112 年 國立臺灣大學毒理學研究所《毒理學概論》

本題主要在探討毒性反應的發生部位。毒性反應的發生不一定僅限於接觸毒化物的部位。

本題在探討活性碳口罩對PM2.5的防護效果。活性碳口罩的主要功能是吸附氣體分子，例如異味、揮發性有機物(VOCs)等。

本題考驗對孕婦飲食建議的了解，特別是關於汞的攝取。汞，尤其是甲基汞，是一種神經毒素，對發育中的胎兒尤其有害，會損害其神經系統。

本題在探討室內空氣品質與室外空氣污染的關係。雖然室外空氣污染物可能進入室內，但室內本身也可能存在空氣污染源。

本題探討塑化劑與環境荷爾蒙的關聯性及其對嬰幼兒的影響。某些塑化劑（如鄰苯二甲酸酯類）已被證實具有環境荷爾蒙的作用，即它們能模擬或干擾體內荷爾蒙的功能。

本題考查對電子煙的認知。
(A) 電子煙使用者呼出的氣霧（稱為「二手氣霧」或「三手氣霧」）同樣含有尼古丁、揮發性有機物、重金屬等有害物質，對旁觀者健康有害，因此電子煙仍會產生「二手菸」的危害。
(B) 根據台灣《菸害防制法》修正案，電子煙及其類產品（包括加熱式菸品）已於2023年3月22日起全面禁止製造、輸入、販賣、供應、
展示、廣告及使用。因此，電子菸在台灣已屬違法販售。

本題考查2019-2020年美國電子煙相關肺損傷事件的病因。當時美國疾病管制與預防中心（CDC）等機構調查發現，絕大多數病例都與使用含有四氫大麻酚（THC）的電子煙產品有關，而其中又特別關注到添加於非法THC油中的維生素E醋酸酯（Vitamin E acetate）

本題考查空氣品質指標(AQI)所包含的標準污染物。AQI是衡量空氣污染程度的指標，通常會監測幾種主要的空氣污染物，以便向公眾傳達空氣品質資訊。
AQI 的主要監測污染物通常包括：

• 臭氧 (O3)

本題考查2008年中國毒奶粉事件的關鍵原因。為了在蛋白質檢測（如凱氏定氮法）中虛報蛋白質含量，不肖廠商在奶粉中非法添加了三聚氰胺（Melamine）。

本題考查對雙酚A (BPA) 的特性與風險的了解。
(A) 雙酚A是一種常見的環境荷爾蒙（內分泌干擾物），其結構與雌二醇（estradiol，一種雌性激素）相似，因此主要被認為是模擬雌激素的作用，而非雄性激素。
(B) 由於BPA對嬰幼兒的潛在健康風險，許多國家和地區已禁止或限制在嬰幼兒奶瓶中使用含BPA的塑膠。

本題考查常見的化學濃度單位表示法。
ppm (parts per million) 代表百萬分之一，即 $10^{-6}$。

本題考查劑量-效應評估(Dose-Response Assessment)的影響因素。劑量-效應評估是毒理學中一個核心的概念，旨在建立毒物劑量與其所引起之毒性效應之間的關係。影響此關係的因素非常多樣，包括：
(A) 生物體種類 (Species)：不同物種對同一毒物的敏感性和代謝能力差異很大。
(B) 接觸劑量 (Dose)：毒性反應的大小通常與接觸劑量成正比，劑量越高，反應越強烈（在一定範圍內）。

本題考查半數致死劑量 (LD50, Lethal Dose 50%) 的定義。
LD50 是毒理學中用來衡量急性毒性的指標之一，其定義為在特定實驗條件下，能造成試驗動物群體中50%個體死亡的單一劑量。

本題考查致癌物質的分類，特別是物理性致癌物。致癌物質可以根據其作用機制或性質大致分為物理性、化學性、生物性等。
(A) 石綿 (Asbestos)：是一種纖維狀礦物，因其物理性狀（纖維結構、銳利邊緣）可損傷細胞DNA，被歸類為物理性致癌物。

核心觀念

本題考查「生物性致癌物質」的分類，以及常見致癌因子的致癌機制。

生物性致癌物質主要指具有致癌能力的生物體或生物來源因子，例如：

• 腫瘤病毒
• 致癌性細菌
• 某些寄生蟲
• 由微生物產生、可直接影響宿主細胞的生物性因子

判斷時必須區分「來源」與「物質本身的分類」：

• 黃麴毒素雖由真菌產生，但本質上是具明確化學結構的真菌毒素與化學性致癌物。
• HBV、EBV 與 H. pylori 則分別屬於病毒或細菌性致癌因子。

解題方法

逐一判斷各選項是否屬於已知的人類致癌因子，並進一步確認其致癌因子的本質：

1. 病毒：屬於生物性致癌因子。
2. 細菌：部分菌種可透過慢性發炎或致癌蛋白造成癌症。
3. 真菌產生的毒素：雖具有生物來源，但分類上通常歸入化學性致癌物。

因此，本題的關鍵不在於「是否會致癌」，而在於「是否屬於生物性致癌物質」。

選項分析

(A) B 型肝炎病毒（HBV）

HBV 屬於病毒性致癌因子，與肝細胞癌發生具有明確關聯。

其致癌機制包括：

• 長期感染造成慢性肝炎與反覆肝細胞損傷。
• 慢性發炎與肝臟再生增加突變累積機會。
• HBV DNA 可整合至宿主細胞基因組，造成基因調控異常。
• 病毒蛋白如 HBx 可干擾細胞週期、DNA 修復與凋亡調控。

因此，HBV 是生物性的病毒致癌物質，本選項正確但不是本題答案。

(B) 黃麴毒素（Aflatoxins）

黃麴毒素主要由 Aspergillus flavus 與 Aspergillus parasiticus 等真菌產生，常見於受污染的花生、玉米及其他穀物。

其中黃麴毒素 $B_1$ 經肝臟細胞色素 $P450$ 酵素代謝後，形成具高度反應性的環氧化物，能與 DNA 形成加合物，造成基因突變，並增加肝細胞癌風險。

黃麴毒素的重點是：

本題考查化學性致癌物質的分類。化學性致癌物是指透過化學結構和反應機制引發癌症的物質。
(A) 砷 (Arsenic)：是一種金屬元素，具有細胞毒性和遺傳毒性，是已知的化學性致癌物。
(B) 石綿 (Asbestos)：如前題所述，石綿因其物理結構（纖維）對細胞造成機械性損傷和慢性發炎，通常被歸類為物理性致癌物，而非化學性致癌物。

本題考查致癌過程 (Carcinogenesis) 的基本階段。致癌過程通常被描述為一個多步驟的過程，主要包含以下幾個階段：

1. Initiation (起始)：這是致癌過程的第一步，指正常細胞的DNA受到致癌物（起始劑）的損傷，發生基因突變，使其成為起始細胞（initiated cell）。這個過程通常是不可逆的。

本題考查癌基因 (Oncogene) 和原癌基因 (Proto-oncogene) 的概念。
Proto-oncogene (原癌基因)：正常情況下，這些基因在細胞生長、分化和分裂中扮演正常角色，調控細胞的生長。
Oncogene (癌基因)：當原癌基因發生突變，使其失去正常調控，變得過度活躍或持續表達時，就變成了癌基因。癌基因會驅動細胞不受控制地增殖，是導致癌症的重要因素。

本題主要考查對顛茄生物鹼（Belladonna alkaloids）的毒性、來源、症狀、機制及治療的了解。

1. 誤食含顛茄生物鹼之植物會中毒嗎？
會。顛茄生物鹼是一類具有顯著毒性的化合物，誤食含有這些生物鹼的植物會引起嚴重中毒。

2. 哪些植物含有顛茄生物鹼？
顛茄生物鹼主要存在於茄科 (Solanaceae) 植物中，其中最著名的是：

• 顛茄 (Atropa belladonna)：這是「顛茄生物鹼」名稱的來源。
• 曼陀羅 (Datura spp.)：例如 Datura stramonium (Datura), Datura metel (曼陀羅)。
• 茄參 (Hyoscyamus niger)：也稱為 Henbane。
• 馬鈴薯 (Solanum tuberosum) 和 番茄 (Solanum lycopersicum) 的某些部位（如未成熟的果實、發芽的塊莖）也含有少量茄鹼（Solanine），其毒性與顛茄生物鹼類似。

3. 中毒之症狀及毒理機制為何？
顛茄生物鹼（主要包括阿托品 Atropine、東莨菪鹼 Scopolamine 和莨菪鹼 Hyoscyamine）是一類膽鹼能阻斷劑 (cholinergic blockers)，其毒理機制主要是拮抗乙醯膽鹼 (acetylcholine, ACh) 在毒蕈鹼型膽鹼能受體 (muscarinic acetylcholine receptors, mAChRs) 上的作用。乙醯膽鹼是一種重要的神經傳導物質，作用於副交感神經系統和中樞神經系統。顛茄生物鹼與這些受體結合，阻止乙醯膽鹼結合，從而抑制副交感神經系統的活動，並影響中樞神經系統。

本題考查河豚毒素 (Tetrodotoxin, TTX) 的毒性、來源、症狀、機制及治療。

1. 食用河豚為何會中毒?
河豚體內（尤其是卵巢、肝臟、腸、皮膚等部位）含有劇毒的河豚毒素 (Tetrodotoxin, TTX)。如果處理不當，未能將含有毒素的部位完全清除，食用後就會中毒。

2. 中毒時之症狀及毒理機制為何?

• 毒理機制：河豚毒素是一種強效的神經毒素，其主要作用是阻斷鈉離子通道 (sodium channel blocker)。它能高度特異性地與神經細胞膜上的電壓門控性鈉離子通道 (voltage-gated sodium channels) 結合，阻止鈉離子內流，從而抑制神經衝動的傳導。由於神經衝動的傳導依賴於鈉離子的快速進出，一旦鈉離子通道被阻斷，神經傳導就會中斷，導致神經肌肉麻痺。

• 中毒症狀：症狀通常在食用後數分鐘至數小時內出現，依攝入劑量而異。早期症狀可能包括：

  • 口腔和臉部感覺異常：唇部、舌頭、手指麻木，口腔刺痛感。
  • 消化道症狀：噁心、嘔吐、腹瀉、腹痛。
  • 神經系統症狀：
    • 運動麻痺：從四肢遠端開始，逐漸向上發展，可影響呼吸肌，導致呼吸困難、呼吸衰竭。
    • 感覺異常：麻木感、刺痛感。
    • 其他：頭痛、頭暈、言語不清、吞嚥困難、流口水。

本題考查「卡路里」作為一種「毒物」的觀點，以及其「毒性效應」。這個問題的關鍵在於理解「毒性」的廣泛定義，以及卡路里在人體內的雙重性。

1. 卡路里是毒嗎？
從嚴格的化學毒理學定義來看，卡路里（或更準確地說，食物中的能量，以卡路里或焦耳計量）本身不是毒物。毒物通常是指對生物體有害的物質，其有害作用通常與其化學結構、反應性或對特定生化過程的干擾有關，且通常在相對較低的劑量下就會產生不良影響。

然而，從廣義的「毒性效應」或「有害影響」的角度來看，過量的卡路里攝取確實會對人體健康產生嚴重的、類似於「中毒」的長期負面影響。因此，在這個意義上，我們可以說「過量的卡路里」具有「毒性效應」。

2. 卡路里毒性效應又是甚麼？
「卡路里毒性效應」指的是長期攝入超過身體所需能量（卡路里）所導致的一系列健康問題。這主要表現為：

• 肥胖 (Obesity)：這是最直接的後果。當攝入的卡路里長期多於消耗的卡路里時，多餘的能量會以脂肪的形式儲存在體內，導致體重過度增加，進而引發肥胖。
• 代謝性疾病：
  • 第二型糖尿病 (Type 2 Diabetes)：肥胖和長期高能量攝取會導致胰島素阻抗，使身體無法有效利用血糖，增加罹患第二型糖尿病的風險。

本題考查 Ames 試驗 (Ames Test) 的原理與方法。Ames 試驗是一種廣泛用於評估化學物質是否具有基因毒性（致突變性）的體外試驗，其結果常被用來初步篩選潛在的致癌物。

1. Ames Test 的測試原理為何？
Ames 試驗的原理是利用一種對特定胺基酸（組胺酸，Histidine）具有營養缺陷型突變 (auxotrophic mutation) 的細菌株（通常是沙門氏菌 Salmonella typhimurium）。這種突變株在正常情況下無法自行合成組胺酸，必須在含有組胺酸的培養基中才能生長。

試驗的基本原理是：

• 篩選致突變劑：將待測的化學物質加入培養基中，與這些營養缺陷型的細菌株共同培養。
• 檢測突變逆轉：如果待測物質是致突變劑，它會誘導細菌DNA發生突變。如果這種突變能夠逆轉原來的營養缺陷型突變（即使細菌重新獲得合成組胺酸的能力，稱為「回覆突變」或「逆突變」），那麼這些細菌就可以在缺乏組胺酸的培養基上生長。
• 結果判讀：在缺乏組胺酸的培養基上，能夠生長的細菌菌落數量越多，表示待測物質的致突變性越強。

為了模擬生物體內的代謝活化過程，Ames 試驗通常會加入肝臟 S9 混合液。S9 混合液提取自哺乳動物（如大鼠）的肝臟，含有代謝酶（如細胞色素P450酶系），可以將一些在體內經過代謝才能產生致突變活性的前致癌物，轉化為具有活性的代謝物，從而提高試驗的準確性。

本題要求從毒理學與安全性評估的角度，針對電子煙的流行、其與紙菸的比較、以及新興物質的產生，提出個人觀點。這需要結合現有的科學知識和對風險評估的理解。

觀點與分析：

1. 電子煙的「減害」迷思與真實危害：

• 「毒性化學物質較少」的說法及其局限性：電子煙加熱煙油產生氣霧，相比於紙菸燃燒產生的數千種化學物質（包括數十種已知的致癌物），理論上可能減少了焦油、一氧化碳等主要有害成分。一些研究確實顯示，電子煙氣霧中的某些有害物質濃度低於紙菸。
• 「新的毒性化學物質」及其潛在風險：電子煙煙油的成分複雜，包括丙二醇 (PG)、植物甘油 (VG)、香料、尼古丁（或其鹽類）等。加熱這些成分會產生新的、未被充分研究的化合物，例如：
  • 羰基化合物：如甲醛、乙醛、丙烯醛，這些是已知的刺激物和致癌物，其濃度在某些情況下可能高於紙菸。
  • 揮發性有機物 (VOCs)：如苯、甲苯等。
  • 重金屬：來自加熱線圈（如鎳、鉻、鉛）。
  • 其他：維生素E醋酸酯（在某些情況下與肺損傷有關）。
• 缺乏長期研究：電子煙是相對較新的產品，其長期使用對健康的影響（尤其是對呼吸系統、心血管系統、生殖系統的影響）尚未有足夠的流行病學數據和長期動物實驗來充分評估。
• 「減害」的誤解：電子煙常被宣傳為戒菸的輔助工具或「減害」產品。然而，對於從未吸菸者（尤其是年輕人）而言，使用電子煙並非「減害」，而是「增加」了接觸有害物質的風險，並可能產生新的健康問題。對於吸菸者，若能完全轉換且不重複使用，可能帶來相對的減害，但這需要嚴格的監管和使用者認知。

2. 毒理學與安全性評估的挑戰：

• 成分多樣性與不確定性：電子煙產品種類繁多，煙油成分（特別是香料）的組合千變萬化，許多香料的加熱後產物毒性未知。這使得單一的毒理學評估變得困難。

本題考查台灣毒品檢測的標準流程，包含初篩和確認兩個階段。

我國毒品檢測的標準流程

毒品檢測通常用於司法、醫療、勞動篩檢等場域，其目的是確定個體是否使用了非法藥物。台灣的毒品檢測主要依循以下標準流程：

第一階段：初篩 (Screening Test)

初篩的目的是快速、經濟地篩檢出可能使用毒品的個體。它通常是定性或半定量的檢測，靈敏度較高，但特異性可能較低，也就是說，可能出現偽陽性（非毒品物質干擾）。

• 檢體類型：最常見的是尿液檢體，也可使用毛髮、唾液或血液。尿液檢體因易於採集且能反映近期（數天內）的藥物使用情況，是最普遍的選擇。
• 檢測方法：
  • 免疫層析法 (Immunoassay, IA)：這是最常見的初篩方法，通常以膠體金免疫層析或酶聯免疫吸附試驗 (ELISA) 為基礎。它利用抗體與毒品或其代謝物之間的特異性結合來進行檢測。
  • 色層分離法 (Chromatography)：如薄層色層分析 (TLC)，但較少用於常規篩檢。
• 檢測項目：初篩通常會檢測常見的毒品類別，包括：
  • 鴉片類 (Opiates)：嗎啡、海洛因、可待因等。
  • 大麻類 (Cannabinoids)：四氫大麻酚 (THC) 及其代謝物。
  • 安非他命類 (Amphetamines)：安非他命、甲基安非他命、MDMA (搖頭丸) 等。
  • 古柯鹼類 (Cocaine)：古柯鹼及其代謝物。
  • 苯二氮平類 (Benzodiazepines)。
  • 巴比妥類 (Barbiturates)。
  • 三環抗憂鬱藥 (Tricyclic Antidepressants, TCAs)。
• 結果判讀：
  • 陰性 (Negative)：表示在檢測的靈敏度範圍內，未檢測到目標毒品或其代謝物。
  • 陽性 (Positive)：表示檢測到目標毒品或其代謝物，但此結果必須經過確認試驗。
• 偽陽性干擾：某些藥物（如感冒藥、止痛藥）、食品（如罌粟籽）或體內代謝物，可能與毒品結構相似，導致免疫層析法產生偽陽性結果。

第二階段：確認試驗 (Confirmatory Test)

本題考查有機溶劑對神經系統造成傷害的結構或特性。有機溶劑是一類廣泛應用於工業、醫學和生活中的化合物，由於其脂溶性，容易穿透生物膜（包括血腦屏障），對神經系統產生毒性。

容易造成神經系統傷害的有機溶劑的結構或特性包括：

1. 高脂溶性 (High Lipophilicity)：

   • 結構特徵：通常具有非極性或弱極性的碳氫骨架，如烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、醚類、酯類等。
   • 機制：高脂溶性使得有機溶劑容易溶解在神經細胞的脂質膜中，穿透血腦屏障進入中樞神經系統，並在神經細胞（特別是髓鞘）中累積，干擾細胞膜的結構和功能。

2. 分子量適中 (Moderate Molecular Weight)：

   • 範圍：通常分子量在 50-200 道爾頓 (Da) 之間的有機溶劑，其揮發性適中，且能有效穿透細胞膜。
   • 機制：分子量過小可能揮發太快，不易累積；分子量過大則穿透細胞膜的能力可能下降。

3. 揮發性 (Volatility)：

   • 結構特徵：沸點較低，常溫下易蒸發成氣體。
   • 機制：高揮發性使得有機溶劑容易通過吸入途徑進入人體，這是職業暴露中最常見的途徑。吸入後，有機溶劑迅速進入血液循環，到達大腦，引起急性神經毒性。

4. 反應性/親電性 (Reactivity / Electrophilicity)：

   • 結構特徵：某些有機溶劑分子中含有活潑的官能基，如醛基（-CHO）、不飽和鍵、鹵素原子等，使其具有一定的化學反應性。
   • 機制：這些有機溶劑可能與神經細胞內的蛋白質、核酸等生物大分子發生化學反應（如烷基化、加成反應），導致蛋白質功能異常、DNA損傷，進而影響神經細胞的正常生理功能，甚至引起細胞死亡。例如，某些烯烴類溶劑可能通過加成反應損害神經細胞。

本題考查為何農藥中毒時，常測量血中乙醯膽鹼酯酶 (Acetylcholinesterase, AChE) 的活性。這主要與有機磷農藥和氨基甲酸酯類農藥的毒理機制有關。

1. 原因與原理：

• 主要中毒農藥類別：許多常見的殺蟲劑，特別是有機磷 (Organophosphates, OPs) 和氨基甲酸酯類 (Carbamates) 農藥，其毒理機制都是通過抑制乙醯膽鹼酯酶 (AChE) 的活性來產生毒性。

• 乙醯膽鹼酯酶 (AChE) 的正常功能：AChE 是一種關鍵的酶，存在於神經突觸、神經肌肉接頭等膽鹼能傳導部位。它的主要功能是快速水解（分解）神經傳導物質乙醯膽鹼 (Acetylcholine, ACh)。在神經衝動傳遞後，AChE 會迅速清除突觸間隙中的 ACh，終止神經訊號，使神經或肌肉得以恢復到靜止狀態，準備下一次的衝動傳遞。

• 有機磷和氨基甲酸酯類農藥的毒性機制：

  • 有機磷農藥：這類農藥會與 AChE 的活性中心（絲胺酸殘基）發生共價結合，形成一個磷醯化 (phosphorylated) 的酶複合物。這種磷醯化通常是不可逆的（或非常緩慢的不可逆），導致 AChE 的活性被長期、嚴重抑制。
  • 氨基甲酸酯類農藥：這類農藥也會與 AChE 的活性中心結合，形成氨基甲醯化 (carbamoylated) 的酶複合物。這種結合是可逆的，但作用同樣是抑制 AChE 活性。

本題考查生物農藥 (Biopesticides) 與傳統化學農藥 (Conventional Chemical Pesticides) 的區別。兩者在來源、作用機制、環境影響、安全性等方面存在顯著差異。

生物農藥 (Biopesticides)：
是指利用天然存在的生物或其產物來防治病蟲害的農藥。其來源主要包括：

• 微生物：如細菌（如蘇力菌 Bacillus thuringiensis, Bt）、真菌（如白僵菌, Metarhizium anisopliae）、病毒（如桿狀病毒）。
• 植物提取物：如除蟲菊精、印楝素 (Neem extract)。
• 其他生物產物：如信息素 (pheromones) 用於干擾昆蟲繁殖。

傳統化學農藥 (Conventional Chemical Pesticides)：
是指通過化學合成方法製造的，具有殺滅或抑制病蟲害能力的化學物質。如有機磷類、氨基甲酸酯類、有機氯類、擬除蟲菊酯類、除草劑、殺菌劑等。

主要不同點：