微生物

赤痢變形蟲(Entamoeba histolytica)

赤痢變形蟲(Entamoeba histolytica)
國立臺灣大學生命科學系四年級曾子倫

赤痢變形蟲為唯一會寄生人體並造成疾病的變形蟲,造成的疾病被稱為阿米巴病(amebiasis)、阿米巴性痢疾(amoebic dysentery)或阿米巴性肝炎(amoebic hepatitis),患者會有腹瀉、血便及下痢,並伴隨著腹痛、發燒、噁心及嘔吐等症狀。為感染死亡排名第三寄生蟲病,僅次於瘧疾及血吸蟲病。受感染者廣泛分布於全世界,但集中於熱帶及亞熱帶區域。估計全世界有五億人受感染,每年4~11萬人死亡。因為有長短懸殊的潛伏期(數日至數年不等),且也有帶原現象(有感染但不會發病),因此約90%的感染者並無症狀。

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圖一、赤痢變形蟲生活史
被赤痢變形蟲的成熟囊體所汙染的食物由口腔進入人體的消化道,通過了強酸環境的胃,抵達小腸後,接觸到鹼性環境會釋出後期囊體阿米巴,後期囊體阿米巴在經過一次核的複製後,分裂成為8個活動體。這些活動體有些存活於小腸末端及大腸內,以腸道內的細菌及分解物生長並繁殖,有些藉由細胞溶解酵素破壞腸道表面入侵人體。在腸道內的變形蟲會繁殖並產生大量的囊體(約4500萬/天/人),這些隨糞便排出的囊體會汙染附近的水體或沾染於經過的昆蟲,進一步散播於各處,使囊體有機會進入人類的消化道造成感染。(作者自繪)

病毒
伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的防制

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的防制

伊波拉病毒最早在1976年於非洲剛果民主共和國和非洲蘇丹共和國被發現,而此病毒的命名則是以非洲剛果民主共和國的伊波拉河來命名,因伊波拉河流域接近伊波拉病毒首次爆發此疾病的部落。從1976年迄今為止,伊波拉病毒最大規模的爆發是在2014年的西非伊波拉病毒疫情(截至2014年8月此波疫情仍在持續爆發中),影響的範圍在西非的幾內亞,賴比瑞亞,獅子山,和奈及利亞等地。 伊波拉病毒是一種病毒性人畜共通傳染病,傳染的途徑通常是藉由體液、黏膜、皮膚等接觸造成感染。由於伊波拉病毒的高致命性,且目前尚無任何對此病毒有效的疫苗,因此伊波拉病毒被列為生物性危害第四級的病毒。 目前對於生物性危害的等級,大多都是以美國的疾病管制中心(CDC)所規範的四個等級為主,其中包括有: 第一級: 定義:對於人類以及動物的危害較為輕微,而且對於環境的危害也較輕的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有大腸桿菌、枯草桿菌、水痘……等等。 第二級: 定義:對於人類及動物的危害為中等,但對環境的危害較為輕微的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有甲型流感病毒、萊姆病、沙門氏桿菌、A型肝炎、B型肝炎、C型肝炎、腮腺炎、痲疹等、狂牛症疾病……等等的病原體。 第三級: 定義:對於人類及動物的危害為高等,但對環境的危害較為輕度的生物為害物質。列在此等級的生物為害物質有天花病毒、結核桿菌、炭疽桿菌、瘧疾、黃熱病、斑疹傷寒、SARS、西尼羅河病毒、HIV……等等之病原體。 第四級: 定義:對於人類及動物的危害為最高等,對於環境的危害為最高等的生物為害物質。而且尚未發現任何有效疫苗或治療方法。列在此等級的生物為害物質有漢他病毒、拉薩病毒、伊波拉病毒、馬爾堡病毒、玻利維亞出血熱、阿根廷出血熱……等等出血熱疾病的病毒。

伊波拉病毒(Ebola virus)— 病毒的分類與特徵(下)

雷斯頓伊波拉病毒(Reston ebolavirus)是在1989年,首次在美國維珍尼亞州雷斯頓地區,一群從菲律賓進口的食蟹猴(Macaca fascicularis)身上發現。雷斯頓伊波拉病毒對猴子有很高的致死率,但目前並未發現該病毒對人類有致命性的危險。 象牙海岸伊波拉病毒(Taï Forest ebolavirus)是在1994年,首次於象牙海岸的塔伊國家公園內,在森林中死亡的兩隻黑猩猩屍體上被發現。在檢查兩隻黑猩猩屍體的時候,檢驗人員發現在心臟內本應凝固的血液,卻是棕色的顏色而且液化呈液態的狀態,內臟的外觀並沒有明顯受到傷害的痕跡,而肺臟中卻積滿血液。將黑猩猩身上採到的組織,去做進一步的研究結果顯示,此病毒與1976年爆發的薩伊伊波拉病毒及蘇丹伊波拉病毒親緣關係十分接近。1994年後,發現到更多死亡的黑猩猩,對該病毒傳播途徑研究的結果,推測感染的來源可能是一隻被黑猩猩捕食且帶有象牙海岸伊波拉病毒的疣猴。在研究黑猩猩屍體的過程中,有一位研究人員感染此病毒,出現了類似登革熱感染時會有的病狀,並在一周後被送到瑞士治療,兩周後出院,在感染病毒的六星期之後完全康復。
病毒
伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的分類與特徵(上)

伊波拉病毒(Ebola virus)—病毒的分類與特徵(上)

伊波拉病毒(Ebola virus, 又譯埃博拉病毒),一個大家耳熟能詳,但也令人聞之色變的名詞,在1995年的電影「危機總動員」中就是以伊波拉病毒為題材所拍攝而成的故事。在今年,2014年,位於西非伊波拉病毒的疫情大爆發,與歷年相比感染人數與死亡人數都達歷史上的最高峰(圖一),對於全世界來說這是個很嚴重的公衛問題。伊波拉病毒又被稱之為新世紀黑死病,這病毒究竟是什麼? 伊波拉病毒在病毒的生物分類階層中,屬於單股反鏈病毒目(Mononegavirales)底下,絲狀病毒科(Filoviridae),伊波拉病毒屬(Ebolavirus)的病毒,此屬的病毒總共包含五個種,分別是薩伊伊波拉病毒(Zaire ebolavirus),蘇丹伊波拉病毒(Sudan ebolavirus),雷斯頓伊波拉病毒(Reston ebolavirus),象牙海岸伊波拉病毒(Taï Forest ebolavirus),本迪布焦波拉病毒(Bundibugyo ebolavirus)。病毒所屬的目,單股反鏈病毒目(Mononegavirales),為一種感染脊椎動物的病毒目,是屬於核糖核酸病毒(RNA virus)的一種,又稱為RNA病毒。RNA病毒,顧名思義,此類病毒的遺傳物質是RNA,與DNA病毒相較之下,RNA病毒的變異性較高,若病毒持續的變異,那麼做出來的疫苗就只有對某種變種有效,而對於其他種病毒變種無效,像是每年都會爆發的流感病毒也是屬於RNA病毒的一種,也就因為RNA病毒高變異度的原因,造成RNA病毒難以製造出有效疫苗出來預防感染。 伊波拉病毒的五個種的命名,是以此病毒種首次爆發的發生地來命名的,其中,薩伊伊波拉病毒(Zaire ebolavirus)(圖二)對人類的致死率高達90%,是在1976年8月26日首次於薩伊北邊城鎮爆發時被發現的。薩伊伊波拉病毒的首例個案紀錄是44歲教師Mabalo Lokela,在當時患者他高燒後去醫院診療,其症狀被醫生診斷為疑似瘧疾感染,並用奎寧注射的方式來治療患者,接受治療一週後患者病情卻惡化,且無法控制的嘔吐,帶血腹瀉、頭痛、暈眩伴隨呼吸困難,並開始自口、耳、鼻、直腸等多處開始出血,患者於9月18日死亡,從病發到死亡整個病程只有兩週時間。
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伊波拉病毒(II)-「無知與不信任」才是真正的敵人

伊波拉病毒(II)-「無知與不信任」才是真正的敵人

伊波拉病毒屬於第四級病毒。約瑟夫‧麥柯明克─規劃建置美國疾病控制中心熱實驗室,同時也是伊波拉病毒專家─在1997年出版的《第四級病毒》一書開頭寫著:「『第四級』是在實驗室裡工作,生物安全分級的最高級,列入此類分級的多是具有高度危險或者不明的物質,極有可能使操作的科學家染上致命疾病。…這類實驗室都是單獨一棟房子,如與其他單位同在一棟房子,也必須完全隔離。…所有的工作人員均須穿上隔離衣,以維生設備供應氧氣(圖二)。實驗室有特殊的設計,防止危險物質外洩。」足以呈現伊波拉病毒的危險性。 伊波拉病毒的傳染途徑為透過接觸受感染的果蝠直接傳染給人,或透過中間宿主如猴、猿、豬等再傳染給人。人與人之間則需透過直接接觸被感染者或其屍體之血液、精液、分泌物、器官,或間接接觸被感染者體液污染的環境而感染,並不似流行感冒病毒可經由空氣傳染。病毒檢測方式包含下列幾種:(1) 取發病10天內病人的血液、體液、或咽喉擦拭液,在P4等級實驗室中以Vero E6細胞培養分離病毒。(2) 取死亡病人頸部皮膚做生檢,或以福馬林固定後進行免疫組織化學染色法檢測病毒抗原。(3) PCR檢測病毒基因,此為最快速準確的檢測法。(4) 用ELISA或免疫螢光法檢測IgG抗體亦為快速檢測法之一,但免疫螢光檢測法誤判機率較高。 伊波拉病毒固然致命,但防疫戰真正的敵人不僅是病毒本身,更是與饑荒、貧窮一同蔓延在非洲大陸上的「無知」。伊波拉病毒潛伏在人體內的2天到21天期間不具傳染力,一旦出現症狀後傳染性則隨病程演進而增加,甚至病人痊癒後,只要血液或分泌物有殘存伊波拉病毒便仍具傳染力,在無任何防護措施下接觸疾病末期病患的血、體液或屍體,被感染的危險性最高,但當地民眾持續使用無效的方式(如用衣服遮住口鼻)防止自己被感染,並且堅持將死者盡快帶回安葬,完全暴露在高感染風險環境中,加劇疫情擴散。民眾的「無知加上不信任」常使冒著生命危險站上防疫第一線的人員倍感無奈與挫折,村民武裝禁止防疫人員進入已遭到伊波拉病毒感染的村落,「我們不想要任何的訪客,我們不想要與任何人接觸。」致命疾病警訊在缺乏衛生教育及防疫觀念的國家不僅沒有提高民眾配合度,反而增加防疫工作困境,人民視紅十字會或無國界醫生組織為伊波拉病毒的源頭,避之唯恐不及,不知道「誓死保衛家園,抵擋致死疾病侵入村落的行動」是將自己推向死神。另一方面,經濟學人報導非洲人民與政府的互信基礎薄弱導致失敗的風險溝通,政府善意宣導「避免接觸病患的血液、汗水,唾液,以及不要碰觸死者身體」卻被大多數人解讀為藉機散播另一波傳染病,醫療注射或防疫消毒等行為被曲解為試圖散播病毒,更遑論說服民眾採取防疫行為。正如麥柯明克在其書中寫道:「醫學、科學不是解決疫病的萬靈丹,我們必須通盤研究人口過剩、貧窮、都市化等問題…」。
病毒
伊波拉病毒(I)-與死亡共舞

伊波拉病毒(I)-與死亡共舞

世界衛生組織(WHO)於2014年8月8日宣佈全球進入伊波拉病毒國際公共衛生緊急事件。WHO表示在西非爆發的伊波拉疫情為40年來最嚴重的一次大爆發,有別於以往的是可透過航空交通傳播,使擴散範圍堪稱歷來最嚴重,截至8月4日止,伊波拉病毒確診、疑似和可能感染病例高達1711例,並已造成932人死亡。這隻病毒不僅將死亡陰影投射在非洲大陸上,且有向外擴散的態勢,近幾日香港發現境外移入疑似病例亦引起極大恐慌。 伊波拉病毒引起的伊波拉出血熱首次爆發於1976年的非洲薩伊及蘇丹,在1994、2004至2012年間非洲仍爆發數次疫情,但本次首度在西非爆發其擴散程度與帶來的恐慌遠遠超過以往,宛如1995年電影《危機總動員》真實上演。儘管國際性的公共衛生計畫已根絕不少致命的致病原,然而當2013年底伊波拉病毒再度躍上舞台時,人類對於這隻40年前已出現,致死率為50%-90%的病毒依然未發展出有效的控制對策。 病原特性 伊波拉病毒與流行性感冒病毒一樣為具有套膜的RNA病毒,因遺傳物質為RNA容易引發突變,增加病毒的不可預測及危險性。屬線狀病毒科(Filoviridae)伊波拉病毒屬(Ebolavirus),直徑約80 nm~970 nm長,具多型性(U和Y狀)(圖一)。依生物學特性不同又分五種株型,Bundibugyo、Zaire、Sudan等三株與非洲伊波拉疫情相關,另兩種Reston及Taï Forest則無關,Reston株型曾在菲律賓與中國被發現,會造成人類以外靈長類的致死出血性疾病,但感染人類個案極少且皆無臨床症狀。

腦內神經發炎引發疲勞倦怠感 (Brain neuroinflammation induces depressive symptoms)

腦內神經發炎引發疲勞倦怠感 (Brain neuroinflammation induces depressive symptoms)
國立臺灣大學生命科學系范姜文榮編譯/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群副教授責任編輯

編譯來源:ウイルス感染に伴う疲労倦怠感は脳内炎症が引き金

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圖一: 神經末梢的病毒感染所誘發的疲勞倦怠感,並非酵素COX2導致發熱引起,而是發炎物質IL1β導致發炎所造成。

日本理化學研究所的細胞機能研究團隊,經由「人工合成病毒Poly I:C1」感染大鼠的周邊神經末梢之模式動物實驗,發現腦內發炎會導致疲勞倦怠感,該研究成果2014年3月刊載於科學期刊「PLOS ONE」。

疲勞倦怠感是患者至醫療院所造訪的主要原因之一,是由過勞或精神壓力等各種因素所導致,也是人類體內恆定失序的重要訊息之一。疲勞可分為身體疲勞、精神疲勞、及生病所導致的疲勞等。若我們受到流行性感冒病毒感染,會出現發熱、肌肉痠痛等較強烈的疲勞倦怠感。過去已知發熱是受發炎性物質-細胞介素(cytokine)的作用,在腦血管內皮細胞產生酵素COX-2所導致的症狀;病毒感染呼吸道粘膜等部位時,免疫細胞會釋放干擾素(interferon)等發炎性物質,其訊息會使腦部機能產生某種變化而引發疲勞倦怠感,但其詳細腦內機制仍不明。

理化學研究所的研究團隊,為瞭解病毒感染所引發的疲勞倦怠感,與發熱及發炎之間的因果關係,透過「人工合成病毒Poly I:C」去感染大鼠腹部的末梢神經,發現會出現感染流行性感冒的症狀,如暫時性發熱、或持續數日自發性活動低落等。

研究團隊首先為瞭解發熱與疲勞倦怠感間的關係,對大鼠投予抑制發熱的藥物NS398,以阻礙酵素COX-2的作用,但低落的自發性活動幾乎未恢復,因此瞭解到自發性活動低落並非由發熱所導致,而是另有其它機制。研究團隊解析大鼠腦部,推測是因產生發炎物質-白介素-1β(interleukin-1β),導致神經發炎、抑制腦內活動。經投予阻斷白介素-1受器機轉的「白介素-1受器拮抗物質2」,如圖一所示的IL1-ra,低落自發性活動則漸漸消失,此結果顯示藉由「白介素-1β」與「白介素-1受器拮抗物質」之間的平衡,來調控白介素-1訊息傳遞的功能。

生物性保存技術(Biopreservation)

生物性保存技術(Biopreservation)
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生李亞翰

臺灣四面環海,孕育了各種海岸地形,海產資源十分豐富,然而海洋中有許多有害微生物,因此有許多養殖業者會添加抗生素,來抑制有害微生物。然而,藉由生物性保存技術(biopreservation),則可以同時達到降低抗生素濫用與降低食物遭有害微生物汙染所引起的食物中毒,或是降低海鮮產品在儲存時受環境微生生物污染的機會。

生物性保存技術意指利用生物或微生物所生產的相關物質,來達到食品保存的目的。而目前生物性保存技術的相關研究中,又以利用乳酸菌作為生物性防腐劑(biopreservative)的應用實例最多且成效良好。

過去的研究顯示,乳酸菌(lactic acid bacteria)與發酵水產品之間有密切的關連性。在各國的海產加工食品中如醃製魚(pla-ra, pla-chom, kung-chomhoi-don)、醃蝦 (terasi)、鹽漬熟蝦、冷燻鮭魚等產品中,以及在臺灣的傳統發酵食中如醃薑、醬筍、酸菜、豆鼓、醬冬瓜、破布子與鹹蜆,皆可發現乳酸菌的存在。在這些產品中的乳酸菌不僅有助於產品的味道、香氣和質感,同時也降低了產品的pH度進而提高了食品的品質與安全性。除了海產加工食品中,乳酸菌也可以在水生動物的腸道中發現。

分子柯霍法則(Molecular Koch’s Postulates)

分子柯霍法則(Molecular Koch’s Postulates)
國立臺灣師範大學生命科學系碩士生黃培綺

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圖一、微生物學家斯坦利伐爾柯(Stanley Falkow),在劍橋威康信託基金會桑格研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)。
圖片來源:維基百科

一般常說的柯霍法則,是一套用來證明微生物與特殊疾病之間因果關係的準則,這套法則的出現對於醫用微生物學有重大的意義。

然而這套法則並非能適用在所有人類疾病的研究,例如,有些病原體無法在宿主體外進行純培養,而且因為這些病原體只在人體中生長,所以要研究這病原體並做相關的實驗時,就得在人體上進行。

為了解決這樣的困難,在西元1988年,微生物學家Stanley Falkow 博士(圖一)以柯霍法則的觀念為基礎,加上分子生物學,亦即基因的觀點,制定出了新的柯霍法則—「分子柯霍法則」。分子柯霍法則的重點是,那些存在於傳染性病原體品系中的致病力基因,而非病原體本身,必須要能鑑定、分離並且複製致病力基因(又稱毒力基因)。

這套分子生物學法則的標準,總結來說有下列五點:

(一)、在病原體的物種中,致病力基因所表現出的性狀(致病性狀)與病原體中致病品系的相關性要遠高於非致病品系。

(二)、失活的致病力基因(或基因群)應會導致可能與這個基因(或基因群)相關的致病性狀顯著的降低,而且也會降低病原體的致病性。

(三)、用野生型病原體的致病力基因(或基因群)替換掉因突變而失活的致病力基因,應會使換上野生型基因(或基因群)的病原體完全恢復致病力。

終結瘧疾的曙光-瘧疾疫苗的捷報 下

終結瘧疾的曙光-瘧疾疫苗的捷報 下
國立臺灣師範大學生命科學系研究助理林如愔

連結:終結瘧疾的曙光-瘧疾疫苗的捷報  上

•  瘧疾如何治療

瘧疾的臨床症狀與感冒頗為相似,依序出現惡寒、高燒、出汗三個典型階段,其疾病發作之間隔時間,以各種瘧原蟲在人體血液內進行之無性分裂生殖週期而有不同,間日瘧及卵形瘧均為48小時,三日瘧為72小時,熱帶瘧則不規則。其發病症狀以熱帶瘧(又成急性瘧)最嚴重,有脾腫、溶血及其併發症、黃疸、休克、肝腎衰竭、急性腦病、昏迷而致死亡的情形,其死亡率超過10.0%以上,至於間日瘧、三日瘧和卵形瘧較不具致命性。

目前瘧疾的預防藥物有氯奎寧(Chloroquine)、美爾奎寧(Mefloquine,Lariam)、四環黴素(Doxycycline,Vibramycin)、Atrovaquone/Proquanil(Malorone)和Primaquine(Palum)。進入疫區的一週前開始吃氯奎寧,每週一次,口服1000毫克,在離開疫區後仍需繼續吃四週。但各地區的瘧原蟲對以上藥物有不同的抗藥性,還是需要事前諮詢醫師的建議。

另外,用於治療熱帶瘧的青蒿素(artemisinin),是於1969到1972年間,由屠呦呦領導的團隊發現並從黃花蒿中提取了青蒿素。有趣的是,早在西元前200年就有使用黃花蒿的紀錄,用以治療皮膚病等多種疾病,屠呦呦的團隊應當時領導人毛澤東的指示要找出合適的抗瘧藥物,他們從2000餘種中草藥方中整理出了640種抗瘧藥方集,以鼠瘧原蟲為動物模式檢測了200多種中草藥方和380多個中草藥萃取物,由此發現了青蒿素。

之後,科學家已合成多種青蒿素衍生物,其中包括活性比青蒿素更好的雙氫青蒿素(dihydroartemisinin)。為了減緩抗藥性的產生,將青蒿素與他種藥物组成的複方療法是已被推廣使用的治療方案。但是,目前現況愈加險峻,對青蒿素類藥物的抗藥性,已從東南亞擴散至非洲地區。

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