114年:(醫檢)血液(2)

有關人類紅血球生成( erythropoiesis )的敘述,下列何者最不適當?

A缺氧時細胞內 hypoxia-inducible factor -1α(HIF-1α)的穩定表現,會促使 erythropoietin 的製造增 加
Berythropoietin 主要是由腎臟的 peritubular interstitial cells 製造
CHIF-1α會刺激血管新生及 transferrin receptor 的表現
Dhematopoietic stem cells 細胞表面的 receptor 受到erythropoietin 刺激後,會分化成為紅血球

詳細解析

本題觀念:

重點在於 erythropoiesis 的調控機制,特別是缺氧誘導因子(HIF)在促紅素(erythropoietin, EPO)表現上的角色、EPO 的主要合成部位,以及 EPO 與其受體(EPO-R)作用的細胞分化階段。

選項分析

  • 選項A
    缺氧時,細胞內的 HIF-α 子單元因為 prolyl hydroxylase 活性下降而不被降解,積累後與 HIF-β 結合,進入核內與 HRE(hypoxia-responsive element)結合,活化包括 EPO 在內的多種基因轉錄。雖然近年文獻指出 HIF-2α 在體內 EPO 誘導中最為關鍵,但早期研究及生理教科書普遍以 HIF-1α 代表此作用;且實驗中 HIF-1α 亦可結合 EPO 基因的 HRE 促進轉錄 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。此敘述符合傳統教學重點。

  • 選項B
    成人時期,腎臟的 peritubular interstitial fibroblast-like cells(近曲小管周圍間質細胞)為主要 EPO 合成來源;肝臟僅佔約 10–15%,且多出現在胎兒或肝病時。多篇動物及人類組織雜交與免疫染色研究一致證實此點 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。

  • 選項C
    HIF-1α 穩定後,不僅上調 EPO,還會活化 VEGF、glycolytic enzymes、transferrin receptor(TfR)等基因。特別在缺氧或用離子鐵螯合劑處理細胞時,TfR promoter 中的 HRE 被 HIF-1α 結合,增加 TfR 表現,利於鐵攝取及紅血球形成 (pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)。

  • 選項D
    EPO 作用的主要細胞階段為 CFU-E(colony-forming unit-erythroid)及更後期的前紅血球(proerythroblast);真正的 hematopoietic stem cell(HSC)並不表現大量 EPO-R,也不直接受 EPO 刺激以分化為紅血球。EPO-R 在 BFU-E 轉向 CFU-E 後明顯上調,CFU-E 擁有高親和性受體並絕對需要 EPO 以存活和分化 (doctorlib.org)。敘述將 EPO 作用對象誤植為 HSC,與實際生理過程不符。

答案解析

D 最不適當。EPO 主要作用對象是已經承諾為紅血球系譜的 CFU-E 及之後的前紅血球階段,不是多能性的 hematopoietic stem cell。其餘選項分別描述了缺氧下 HIF 穩定促進 EPO 轉錄、EPO 主要來源於腎臟的 peritubular interstitial cells,以及 HIF 調控血管新生與鐵攝取路徑,皆為正確生理機制。

核心知識點

  • Hypoxia-Inducible Factor (HIF) 信號:低氧時 HIF-α 穩定,結合 HRE 活化 EPO、VEGF、TfR 等基因。特別要掌握 HIF-1α 與 HIF-2α 在不同組織(腎臟、肝臟、腸道)的角色差異。
  • Erythropoietin 合成與調控:成人主要由腎臟 peritubular interstitial cells 製造;胎兒期及肝病時肝臟亦參與;EPO 基因轉錄受缺氧誘導因子調控。
  • Erythropoietin Receptor 作用時機:EPO-R 在 BFU-E 轉向 CFU-E 時量增,CFU-E 是 EPO 的主要靶細胞;HSC 雖具多種細胞因子受體,但不直接依賴 EPO 刺激分化。
  • Transcriptional regulation of TfR:HIF-1α 可透過 HRE 直接上調 transferrin receptor 表現,以配合紅血球形成時的鐵需求。

臨床重要性

  • 慢性腎病患者因腎臟 interstitial cell 受損,EPO 合成下降,導致貧血,需使用重組 EPO 補充;HIF prolyl hydroxylase 抑制劑(e.g., roxadustat)為新興口服缺氧模擬劑,可促進內源性 EPO 生成。
  • 了解 EPO-R 表現階段,有助判斷紅血球生成治療時機與目標細胞,避免廣泛刺激 HSC 引發其他血液系統異常。