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115年:醫學一(1)

關於胃壁細胞（parietal cells）的運輸器在細胞膜表現位置，下列敘述何者最為適當？

AH+-K+-ATPase 位於細胞膜的底側面（basolateral membrane）
Banion exchanger 位於細胞膜的底側面（basolateral membrane）
Ccystic fibrosis transmembrane conductance regulator（CFTR）位於細胞膜的底側面（basolateral membrane）
Dpeptide transporter 1（PepT1）位於細胞膜的的頂端面（apical membrane）

詳細解析

本題觀念：

本題考查胃壁細胞（Parietal cells）分泌胃酸的細胞生理機制，特別是各種離子運輸蛋白（Transporters）在細胞膜極性（Polarity）上的分佈位置。

壁細胞分泌鹽酸（HCl）的過程涉及以下關鍵步驟與運輸蛋白：

  1. H⁺/K⁺-ATPase（質子幫浦）：位於**頂端膜（Apical membrane）**或分泌小管（Canaliculi），將 H⁺ 打入胃腔，K⁺ 打回細胞。
  2. 碳酸酐酶（Carbonic anhydrase）：在細胞內將 CO₂ 和 H₂O 轉化為 H⁺ 和 HCO₃⁻。
  3. 陰離子交換器（Anion Exchanger, AE2）：位於基底側膜（Basolateral membrane），將細胞內產生的 HCO₃⁻ 送出到血液中（造成鹼潮 alkaline tide），同時將血液中的 Cl⁻ 交換進入細胞。
  4. 氯離子通道（Cl⁻ channel） 與 鉀離子通道：位於頂端膜，讓 Cl⁻ 進入胃腔與 H⁺ 結合形成 HCl，並讓 K⁺ 循環以供質子幫浦使用。

選項分析

  • A. H⁺-K⁺-ATPase 位於細胞膜的底側面（basolateral membrane）

    • 錯誤。
    • 解析：H⁺-K⁺-ATPase 是負責分泌胃酸的核心酵素。在壁細胞受刺激時，含此幫浦的管泡（tubulovesicles）會與頂端膜（Apical membrane）（或稱分泌小管 secretory canaliculi）融合，將 H⁺ 主動運輸至胃腔中。若位於基底側，酸會被分泌到血液中，這與生理事實不符。

  • B. anion exchanger 位於細胞膜的底側面（basolateral membrane）

    • 正確。
    • 解析：壁細胞內的碳酸酐酶產生 H⁺ 與 HCO₃⁻。為了維持細胞內的 pH 平衡並提供分泌所需的 Cl⁻，細胞透過位於基底側膜的 Cl⁻/HCO₃⁻ 交換器（主要是 AE2 蛋白），將 HCO₃⁻ 排出至血液（導致進食後的「鹼潮」現象），同時將 Cl⁻ 從血液攝入細胞內。

  • C. cystic fibrosis transmembrane conductance regulator（CFTR）位於細胞膜的底側面（basolateral membrane）

    • 錯誤。
    • 解析：CFTR 是一種氯離子通道。在表現 CFTR 的上皮細胞（如胰管、呼吸道、腸道）中，它主要位於頂端膜（Apical membrane），負責將 Cl⁻ 分泌至管腔。雖然在壁細胞中 CFTR 的角色不如在胰臟明確（壁細胞頂端可能主要依賴其他 Cl⁻ 通道如 ClC-2 或 SLC26A9），但若其存在，依其功能（分泌 Cl⁻）應位於頂端膜，而非基底側膜。

  • D. peptide transporter 1（PepT1）位於細胞膜的的頂端面（apical membrane）

    • 不適當。
    • 解析：PepT1（Peptide Transporter 1）主要位於小腸（特別是空腸）上皮細胞的頂端膜，負責吸收二肽和三肽。雖然它位於頂端膜的描述對「腸細胞」是正確的，但本題問的是「胃壁細胞」。胃壁細胞的主要功能是分泌酸，並非吸收胜肽，PepT1 並非壁細胞的特徵性運輸蛋白。相比之下，選項 B 描述的是壁細胞執行其核心功能必備的機制。

答案解析

正確答案是 B。

胃壁細胞為了持續分泌 HCl，必須從血液中攝取 Cl⁻ 並排出細胞內堆積的鹼（HCO₃⁻）。此過程由位於**基底側膜（Basolateral membrane）**的 Anion Exchanger（主要是 Cl⁻/HCO₃⁻ Exchanger） 執行。這與 H⁺-K⁺-ATPase 位於頂端膜共同構成了胃酸分泌的極性運輸模型。

核心知識點

  1. H⁺/K⁺-ATPase (Proton Pump)：

    • 位置：頂端膜 (Apical) / 分泌小管 (Secretory Canaliculi)。
    • 功能：主動運輸 H⁺ 出細胞，K⁺ 入細胞（耗 ATP）。
    • 藥理：PPI (如 Omeprazole) 的作用標的。

  2. Cl⁻/HCO₃⁻ Exchanger (AE2)：

    • 位置：基底側膜 (Basolateral)。
    • 功能：將 HCO₃⁻ 排入血液（造成 Alkaline Tide），將 Cl⁻ 帶入細胞（供 HCl 原料）。

  3. 離子通道：

    • K⁺ 通道與 Cl⁻ 通道位於頂端膜，協助 K⁺ 循環與 Cl⁻ 分泌。

  4. PepT1：

    • 位置：小腸上皮細胞頂端膜（負責胜肽吸收），非胃壁細胞主要特徵。

參考資料

  1. Boron & Boulpaep, Medical Physiology: "Gastric Acid Secretion" section describing the localization of H+/K+ ATPase (apical) and Cl-/HCO3- exchanger (basolateral).
  2. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology: "Secretion of Hydrochloric Acid".
  3. Physiology of the Gastric Parietal Cell - NCBI - 確認 AE2 位於 basolateral membrane，H+/K+ ATPase 位於 apical membrane。
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