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背景与目的:肌萎缩侧索硬化(Amyotrophic lateral Sclerosis,ALS)是最常见的运动神经元病。目前关于ALS的发病机制尚未明确,除基因突变外,可能包括氧化应激、蛋白质的异常折叠与聚集、线粒体功能障碍、兴奋性氨基酸的毒性作用、轴突运输功能障碍、细胞内蛋白质降解途径异常和免疫炎性损伤等因素。突变蛋白的异常折叠和沉积是导致ALS发病的关键因素之一,而自噬-溶酶体系统是降解细胞内异常聚集蛋白质的重要途径,自噬功能异常将加速ALS的病程进展。本研究通过建立环境毒素β-N-甲氨基-L-丙氨酸(β-N-methylaminoL-alanine,BMAA)所致的运动神经元损伤模型,探讨运动神经元损伤的机制及细胞的自噬改变。方法:将新生wistar大鼠随机分为实验组和对照组,于出生后第9、10天实验组连续两天皮下注射BMAA 300mg/kg(溶解于PBS,20ul/g),对照组予以PBS皮下注射。自大鼠4周龄始,每周进行体重测试和运动功能评估。在造模后wistar大鼠24周龄时,采用肌电图测定腓肠肌静息电位、轻收缩电位及大力收缩时电位。然后分别处死两组大鼠,留取大脑半球、脊髓和腓肠肌标本。采用HE染色观察大鼠腓肠肌纵断面形态学变化,焦油紫尼氏染色观察大鼠腰髓前角运动神经元的改变,采用免疫组化和免疫荧光的方法观察腰髓和大脑运动皮层微管相关蛋白1轻链3B(microtubule-associated protein 1 light chain 3B,LC3B)、P62、胶质纤维酸性蛋白(Glial Fibrillary Acidic Protein,GFAP)和离子钙结合蛋白(Ionized calcium-binding adapter molecule 1,Iba1)的表达。通过western blot的方法分析大鼠脊髓肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factors-a,TNF-α)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,i NOS)、谷氨酸转运体1(Glutamate transporter 1,GLT-1)、GFAP、CD11b、LC3b、P62的表达情况,并运用q RT-PCR的方法测定脊髓TNF-α、GLT-1、LC3II和P62的m RNA水平的表达量。结果:与对照组相比,实验组大鼠从观察始至24周龄,体重未出现显著改变(P﹥0.05)。自22周至24周实验组大鼠出现运动功能受损症状,行为学评分分别为0.8±0.84、1.0±0.71、1.0±0.71,后两周与对照组存在显著差异(P﹤0.05)。肌电图检查结果显示:实验组大鼠腓肠肌静息时出现纤颤电位,轻收缩时动作电位波幅增高、时限延长,大力收缩时复合肌肉动作电位呈现典型的失神经支配的单纯相。HE染色示:实验组大鼠腓肠肌横断面部分肌纤维萎缩,肌群周径较对照组减小,部分肌纤维呈多角形萎缩等典型神经源性损害的表现。尼氏染色示:实验组腰髓前角运动神经元数量显著减少(23.07±1.63 vs 49.10±2.25,P﹤0.05)。免疫组化和免疫荧光示:实验组大鼠大脑运动皮层和腰髓LC3b、P62、GFAP和Iba-1表达增加。western blot示:实验组脊髓TNF-α、i NOS、GFAP、CD11b、LC3b、P62蛋白的表达量均显著增高,GLT-1的表达降低(P均﹤0.05)。q RT-PCR结果示:TNF-α、LC3II和P62 m RNA水平表达均增高(P均﹤0.05),而GLT-1的表达减少(P﹤0.05)。结论:1.BMAA导致大鼠运动神经损伤的模型可成功建立。2.BMAA导致大鼠运动神经元损伤的机制包括胶质细胞的激活、免疫炎性反应以及谷氨酸盐的兴奋性毒性等。3.自噬小体和自噬底物标志物在实验组中均明显增高,表明BMAA可能导致了细胞内自噬水平的升高,但并不能有效清除细胞内相对增多的异常聚集的蛋白质,造成异常蛋白质进一步堆积,最终通过多种途径损伤运动神经元。