下列何真菌通常能分解角質(keratin)?
詳細解析
本題觀念
角質(keratin)是構成皮膚、毛髮及指甲的主要結構蛋白,含有大量雙硫鍵(disulfide bonds),結構堅硬且不易被一般微生物分解。在真菌學中,能將角質當作主要營養來源進行分解的真菌稱為皮癬菌(dermatophyte),僅限三個屬:Trichophyton、Microsporum 與 Epidermophyton。皮癬菌透過分泌角質酶來水解角質蛋白,是臨床上引起皮膚、毛髮與指甲感染的重要病原菌。
選項分析
A. Aspergillus
Aspergillus 屬是一群環境中廣泛分布的絲狀黴菌,主要引起肺部侵入性感染或過敏反應。雖然研究顯示部分 Aspergillus 菌種(如 A. niger)在實驗條件下可產生角質酶,但分解角質並非此屬的主要生態角色。Aspergillus 不歸類為皮癬菌,不以角質為主要營養來源,故非正確答案。
B. Trichosporon
Trichosporon 是一種伺機性酵母菌,主要與白色毛結節病(white piedra,毛幹上形成白色柔軟結節)及免疫低下病人的深部感染有關。此屬並不具備有效分解角質的能力,也不歸類為皮癬菌,故排除。
C. Trichophyton
Trichophyton 是皮癬菌三大屬之一,具有高度的角質分解能力。其分泌的角質酶能先切斷角質蛋白中的雙硫鍵,再將蛋白質水解為寡胜肽(小段蛋白質片段)與胺基酸作為營養來源。此過程的最適酸鹼值為 pH 7–8,最適溫度為 30–40°C。角質分解時會釋放出氨,使感染部位的 pH 從酸性(約 5.0)上升至鹼性(約 8.5),這個鹼化環境反過來進一步提升角質酶的活性,形成正回饋循環。Trichophyton 是臨床上引起體癬、股癬、足癬、甲癬及頭癬等皮膚真菌感染最常見的屬。
D. Sporothrix
Sporothrix 是一種雙型性真菌(在環境中為黴菌型,在體溫下為酵母型),主要引起孢子絲菌病(sporotrichosis),屬於皮下黴菌感染。Sporothrix 透過外傷接種方式侵入皮下組織,其致病機轉與角質分解完全無關,故排除。
答案解析
本題正確答案為 C。四個選項中,只有 Trichophyton 屬於以角質為主要營養來源的皮癬菌,具備完善的角質酶系統來分解角質蛋白。Aspergillus 雖然部分菌種可產生角質酶,但這並非其主要生態功能;Trichosporon 與 Sporothrix 則不具備角質分解能力,兩者的感染機轉與角質代謝無關。
核心知識點
- 皮癬菌(dermatophyte)的定義:以角質為主要營養來源的真菌,僅限 Trichophyton、Microsporum、Epidermophyton 三屬
- Trichophyton 的角質分解機制:角質酶切斷雙硫鍵,水解蛋白質為胺基酸,釋放氨使 pH 鹼化,正回饋促進酶活性
- Aspergillus 屬為伺機性黴菌,部分菌種可產角質酶但非其主要生態角色
- Trichosporon 引起白色毛結節病及深部感染,不分解角質
- Sporothrix 為雙型性真菌,引起皮下感染,與角質代謝無關
- 常見混淆點:Trichosporon 與 Trichophyton 名稱相似但分類與致病機轉完全不同
參考資料
- Trichophyton (https://en.wikipedia.org/wiki/Trichophyton)
- Metabolomic analysis of T. rubrum and M. canis during keratin degradation. Sci Rep. (https://www.nature.com/articles/s41598-021-83632-z)
- Dermatophyte - ScienceDirect Topics (https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/dermatophyte)
- Production of Proteolytic Enzymes by Keratin-Degrading Aspergillus niger. PMC. (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3191812/)
- Microbial decomposition of keratin in nature. Appl Microbiol Biotechnol. (https://link.springer.com/article/10.1007/s00253-015-7262-1)
- Trichophyton rubrum (https://en.wikipedia.org/wiki/Trichophyton_rubrum)