112 年 國立臺灣師範大學營養科學碩士學位學程《營養學相關科目（含營養學、膳食療養、營養生化、社區營養）》

此題為基本名詞解釋，需要考生對營養學、公共衛生、流行病學及健康促進等領域的基本術語有清晰的理解。

(一) Food security:
翻譯：糧食安全
解釋：糧食安全是指所有人在任何時候都能在生理上、社會上和經濟上獲得充足、安全且具營養的糧食，以滿足其日常活動及健康生活所需。它涵蓋了糧食的可獲得性 (availability)、可及性 (accessibility)、可利用性 (utilization) 和穩定性 (stability) 四個面向。

(二) Ecological fallacy:
翻譯：生態學謬誤
解釋：生態學謬誤是一種在群體層級的觀察結果被錯誤地推論到個體層級的現象。換句話說，當我們發現某一群體的平均值或比例與某個結果相關時，不能直接斷定該群體中的每一個個體也都具有相同的關聯性。例如，發現高教育程度的地區犯罪率較低，不代表高教育程度的個人就不會犯罪。

(三) Randomized sampling:
翻譯：隨機抽樣
解釋：隨機抽樣是一種機率抽樣方法，其中樣本中的每個元素都有已知且非零的機率被選入樣本。最常見的隨機抽樣方法包括簡單隨機抽樣、系統抽樣、分層抽樣和叢聚抽樣。此方法旨在確保樣本能夠代表母體，減少抽樣偏差。

(四) Food-based dietary guideline:
翻譯：飲食指南 (或 食物基礎飲食指南)
解釋：飲食指南是基於最新的科學證據，為特定國家或地區的民眾提供的關於健康飲食的建議。這些指南通常以食物為基礎，而非單獨的營養素，強調多樣化、均衡且符合文化習俗的飲食模式，旨在促進公眾健康和預防慢性疾病。

(五) Case-control study:
翻譯：病例對照研究 (或 病例對照設計)
解釋：病例對照研究是一種回溯性的觀察性流行病學研究設計。研究者首先識別患有特定疾病（病例）的個體，然後選擇沒有該疾病但與病例在其他方面相似的個體（對照），最後比較病例與對照在過去暴露於特定危險因子上的差異，以評估該危險因子與疾病發生的關聯性。

(六) Nutrition claim:
翻譯：營養標示 (或 營養主張)
解釋：營養標示是指在食品標籤上，聲稱或暗示某種食品具有特定營養特性（如低脂、高纖、富含維生素C等）的陳述。這些聲稱必須符合相關法規的定義和規範，以避免誤導消費者。

此題主要考驗考生對特定疾病（乳癌）的認識，包含其發展過程（疾病自然史）以及公共衛生領域的預防策略（三段五級預防）。

疾病自然史 (Natural History of Disease)

疾病自然史是指疾病從最初的病原體侵入或暴露開始，到最終的康復、殘疾或死亡的整個發展過程，而未經任何醫療干預。對於乳癌而言，其疾病自然史大致可分為以下階段：

1. 易感期 (Period of Susceptibility)：個體處於可能受到致病因子影響的狀態，但尚未發生病變。此階段可能受到遺傳、環境、生活方式等因素的影響，使個體對乳癌的易感性增加。
2. 潛伏期 (Period of Preclinical Disease)：致病因子開始作用，在組織或細胞層面引發病變，但尚未出現臨床症狀。此階段可能包括細胞的異常增生、基因突變、原位癌 (carcinoma in situ) 的形成等。此時期若能透過篩檢發現，則預後極佳。
3. 臨床期 (Period of Clinical Disease)：病變發展到一定程度，出現可觀察到的臨床症狀和體徵，如乳房腫塊、乳頭分泌物、皮膚改變等。此時可能已經發生淋巴結轉移或遠端轉移。
4. 恢復期/殘疾期/死亡期 (Period of Recovery, Disability, or Death)：疾病進展的最終結果，可能包括：
   • 康復 (Recovery)：早期發現並有效治療，完全治癒。
   • 殘疾 (Disability)：疾病導致身體功能受損，影響生活品質。
   • 死亡 (Death)：疾病擴散至重要器官，導致生命終結。

三段五級預防措施 (Three Levels and Five Stages of Prevention)

三段五級預防是公共衛生領域用來預防疾病和促進健康的框架。

• 三段 (Three Levels)：

  • 第一段預防 (Primary Prevention)：在疾病發生前，針對健康人群採取措施，以降低疾病發生的機率。
  • 第二段預防 (Secondary Prevention)：在疾病的潛伏期或早期臨床期，透過篩檢等方法早期發現疾病，並及時治療，以阻止或延緩疾病的進展。
  • 第三段預防 (Tertiary Prevention)：在疾病的臨床期，針對已患病者採取措施，以減輕疾病的嚴重程度、預防併發症、促進康復和提高生活品質。

• 五級 (Five Stages)：將三段預防進一步細化。

  • 第一級：健康促進 (Health Promotion) - 屬於第一段預防。
    • 目標：提升個體和群體的整體健康水平，增強抵抗力，預防疾病發生。
    • 乳癌的例子：
      • 推廣健康飲食（低脂、高纖、多蔬果）。
      • 鼓勵規律運動。
      • 維持健康的體重。
      • 避免過度飲酒。
      • 孕婦應考慮母乳哺育。
      • 減少暴露於環境致癌物（如某些化妝品成分、電離輻射）。

此題考驗考生對肥胖與癌症關聯性的理解，特別是肥胖如何透過多種生理機制增加罹癌風險。

體脂肪增加罹癌風險的機轉

體脂肪過度增加（肥胖）是多種癌症的重要危險因子，其機轉複雜且多樣，主要可歸納為以下幾點：

1. 慢性發炎 (Chronic Inflammation)：

   • 機轉：肥胖組織，特別是腹部脂肪組織，會分泌多種促發炎細胞激素（cytokines），如腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、介白素-6 (IL-6) 等。這些物質會導致全身性的慢性低度發炎。
   • 影響：慢性發炎環境會促進細胞增生、抑制細胞凋亡（apoptosis），並刺激血管新生（angiogenesis），這些都是腫瘤發展的關鍵過程。同時，發炎反應產生的活性氧 (ROS) 和活性氮 (RNS) 也可能損傷 DNA，導致基因突變。

2. 胰島素阻抗與高胰島素血症 (Insulin Resistance and Hyperinsulinemia)：

   • 機轉：肥胖常伴隨胰島素阻抗，身體對胰島素的反應變差，胰臟會分泌更多胰島素來維持血糖穩定，導致高胰島素血症。
   • 影響：
     • 類胰島素生長因子 (IGF) 途徑：高胰島素水平會間接增加類胰島素生長因子-1 (IGF-1) 的產生和活性。IGF-1 是一種強效的細胞生長因子，能刺激細胞增生、抑制細胞凋亡，並促進腫瘤細胞的生長和轉移。
     • 直接作用：胰島素本身也可能透過胰島素受體直接作用於腫瘤細胞，促進其生長。

3. 性荷爾蒙失衡 (Altered Sex Hormone Levels)：

   • 機轉：在女性，肥胖會增加芳香酶 (aromatase) 的活性，將雄性激素轉化為雌激素，導致雌激素水平升高（尤其在停經後女性）。在高脂肪組織中，雌激素的代謝產物也可能增加，其中一些代謝物（如兒茶酚雌酮類）被認為具有潛在的致癌性。

此題考查基因工程技術在生物改良上的應用，以及相關的生物安全和健康風險議題，特別是抗生素抗性基因的潛在問題。

基因改良生物 (GMOs) 可能含有耐抗生素基因的理由

在基因工程技術中，將特定基因（目的基因）導入生物體（如植物、微生物）時，通常需要一個「篩選標記基因」（selectable marker gene）來識別哪些生物體已成功地被改造。耐抗生素基因是早期和目前仍廣泛使用的篩選標記基因，其理由如下：

1. 篩選成功轉化細胞：

   • 當科學家將包含目的基因和一個耐抗生素基因的DNA片段（質體或載體）導入目標生物的細胞時，並非所有細胞都能成功整合外來DNA。
   • 將這些細胞暴露在含有該抗生素的培養基上，只有成功整合了耐抗生素基因的細胞才能存活和增殖，因為它們能抵抗該抗生素的殺滅作用。
   • 未被改造的細胞則會被抗生素殺死，從而達到篩選出轉化細胞的目的。例如，若使用的篩選標記是 Ampicillin 抗性基因，則將轉化後的細胞放在含 Ampicillin 的培養基上，只有成功轉化的細胞能生長。

2. 高效率與經濟性：

   • 使用耐抗生素基因作為篩選標記，操作相對簡單，效率高，且成本較低，因此成為廣泛採用的方法。

避免基因改良生物 (GMOs) 的耐抗生素基因影響人體健康的作法

雖然耐抗生素基因在實驗室篩選過程中非常有用，但其進入環境或人體後，可能增加抗生素抗性的傳播，對公共衛生構成潛在風險。因此，發展了多種方法來避免或減輕這種風險：

1. 使用非抗生素抗性篩選標記：
   • 替代標記基因：開發和使用其他類型的篩選標記，例如：
     • 抗除草劑基因：如 EPSPS 基因（用於抗草甘膦），這在許多抗除草劑的作物中很常見。
     • 螢光蛋白基因：如 GFP (Green Fluorescent Protein)，可以在特定條件下發出螢光，便於識別。

此題為礦物質吸收的綜合性考題，需要考生深入理解影響礦物質吸收的生理、飲食及其他因素，並能舉例說明。

影響人體礦物質吸收之因子與其可能原因

人體對礦物質的吸收是一個複雜的過程，受多種因素影響，包括礦物質本身的特性、個體的生理狀態、飲食組成以及其他環境因素。以下將針對影響礦物質吸收的主要因子及其原因進行說明，並輔以舉例。

一、礦物質本身的特性

1. 化學價與離子型態 (Valency and Ionic Form)：

   • 原因：礦物質以何種離子形式存在，會影響其在腸道中的溶解度、穩定性以及與吸收機制結合的能力。通常，二價陽離子 (如 $\text{Fe}^{2+}$, $\text{Ca}^{2+}$, $\text{Zn}^{2+}$) 比三價陽離子（如 $\text{Fe}^{3+}$）更容易吸收，且某些礦物質的離子型態（如血紅素鐵 vs. 非血紅素鐵）吸收率差異極大。
   • 舉例：鐵 (Iron)。非血紅素鐵（存在於植物性食物中，如 $\text{Fe}^{3+}$）的吸收率較低，約為 1-5%。而血紅素鐵（存在於動物性食物中，如 $\text{Fe}^{2+}$）的吸收率較高，約為 15-35%。維生素 C 可將 $\text{Fe}^{3+}$ 還原為較易吸收的 $\text{Fe}^{2+}$，提高非血紅素鐵的吸收。

2. 溶解度 (Solubility)：

   • 原因：只有溶解在腸道液中的礦物質才能被吸收。影響溶解度的因素包括 pH 值、食物基質等。
   • 舉例：鈣 (Calcium)。鈣的吸收主要在小腸的十二指腸和空腸。在酸性環境中（如胃酸分泌充足時），鈣的溶解度較高，有利於吸收。若胃酸分泌不足（如服用制酸劑），鈣的溶解度可能下降，影響吸收。

二、個體的生理狀態

1. 身體的礦物質需求量 (Body's Mineral Requirements)：

   • 原因：當身體對某種礦物質需求增加時（如生長發育期、懷孕、哺乳期、缺損狀態），腸道對該礦物質的吸收率會自動提高，這是一種調節機制。
   • 舉例：鐵 (Iron)。嬰兒在出生後 4-6 個月，體內儲存的鐵逐漸耗盡，此時對鐵的需求增加，腸道對鐵的吸收率也會相對提高。孕婦在懷孕中期和晚期，對鐵的需求量劇增，身體會通過增加腸道鐵吸收來滿足需要。

2. 消化道健康狀況 (Gastrointestinal Health)：

   • 原因：腸道黏膜的完整性、消化酶的分泌、腸道蠕動速度等都會影響吸收。患有某些腸道疾病（如乳糜瀉、克隆氏症、潰瘍性結腸炎）會損害腸道黏膜，影響礦物質吸收。
   • 舉例：鈣 (Calcium) 和鎂 (Magnesium)。在乳糜瀉 (Celiac disease) 患者中，由於小腸絨毛受損，導致表面積減少，影響鈣和鎂等礦物質的吸收，可能導致骨質疏鬆和肌肉痙攣。

3. 胃酸分泌 (Gastric Acidity)：

   • 原因：胃酸有助於將某些礦物質（如鐵、鈣）從食物中游離出來，並將三價鐵還原為二價鐵，提高其溶解度和吸收率。
   • 舉例：鐵 (Iron) 和鈣 (Calcium)。長期服用質子泵抑制劑 (PPIs) 或 H2 受體拮抗劑等制酸藥物，會降低胃酸濃度，進而影響鐵和鈣的吸收，可能導致缺鐵性貧血或低鈣血症。

此題考查心血管系統的生理學知識，特別是血壓的調節機制以及飲食對血壓的影響。

(一) 人體內調節血壓的機制 (5分)

人體調節血壓的機制是一個複雜且精密的系統，主要通過神經系統和體液系統協同作用，在短期和長期內維持血壓的穩定。

1. 短期調節 (Short-term Regulation)：主要由神經系統負責，快速反應，通常在幾秒到幾分鐘內完成。

   • 壓力感受器反射 (Baroreceptor Reflex)：這是最主要的短期調節機制。
     • 機制：頸動脈竇和主動脈弓含有壓力感受器（baroreceptors），能感知血壓的變化。
     • 血壓升高時：壓力感受器受到牽拉，發出神經衝動至延髓的血管運動中樞。中樞神經系統會抑制交感神經活動，增強副交感神經活動。結果是：心率減慢、心肌收縮力減弱、血管舒張，從而降低血壓。
     • 血壓降低時：壓力感受器牽拉減弱，神經衝動減少。中樞神經系統會增強交感神經活動，抑制副交感神經活動。結果是：心率加快、心肌收縮力增強、血管收縮，從而升高血壓。
   • 化學感受器反射 (Chemoreceptor Reflex)：當動脈血氧分壓降低、二氧化碳分壓升高或 pH 值下降時，頸動脈和主動脈體的化學感受器會受到刺激，通過迷走神經和舌咽神經傳遞信號至延髓，增強交感神經活動，引起血管收縮，提高血壓。

2. 長期調節 (Long-term Regulation)：主要由腎臟和體液激素系統負責，反應較慢，但能更持久地穩定血壓，主要通過調節細胞外液量和血管阻力。

   • 腎素-血管緊張素-醛固酮系統 (Renin-Angiotensin-Aldosterone System, RAAS)：
     • 機制：當血壓下降、血容量減少或腎臟血流量減少時，腎臟釋放腎素。腎素作用於肝臟產生的血管緊張素原，生成血管緊張素 I。血管緊張素 I 在肺部被血管緊張素轉化酶 (ACE) 轉化為血管緊張素 II。
     • 作用：血管緊張素 II 是一種強效的血管收縮劑，能直接引起全身小動脈收縮，增加周邊血管阻力，迅速升高血壓。同時，血管緊張素 II 刺激腎上腺皮質釋放醛固酮。醛固酮作用於腎臟，促進鈉離子和水的重吸收，增加血容量，從而長期穩定血壓。
   • 抗利尿激素 (Antidiuretic Hormone, ADH) / 加壓素 (Vasopressin)：
     • 機制：當血漿滲透壓升高或血容量顯著下降時，垂體後葉釋放 ADH。
     • 作用：ADH 主要作用於腎臟集合管，增加水的重吸收，減少尿量，以增加血容量。在高濃度時，ADH 也能引起血管收縮，升高血壓。
   • 心房鈉尿肽 (Atrial Natriuretic Peptide, ANP) 和腦鈉尿肽 (Brain Natriuretic Peptide, BNP)：
     • 機制：當心房或心室壁受到血容量增加的過度擴張時釋放。
     • 作用：ANP 和 BNP 作用於腎臟，促進鈉和水的排泄，降低血容量。它們還能抑制腎素、醛固酮和 ADH 的釋放，並可能直接引起血管舒張，從而降低血壓。

(二) 影響血壓的膳食因子,並說明可能的原因 (15分)

飲食是影響血壓的重要非藥物性因素。多種膳食成分可以影響血壓，主要包括：

1. 鈉 (Sodium, Na)：

   • 影響：攝取過多鈉是導致高血壓最主要的膳食因素之一。
   • 原因：
     • 體液平衡：鈉是細胞外液中最主要的陽離子，其攝取量直接影響細胞外液滲透壓。攝取過多鈉會導致體內保有更多水分，增加血容量，進而升高血壓。
     • 血管平滑肌反應：長期高鈉攝取可能使血管對兒茶酚胺（如腎上腺素）的反應性增強，導致血管收縮，升高血壓。
     • 內皮功能：高鈉飲食可能損害血管內皮功能，影響一氧化氮 (NO) 的生成和釋放，NO 是重要的血管舒張物質，其減少會導致血管收縮。
     • 鈉-鈣交換：高鈉攝取可能增加細胞內鈣離子濃度，促進血管平滑肌收縮。
   • 食物來源：加工食品（如醃漬品、罐頭、零食）、醬料、速食、餐館食物。

2. 鉀 (Potassium, K)：

   • 影響：攝取充足的鉀有助於降低血壓，尤其對於高鈉飲食者。
   • 原因：
     • 鈉-鉀幫浦：鉀是細胞內主要的陽離子，與鈉離子共同維持細胞內外離子的平衡。鉀能促進腎臟排出多餘的鈉和水分，平衡體液。
     • 血管舒張：鉀離子可以通過多種機制促進血管舒張，包括增強血管內皮細胞釋放 NO，以及直接鬆弛血管平滑肌。
     • 調節血管張力：鉀可能影響血管平滑肌細胞的離子通道，降低其興奮性，減少血管收縮。
   • 食物來源：水果（如香蕉、哈密瓜）、蔬菜（如菠菜、馬鈴薯、番茄）、豆類、乳製品。

此題考查對第二型糖尿病治療藥物機制及其相關荷爾蒙的理解，特別是 GLP-1 的作用和 DPP-4 抑制劑的原理。

DPP-4 inhibitor 與 GLP-1 全名

• DPP-4 inhibitor:
  • 全名：Dipeptidyl peptidase-4 inhibitor (二肽基肽酶-4 抑制劑)
• GLP-1:
  • 全名：Glucagon-like peptide-1 (升糖素樣胜肽-1)

DPP-4 以及 GLP-1 的生理作用

1. GLP-1 (Glucagon-like peptide-1) 的生理作用

GLP-1 是一種腸泌素 (incretin)，由腸道 L 細胞在進食後分泌，在調節血糖方面扮演重要角色。其主要生理作用包括：

• 促進胰島素分泌 (Glucose-dependent insulin secretion)：
  • GLP-1 能刺激胰臟 β 細胞分泌胰島素。此作用是葡萄糖濃度依賴性的，意味著只有在血糖升高時，GLP-1 才會顯著促進胰島素分泌，因此低血糖的風險較低。
• 抑制升糖素分泌 (Glucagon suppression)：
  • GLP-1 可以抑制胰臟 α 細胞分泌升糖素。升糖素的作用是升高血糖（通過促進肝臟糖質新生和肝醣分解），因此抑制升糖素有助於降低餐後血糖。
• 延緩胃排空 (Delayed gastric emptying)：
  • GLP-1 能減緩胃內容物排入小腸的速度。這有助於減緩餐後葡萄糖的吸收，使血糖升高更平緩，並增加飽足感。
• 促進胰臟 β 細胞增生與存活 (β-cell proliferation and survival)：
  • 動物實驗和細胞研究顯示，GLP-1 可能具有促進胰臟 β 細胞增生、減少其凋亡的作用，這對維持胰島素分泌功能至關重要。
• 中樞神經系統作用：
  • GLP-1 在大腦中也具有作用，可能影響食慾和飽足感，有助於體重控制。

2. DPP-4 (Dipeptidyl peptidase-4) 的生理作用

DPP-4 是一種廣泛存在於人體內的酵素，它在多種生理過程中發揮作用，其中一個重要功能是降解腸泌素。

此題考查對抗氧化酵素系統的理解，特別是清除超氧自由基的機制以及這些酵素所需的礦物質輔因子。

各種抗氧化酵素系統清除超氧自由基 (O₂⁻ → H₂O₂ → H₂O) 的機制過程

人體內存在多種抗氧化酵素系統，它們協同作用以清除有害的活性氧 (Reactive Oxygen Species, ROS)，其中超氧自由基 (superoxide radical, O₂⁻) 是最常見的一種。O₂⁻ 的清除過程通常涉及以下幾個主要的酵素系統：

1. 超氧化物歧化酶 (Superoxide Dismutase, SOD)：

   • 機制：SOD 是清除 O₂⁻ 的第一道防線。它能催化 O₂⁻ 的歧化反應，將兩個 O₂⁻ 分子轉化為一個氧分子 (O₂) 和一個過氧化氫分子 (H₂O₂)。
     $2\text{O}_2^- + 2\text{H}^+ \xrightarrow{\text{SOD}} \text{H}_2\text{O}_2 + \text{O}_2$
   • 三種主要的 SOD：
     • Cu/Zn-SOD (SOD1)：存在於細胞質中，是最主要的 SOD 形式。
     • Mn-SOD (SOD2)：存在於粒線體中，負責清除粒線體產生的 O₂⁻。
     • EC-SOD (SOD3)：存在於細胞外液，如血漿和細胞外基質中。

2. 過氧化氫酶 (Catalase, CAT)：

   • 機制：CAT 是一種效率極高的酵素，主要存在於過氧化物酶體 (peroxisomes) 和細胞質中。它能催化 H₂O₂ 分解為水 (H₂O) 和氧分子 (O₂)。
     $2\text{H}_2\text{O}_2 \xrightarrow{\text{CAT}} 2\text{H}_2\text{O} + \text{O}_2$
   • 重要性：H₂O₂ 本身雖然不如 O₂⁻ 活躍，但仍具有一定的氧化損傷能力，且在某些情況下（如 Fenton 反應）可與金屬離子反應生成更具破壞性的氫氧自由基 (•OH)。CAT 有效地將 H₂O₂ 分解。

3. 穀胱甘肽過氧化物酶 (Glutathione Peroxidase, GPx)：

   • 機制：GPx 是一類依賴硒 (Selenium) 的酵素，廣泛存在於細胞質和粒線體中。它能將 H₂O₂ 轉化為水 (H₂O)，同時將還原型穀胱甘肽 (GSH) 氧化為氧化型穀胱甘肽 (GSSG)。
     $2\text{GSH} + \text{H}_2\text{O}_2 \xrightarrow{\text{GPx}} \text{GSSG} + 2\text{H}_2\text{O}$