114 年 國立臺灣大學獸醫學系碩士班乙組《免疫學（B）》

本題主要在探討免疫系統中，免疫器官的分類及其功能。

核心觀念： 免疫器官分為兩大類：一級免疫器官（Primary Immune Organs）和二級免疫器官（Secondary Immune Organs）。兩者的主要區別在於其在免疫細胞發育與成熟過程中所扮演的角色。

詳解：

• 一級免疫器官 (Primary Immune Organs):
  • 定義： 這些器官是免疫細胞（特別是淋巴球，B細胞和T細胞）發育、成熟和產生自身耐受（self-tolerance）的主要場所。在這裡，淋巴球學習辨識自身抗原，並排除或消除對自身組織有攻擊性的淋巴球。
  • 例子：
    • 在哺乳類動物中，骨髓（Bone Marrow）是一級免疫器官，B細胞在此處生成並成熟。胸腺（Thymus）是另一個重要的一級免疫器官，T細胞在此處生成、成熟並進行篩選。
    • 在鳥類中，法氏囊（Bursa of Fabricius）是B細胞成熟的場所。

本題主要探討先天性免疫系統辨識病原體的關鍵分子。

核心觀念： 病原相關分子模式（PAMPs）是微生物表面或內部普遍存在的、保守的分子結構，它們被先天性免疫系統的模式識別受體（Pattern Recognition Receptors, PRRs）所辨識，從而啟動免疫反應。

詳解：

• 病原相關分子模式 (Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs):
  • 定義： PAMPs 是由微生物（如細菌、病毒、真菌、寄生蟲）所特有或高度保守的分子結構。這些分子在病原體的功能上至關重要，因此在演化過程中不易變異。它們存在於微生物的細胞壁、細胞膜、核酸或鞭毛等部位。先天性免疫系統的細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞、中性球）表面的PRRs能夠識別這些PAMPs，並觸發後續的免疫反應，包括發炎、吞噬作用和細胞激素的釋放，以清除病原體。

本題在探討抗原的定義及其引發免疫反應的特性。

核心觀念： 抗原是能夠引發免疫反應的物質，而一個好的抗原需要具備特定的特性才能有效地刺激免疫系統。

詳解：

• 抗原 (Antigen):

  • 定義： 抗原（Antigen）是指任何能夠被免疫系統（特別是適應性免疫系統）識別，並能與其特異性分子（如抗體或T細胞受體）結合，進而引發免疫反應（如體液免疫或細胞免疫）的物質。抗原通常是外來物質，但自身組織的分子在特定情況下也可能成為自體抗原（autoantigens）。

• 良好抗原的特性 (Characteristics of a Good Antigen):
  一個能夠有效引發免疫反應的良好抗原，通常需要具備以下特性：

  1. 異源性 (Foreignness/Non-self): 抗原必須是身體自身免疫系統不熟悉或不具備的分子。免疫系統對自身成分通常具有免疫耐受性，因此高度的異源性是引發免疫反應的重要因素。
  2. 分子量 (Molecular Weight): 通常分子量較大的分子（大於10,000 Da，最好大於100,000 Da）較容易被免疫系統辨識並引發強烈反應。小分子量物質（如半抗原，haptens）本身無法引發免疫反應，需要與載體蛋白結合才能被辨識。

本題在探討單株抗體的定義、製造方法及其重要性。

核心觀念： 單株抗體是單一類型的抗體，由單一B細胞株產生，能特異性地辨識和結合抗原上的單一抗原決定基。其製造是生物技術的重要應用。

詳解：

• 單株抗體 (Monoclonal Antibody, mAb):

  • 定義： 單株抗體是指由單一B淋巴細胞克隆（clone）所產生的抗體。由於這些抗體來自同一個B細胞及其後代細胞，它們都具有相同的抗體結構，因此能夠特異性地辨識並結合抗原上的單一、特定抗原決定基（epitope）。這與傳統的多株抗體（polyclonal antibodies）不同，多株抗體是由多種不同的B細胞產生，能識別同一抗原上的多種不同抗原決定基。

• 單株抗體的製造方法 (Production of Monoclonal Antibodies):
  單株抗體最經典且廣泛使用的製造方法是雜交瘤技術（Hybridoma Technology），其步驟如下：

  1. 免疫動物 (Immunization): 首先將目標抗原注射到實驗動物（通常是小鼠）體內，以誘導其產生針對該抗原的抗體。
  2. 分離脾臟細胞 (Isolation of Spleen Cells): 待動物產生足夠的免疫反應後，取出其脾臟。脾臟富含產生抗體的B淋巴細胞。
  3. 製備骨髓瘤細胞 (Preparation of Myeloma Cells): 同時，準備一株癌化的B細胞，稱為骨髓瘤細胞（myeloma cell）。這些細胞具有無限增殖的能力，但通常無法分泌抗體，且在HAT培養基（hypoxanthine-aminopterin-thymidine）中無法存活。

本題在探討免疫細胞表面標記物的重要性及其在免疫學研究中的應用。

核心觀念： CD（Cluster of Differentiation）是國際上用於區分和識別免疫細胞表面標記物（分子）的一套標準命名系統，對於免疫細胞的分類、功能研究和診斷至關重要。

詳解：

• 免疫細胞的分化群 (Cluster of Differentiation, CD):

  • 定義： CD系統是免疫學領域中用於識別和分類免疫細胞表面分子的一套標準。這些表面分子通常是細胞膜上的蛋白質，它們在免疫細胞的發育、分化、活化、功能以及細胞間的相互作用中扮演著重要的角色。通過使用針對特定CD分子的抗體，研究人員可以精確地識別和分離不同類型的免疫細胞。CD命名法由國際細胞因子與細胞標記物命名委員會（International Society for Advancement of Cytometry, ISAC）的CD命名工作組（CD Nomenclature Sub-committee）負責制定和更新。

• 舉例一個免疫細胞的分化群分子 (Example of a CD Molecular Marker):

  • CD4:
    • 細胞類型： CD4 主要存在於輔助型 T 細胞（Helper T cells）的表面。它也存在於一部分調節性 T 細胞（Regulatory T cells）、單核細胞（Monocytes）、巨噬細胞（Macrophages）和樹突狀細胞（Dendritic cells）的表面，但其在輔助型 T 細胞上的表達水平最高且最具代表性。

本題探討過敏性接觸性皮膚炎的免疫機制、誘發因子與防治策略。

核心觀念： 過敏性接觸性皮膚炎是一種遲發型過敏反應（Type IV hypersensitivity），由細胞介導，涉及 T 細胞對特定化學物質的免疫反應。

詳解：

• 所牽涉的免疫現象 (Immune Phenomena Involved):
  過敏性接觸性皮膚炎是一種細胞介導的遲發型過敏反應（Type IV hypersensitivity），其主要免疫機制如下：

  1. 致敏階段 (Sensitization Phase): 當個體首次接觸到引起接觸性皮膚炎的化學物質（稱為致敏原，sensitizer）時，這些化學物質（通常是小分子量的半抗原）會滲透到皮膚的表皮層，並與皮膚中的蛋白質結合，形成完整的抗原。這些結合了化學物質的蛋白質被皮膚的抗原呈遞細胞（Antigen-Presenting Cells, APCs），特別是 Langerhans cells（一種樹突狀細胞），捕捉、處理並呈遞。
  2. 抗原呈遞與 T 細胞活化： APCs 攜帶這些抗原複合物移動到附近的淋巴結，將抗原呈遞給 T 淋巴球。特別是輔助型 T 細胞（CD4+ T cells）或細胞毒殺 T 細胞（CD8+ T cells）會被活化，產生記憶性 T 細胞。這個階段可能需要數天到數週。
  3. 再接觸階段 (Elicitation Phase): 當個體再次接觸到相同的致敏原時，先前產生的記憶性 T 細胞會迅速被再次活化。
  4. 發炎反應： 活化的 T 細胞（主要是細胞毒殺 T 細胞和輔助型 T 細胞）釋放出細胞激素（cytokines），這些細胞激素會吸引更多的免疫細胞（如巨噬細胞、嗜酸性球、嗜鹼性球）到皮膚局部，並直接或間接損傷皮膚細胞，導致局部出現紅腫、搔癢、水泡、滲液和脫屑等皮膚炎的典型症狀。這種反應通常在接觸致敏原後 24-72 小時出現，具有遲發性。

• 可能的過敏原 (Possible Allergens):
  接觸性皮膚炎的過敏原種類繁多，常見的有：

本題探討嗜酸性球的形態、成分、功能以及在免疫反應中的作用。

核心觀念： 嗜酸性球是一種重要的粒狀白血球，在抵抗寄生蟲感染和調節過敏反應中扮演關鍵角色。

詳解：

• 嗜酸性球 (Eosinophil):

  • 外型特徵： 嗜酸性球是一種大小約為 10-17 微米的粒狀白血球。其最顯著的特徵是細胞核通常呈雙葉狀（bilobed），如同眼鏡狀。細胞質中充滿了粗大、圓形且高度嗜酸性（容易被伊紅 eosin 染料染成紅色或粉紅色）的顆粒。這些顆粒是其名稱「嗜酸性」的由來。
  • 組成： 嗜酸性球的細胞質顆粒含有多種生物活性物質，主要包括：
    • 主要顆粒 (Major basic protein, MBP): 這是嗜酸性球顆粒中最豐富的蛋白質，具有強烈的殺死寄生蟲（特別是蠕蟲）的能力。
    • 嗜酸性陽離子蛋白 (Eosinophil cationic protein, ECP): 具有細胞毒性，能損傷寄生蟲、細胞和組織，也參與調節發炎反應。
    • 嗜酸性過氧化物酶 (Eosinophil peroxidase, EPO): 參與殺死病原體，並可能促進組織損傷。
    • 嗜酸性衍生神經毒素 (Eosinophil-derived neurotoxin, EDN): 具有神經毒性，也可能參與調節免疫反應。
    • 此外，顆粒還含有組織胺酶（histaminase）等，能中和某些發炎介質。

• 功能 (Functions):
  嗜酸性球的主要功能包括：

  1. 抵抗寄生蟲感染： 這是嗜酸性球最經典且重要的功能。

本題在探討如何檢測動物過去的感染史，特別是針對特定病原體（如流感病毒）。

核心觀念： 檢測動物過去是否感染過特定病原體，主要是通過偵測動物體內針對該病原體產生的特異性抗體。

詳解：

• 可使用的測定方法 (Methods for Measurement):
  最常用的方法是酶聯免疫吸附試驗 (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)，特別是間接 ELISA（Indirect ELISA）。其他方法如西方墨點法（Western Blot）或免疫螢光試驗（Immunofluorescence Assay）也可以用於確認，但 ELISA 因其靈敏度、特異性和易操作性而成為首選的篩檢工具。

• 原理 (Principle):
  間接 ELISA 的原理是利用抗體與抗原之間的高度特異性結合。

  1. 抗原包被： 首先，將特定病原體（例如，流感病毒的純化抗原或其關鍵蛋白）包被在微量盤（microplate）的孔底。
  2. 樣本加入： 然後，將待檢測動物的血清樣本加入這些包被了抗原的孔中。如果動物在過去感染過該病原體，其血清中就會產生針對該病原體的特異性抗體（例如，針對流感病毒的抗體）。這些抗體會與孔底的流感病毒抗原結合。
  3. 二抗加入： 接著，洗去未結合的成分，再加入一種標記有酵素（如辣根過氧化酶 HRP 或鹼性磷酸酶 AP）的第二種抗體。這種第二種抗體能夠識別並結合動物產生的特異性抗體（例如，一種抗動物 IgG 的二抗）。
  4. 顯色與定量： 最後，加入酵素的底物（substrate）。如果動物血清中存在特異性抗體，第二種標記的抗體就會附著在抗原-抗體複合物上，酵素會催化底物發生化學反應，產生可測量的顏色變化。

本題在探討自體免疫疾病的定義及其發生的潛在原因。

核心觀念： 自體免疫反應是指免疫系統錯誤地攻擊自身組織或細胞的現象，導致自體免疫疾病的發生。其成因複雜，涉及遺傳、環境和免疫調控失常等多重因素。

詳解：

• 自體免疫反應 (Autoimmunity):

  • 定義： 自體免疫反應是免疫系統失去對「自我」（self）與「非我」（non-self）辨識能力，進而對身體自身的細胞、組織或分子產生攻擊，引發病理過程的現象。正常的免疫系統能夠區分自身成分與外來病原體，並僅對外來物產生免疫反應，同時對自身成分保持免疫耐受（self-tolerance）。當這種耐受機制失效時，就會發生自體免疫反應。

• 可能發生的成因 (Possible Causes):
  自體免疫疾病的發生通常是多因素交互作用的結果，主要原因包括：

  1. 遺傳易感性 (Genetic Predisposition): 某些基因型會增加個體罹患自體免疫疾病的風險。
     • MHC 基因： 主要組織相容性複合體（MHC，在人類稱為 HLA）基因與自體免疫疾病的關聯性最強。特定的 HLA 等位基因（如 HLA-DR4 與類風濕性關節炎、HLA-B27 與僵直性脊椎炎）能更有效地呈現自身抗原給 T 細胞，或與自身抗原形成更穩定的複合物，從而打破免疫耐受。
     • 非 MHC 基因： 其他基因也參與調節免疫反應，如細胞因子基因、免疫球蛋白基因、補體基因、細胞凋亡相關基因等。這些基因的變異可能影響免疫細胞的功能、免疫調控或清除損傷細胞的能力。
  2. 環境因素 (Environmental Factors):
     • 感染： 病原體感染是重要的觸發因子。

本題在探討疫苗佐劑在增強疫苗免疫效果中的作用及其應用。

核心觀念： 佐劑是添加到疫苗中的物質，用於增強疫苗引發的免疫反應強度和持久性，從而提高疫苗的保護效果。

詳解：

• 佐劑 (Adjuvant) 的功能：
  佐劑添加到疫苗中的主要目的是增強免疫原性（immunogenicity），即增強疫苗引發的適應性免疫反應。其具體功能包括：

  1. 增強免疫原性： 佐劑可以通過多種機制提高疫苗的免疫原性：
     • 緩慢釋放抗原： 某些佐劑（如油乳劑）可以形成儲存庫，使抗原在注射部位緩慢釋放，延長抗原在體內的停留時間，增加與免疫細胞接觸的機會。
     • 招募免疫細胞： 佐劑可以引起局部發炎反應，吸引免疫細胞（如巨噬細胞、樹突狀細胞）聚集到注射部位，增加抗原被攝取和呈遞的機會。
     • 活化抗原呈遞細胞 (APCs)： 許多佐劑本身就具有 PAMPs 或能模擬 PAMPs，通過與 APCs 表面的 PRRs 結合，直接活化 APCs。活化的 APCs 會更有效地處理和呈遞抗原，並釋放細胞激素，進一步促進 T 細胞的活化和分化。
     • 誘導輔助性 T 細胞反應： 佐劑能促進 Th1 或 Th2 等輔助性 T 細胞的產生，這對於引導體液免疫或細胞免疫反應至關重要。
  2. 減少所需抗原量： 由於佐劑能增強免疫反應，因此可以減少疫苗中所需的抗原量，這對於抗原來源稀少或昂貴的疫苗（如重組蛋白疫苗）尤為重要。
  3. 延長免疫反應的持久性： 通過緩慢釋放抗原和增強免疫記憶的形成，佐劑有助於延長疫苗提供的保護時間。
  4. 改變免疫反應的類型： 某些佐劑能夠誘導特定類型的免疫反應（如 Th1 或 Th2 偏向），這對於不同類型病原體的疫苗設計很重要。

• 實際的例子 (Practical Examples):

  1. 氫氧化鋁 (Aluminum Hydroxide, Al(OH)3) / 磷酸鋁 (Aluminum Phosphate, AlPO4):