Cholera toxin 與那個腸道上皮細胞受體結合後引起米湯狀（rice-water ）腹瀉？

本題觀念：

本題考查的是 霍亂毒素 (Cholera toxin, CT) 的致病機轉，特別是其進入腸道上皮細胞的分子機制。霍亂毒素屬於 AB5 型毒素，由一個具酶活性的 A 次單元 (Subunit A) 和五個負責結合的 B 次單元 (Subunit B) 組成。引起典型「米湯狀腹瀉 (rice-water stool)」的關鍵第一步，是毒素的 B 次單元與腸道細胞表面的特定受體結合。

選項分析

• A. LDL (low-density lipoprotein) receptor：

  • 錯誤。LDL 受體主要負責低密度脂蛋白的內吞作用，與膽固醇代謝有關。霍亂毒素並不透過此受體進入細胞。

• B. GM1 glycoprotein receptor：

  • 正確 (但在生化分類上需釐清)。
  • 霍亂毒素的 B 次單元 (CTB) 專一性結合的受體是 GM1。
  • 專業註解：嚴格來說，GM1 屬於 神經節苷脂 (Ganglioside)，這是一種含有唾液酸的醣脂 (Glycosphingolipid)，而非醣蛋白 (Glycoprotein)。但在考試選項中，關鍵字為 GM1。考題有時會將細胞表面的醣類受體統稱為 Glycoprotein receptor 或僅是分類上的語意寬鬆，考生應鎖定 "GM1" 作為霍亂毒素的專一性標誌。

• C. Toll-like receptor (TLR)：

  • 錯誤。TLR 是先天免疫系統的受體，負責辨識病原相關分子模式 (PAMPs)，如細菌的脂多醣 (LPS) 或鞭毛蛋白，主要引發發炎反應，而非霍亂毒素引起腹瀉的結合位點。

• D. HDL (high-density lipoprotein) receptor：

  • 錯誤。HDL 受體 (如 SR-BI) 涉及高密度脂蛋白的代謝與逆向膽固醇運輸，與霍亂毒素無關。

答案解析

霍亂毒素 (Cholera toxin) 引起腹瀉的分子機制如下：

1. 結合：毒素的 B 次單元 專一性結合至小腸上皮細胞刷狀緣上的 GM1 Ganglioside (選項稱 GM1 glycoprotein receptor)。
2. 內吞與運送：毒素複合體經內吞作用進入細胞，並逆向運送 (Retrograde transport) 至內質網 (ER)。
3. 活化：A 次單元 (CTA1) 釋放進入細胞質，催化 Gs protein 的 ADP-ribosylation。
4. 訊號放大：Gs protein 持續活化 Adenylate cyclase (AC)，導致細胞內 cAMP 濃度暴增。
5. 離子分泌：高濃度 cAMP 活化 Protein Kinase A (PKA)，進而磷酸化並開啟 CFTR (氯離子通道)，導致大量氯離子排出，水分子隨滲透壓流出，形成典型的米湯狀腹瀉。

因此，唯一符合霍亂毒素結合特性的選項是 B。

核心知識點

考生應複習以下 霍亂毒素 (Cholera Toxin) 的關鍵考點：

1. 毒素結構：AB5 toxin (1A + 5B)。
2. 受體 (Receptor)：GM1 ganglioside (神經節苷脂)。
3. 作用標的 (Target)：Gs protein (Gsα)。
4. 生化機制：ADP-ribosylation (ADP-核糖核酸化)，使 GTPase 活性喪失，Gs 持續活化。
5. 二級傳訊者：cAMP 上升。
6. 臨床症狀：無痛性、大量水瀉 (Rice-water stool)，導致脫水、代謝性酸中毒 (流失 Bicarbonate) 及低血鉀。

參考資料

1. Cholera toxin - Wikipedia: 詳細描述 CTB 次單元結合至腸道上皮細胞表面的 GM1 gangliosides。
2. Mechanism of action of cholera toxin: 說明 GM1 為受體及其後的 Gs-cAMP-CFTR 路徑。
3. Medical Microbiology (Murray et al.): 標準教科書關於 Vibrio cholerae 致病機制的章節。