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114年:醫學一(2)

游離態的膽固醇在小腸上皮細胞最主要是經由下列何種方式吸收？

A初級主動運輸（ primary active transport ）
B次級主動運輸（ secondary active transport ）
C擴散作用（ diffusion ）
D內吞作用（ endocytosis ）

詳細解析

本題觀念：

本題考查的是小腸上皮細胞吸收脂質（特別是游離膽固醇）的機制。 膽固醇屬於脂溶性物質，其在腸道的吸收過程與水溶性營養素（如葡萄糖、胺基酸）截然不同。雖然現代醫學發現了特定的膽固醇轉運蛋白（NPC1L1），但在生理學考試的分類中，其跨膜機制通常被歸類為擴散作用（Diffusion）（包含簡單擴散或協助擴散），以區別於耗能的主動運輸或大分子的內吞作用。

選項分析

  • A. 初級主動運輸（Primary active transport）：

    • 錯誤。初級主動運輸是指直接利用 ATP 水解產生的能量，將物質逆濃度梯度運輸（例如 Na+−K+Na^{+}-K^{+} pump）。
    • 膽固醇的吸收並不直接消耗 ATP 來驅動跨膜幫浦。

  • B. 次級主動運輸（Secondary active transport）：

    • 錯誤。次級主動運輸是利用離子（通常是 Na+Na^{+}）的濃度梯度來驅動另一種物質的運輸（例如葡萄糖透過 SGLT1 吸收）。
    • 膽固醇的吸收並不依賴 Na+Na^{+} 梯度耦合。

  • C. 擴散作用（Diffusion）：

    • 正確。
    • 傳統生理觀點：膽固醇是脂溶性分子，被膽鹽乳化形成**微膠粒（Micelles）**後，運送至小腸絨毛的靜水層（unstirred water layer）。在刷狀緣（brush border）處，游離膽固醇從微膠粒中釋出，順著濃度梯度穿過細胞膜的磷脂雙分子層進入細胞。這種順濃度梯度的移動屬於擴散作用。
    • 現代分子觀點：雖然發現了關鍵轉運蛋白 Niemann-Pick C1-Like 1 (NPC1L1) 負責膽固醇的攝入，但 NPC1L1 被認為是協助膽固醇跨膜的「通道」或「載體」，促進其順濃度梯度進入細胞（即協助擴散 Facilitated Diffusion）。由於協助擴散仍屬於擴散作用的一種（被動運輸），且不屬於主動運輸，因此在選項中「擴散作用」是最佳描述。

  • D. 內吞作用（Endocytosis）：

    • 錯誤。
    • 雖然在細胞生物學層次上，NPC1L1-膽固醇複合體可能會經歷內吞循環（endocytic recycling），但在傳統消化生理學的考試分類中，內吞作用通常指大分子物質（如嬰兒吸收母乳中的抗體）或特定顆粒（如血液中 LDL 透過 LDL受體吸收）的攝入方式。
    • 對於飲食中的「游離態膽固醇」進入小腸上皮細胞這一過程，考試重點在於其從微膠粒釋出後跨越細胞膜的機制，這主要被歸類為擴散（相較於胞吞）。

答案解析

飲食中的膽固醇（Cholesterol）與膽鹽、磷脂質形成微膠粒（Micelles），將膽固醇運送至小腸絨毛的刷狀緣。由於膽固醇具有脂溶性，游離態膽固醇可以順著濃度梯度（從高濃度的微膠粒介面到低濃度的細胞內），透過擴散作用（包含單純擴散與 NPC1L1 介導的協助擴散） 進入小腸上皮細胞。這與需要 ATP 或鈉離子梯度的水溶性營養素（葡萄糖、胺基酸）吸收方式形成對比。故本題選 (C) 擴散作用。

核心知識點

  1. 脂質吸收機制：

    • 短鏈/中鏈脂肪酸：水溶性較高，可直接簡單擴散進入細胞，並擴散進入微血管。
    • 長鏈脂肪酸、單酸甘油酯、膽固醇：需形成微膠粒（Micelles），運至刷狀緣後，經擴散作用（或蛋白質協助擴散）進入細胞。
    • 細胞內運送：在細胞內重新再脂化（Re-esterification），與載脂蛋白（Apo B-48）組裝成乳糜微粒（Chylomicron）。
    • 離開細胞：乳糜微粒經由胞吐作用（Exocytosis） 進入乳糜管（淋巴系統）。

  2. 關鍵蛋白質 NPC1L1：

    • 位於小腸刷狀緣，負責膽固醇的攝入。
    • 臨床藥理：Ezetimibe 是 NPC1L1 的抑制劑，通過阻斷此蛋白來減少腸道對膽固醇的吸收，用於治療高血脂症。

參考資料

  1. Ganong's Review of Medical Physiology, 26th Edition. Chapter 26: Digestion, Absorption, and Nutritional Principles. (Lipid absorption described as passive diffusion/facilitated transport).
  2. Jia L, Betters JL, Yu L. Niemann-Pick C1-Like 1 (NPC1L1) Protein in Intestinal and Hepatic Cholesterol Transport. Annu Rev Physiol. 2011;73:239-259. (Discusses NPC1L1 mechanism).
  3. 高點醫護網 - 消化系統生理學解析 (Confirming local exam teaching of lipid absorption as diffusion).
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