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目的:最新研究认为肌萎缩侧索硬化(ALS)不仅损伤运动神经细胞,其它细胞也受到损伤。本实验采用G93A-SOD1转基因小鼠作为肌萎缩侧索硬化动物模型,观察并分析了ALS中受损区域脊髓和脑干的五羟色胺(5-TH)改变特征,以及5-TH的改变与神经细胞死亡之间的关系。方法:购买G93A-SOD1转基因小鼠,饲养、繁殖,子代小鼠用PCR技术检测和筛选转基因小鼠动物模型。把小鼠分为三个组(未发病组60-70天、发病组90-100天、进展组120-130天),冰甲醛固定各组实验小鼠,完整取出小鼠的脑、脊髓再次甲醛4℃固定过夜,分别用20%、30%的溶度蔗糖溶液对标本进行梯度脱水、OTC胶包埋、液氮快速冻存、冰冻切片供染色使用。对脊髓不同节段及脑干不同横断面进行荧光免疫组织化学双标染色,分别用色氨酸羟化酶-2(TPH2),血清素(Serotonin)标记五羟色胺、GFAP标记星型胶质细胞、巢蛋白(Nestin)标记神经前体细胞、Neun标记神经元细胞。在荧光显微镜下观察,用图像处理技术将不同染色的阳性细胞两两叠加成像,观察分析阳性细胞的分布特征,计算阳性细胞数。并统计分析脊髓及脑干相关解剖区TPH2、Serotonin分布特点和表达变化及其与神经元细胞、星型胶质细胞和神经前体细胞之间的关系。结果:1、在脊髓各个节段灰质中可见血清素(Serotonin)的阳性表达,主要分布在脊髓前脚(AH)、后脚(PH)、中央管(CC)、中间细胞外侧柱(CLC)。AH和PH分布最丰富,其次是CC、CLC。2、在WT小鼠组中,在脊髓各节段之间,Serotonin的表达无明显差异。Serotonin在脊髓AH、PH、CC的表达随着年龄增长而减少,CLC无明显差异。3、TG小鼠与WT小鼠比较,未发病时期脊髓各节段AH、PH、CC以及发病时期PH中Serotonin的表达显着下降,但在颈段,AH、PH、CC的表达在进展时期明显增加,在胸腰段,AH在发病时期及AH、PH在进展时期都显著增加。在发病时期,Serotonin在PH明显减少,但是在WT及TG小鼠中AH都显著增加,说明Serotonin在前脚及后脚之间发生了重新分布。4、TPH2主要在脊髓各节段白质区域表达,尤其在侧索(FL)明显,与WT小鼠相比,TG小鼠TPH2的分布在未发病阶段显著降低,但在颈段进展时期显著增加,且分布最丰富。在发病前期和发病期时,颈段,胸段和腰段之间没有明显差异。5、TPH2表达于神经元胞质中,主要分布于脑干中缝核,包括背中缝核(DR),中缝中核(MNR),中缝大核(RMG),中缝隐核(ROB),中缝苍白球核(RPA)),中缝脑桥核(RPN)和侧副巨细胞核(LPGI)。TG和WT小鼠进行比较,发病前阶段的ROB中的TPH2显着降低,发病和进展阶段RPN的TPH2显着增加,然而随着年龄的增加,WT小鼠脑干5-TH神经元逐渐显著减少。说明了5-TH神经元在脑干分布的改变与ALS发展过程中脑干神经细胞的死亡密切相关。结论:本研究揭示了Serotonin在脊髓解剖区域的重新分布以及TPH2在ALS相关解剖区域脊髓及脑干的分布和变化及其与神经细胞死亡之间的密切相关性可能和ALS的发病机制有关。