109 年 國立臺灣大學獸醫學系碩士班乙組《微生物學（B）》

本題主要考驗學生對常見人畜共通疾病及其病原的連結能力。需要熟悉細菌學中重要病原體及其引起的疾病。

解題思路：
逐一審視疾病名稱，並回憶其對應的病原。若不確定，可將所有病原及其可能引起的疾病列出，再進行配對。

1. Fowl cholera (禽霍亂)：典型由雞的敗血症病原引起，為 $Pasteurella$ 屬，最常見的是 $Pasteurella$ $multocida$ (C)。
2. Fowl typhoid (禽傷寒)：由 $Salmonella$ 屬引起，具特異性，為 $Salmonella$ $Gallinarum$ (E)。
3. Bubonic plague (鼠疫)：著名的三大傳染病之一，由 $Yersinia$ $pestis$ (A) 引起。
4. Coryza (雞鼻炎)：常見於家禽，由 $Avian$ $Metapneumovirus$ 等引起，但在此題的選項中，與呼吸道疾病相關且常被提及的是 $Bordetella$ $avium$ (G) (雖然 $P. multocida$ 也能引起呼吸道症狀，但 C 已用於禽霍亂)。$Bordetella$ $avium$ 曾被稱為 $Alcaligenes$ $faecalis$ 或 $Bordetella$ $bronchiseptica$ 的禽類變種，引起雞隻的呼吸道疾病。

本題考驗學生對細菌重要毒力因子——第三型分泌系統(T3SS)的理解。

核心觀念： 第三型分泌系統是一種蛋白質複合體，能直接將效應蛋白(effector proteins)注射到宿主細胞質中，干擾宿主細胞的正常生理功能，進而促進細菌的感染。

詳解：
第三型分泌系統(Type III Secretion System, T3SS)是一種結構複雜、高度保守的蛋白質機器，廣泛存在於許多革蘭氏陰性菌中，被視為一種「注射器」(injectisome)。它的主要功能是將細菌的效應蛋白(effector proteins)直接從細菌細胞質注射到鄰近的宿主細胞質中。

T3SS 的結構類似於革蘭氏陰性菌外膜和細胞壁中的分泌通道，包含一個基體(basal body)嵌入雙層膜，一個鉤狀結構(hook)連接基體，以及一個針狀結構(needle-like filament)伸出細胞外。當 T3SS 感測到與宿主細胞的接觸時，會啟動分泌過程。

本題考驗學生對細菌群體行為調控機制——數量感應(quorum sensing)的理解。

核心觀念： 數量感應是一種細菌之間透過分泌和偵測信號分子來協調群體行為的通訊機制，當細菌密度達到一定閾值時，才會啟動特定的基因表達。

詳解：
細菌的數量感應(Quorum Sensing, QS)是一種細胞密度依賴性的通訊系統，使細菌能夠監測其種群密度，並在達到特定閾值（即「足夠的數量」，quorum）時，協調一致地調節基因表達。這個過程主要依賴於細菌分泌、釋放到環境中的信號分子（autoinducers）的累積，以及這些信號分子與細胞表面或細胞內受體的結合。

數量感應系統通常包含三個主要組件：

1. 信號分子 (Autoinducers)： 這些分子由細菌自身合成並釋放。不同種類的細菌使用不同的信號分子，常見的有：
   • N-acyl homoserine lactones (AHLs)： 主要由革蘭氏陰性菌產生，通常在細胞外累積。
   • Autoinducing peptides (AIPs)： 主要由革蘭氏陽性菌產生，通常需要 ABC 轉運蛋白分泌。
   • Autoinducer-2 (AI-2)： 一種較為通用的信號分子，被多種細菌（包括革蘭氏陽性和陰性菌）產生和響應，被認為是跨物種通訊的關鍵。

本題考驗學生對細菌細胞壁重要成分——脂多醣體(Lipopolysaccharide, LPS)結構的理解。

核心觀念： LPS 是革蘭氏陰性菌外膜的主要成分，由三部分組成：脂質 A (Lipid A)、核心寡醣 (Core oligosaccharide) 和 O 抗原 (O antigen)。

詳解：
脂多醣體 (Lipopolysaccharide, LPS) 是革蘭氏陰性菌外膜的主要組成成分，也是一種強的內毒素 (endotoxin)。它對細菌的結構完整性至關重要，並在細菌與宿主免疫系統的相互作用中扮演關鍵角色。LPS 可以大致分為三個主要的結構區域：

1. 脂質 A (Lipid A)：
   • 這是 LPS 的疏水性部分，錨定在細菌外膜的脂質雙層中。
   • 它由一個葡萄糖胺二糖骨架構成，該骨架與脂肪酸酯化或醚化連接。
   • 脂質 A 是 LPS 的內毒素活性中心，能夠激活宿主的免疫反應，如引起發燒、炎症反應、休克等。

本題考驗學生對細菌生長曲線的理解，包括繪製、各階段的意義及影響因素。

核心觀念： 細菌在液體培養基中進行週期性生長，其生長速率會經歷延滯期、對數期、靜止期和衰亡期。將細菌數量的對數值對時間繪製，可以清楚地呈現這些階段。

詳解：
假設將細菌接種到足夠的液態培養基中，並進行震盪培養（提供氧氣和均勻分佈），細菌的生長曲線通常會呈現以下四個階段：

繪製生長曲線：

• X 軸： 時間 (小時)
• Y 軸： 細菌數量的對數 (log of bacterial number)，例如 log$_{10}$(CFU/mL) 或 log$_{10}$(OD$_{600}$)。
• 曲線形狀： 呈現典型的 S 型（或稱sigmoid 型）。

(請注意：由於此處無法實際繪製圖像，以下將以文字描述曲線的形狀和各階段的意義)

細菌生長曲線的四個時期及其意義：

1. 延滯期 (Lag Phase)：

   • 曲線表現： 在接種初期，細菌數目的對數變化不大，幾乎維持平緩。
   • 意義： 細菌剛進入新的環境（培養基），需要時間適應。在此期間，細菌並非不活躍，而是進行細胞質的合成、酶的誘導、細胞器（如核糖體）的合成，為接下來的快速分裂做準備。細胞體積可能增大，但細胞分裂速率非常低或尚未開始。

2. 對數期 (Log Phase) 或指數期 (Exponential Phase)：

   • 曲線表現： 細菌數目呈指數級增長，在對數座標圖上表現為一條陡峭的直線。
   • 意義： 細菌處於最佳生長狀態。細胞分裂的速率最快，且所有細胞都處於活躍分裂狀態，世代時間 (generation time) 達到最短。

本題考驗學生對細菌幾種重要結構的認識及其功能。

核心觀念： 細菌具有多種結構，這些結構在細菌的生存、運動、附著、防禦和物質運輸等方面發揮著關鍵作用。

詳解：
以下是細菌幾種重要結構的功能說明：

1. Capsule (莢膜)：

   • 功能： 莢膜是位於細菌細胞壁外的一層黏滑的、通常為多醣組成的結構（部分細菌為蛋白質）。
   • 主要作用：
     • 防禦： 抵抗宿主的吞噬作用（phagocytosis），莢膜可以阻止吞噬細胞（如巨噬細胞）識別和吞噬細菌，是重要的毒力因子。
     • 附著： 幫助細菌附著到宿主組織表面或無生命物體表面，有利於形成生物膜 (biofilm)。
     • 防止脫水： 減少水分流失，提高對乾燥環境的耐受性。
     • 營養來源： 在某些情況下，莢膜的多醣可以被細菌分解利用作為營養。

2. Pili (菌毛)：

   • 功能： 菌毛是覆蓋在細菌表面、比鞭毛短而細的蛋白質絲狀結構。
   • 主要作用：
     • 附著 (Adhesion)： 這是菌毛最主要的功能，特別是「性菌毛」(sex pili) 或稱 F 菌毛，可以附著到宿主細胞表面，幫助細菌定殖。
     • 結合： 參與細菌之間的結合，有助於形成生物膜。
     • 運動 (Twitching motility)： 部分菌毛（如 Type IV pili）可以通過伸長和收縮實現一種稱為「抽搐運動」(twitching motility) 的運動方式。
     • 遺傳物質轉移： 性菌毛參與細菌的接合生殖 (conjugation)，傳遞質體 (plasmid) 或其他遺傳物質。

3. Flagella (鞭毛)：

   • 功能： 鞭毛是細長的、鞭狀的蛋白質結構，從細菌細胞表面伸出，主要用於細菌的運動。
   • 主要作用：

核心觀念
本題測驗對病毒鑑定常用技術的全貌與原理的掌握，重點在於了解「形態學、分子生物學、免疫學」三大方向的檢測方法，以及各自的適用情境與限制。

---

1. 病毒形態學檢測（Electron Microscopy, EM）

方法	原理	優點	缺點
傳統負染電子顯微鏡	以負染劑（如磷酸鹽）包覆樣本，使病毒顆粒在電子束下呈現高對比度，觀察形態與大小。	可直接觀測病毒形態、大小、外殼結構；不需事先知道病毒種類。	需要高成本設備與熟練操作；靈敏度較低（約 $10^5$ PFU/mL）。
冷凍電子顯微鏡 (Cryo‑EM)	樣本快速凍結保持原始結構，提供高分辨率三維結構資訊。	可解析亞奈米級結構，適合新興或未知病毒。	設備昂貴、樣本前處理複雜。

為什麼使用：形態學檢測是病毒鑑定的第一步，可快速篩選是否為病毒感染，特別在未知病毒爆發時，提供初步線索。

---

2. 核酸檢測（Molecular methods）

方法	原理	優點	缺點
聚合酶鏈反應 (PCR / RT‑PCR)	透過特異性引子擴增病毒 DNA 或逆轉錄後的 cDNA。	高靈敏度（$10^{−1}$–$10^{−2}$ PFU/mL）；可定量；快速（數小時）。	需已知病毒基因序列；引子設計不當易產生偽陽性。
即時定量 PCR (qPCR)	在 PCR 同時加入螢光探針或染料，實時監測擴增曲線，計算 Ct 值作為病毒量指標。	可提供病毒載量資訊；自動化程度高。	同上，需要特異性探針。
核酸序列測定 (Sanger / Next‑Generation Sequencing, NGS)	直接測序樣本中全部核酸，藉由比對資料庫鑑定病毒種類與基因型。	可發現新型變異株；不受引子限制。	成本較高、資料分析耗時。
等位基因特異性 PCR (Allele‑specific PCR)	針對已知突變位點設計引子，快速分辨不同基因型。	針對已知變異快速篩選。	只能檢測已知變異。

為什麼使用：核酸檢測是目前最常用、最靈敏的病毒鑑定方法，特別適合需要快速、定量結果的臨床診斷與流行病學調查。

---

3. 免疫學檢測（Serology & Antigen detection）

方法	原理	優點	缺點

核心觀念
本題考查病毒感染的兩大類型──**急性（acute）與持續性（persistent）**感染的概念、臨床表現、病毒與宿主的相互作用機制，以及兩者在診斷與防治上的差異。理解此題須能以「病毒複製與清除的時間動態」來區分兩者，並說明為何某些病毒會選擇持續潛伏或慢性複製。

---

(a) 病毒急性感染 (Acute Infection)

1. 定義：病毒在宿主細胞內快速大量複製，導致短暫且明顯的症狀，隨後宿主免疫系統或治療將病毒清除，感染期一般於數天至數週內結束。

2. 特徵

   • 高峰複製：病毒載量在感染初期迅速升高，呈指數增長 $\displaystyle V(t)=V_0 e^{rt}$（$r$ 為複製速率），在症狀出現前已達最高值。
   • 明顯臨床症狀：如發熱、咳嗽、腸胃炎等，症狀與病毒載量同步。
   • 免疫清除：細胞免疫（CTL）及體液免疫（抗體）快速發揮作用，使病毒載量呈指數衰減 $\displaystyle V(t)=V_{\max} e^{-kt}$（$k$ 為清除速率）。
   • 疾病結果：大多為自限性，患者恢復完整；少數情況因過度免疫反應（例如流感引起的細胞因子風暴）致死亡。

3. 代表病毒：流感病毒、腸病毒、呼吸道合胞病毒、腸炎性大腸桿菌（致病型）等。

---

(b) 病毒持續性感染 (Persistent Infection)

1. 定義：病毒在宿主內長期存留，複製速率相對較低或呈間歇性，宿主免疫系統未能完全清除，感染可持續數月、數年，甚至終身。依照病毒是否持續產生可分為**慢性（chronic）與潛伏（latent）**兩種形式。

2. 特徵

   • 低水平或間歇複製：病毒載量在血液或組織中維持在低平衡值 $V_{\text{steady}}$，或在特定刺激下重新活化。
   • 臨床隱匿或漸進：許多感染者無明顯症狀（如乙型肝炎病毒攜帶者），但隨時間可能引發慢性肝炎、肝硬化或癌症。
   • 免疫逃逸機制：
     • 基因突變/變異：逃避免疫辨識（如HIV 高變異率）。
     • 整合宿主基因組：如皰疹病毒、HPV，在細胞內以潛伏形式存在。
     • 抑制宿主抗病毒反應：病毒蛋白抑制干擾素路徑、阻斷 MHC 表達等。
   • 疾病結果：可導致慢性炎症、組織破壞、腫瘤形成（HPV → 子宮頸癌；HBV/HCV → 肝細胞癌）。

考點概述

此題測驗的是 貓科動物的冠狀病毒（FCoV）與其臨床疾病，核心在於：

1. FCoV 兩大生物型——腸道型（FECV）與致命型（FIPV）。
2. FIP（貓傳染性腹膜炎） 的兩種臨床表現：濕性（積液型）與乾性（非積液型）。
3. 其 傳播途徑、致病機制、診斷要點與臨床症狀。

---

完整解題過程

1. 先辨認題目要求的「disease(s)」

題目問：「請描述由冠狀病毒引起的貓疾病（10%）」，因此須列舉所有已知且與冠狀病毒相關的貓疾病，並說明其臨床特徵、致病機制與診斷要點。

2. 冠狀病毒在貓的分類

• Feline coronavirus (FCoV) 屬於 Alphacoronavirus，RNA 單鏈正鏈，基因組約 $27\text{–}32$ kb。
• 依臨床表現與基因變異分為兩個生物型（biotype）：
  • FECV（Feline Enteric Coronavirus）：主要在腸道定植，引起輕度或無症狀的腹瀉。
  • FIPV（Feline Infectious Peritonitis Virus）：由 FECV 在宿主體內經突變獲得巨噬細胞嗜性，導致系統性免疫病變，即 貓傳染性腹膜炎（FIP）。

3. FECV（腸道型）

• 傳染方式：口糞途徑（粪口傳染），高密度飼養環境易爆發。
• 臨床表現：短暫腹瀉，常自行緩解；部分貓可能無症狀，是病毒庫的隱蔽宿主。
• 診斷：糞便 RT‑PCR 檢測；血清抗體陽性率高，但不等同於發病。

4. FIPV（致命型）——貓傳染性腹膜炎（FIP）

FIP 是 FCoV 的突變體，常見於 6 個月至 2 歲的年輕貓，免疫系統未成熟或受到壓力（如疫苗接種、手術、壓力）時易發病。依病理表現分為兩型：

形式	病理特徵	臨床症狀

本題核心觀念
此題屬名詞解釋，考查的是寄生蟲學與寄生蟲生活史的關鍵概念，包含寄生關係的必需性、宿主範圍、特定疾病名稱以及寄生蟲形態學特徵。掌握「必需寄生蟲」與「可兼性宿主」的差異、特定寄生蟲病的流行與傳播方式，以及螺旋形態描述（amphidelphic）和囊蚴階段（metacercariae）的意義，都是本題的重點。

---

(a) Obligatory parasite

解釋
Obligatory parasite（必需寄生蟲）指的是其整個生命週期必須在活體宿主內完成的寄生生物。這類寄生蟲無法在宿主以外的環境中存活、發育或繁殖，必須依賴宿主提供營養與保護才能完成卵、幼蟲、成蟲等各階段。

為何如此定義

• 若寄生蟲在宿主外能完成全部或大部分發育，則屬於 facultative parasite（兼性寄生蟲）。
• 必需寄生蟲的例子包括 Plasmodium spp.（惡性瘧原蟲）、Triatominae（克氏黴蟲） 等，牠們的卵或孢子必須在宿主血液或組織中發育。

【答案】必需寄生蟲是指其生命週期全程必須寄生於活體宿主，無法在宿主外獨立存活或完成發育。

---

(b) Paratenic host

解釋
Paratenic host（兼性宿主或過渡宿主）是一種不參與寄生蟲發育的宿主，寄生蟲在其中僅作暫時儲存或傳送，未發生形態學變化。寄生蟲可在此宿主內存活較長時間，待其被捕食者（最終宿主）吞食後，才會進一步發育。

為何重要

• 兼性宿主增加寄生蟲的傳播範圍與機會，尤其在食物鏈較長的生態系統中。
• 常見於 蠕蟲（例如魚類的魚蟲）、阿米巴 等，兼性宿主通常是小型動物或無脊椎動物。

【答案】兼性宿主是指寄生蟲在其中不發育、僅作暫時儲存的宿主，待被最終宿主捕食後才繼續其發育週期。

---

(c) Dourine

解釋
Dourine（驢血熱）是一種由 Trypanosoma equiperdum 引起的性傳播性螺旋體病，主要感染馬科動物（

本題考驗學生對犬心絲蟲 ($Dirofilaria$ $immitis$) 生活史及致病機轉的理解。

核心觀念： 心絲蟲的生活史涉及蚊子作為傳播媒介，以及犬隻作為最終宿主。其致病主要影響心臟和肺血管系統。

詳解：

一、 心絲蟲 ($Dirofilaria$ $immitis$) 的生活史 (6分)

心絲蟲的生活史是一個複雜的過程，需要蚊子作為傳播媒介，以及犬隻（或其他哺乳動物，如貓、貂、狐狸等，人類也可被感染但通常非最終宿主）作為終宿主。

1. 蚊子吸血感染：

   • 雄蚊或雌蚊（通常是雌蚊，因需要血液餵養卵）在吸取感染犬隻的血液時，會吸入血液中的微絲蚴 (microfilariae)。
   • 微絲蚴在蚊子體內經過約 10-14 天的發育，轉變為具有感染性的第三期幼蟲 (L3 larva)。此發育過程受溫度影響，最適溫度約在 25-30°C。

2. 蚊子傳播感染：

   • 當具有感染性的第三期幼蟲在蚊子體內成熟後，會移行至蚊子的口器。
   • 當該蚊子再次叮咬健康的犬隻時，這些第三期幼蟲會從蚊子的口器移行至犬隻的皮膚，進入叮咬的傷口。

3. 幼蟲在犬隻體內的發育：

   • 第三期幼蟲進入犬隻皮下組織後，會迅速發育成第四期幼蟲 (L4 larva)。
   • 第四期幼蟲約在 3-4 個月後，移行至犬隻的血管系統，特別是肺動脈。
   • 在肺動脈內，幼蟲繼續發育為成蟲 (adult worms)，通常需要 6-7 個月。

4. 成蟲在心臟和肺動脈的寄生：

   • 成蟲主要寄生在犬隻的右心房、右心室以及肺動脈。
   • 成蟲的壽命可達 5-7 年。

5. 微絲蚴的產生與釋出：

   • 成熟的成蟲（雌雄蟲配對）會產生微絲蚴。
   • 微絲蚴通常在血液循環中發現，並在感染犬隻的血液中存在約 2-3 年，等待蚊子吸血將其帶走，完成生活史循環。

二、 對感染動物所造成的致害 (4分)

心絲蟲感染對動物造成的傷害主要與成蟲寄生在心臟和肺動脈，以及微絲蚴引起的問題有關：

1. 心肺系統損害：
   • 成蟲的物理阻塞： 大量成蟲聚集在心臟和肺動脈，會阻塞血流，增加心臟負荷，導致肺動脈高壓。這會引起心臟結構的改變（如右心室肥大、擴張）和功能損害。

本題考驗學生對經食物感染的寄生蟲的認識，包括其生活史和致病性。每種寄生蟲需說明生活史與致害，共 5 分。

核心觀念： 許多寄生蟲可透過食用受污染的食物（如未煮熟的肉類、不潔的蔬菜水果、受污染的水）而感染人類或動物。

詳解：

以下舉出兩種常見的經食物感染的寄生蟲，並說明其生活史及致害：

寄生蟲一：豬肉絛蟲 ($Taenia$ $solium$)

• 生活史 (約 2.5 分)：

  1. 感染來源： 人類是豬肉絛蟲的唯一終宿主。感染發生於食用未經徹底煮熟、含有發育中的囊尾蚴 (cysticerci) 的豬肉。
  2. 囊尾蚴在腸道發育： 進入人體消化道後，豬肉中的囊尾蚴在胃液和膽汁的作用下，頭節 (scolex) 伸出，並附著於人體小腸壁。
  3. 成蟲發育： 囊尾蚴在小腸內發育成具有三個輩節 (proglottids) 的成蟲，並逐漸增長，可達 2-7 米長。成蟲的頭節有 4 個吸盤和一圈鉤刺（這是區別於牛肉絛蟲的重要特徵）。
  4. 蟲卵隨糞便排出： 成蟲的後輩節成熟後，內含大量蟲卵，會從人體糞便中排出。蟲卵可以在環境中存活一段時間。
  5. 豬隻感染： 豬隻食入被蟲卵污染的食物或水，蟲卵在豬的消化道內孵化，釋放出六鉤蚴 (oncospheres)。
  6. 六鉤蚴穿透腸壁： 六鉤蚴會穿透豬的腸壁，進入血液循環，並移行至豬的肌肉組織，發育成囊尾蚴。

• 致害 (約 2.5 分)：

  1. 腸道寄生： 成蟲寄生於人體小腸，可能引起消化不良、腹痛、腹瀉、噁心、體重減輕、頭痛、頭暈等症狀。部分感染者可能無明顯症狀。
  2. 囊尾蚴病 (Cysticercosis)： 這是豬肉絛蟲感染最嚴重的形式，發生於人類誤食蟲卵（而非囊尾蚴）時。人類成為中間宿主。
     • 神經囊尾蚴病 (Neurocysticercosis)： 若蟲卵進入人體，六鉤蚴穿透腸壁，進入血液循環，並移行至腦部、脊髓等中樞神經系統。囊尾蚴在腦部生長，可引起癲癇（最常見）、頭痛、神經學症狀、認知障礙，甚至死亡。這是豬肉絛蟲感染最主要的致病方式和公共衛生問題。
     • 肌肉、皮下囊尾蚴病： 囊尾蚴也可寄生於肌肉、皮下組織，形成結節。

寄生蟲二：中華肝吸蟲 ($Clonorchis$ $sinensis$)

• 生活史 (約 2.5 分)：
  1. 感染來源： 人類感染通常是食用了未煮熟的淡水魚，這些淡水魚含有感染性的囊蚴 (metacercariae)。