论文与写作科普报告

論文與寫作科普報告微生物系三年級題目呢？不必原樣直翻譯！這樣不是科普841目錄目錄…………………………………………………….1內容摘要…………………………………….…………2正文內容………………………………….……………3研究昆蟲的被動免疫…………………………….………..4利用昆蟲(如蠟蛾幼蟲)來評估病原毒性的優點…………5昆蟲的免疫反應…………………………………..…….5~6昆蟲的免疫血球細胞在免疫反應扮演核心角色….…..6~7嗜中性球和免疫血球細胞的NADPH氧化脢…………7~8致謝………………………………………………...………9工作分配……………………………………………..…….9建議延伸閱讀…………………………………………10原文…………………………………………….….11~192昆蟲和哺乳類的被動免疫系統有許多相似點藉由研究昆蟲的被動免疫系統可以協助研究出不同抗菌藥物研究者及研究單位：KevinKavanaghandEmerP.ReevesKevinKavanaghisSeniorLecturerintheDepartmentofBiology,NationalUniversityofIreland,Maynooth,CountyKildare,Ireland,andEmerP.ReevesisSeniorLecturerintheDepartmentofMedicine,RoyalCollegeofSurgeonsinIreland,BeaumontHospital,Dublin,Ireland內容摘要：哺乳類和昆蟲的被動免疫系統具有許多的相似點。昆蟲的免疫血球細胞和哺乳類的嗜中性球都具有吞吃和毒殺病原體的能力，而且這兩種細胞都會利用蛋白質合成某種過氧化合物來分解病原體，且兩者協助化合物合成的蛋白質具有高度的相似性。利用某種昆蟲－蠟蛾，用他的幼蟲來做為評估病源體毒性和測試抗菌物質其抗菌能力的模式生物。昆蟲的免疫系統和哺乳類同樣具有體液免疫和細胞免疫，並且也是藉由兩者的共同合作來抵抗外來的病原體。3正文內容：在地球上，幾乎在任何的角落都可以發現到昆蟲的足跡，雖然脊椎動物和昆蟲的演化方向早在五百萬年前就分開了，但演化至今，此兩種物種許多的生化及生理相關反應仍然有高度的相似性，因此我們可以藉由研究昆蟲的被動免疫來進一步推斷哺乳類免疫系統的整體機制。其相似度除了昆蟲的免疫血球細胞和哺乳類的嗜中性球都會吞吃及殺死病原體之外，他們都會利用蛋白質來協助合成聚毒殺病原能力的過氧化合物，兩者所利用的蛋白質稱為p47和p67(47和67分別代表這兩種蛋白質是四萬七千和六萬七千道爾吞單位)，他們是兩種相似度極高的蛋白質，這兩種蛋白質在細胞內組裝完成後，都會從胞質被運送到胞外，去協助過氧化合物的合成。根據這些相似性我們可以利用昆蟲來偵測病原體的感染，同樣可以用來測試抗藥性物質的抗藥能力，也相對的減少原來必須利用哺乳類來試驗的成本和培養的數量。圖一、大蠟蛾的幼蟲，右圖是大蠟蛾在受到麴菌的感染後所造成的情況4研究昆蟲的被動免疫蠟蛾的幼蟲可以用來測量假絲酵母的毒性，並且可以鑑別出具致病性和不具致病性的酵母物種。用具毒性的假絲酵母分別感染蠟蛾幼蟲和Balbc的小鼠後發現兩者的免疫反應有許多相同的地方，同樣的用麴菌來做此項實驗，一般的麴菌在感染宿主之後都會產生具有毒性的物質，用麴菌感染上述兩種宿主，觀察後發現他們產生相同的毒性物質，兩種實驗都證明了昆蟲和哺乳類的免疫反應可能具有很多的相同點。經由觀察蠟蛾幼蟲在受到不同病源感染後其免疫反應的調動程度及效應（例如：免疫血球細胞改變的密度、可以轉譯出具有抗菌能力不同的蛋白質基因其表現量的差異）都可以用來測量不同病原所帶來的病變結果，除此之外我們尚可以利用其他昆蟲（例如：蠶、果蠅、隱桿線蟲…等）來取代蠟蛾幼蟲的角色，同樣這些昆蟲都可用來評估多種病原如假單胞桿菌)的毒性，以及用來研究各種抗菌物質的殺菌能力，還有應用於評估各種臨床病源（如假單胞桿菌、變形桿菌、大腸桿菌、仙人掌桿菌、金黃葡萄球菌…等）的毒性；把病原體的基因分次切除部分片段或者是刺激某段基因使之過度表現後，再感染宿主就可以用來評估病原的毒性，之後再外加抗菌物質，測量加入的抗菌成分是否會殺死病原或抑制病原增生來鑑定抗菌能力，並且這些試驗從昆蟲身上移到小鼠身上後同樣都具有相同的結果，便可以間接證明兩者免疫反應的相似度。5利用昆蟲(如蠟蛾幼蟲)來評估病原毒性的優點：成本較低：利用昆蟲試驗可以相對降低培養嚙齒類及哺乳類所需要的成本。降低誤差：昆蟲本身不具有主動免疫系統，因此可以避免具有主動免疫系統的哺乳類所帶來的誤差方便性：蠟蛾幼蟲再經注射感染病原後其傷口復原快速而且不具有傷疤，而且此幼蟲容易保存，在尚未注射前只須保存於15℃即可，而在注射感染後則需要換至37℃培養觀察感染結果，同樣經由觀察蠟蛾幼蟲在受到不同病原感染後其免疫反應的調動程度及效應（例如：免疫血球細胞改變的密度、可以轉譯出具有抗菌能力不同的蛋白質基因其表現量的差異）都可以用來測量不同病源所帶來的病變結果，就可以評估病原的毒性。昆蟲的免疫反應昆蟲的免疫細統是由體液免疫和細胞免疫所構成的，體液免疫的系統會製造抗菌的蛋白質組成片段(antimicrobialpeptide,AMP)。雖然很原始，但是AMP能夠勝任抗菌功能而且分怖的物種很廣，不論在脊椎動物、昆蟲和植物都可以找的到。AMP為恐水性且分子重量小於1萬道爾吞單位(Da)，會辨識並作用於具病原性微生物的表面或其他細胞膜上的酸性磷脂。6圖二、被嗜中性球噬入的微生物；微生物正受到過氧化合物分解，受到刺激的微生物分泌蛋白分解酵素並形成液泡來抵抗嗜中性球的攻擊。蠟蛾會製造各種不同型式的AMP，包括誘導性金屬蛋白脢抑制物(IPMI)、運鐵蛋白、galiomicin和gallerimycin，以上所有的物質在體液免疫上都扮演著很重要的角色。如果依賴合成AMPs的訊號沒有了，那麼昆蟲在受到微生物的感染後很快的就會死亡。當接種了半致死量的白色念珠菌或者是真菌細胞壁的成份到蠟蛾後，蠟蛾體內AMP的基因表現量會增加，便可以製造大量的AMP來對付那些引起疾病的真菌。昆蟲的細胞免疫則是會快速合成和調動免疫細胞，那些細胞又稱為免疫血球細胞，可以吞吃入侵的病原體。昆蟲的免疫血球細胞有六種類型，分別為漿血細胞、顆血細胞、原血細胞、凝血細胞、珠血細胞和類絳色7細胞。此外免疫血球細胞具有一些和嗜中性球很相似的構造與功能，嗜中性球是哺乳動物的被動免疫反應系統中不可或缺的角色。昆蟲的免疫血球細胞在免疫反應扮演核心腳角色圖三、嗜中性球過氧化合物的分泌；過氧化合物的合成主要是靠由多種蛋白質組成的NADPHoxidasecomplex來調控。如同是哺乳類或其他脊椎動物的嗜中性球一樣，昆蟲被動免疫反應中的免疫血球細胞也是用來對抗具感染性的病原、吞吃和摧毀入侵的微生物的免疫血球細胞，它扮演著重要的角色。當哺乳類的嗜中性球或是昆蟲的免疫血球細胞活化時，通常藉由細胞色素c的減少，伴隨產生一種活性含氧物質(ROS)。特別的是，蠟蛾的免疫血球細胞會在消耗每10的6次方的氧氣後，會以每分鐘0.25iM的速率下製造出過氧化物(O2-)。而產生O2-的NADPH氧化脢複合物則包括了一種結合在膜上的flavocy-tochromeb558(由p22phox和gp91phox這兩種蛋白質構成的)和8四種蛋白質因子p47phox,p67phox,p40phox,小G蛋白質和rac2。這些細胞膠溶蛋白質會與其他物質相互作用，例如rac或是透過Src同源3(SH3)蛋白質(包含富有脯氨酸的tetratricopeptiderepeate和PC的蛋白質二級結構)的光反應酵素。這個氧化脢系統在那些易受感染或發炎的地方會受到嚴格管制、調控。細胞色素b558電子傳遞系統會形成細胞-docking，這個地方是為了使氧化脢系統的細胞質成分改變位置的。在SH3和p22phox富含脯氨酸的區域之間p47phox的相互作用會在誘發磷酸化的構造上有所改變。同時rac2會改變位置到細胞膜上，同一位置也會與光反應的酵素複合物和p67phox互相影響。活化的細胞色素會從NADPH上拿電子，並通過FAD和原血紅素到氧氣上。在某些有慢性腫瘤疾病(CGD)的個體，氧化脢是會消失的或者是活性十分的弱，所以當這些個體受到一些微生物或病原菌(包括了金黃葡萄球菌、肺炎菌、大腸桿菌、假單胞菌、沙雷氏黏質菌，或是一些真菌如：薰煙麴菌)的感染，他們也無法製造出過氧化物(O2-)嗜中性球和免疫血球細胞的NADPH氧化脢我們確定了大蠟蛾的免疫血球細胞可以吞噬細菌或真菌細胞，其免疫血球細胞的吞噬作用和殺死微生物的能力與人類的嗜中性球很相似。氯化雙苯碘烯(DPI)是NADPH氧化脢的抑制劑，去阻礙免疫血球細胞和嗜中性球過氧化物的製造和殺死微生物的能力9大蠟蛾的免疫血球細胞內的蛋白質和人類嗜中性球phox蛋白質同源的蛋白質，有gp91phox,p67phox,p47phox,小GTP-bindingprotein和rac2。此外分子量大小為47和67千道爾吞單位的蛋白質所含有的蛋白質分布遍及在細胞質和細胞核周圍的區域，這種模式相似於嗜中性球。另外，免疫血球細胞中的47和67千道爾吞單位的蛋白質所含有的蛋白質組成片段和人類嗜中性球的p67phox,及p47phox具有相當高的穩合性，例如昆蟲免疫血球細胞中的p67所含的蛋白質組成片段和嗜中性球的p67phox是完全相同的，相對的p47和p47phox的蛋白質組成片段也是一樣的，因此，僅管昆蟲和脊椎動物的演化早在500萬年前就分開了，但是這兩個蛋白質的重要特徵卻被保留下來。當哺乳動物嗜中性球的p67phox和p47pho從細胞質易位到細胞膜上時，會活化NADPH氧化脢。我們也發現到了PMA會刺激蛋白質p47和p67的蛋白質從細胞質移動到細胞膜上。但是當抑制劑DPI加到免疫血球細胞時，便會停止氧化脢的，易位的現象也會停止。而DPI和其他抑制劑(如膠霉毒素)也一樣會停止人類嗜中性球的p67phox和p47pho的易位現象。致謝感謝愛爾蘭高等教育當局在這個計劃下提供資金支持我們的工作，並且在第三階段學院3做研究。工作分配Page1~4：94134045陳奕閔Page5~894134030施博翰10建議延伸閱讀：Bergin,D.,E.P.Reeves,J.Renwick,F.B.Wientjes,andK.Kavanagh.2005.SuperoxideproductioninhaemocytesofGalleriamellonella—identificationofproteinshomologoustotheNADPHoxidasecomplexofhumanneutrophils.Infect.Immun.73:4161–4173.Bergin,D.,L.Murphy,J.Keenan,M.Clynes,andK.Kavanagh.2006.Pre-exposuretoyeastprotectslarvaeofGalleriamellonellafromasubsequentlethalinfectionbyCandidaalbicansandismediatedbytheincreasedexpressionofantimicrobialpeptides.MicrobesInfect.8:2105–2112.Brennan,M.,D.Y.Thomas,M.Whiteway,andK.Kavanagh.2002.CorrelationbetweenvirulenceofCandidaalbicansmutantsinmiceandGalleriamellonellalarvae.FEMSImmunol.Med.Microbiol.34:153–157.Fuchs,B.B.,andE.Mylonakis.2006.Usingnonmammalianhoststostud