111 年 國立臺灣大學生醫電子與資訊學研究所乙組《生理學(B)》
第 1 題
- Which of the following ions essentially contributes to the overshoot depolarization of an action potential?
(A) Na
(B) K
(C) Cl
(D) none of the above
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動作電位的去極化(depolarization)是指膜電位由負值趨向零或正值的過程。而「overshoot depolarization」特別指超越零電位,達到正電位的去極化階段。
動作電位的產生與離子通過細胞膜上的離子通道有關,主要涉及鈉離子(Na)和鉀離子(K)。
- 去極化(Depolarization):當閾電位被觸發時,電壓門控鈉離子通道(voltage-gated Na channels)會快速打開,大量的 Na 離子從細胞外快速流入細胞內。這導致細胞膜內側電位迅速升高,從負值變為正值。
- 反極化(Overshoot):當細胞膜內側電位變為正值時,這個階段稱為反極化。Na 的內流是造成此現象的主要原因。
- 再極化(Repolarization):隨著膜電位變為正值,電壓門控鈉離子通道會失活(inactivate),停止 Na 的流入。
第 2 題
- The conduction of which of the following fibers is blocked first when a local anesthetic was applied?
(A) C-fiber
(B) B-fiber
(C) A-fiber
(D) none of the above
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局部麻醉藥(local anesthetics)的作用機制是阻斷神經細胞膜上的電壓門控鈉離子通道(voltage-gated sodium channels),進而抑制動作電位的產生與傳導。它們的作用順序與神經纖維的類型、粗細、髓鞘化程度以及興奮性有關。
一般而言,局部麻醉藥會優先阻斷對其最敏感的神經纖維。這種敏感性與纖維的直徑(diameter)和髓鞘化(myelination)有關。直徑較小的纖維和未髓鞘化的纖維,其動作電位的產生與傳導所需的鈉離子通道密度相對較高,且對麻醉藥的阻斷作用更敏感。
神經纖維根據直徑、髓鞘化和傳導速度,通常被分為 A、B、C 三類:
- A 纖維:是運動神經和感覺神經中較粗的纖維,有髓鞘化,傳導速度最快。A 纖維又可細分為 A(運動、感覺)、A(觸覺、壓覺)、A(運動,支配肌梭)和 A(痛覺、溫度覺、粗觸覺)。其中 A 纖維直徑較小,髓鞘化程度較低,對局部麻醉藥較敏感。
第 3 題
- Which of the following is an excitatory neurotransmitter for synaptic transmission in the neuromuscular junction?
(A) acetylcholine
(B) gamma amino butyric acid
(C) 1,25 dihydroxycholecalciferol
(D) none of the above
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神經肌肉接頭(neuromuscular junction, NMJ)是運動神經元末梢與骨骼肌纖維之間的突觸。在這個接頭處,神經衝動傳遞到肌纖維,引起肌肉收縮。
在神經肌肉接頭,運動神經元釋放的神經傳導物質(neurotransmitter)會與肌纖維上的受體結合,引發肌纖維的興奮,進而產生動作電位並引起收縮。
- 神經肌肉接頭處的主要興奮性神經傳導物質是乙醯膽鹼(acetylcholine, ACh)。ACh 在突觸前神經末梢合成,儲存在突觸小泡中,當動作電位到達時,ACh 會被釋放到突觸間隙。
第 4 題
- Which of the following is defined as the 'oxygen debt' during the anaerobic metabolism of skeletal muscle fibers?
(A) carbon dioxide
(B) water
(C) lactate
(D) phosphocreatine
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「氧債」(oxygen debt),又稱為運動後過量耗氧(excess post-exercise oxygen consumption, EPOC),是指在劇烈運動或缺氧狀態下,身體為了恢復到運動前的狀態而需要額外消耗的氧氣量。
在劇烈運動時,肌肉的能量需求急劇增加,但氧氣供應可能不足以滿足 ATP 的需求。此時,肌肉會依賴無氧代謝來快速產生 ATP,其中一個重要的無氧代謝途徑是糖解作用(glycolysis)。糖解作用的最終產物是丙酮酸(pyruvate),在氧氣充足時,丙酮酸會進入粒線體進行有氧代謝;但在無氧或氧氣供應不足時,丙酮酸會被還原成乳酸(lactate),並釋放出一個 H 離子,以再生 NAD,使糖解作用得以繼續進行。
運動停止後,身體需要額外的氧氣來:
- 清除積累的乳酸:一部分乳酸會被肝臟轉化為葡萄糖(Cori cycle),這個過程需要消耗氧氣。另一部分乳酸則可能被氧化分解,也需要氧氣。
第 5 題
- Which of the following components is the calcium store in skeletal muscle fibers?
(A) sacrolemma
(B) T-tubule
(C) sacroplasmic reticulum
(D) actin
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骨骼肌纖維收縮的過程需要鈣離子(Ca)的參與。鈣離子在肌肉細胞內部的儲存和釋放是觸發肌纖維收縮的關鍵步驟。
在骨骼肌纖維中,鈣離子的主要儲存部位是肌漿網(sarcoplasmic reticulum, SR)。肌漿網是一個高度特化的內質網系統,它包圍著肌原纖維(myofibrils)。肌漿網的細胞膜上含有鈣離子幫浦(Ca-ATPase),能夠將細胞質中的鈣離子主動泵入肌漿網腔內,從而將細胞質中的鈣離子濃度維持在非常低的水平(靜息狀態下約 M)。
當運動神經衝動傳遞到肌纖維,並通過 T المحدد管(T-tubules)傳導到肌纖維內部時,會觸發肌漿網釋放儲存的鈣離子。鈣離子進入肌漿網與肌漿網之間的細胞質(sarcoplasm),其濃度急劇升高(可達 M)。
第 6 題
- Which of the following is the nervous system mediating the "Fight or Flight" reaction?
(A) the central nervous system
(B) the peripheral nervous system
(C) the somatic nervous system
(D) the sympathetic nervous system
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「戰鬥或逃跑」(Fight or Flight)反應是身體在面對壓力、威脅或緊急情況時,由自主神經系統(autonomic nervous system, ANS)啟動的一系列生理反應,旨在準備身體進行戰鬥或逃跑。
自主神經系統分為兩大部分:
- 交感神經系統(sympathetic nervous system):通常負責在應激狀態下激活身體,產生「戰鬥或逃跑」反應。
- 副交感神經系統(parasympathetic nervous system):通常負責在平靜狀態下促進身體的恢復和能量儲存,產生「休息和消化」(rest and digest)反應。
當身體感知到壓力時,交感神經系統會被激活,釋放腎上腺素(epinephrine)和去甲腎上腺素(norepinephrine)。這些荷爾蒙和神經傳導物質會引起一系列生理變化,包括:
- 心率加快
- 血壓升高
- 呼吸加快
- 瞳孔散大
第 7 題
- Which of the following Brodman's area is recognized as the primary auditory cortex?
(A) area 41
(B) area 42
(C) area 17
(D) area 18
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布羅德曼分區(Brodmann's areas)是根據大腦皮層細胞結構和組織特徵劃分出的區域。這些區域在功能上通常有特定的對應關係。
- 聽覺皮層(auditory cortex):負責處理聽覺信息,位於顳葉(temporal lobe)的上部。
- 初級聽覺皮層(primary auditory cortex):接收來自內耳(cochlea)的聽覺信號,是聽覺信息處理的第一站。它主要負責感知聲音的基本特徵,如音高(pitch)和響度(loudness)。
- 次級聽覺皮層(secondary auditory cortex):進一步處理聽覺信息,負責識別聲音模式,如語音和音樂。
第 8 題
- Which of the following Brodman's area is recognized as the primary visual cortex?
(A) area 41
(B) area 42
(C) area 17
(D) area 18
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布羅德曼分區(Brodmann's areas)是根據大腦皮層細胞結構和組織特徵劃分出的區域。這些區域在功能上通常有特定的對應關係。
- 視覺皮層(visual cortex):負責處理視覺信息,位於枕葉(occipital lobe)。
- 初級視覺皮層(primary visual cortex):接收來自視網膜(retina)的視覺信號,是視覺信息處理的第一站。它主要負責感知視覺的基本特徵,如光線、對比度和邊緣。
- 視覺聯絡皮層(visual association cortex):進一步處理視覺信息,識別物體、顏色、運動等。
第 9 題
- Which of the following catalyzes thrombus lysis?
(A) plasmin
(B) histamine
(C) cystine
(D) serotonin
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血栓溶解(thrombus lysis)是指將已經形成的血栓分解、清除的過程。這個過程主要由纖溶系統(fibrinolytic system)介導。
纖溶系統的核心酶是纖溶酶(plasmin)。纖溶酶是由其前體物纖溶酶原(plasminogen)激活而來。纖溶酶的作用是降解纖維蛋白(fibrin),而纖維蛋白是構成血栓的主要成分。因此,纖溶酶是催化血栓溶解的關鍵物質。
第 10 題
- Which of the following conduction system has the lowest conduction velocity?
(A) sinoatrial node
(B) atrioventricular node
(C) the right bundle branch
(D) Perkinje fiber
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心臟的傳導系統負責協調心臟的電活動,確保心臟規律而有效地收縮。這個系統由特殊的心肌細胞組成,能夠自主產生電脈衝並將其傳導至整個心臟。
心臟傳導系統的組成與傳導速度如下:
- 竇房結(Sinoatrial node, SA node):是心臟的起搏點,產生電衝動,傳導速度相對較快(約 0.5 m/s)。
- 心房肌(Atrial muscle):電衝動從 SA node 傳導至心房肌細胞,引起心房收縮,傳導速度較快。
- 房室結(Atrioventricular node, AV node):位於心房和心室之間。AV node 的特點是其傳導速度非常緩慢(約 0.05 m/s)。這是心臟傳導系統的一個重要特徵,因為它能延遲電衝動的傳導,確保心房收縮完成後,心室才開始收縮,從而提高心臟的泵血效率。
第 11 題
- Which of the following segments exchanges plasma with interstitial fluid?
(A) aorta
(B) arteriole
(C) capillary
(D) venule
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血液循環系統的血管主要分為動脈(arteries)、小動脈(arterioles)、微血管(capillaries)、小靜脈(venules)和靜脈(veins)。這些血管在結構和功能上有所不同,其中微血管是進行物質交換的主要場所。
- 動脈(aorta):是最大的動脈,將血液從左心室輸送到全身。其管壁厚實,主要功能是承受高壓血液並將其輸送到較小的分支。
- 小動脈(arteriole):是動脈的分支,管壁相對較薄,但仍有較厚的平滑肌層,能夠調節血管的收縮和舒張,從而控制血壓和血流量進入不同器官。
第 12 題
- Which of the following is clinically used for measuring the renal function?
(A) Clearance of urea
(B) Clearance of glucose
(C) Clearance of creatinine
(D) Clearance of spironolactone
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腎功能(renal function)的評估主要在於測量腎臟過濾血液、清除代謝廢物的能力。腎清除率(renal clearance)是指腎臟在單位時間內能清除某種物質的血漿量。這個指標能有效地反映腎小球的過濾功能和腎小管的重吸收/分泌功能。
臨床上常用的測量腎功能的指標包括:
- 肌酸酐清除率(Creatinine clearance):肌酸酐(creatinine)是肌肉代謝的產物,它在體內產生量相對穩定,主要通過腎小球過濾排出,在腎小管幾乎不被重吸收也不被分泌。因此,肌酸酐清除率能較好地反映腎小球的過濾率(glomerular filtration rate, GFR)。
- 內生肌酐清除率(Endogenous creatinine clearance):通常通過測量 24 小時尿液中的肌酸酐總量、尿液體積以及血液中的肌酸酐濃度來計算。
- 血清肌酸酐(Serum creatinine):是更常用的篩檢指標,血清肌酸酐濃度升高通常意味著腎功能下降。
第 13 題
- Which of the following is the way that glucose can be reabsorbed by the renal epithelium?
(A) facilitated diffusion
(B) primary active transportation
(C) secondary active transportation
(D) phageocytosis
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腎小管(renal tubules)中的腎上皮細胞(renal epithelium)負責對原尿中的物質進行重吸收(reabsorption),以回收有用的物質,並將廢物排出。葡萄糖(glucose)是一種對人體非常重要的能量來源,在正常情況下,它幾乎被腎小管完全重吸收回血液中。
葡萄糖的重吸收主要發生在近端腎小管(proximal convoluted tubule)。這個過程需要能量,並且涉及特定的轉運蛋白。
- 葡萄糖的重吸收主要依賴於鈉-葡萄糖協同轉運蛋白(sodium-glucose cotransporters, SGLTs)。這些轉運蛋白位於腎小管上皮細胞的頂膜(apical membrane),即朝向腎小管腔的一側。
- SGLTs 是一種繼發性主動運輸(secondary active transport)。它們利用細胞內外鈉離子(Na)的濃度梯度來驅動葡萄糖的轉運。鈉離子從腎小管腔(Na 濃度高)進入細胞(Na 濃度低),這個過程是順濃度梯度進行的,但鈉離子通過 SGLTs 轉運時,會將一個葡萄糖分子同時轉運入細胞。
第 14 題
- Which of the following is the most important buffer system in the plasma?
(A) bicarbonate system
(B) protein system
(C) phosphate system
(D) nitroglyceride
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血液的 pH 值必須維持在一個非常狹窄的範圍內(約 7.35-7.45),以確保細胞正常功能。緩衝系統(buffer system)在維持血液 pH 穩定性方面起著至關重要的作用。
血液中存在多種緩衝系統,包括:
- 碳酸氫鹽緩衝系統(Bicarbonate buffer system):這是血液中最重要、最強大的緩衝系統。它由碳酸(HCO)和碳酸氫鹽(HCO)組成。這個系統的優勢在於:
- 其成分(HCO)的濃度相對較高。
- 身體可以通過呼吸調節 CO 的排出,從而調節 HCO 的水平。
- 腎臟可以調節 HCO 的重吸收和 H 的排泄,從而長期調節 pH 值。
反應式為: CO + HO HCO H + HCO
當血液中加入酸(H)時,HCO 會結合 H 生成 HCO;
第 15 題
- Which of the following is a hormone secreted by the stomach?
(A) angiotenisin II
(B) pepsinogen
(C) gastrin
(D) cholecystrokinin
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胃(stomach)是消化系統的一部分,除了消化食物外,也分泌多種激素,調節消化活動。
-
胃黏膜細胞分泌的激素包括:
- 胃泌素(Gastrin):由胃竇部(antrum)的 G 細胞分泌。它的主要作用是刺激胃酸(HCl)分泌、促進胃黏膜生長,並增加胃的蠕動。
- 內因子(Intrinsic factor):由胃壁細胞(parietal cells)分泌,對維生素 B12 的吸收至關重要。
- 胃蛋白酶原(Pepsinogen):由主細胞(chief cells)分泌。這是一種酶原,在酸性環境下轉化為胃蛋白酶(pepsin),負責初步消化蛋白質。嚴格來說,胃蛋白酶原是酶,而不是激素,但它是在胃中分泌的。
-
其他選項的激素來源:
- 血管張力素 II(Angiotensin II):主要由肝臟產生的血管張力素原(angiotensinogen)在腎臟(由腎素
第 16 題
- Which of the following is a motility in the colon?
(A) haustration
(B) pendular movement
(C) segmentation
(D) chewing
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結腸(colon)是消化系統的最後一部分,主要負責吸收水分和電解質,並將剩餘的廢物形成糞便。結腸的運動(motility)包括蠕動(peristalsis)、分節運動(segmentation)和特殊運動,以混合食物殘渣、促進水分吸收並將糞便推向直腸。
- Haustration(袋狀收縮):這是結腸特有的一種運動形式。結腸壁上的環狀平滑肌收縮,將結腸分成許多小囊狀結構,稱為 haustra。這種運動有助於混合食物殘渣,並緩慢地將其向前推進,同時增加糞便與結腸壁的接觸面積,促進水分和電解質的吸收。
- Pendular movement(擺動運動):這在小腸中較為常見,是腸系膜牽引引起的腸段的擺動,有助於混合內容物。
第 17 題
- Which of the following is found in the arterial blood gas (ABG) analysis of a perfusion-limited condition?
(A) decreased PO2 and decreased PCO2
(B) decreased PO2 but increased PCO2
(C) increased PO2 and decreased PCO2
(D) increased PO2 and increased PCO2
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動脈血氣體分析(Arterial Blood Gas, ABG)是用來評估肺部氣體交換功能和體內酸鹼平衡的重要檢查。
「灌流受限」(perfusion-limited condition)是指氣體(如氧氣 O 或二氧化碳 CO)在血液與肺泡之間的轉運速率主要受限於血液流動(灌流)的速度,而不是氣體通過肺泡膜的擴散速度。
- 氧氣(O)的轉運:
- 在**擴散受限(diffusion-limited)**的情況下(例如肺泡膜增厚),O 難以從肺泡擴散到血液,導致動脈血 O 分壓(PaO)下降,而 CO 由於其擴散能力強,通常不受影響或輕微下降。
- 在**灌流受限(perfusion-limited)**的情況下,血液流過肺泡的時間足夠讓 O 充分擴散進入血液。因此,只要血液流動正常,O 的水平就能接近肺泡氣的 O 分壓。然而,如果血液流動(灌流)減少,血液與肺泡接觸的時間就會縮短,導致 O 吸收不足。這會使得動脈血 O 分壓(PaO)下降。
第 18 題
- Which of the following is characterized by a reduced FEV1/VC (the forced expiratory volume at the first second/vital capacity) but normal vital capacity?
(A) obstructive pulmonary disease
(B) restrictive pulmonary disease
(C) perfusion limited disease
(D) anemic disease
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肺功能檢查(Pulmonary Function Tests, PFTs)是評估肺部通氣功能的常用方法,其中重要的指標包括:
- 肺活量(Vital Capacity, VC):指一次盡力吸氣後,再盡力呼出的最大氣體量。它反映了肺總體的容納能力。
- 第一秒用力呼氣容積(Forced Expiratory Volume in 1 second, FEV1):指在做 VC 測試時,第一秒內呼出的氣體量。它反映了氣道通暢性和呼氣時的氣流速度。
- FEV1/VC 比值:是 FEV1 除以 VC 的百分比,通常用來區分阻塞性肺病和限制性肺病。正常情況下,這個比值約為 75-80%。
不同類型的肺部疾病在這些指標上表現不同:
- 阻塞性肺病(Obstructive pulmonary disease):
- 特徵是氣道阻塞,導致氣流受限。
- VC 可能正常或輕度下降。
- FEV1 會顯著下降,因為氣道狹窄,呼氣時氣流速度減慢。
- 因此,FEV1/VC 比值會降低。
- 常見疾病:慢性阻塞性肺病(COPD,包括肺氣腫和慢性支氣管炎)、哮喘(asthma)、支氣管擴張症(bronchiectasis)。
第 19 題
- Which of the following is a neuroendocrine substance of the hypothalamus?
(A) thyroid stimulating hormone
(B) thyrotropin releasing hormone
(C) thyroid hormone
(D) insulin-like growth hormone
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下視丘(hypothalamus)是大腦的一部分,具有重要的內分泌和神經調節功能。它通過釋放激素(releasing hormones)和抑制激素(inhibiting hormones)來控制腦下垂體(pituitary gland)前葉的分泌,從而間接調節身體其他內分泌腺體的功能。這些由下視丘分泌並作用於腦下垂體前葉的激素,被稱為「神經內分泌物質」(neuroendocrine substances)。
- 下視丘分泌的神經內分泌物質:
- 促甲狀腺素釋放激素(Thyrotropin-releasing hormone, TRH):由下視丘分泌,作用於腦下垂體前葉,促進其釋放促甲狀腺素(Thyroid-stimulating hormone, TSH)。
- 促腎上腺皮質素釋放激素(Corticotropin-releasing hormone, CRH):促進腦下垂體前葉釋放促腎上腺皮質素(ACTH)。
- 促性腺激素釋放激素(Gonadotropin-releasing hormone, GnRH):促進腦下垂體前葉釋放促卵泡激素(FSH)和黃體生成素(LH)。
第 20 題
- Which of the following is the cell that thyroid hormone synthesis?
(A) follicular cell
(B) parafollicular cell
(C) chief cell
(D) pacemaker cell
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甲狀腺激素(thyroid hormone),主要是甲狀腺素(thyroxine, T4)和三碘甲狀腺原氨酸(triiodothyronine, T3),是由甲狀腺(thyroid gland)分泌的,對調節身體的新陳代謝、生長和發育至關重要。
甲狀腺由許多濾泡(follicles)組成,每個濾泡是一個由單層上皮細胞構成的囊狀結構,濾泡腔內充滿膠狀物質(colloid)。
- 濾泡細胞(Follicular cells):是構成甲狀腺濾泡的主要細胞。它們負責合成和分泌甲狀腺激素。其合成過程包括:
- 吸收碘離子(I)並將其氧化為碘(I)。
- 在濾泡細胞的頂膜上,將碘連接到酪氨酸殘基上,形成單碘酪氨酸(MIT)和雙碘酪氨酸(DIT)。
- 濾泡細胞通過一種特殊的酶(thyroid peroxidase, TPO)將 MIT 和 DIT 偶聯,形成 T3 和 T4。
第 1 題10 分
- Please give a diagram illustrating the pressure-volume relationship of the left ventricle during a cardiac cycle, and specify each stage in this cycle. (10%)
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左心室的壓力-容積關係(Pressure-Volume Relationship of the Left Ventricle)是描述心臟收縮和舒張過程中,心室容積和壓力變化的圖形。這張圖是理解心臟機械功能和能量消耗的關鍵。
圖示說明:
該圖通常是一個封閉的迴路,橫坐標表示心室容積(Volume, mL),縱坐標表示心室壓力(Pressure, mmHg)。圖中有四條曲線和四個主要階段:
- 左心室收縮末期容積(End-Systolic Volume, ESV):心室收縮結束時的最小容積。
- 左心室舒張末期容積(End-Diastolic Volume, EDV):心室舒張結束時的最大容積(即前負荷)。
- 每搏輸出量(Stroke Volume, SV):EDV - ESV,一次心跳輸出的血量。
四個主要階段:
-
等容收縮(Isovolumetric Contraction):
- 發生時機:在心室收縮開始,二尖瓣(mitral valve)關閉後,主動脈瓣(aortic valve)打開之前。
- 特徵:心室容積保持不變(等於 ESV),但壓力迅速升高。這是因為心室肌開始收縮,但瓣膜尚未打開。
- 曲線:圖中從右下方(ESV, 較低壓力)向上向左的直線段。
-
射血階段(Ejection Phase):
- 發生時機:當心室壓力超過主動脈壓力時,主動脈瓣打開,血液被射入主動脈。
- 特徵:心室容積逐漸減少(從 EDV 減至 ESV),壓力先升高然後略有下降。
- 曲線:圖中從右上方(EDV, 較高壓力)向左下方傾斜的曲線段,直到達到 ESV。
第 2 題10 分
- Explain how the renin-angiotensin II-aldosterone system affects the blood pressure, please. (10%)
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腎素-血管張力素-醛固酮系統(Renin-Angiotensin-Aldosterone System, RAAS)是調節體內水分、電解質平衡和血壓最重要的體液調節系統之一。當身體檢測到血壓下降、血容量減少或血鈉濃度降低時,這個系統會被激活。
RAAS 的主要步驟和對血壓的影響如下:
-
腎素(Renin)的釋放:
- 觸發因素:當腎臟的**腎小球旁細胞(juxtaglomerular cells)**感知到血壓下降、腎血流量減少,或通過 macula densa 檢測到遠曲小管(distal tubule)的鈉離子濃度降低時,會釋放酶——腎素。
- 作用:腎素是一種酶,它作用於肝臟分泌的血管張力素原(angiotensinogen),將其水解成血管張力素 I(Angiotensin I)。
-
血管張力素 I(Angiotensin I)的轉化:
- 作用:血管張力素 I 本身活性很低。當血液流經肺部時,血管張力素轉化酶(Angiotensin-Converting Enzyme, ACE)將血管張力素 I 轉化為具有強烈生理活性的血管張力素 II(Angiotensin II)。
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血管張力素 II(Angiotensin II)的多重作用:
血管張力素 II 是 RAAS 的關鍵效應分子,它通過多種機制顯著升高血壓:- 強烈的血管收縮劑:血管張力素 II 是最有效的內源性血管收縮劑之一。它作用於全身小動脈的平滑肌,引起廣泛的血管收縮,這直接導致**外周血管阻力(Systemic Vascular Resistance, SVR)**升高,進而升高血壓。
第 3 題10 分
- Explain the physiological, anatomical, and alveolar dead spaces of the lung, please. (10%)
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肺部的「死腔」(dead space)是指那些參與呼吸過程,但沒有參與氣體交換(氧氣與二氧化碳的交換)的呼吸道部分。死腔是肺通氣功能的一個重要概念。
死腔可以分為三種類型:生理性死腔、解剖性死腔和肺泡性死腔。
-
解剖性死腔(Anatomical Dead Space):
- 定義:指呼吸道中空氣經過的、但沒有進行氣體交換的結構空間。這包括鼻腔、咽、喉、氣管、支氣管、細支氣管等,直到終末細支氣管(terminal bronchioles)。
- 生理意義:這些結構主要是傳導氣體進出肺泡的管道,它們的管壁沒有肺泡那樣廣泛的毛細血管網絡,因此無法進行有效的氣體交換。
- 容積:在成人靜息狀態下,解剖性死腔的容積約為 150 毫升(約 2.2 mL/kg)。
- 特點:解剖性死腔的容積相對固定,但可能因呼吸模式(如深而慢的呼吸或淺而快的呼吸)和某些疾病而略有變化。
-
肺泡性死腔(Alveolar Dead Space):
- 定義:指那些雖然位於肺泡區域,但由於通氣(ventilation)與灌流(perfusion)不匹配,而沒有參與氣體交換的肺泡空間。也就是說,這些肺泡中有空氣進入,但其周圍的毛細血管灌流不足或沒有灌流,導致氣體無法有效交換。
- 生理意義:這是由於肺部通氣與灌流的空間不匹配造成的。例如,在肺栓塞(pulmonary embolism)的情況下,部分肺泡雖然通氣,但其血液供應被阻斷,就會形成肺泡性死腔。
- 容積:正常情況下,肺泡性死腔非常小,幾乎為零。但在某些疾病狀態下(如肺栓塞、嚴重的肺氣腫),其容積會顯著增加。
第 4 題10 分
- Please explain how the glomerular filtration rate can be measured using inulin, please. (10%)
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腎小球過濾率(Glomerular Filtration Rate, GFR)是衡量腎功能最重要的指標之一,它代表了腎臟在單位時間內從血液中過濾出的血漿量。使用菊粉(inulin)來測量 GFR 是一種標準且準確的方法,因為菊粉具有理想的特性。
菊粉(Inulin)的特性:
菊粉是一種多醣,當通過靜脈注射到體內後,它具有以下特性:
- 自由過濾:菊粉分子量較大(約 5000 Da),不能通過腎小球的毛細血管內皮細胞之間的縫隙,也不能被細胞攝取,因此它在腎小球濾膜上可以自由通過。
- 不被重吸收:腎小管細胞對菊粉沒有轉運系統,因此菊粉在腎小管中不會被重吸收回血液。
- 不被分泌:腎小管細胞也不會分泌菊粉到腎小管腔中。
- 穩定產生:在體內不會被代謝或產生。
基於這些特性,腎小球濾過的所有菊粉都會進入腎小管,並且在整個腎小管系統中不會有任何菊粉被腎臟重新吸收或分泌。因此,在單位時間內,腎臟清除血液中菊粉的量就等於腎小球在該時間內過濾出的血漿量,即 GFR。
測量方法:
測量 GFR 的基本原理是計算「清除率」(clearance)。清除率是指在單位時間內,腎臟清除某種物質的總血漿量。對於菊粉來說,其清除率(Cinulin)就等於 GFR。