,也不以核苷類似物的方式掺入 DNA。

常見副作用包括頭暈、嗜睡、注意力不集中、失眠及夢境異常等中樞神經症狀;亦須留意皮疹與肝毒性。用藥初期應注意精神神經症狀對日常活動的影響;

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第 四 題10 分

Capecitabine 是一種口服有效的 fluorouracil prodrug。請說明:

(1) Capecitabine 在體內如何轉變為 fluorouracil。

(2) FOLFOX 是治療大腸直腸癌的化療方案(chemotherapy regimen),除 fluorouracil 外,還有那些藥物?請說明各藥物的作用機轉。

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

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核心觀念

本題考查兩個重點:

  1. Capecitabine 的腫瘤選擇性活化途徑:經三步酵素反應轉變成 5-fluorouracil(5-FU)。
  2. FOLFOX 化療方案的組成與藥理機轉:除 5-FU 外,主要包含 leucovorin 與 oxaliplatin。

解題方法

先依照 Capecitabine 的代謝順序作答,再列出 FOLFOX 中 5-FU 以外的藥物,分別說明其作用標的與抗癌機轉。代謝途徑可用「三步轉換」記憶:

Capecitabine→5’-DFCR→5’-DFUR→5-FU\text{Capecitabine} \rightarrow \text{5'-DFCR} \rightarrow \text{5'-DFUR} \rightarrow \text{5-FU}

(1) Capecitabine 在體內轉變為 fluorouracil 的途徑

Capecitabine 為口服有效的 5-FU 前驅藥物,經下列三步轉換:

第一步:Capecitabine → 5'-DFCR

由肝臟及其他組織中的 carboxylesterase 水解,去除 carbamate 結構,形成:

  • 5'-deoxy-5-fluorocytidine(5'-DFCR)

第二步:5'-DFCR → 5'-DFUR

由 cytidine deaminase 進行去胺基反應,將 cytidine 類結構轉為 uridine 類結構,形成:

  • 5'-deoxy-5-fluorouridine(5'-DFUR)

第三步:5'-DFUR → 5-FU

由 thymidine phosphorylase(TP) 將 5'-DFUR 轉換成:

  • 5-fluorouracil(5-FU)

Thymidine phosphorylase 在許多大腸直腸癌及其他腫瘤組織中的表現量較高,因此 Capecitabine 可在腫瘤局部產生較多 5-FU,具有一定程度的腫瘤選擇性。

5-FU 進入細胞後主要轉化為活性代謝物:

  • FdUMP:抑制 thymidylate synthase(TS),減少 dTMP 生成,造成 DNA 合成障礙。
  • FUTP:摻入 RNA,干擾 RNA 的合成與功能。
  • FdUTP:摻入 DNA,造成 DNA 損傷。

(2) FOLFOX 中除 fluorouracil 外的藥物及作用機轉

FOLFOX 名稱中的組成為:

  • FOL:folinic acid,即 leucovorin
  • F:5-fluorouracil
  • OX:oxaliplatin

因此,除 5-FU 外,還有 leucovorin 與 oxaliplatin。

① Leucovorin(folinic acid,亞葉酸)

Leucovorin 本身不是主要的細胞毒性藥物,而是 5-FU 的生化調節劑。

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第 五 題20 分

藥物在體內可能因代謝而相互轉變,例如:phenacetin 可被代謝為 acetaminophen。Acetaminophen 的肝毒性與 CYP-450 代謝相關,CYP2E1/3A4 將其代謝為 N-hydroxyamide 類化合物後,進一步代謝成為具肝或腎毒性代謝物。請寫出:

(1) Phenacetin 經代謝轉變為 acetaminophen 的過程。

(2) Acetaminophen 如何代謝成具肝腎毒性代謝物,與毒性代謝物之體內解毒機制(detoxified mechanism)。

(3) Phase II conjugation metabolism 中成人與小孩不同的代謝途徑。(20 分)

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

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核心觀念

本題考查三項藥物代謝概念:

  1. Phase I 氧化代謝:以 CYP450 進行去烷基化或 N-羥基化。
  2. 活化代謝與毒性代謝物:acetaminophen 形成具高度反應性的 NAPQI。
  3. Phase II 結合代謝:藥物或其代謝物與 glucuronic acid、sulfate 或 glutathione 結合,使其水溶性增加而排出。

解題方法

(1)Phenacetin 轉變為 acetaminophen

Phenacetin 的結構為 p-ethoxyacetanilide,與 acetaminophen 的差異在於芳香環上的取代基:

  • Phenacetin:−OC2H5-OC_2H_5
  • Acetaminophen:−OH-OH

因此,主要經由 CYP450 進行芳香醚的 O-deethylation(O-去乙基化),移除 ethyl group,形成 phenolic hydroxyl group:

Phenacetin→CYP450O-deethylationAcetaminophen+acetaldehyde\text{Phenacetin} \xrightarrow[\text{CYP450}]{\text{O-deethylation}} \text{Acetaminophen}+\text{acetaldehyde}

其本質是將:

Ar-O-CH2CH3⟶Ar-OH\text{Ar-O-CH}_2\text{CH}_3 \longrightarrow \text{Ar-OH}

所以 phenacetin 可視為 acetaminophen 的 O-ethyl 前驅藥物或代謝前身。


(2)Acetaminophen 形成毒性代謝物及其解毒機制

① 正常劑量下的主要代謝

Acetaminophen 在肝臟主要經 Phase II 代謝:

  • Glucuronidation:形成 acetaminophen-glucuronide
  • Sulfation:形成 acetaminophen-sulfate

少部分經 CYP450 氧化,主要涉及:

  • CYP2E1
  • CYP1A2
  • CYP3A4

② CYP450 活化代謝

Acetaminophen 經 CYP450 進行 N-hydroxylation,先形成 N-hydroxyacetaminophen,之後進一步轉變成高度反應性的:

N-acetyl-p-benzoquinone imine\text{N-acetyl-p-benzoquinone imine}

簡稱 NAPQI。

可表示為:

Acetaminophen→CYP2E1, CYP1A2, CYP3A4N-hydroxylationN-hydroxyacetaminophen⟶NAPQI\text{Acetaminophen} \xrightarrow[\text{CYP2E1, CYP1A2, CYP3A4}]{N\text{-hydroxylation}} \text{N-hydroxyacetaminophen} \longrightarrow \text{NAPQI}

NAPQI 具有親電子性,會與肝細胞及腎細胞蛋白質上的 sulfhydryl(−SH-SH)基團共價結合,造成:

  • 肝細胞氧化壓力與粒線體損傷
  • 肝小葉中央區壞死
  • 腎小管細胞損傷與腎毒性

過量使用、營養不良、慢性飲酒或 glutathione 缺乏時,NAPQI 生成量增加,毒性特別明顯。

③ NAPQI 的體內解毒機制

正常情況下,NAPQI 主要與肝臟內的還原型 glutathione(GSH)結合:

NAPQI+GSH⟶NAPQI-GSH conjugate\text{NAPQI}+\text{GSH} \longrightarrow \text{NAPQI-GSH conjugate}

此結合物再依序代謝為:

  1. glutathione conjugate
  2. cysteine conjugate
  3. mercapturic acid conjugate

最後主要由尿液排出。

因此,GSH 的作用是捕捉 NAPQI,避免 NAPQI 與細胞蛋白質共價結合。

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第 六 題10 分

瞭解 neuraminidase 晶體結構與唾液酸(sialic acid)結合資訊,發展出抑制 neuraminidase 的 prodrug—oseltamivir(Tamiflu;克流感)。請畫出:

(1) Oseltamivir 結構。

(2) 口服後的活性型。(10 分)

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核心觀念

本題考「結構導向藥物設計」及「前驅藥(prodrug)」概念:

  • Oseltamivir 將活性羧酸基團製成乙酯,以降低極性、增加口服吸收。
  • 口服後經肝臟及腸道酯酶水解,形成具有 neuraminidase 抑制作用的活性代謝物:oseltamivir carboxylate。
  • 活性型保留原有環己烯骨架、胺基及乙醯胺基,僅將羧酸乙酯轉變為羧酸。
  • 活性羧酸基團可模擬 neuraminidase 天然受質 sialic acid 的羧酸部分,增強與酵素活性部位的結合。

解題方法

先辨認 oseltamivir 的基本骨架:

  1. 以具雙鍵的環己烯為核心。
  2. 環上具有三個立體中心,構型為 (3R,4R,5S)(3R,4R,5S)。
  3. 主要官能基如下:
  • C1C_1:羧酸乙酯基,−COOCH2CH3-COOCH_2CH_3
  • C3C_3:OO-pentan-3-yl 基,亦可寫成 −O−CH(CH2CH3)2-O-CH(CH_2CH_3)_2
  • C4C_4:乙醯胺基,−NHCOCH3-NHCOCH_3
  • C5C_5:胺基,−NH2-NH_2
  1. 口服後進行酯水解:
−COOCH2CH3→esterase−COOH-COOCH_2CH_3 \xrightarrow{\text{esterase}} -COOH

因此,活性型與 oseltamivir 的差異只在於羧酸乙酯被水解為羧酸。

結構表示

(1)Oseltamivir 結構

應畫出:

ethyl (3R,4R,5S)-4-acetamido-5-amino-3-(pentan-3-yloxy)cyclohex-1-ene-1-carboxylate\text{ethyl }(3R,4R,5S)\text{-4-acetamido-5-amino-3-(pentan-3-yloxy)cyclohex-1-ene-1-carboxylate}

其結構重點可表示為:

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第 七 題10 分

一位開長途車的司機因季節性過敏(seasonal allergies)就診,考量需要長時間集中精神,請就藥物結構中親油與親水性官能基列表分析,說明哪一個藥物較適合該司機。(10 分)

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核心觀念

本題考查抗組織胺藥物的結構與中樞神經副作用之關係,重點包括:

  1. 藥物的親油性與親水性官能基。
  2. 藥物是否容易通過血腦障壁(blood–brain barrier, BBB)。
  3. 第一代與第二代抗組織胺造成嗜睡程度的差異。

一般而言:

  • 親油性高、分子較易維持非離子型態的藥物,較容易通過 BBB。
  • 親水性高、帶有電荷或可形成兩性離子的藥物,較不易進入中樞神經系統。
  • 藥物進入腦部越多,越容易產生嗜睡、注意力下降及反應時間延長。

解題方法

依序分析兩個藥物結構中的:

  1. 芳香環、鹵素、烷基等親油性結構。
  2. 羧酸、胺、醚等親水性或可離子化官能基。
  3. 在生理 pH 下的電離狀態。
  4. 結構所反映的 BBB 穿透能力與鎮靜副作用。

最後以「長途駕駛且需長時間集中精神」作為用藥選擇標準,應選擇較不易進入中樞神經系統的抗組織胺。

Cetirizine 結構分析

Cetirizine 的主要親油性結構:

  • 兩個芳香環,可增加脂溶性。
  • 芳香環上的氯原子,通常會增加分子的親油性。
  • 脂肪族碳鏈及醚結構中的碳鏈部分,也具有一定親油性。

Cetirizine 的主要親水性及可離子化官能基:

  • 羧酸基 −COOH-COOH:在生理 pH 下大多以羧酸根 −COO−-COO^- 存在。
  • 哌嗪環上的胺基:可接受質子而形成帶正電的銨離子。
  • 醚氧原子:可作為氫鍵接受者,增加極性。
  • 哌嗪環本身具有兩個氮原子,能提高水溶性與離子化程度。

因此,cetirizine 在生理環境中容易呈現兩性離子特性:羧酸基帶負電,胺基帶正電。雖然結構中仍有芳香環,但整體極性與離子化程度較高,脂溶性降低,通過 BBB 的能力較弱。

所以 cetirizine 產生中樞性嗜睡的機會較低,屬於較適合日間使用的第二代抗組織胺。

Clemastine 結構分析

Clemastine 的主要親油性結構:

  • 兩個芳香環。
  • 芳香環上的氯原子。
  • 甲基及其他脂肪族碳鏈。
  • 醚鍵兩側具有較多碳氫結構。
  • 整體缺乏強親水性的官能基。
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