適度發燒可降低血漿中何種離子,以抑制細菌活性?
詳細解析
本題觀念:
營養免疫 (Nutritional Immunity) 與 急性期反應 (Acute Phase Response)
本題的核心觀念在於人體對抗感染的一種防禦機制,稱為「營養免疫」。當細菌或病毒入侵引起發炎反應(如發燒)時,人體會透過生理調節,主動改變血漿中特定微量營養素的濃度,以剝奪病原體生長所需的養分,從而抑制其活性。
選項分析
-
A. 鐵離子 (Iron):正確。 絕大多數的細菌在生長與複製過程中,極度依賴鐵離子(作為酵素輔因子等用途)。當人體發燒或感染時,免疫細胞會分泌細胞激素(如 IL-6),刺激肝臟合成 鐵調節素 (Hepcidin)。Hepcidin 會抑制細胞膜上的鐵出口蛋白 (Ferroportin),將鐵「鎖」在巨噬細胞與肝細胞內,並抑制腸道對鐵的吸收。這導致血漿鐵濃度大幅下降 (Hypoferremia),營造出一個「缺鐵」的環境,藉此「餓死」細菌或抑制其繁殖。
-
B. 銅離子 (Copper):錯誤。 在急性發炎反應期,肝臟會增加合成 藍胞漿素 (Ceruloplasmin),這是一種含銅的急性期蛋白。因此,與鐵相反,血漿中的銅離子濃度在發炎或發燒時通常是上升的,而非下降。銅在免疫反應中亦扮演清除自由基與抗菌的角色。
-
C. 鋁離子 (Aluminum):錯誤。 鋁並非人體或細菌的必需微量元素,且具有神經毒性。人體沒有針對鋁離子進行類似「營養免疫」的調控機制來抑制細菌。
-
D. 鉀離子 (Potassium):錯誤。 鉀離子主要負責維持細胞膜電位與體液平衡。雖然嚴重感染或敗血症可能導致電解質異常(如低血鉀),但這通常是病理結果或體液流失所致,並非人體為了「抑制細菌活性」而主動降低血鉀的防禦機制。
答案解析
正確答案為 (A) 鐵離子。
人體在發燒與發炎反應期間,為了對抗病原體,會啟動急性期反應。其中一個關鍵策略是隔離 (Sequestration) 病原體生長所需的關鍵微量元素。
- 病原體需求:鐵是細菌 DNA 合成與能量代謝的必需元素。
- 生理機制:發燒時,細胞激素(Interleukin-1, Interleukin-6)濃度升高,刺激下視丘引起發燒,同時刺激肝臟製造 Hepcidin。
- 結果:血清鐵 (Serum Iron) 濃度下降,鐵蛋白 (Ferritin) 濃度上升(鐵被儲存起來),造成細菌無法取得足夠的鐵而生長受限。
此現象稱為「低鐵血症 (Hypoferremia of inflammation)」,是人體重要的先天免疫防禦機轉。
核心知識點
考生應掌握以下「感染與微量營養素變化」的關鍵原則:
-
營養免疫 (Nutritional Immunity):
- 下降的離子:鐵 (Fe)、鋅 (Zn)。人體會主動降低血漿中的鐵與鋅,將其轉移至肝臟或細胞內儲存,以剝奪病原體的養分。
- 上升的指標:銅 (Cu)(因 Ceruloplasmin 上升)、鐵蛋白 (Ferritin)(作為急性期蛋白,負責儲存被隔離的鐵)。
-
關鍵調節因子:
- Hepcidin (鐵調節素):由肝臟分泌,是造成發炎性低鐵血症的主因。
- Ceruloplasmin (藍胞漿素):正向急性期蛋白,攜帶銅,具氧化酶活性。
-
臨床應用提醒:在急性感染期間,若病患出現低血鐵,通常是身體的防禦反應,此時不宜貿然透過靜脈注射補充鐵劑,以免提供細菌養分,加重感染(Free iron 促進細菌生長)。