115年:醫學二(1)
下列何種磷脂質於細胞凋亡後，會由細胞膜的內層翻轉出來到細胞膜的外層，被巨噬細胞識別以進行吞噬作用？
Aphosphatidylcholine
Bphosphatidylserine
Csphingomyelin
Dglycolipid
詳細解析
本題觀念：
本題考查的是細胞凋亡 (Apoptosis) 過程中的清除機制，特別是細胞膜磷脂質不對稱性的改變與吞噬訊號 (Eat-me signal) 的產生。
在健康的活細胞中，細胞膜的磷脂質分布具有高度的不對稱性 (Asymmetry)。
- 外層 (Outer leaflet)：主要含有磷脂醯膽鹼 (Phosphatidylcholine, PC) 和鞘磷脂 (Sphingomyelin, SM)。
- 內層 (Inner leaflet)：主要含有磷脂醯絲胺酸 (Phosphatidylserine, PS) 和磷脂醯乙醇胺 (Phosphatidylethanolamine, PE)。
這種不對稱性是由依賴 ATP 的轉位酶 (Flippase) 主動維持的，將 PS 限制在細胞膜內側。當細胞發生凋亡時，Flippase 失活，同時混亂酶 (Scramblase) 被活化，導致 PS 由內層翻轉至外層 (Externalization)。暴露在細胞表面的 PS 會被巨噬細胞表面的受體（如 TIM4、Stabilin-2 等）直接識別，或透過橋接分子（如 MFG-E8、Protein S）間接識別，作為「吃掉我 (Eat-me)」的訊號，啟動吞噬作用。
選項分析
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A. phosphatidylcholine (磷脂醯膽鹼, PC)
- 錯誤。PC 是細胞膜上含量最豐富的磷脂質，在正常生理狀態下，主要分布於細胞膜的外層 (Exoplasmic face)。它不是細胞凋亡時特異性翻轉至外層作為吞噬訊號的分子。
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B. phosphatidylserine (磷脂醯絲胺酸, PS)
- 正確。在正常細胞中，PS 幾乎完全位於細胞膜的內層 (Cytosolic face)。當細胞凋亡時，Caspase 會切割並活化 Scramblase (如 Xkr8)，同時抑制 Flippase，導致 PS 快速翻轉並暴露於細胞膜外層。巨噬細胞正是透過識別外露的 PS 來吞噬凋亡小體 (Apoptotic bodies)，這是免疫學與細胞生物學中極為經典的清除機制。此外，實驗室中常用 Annexin V 來標定外露的 PS，作為檢測細胞早期凋亡的指標。
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C. sphingomyelin (鞘磷脂, SM)
- 錯誤。SM 主要分布於細胞膜的外層，且常與膽固醇聚集形成脂筏 (Lipid rafts)。它不是凋亡細胞的識別訊號。
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D. glycolipid (糖脂質)
- 錯誤。糖脂質含有醣基，必須位於細胞膜的外層，形成細胞外被 (Glycocalyx)，參與細胞識別與保護作用，並非由內層翻轉至外層的凋亡訊號。
答案解析
細胞凋亡過程中，為了防止細胞內容物外洩引起發炎反應，凋亡細胞必須被巨噬細胞迅速吞噬。這一過程的關鍵在於細胞膜表面的標記改變。正常細胞膜內層的 Phosphatidylserine (PS) 在凋亡早期會翻轉至外層。巨噬細胞具有專門識別 PS 的受體，一旦偵測到 PS 暴露，便會啟動吞噬作用。因此，選項 B 是唯一符合敘述的磷脂質。
核心知識點
- 細胞膜不對稱性 (Membrane Asymmetry)：
- 外層：PC, Sphingomyelin, Glycolipids。
- 內層：PS, PE, PI。
- 凋亡訊號 (Eat-me signal)：Phosphatidylserine (PS) 的外翻是啟動巨噬細胞吞噬的關鍵訊號。
- 酵素調控：
- Flippase (翻轉酶)：正常時將 PS 運回內層 (ATP-dependent)。
- Scramblase (混亂酶)：凋亡時被活化 (通常由 Ca2+ 或 Caspase 驅動)，破壞不對稱性，使 PS 外露。
- 臨床/檢測應用：Annexin V 是一種對 PS 具有高親和力的蛋白，臨床檢驗中常利用螢光標記的 Annexin V 結合流式細胞儀 (Flow Cytometry) 來檢測凋亡細胞。