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目的:甲状腺激素（Thyroid hormones,THs）在脑发育过程中发挥重要影响。其主要是通过与甲状腺激素核受体（Thyroid hormone receptors,THRs）结合,调控靶基因的转录,发挥其生物学功能。本研究根据首例报道的THRA基因突变患者的突变位点（THRA-E403X）,构建了ThrαlE403x小鼠模型,对突变小鼠进行全身各系统表型分析,并重点探讨ThrαlE403x突变对小鼠大脑皮层形态和功能影响的机制研究。方法:根据同源重组原理,利用同源DNA片段替换靶基因片段技术,对THRA基因第403位点的碱基进行定点改变（G-T）,进而改变对应的氨基酸序列（403E突变为403X）,制备出特异位点突变的ThrαlE403x小鼠。实验小鼠周龄分别为出生后3周龄、6周龄、16周龄,分别相当于人类幼儿期、青春期、成年期。研究内容:（一）、小鼠全身表型分析:包括:1.对同窝的各组小鼠进行为期42周生长发育（体重、身长、尾长）监测;2.利用放射免疫测定方法检测小鼠甲状腺激素水平;3.利用Micro-CT检测仪及DXA扫描分析小鼠整体骨骼、股骨和颅骨的发育情况以及股骨微结构（骨量、骨小梁）变化;4.Morris水迷宫实验和转棒、齿轮实验,评估不同时期小鼠神经系统学习记忆能力和运动协调能力;5.抓力实验用于评估小鼠四肢肌肉的发育情况;6.利用小鼠心脏超声检测仪分析各时期小鼠心脏功能的变化;检测各时期小鼠心脏重量的变化;7.检测各时期小鼠脂肪（白色脂肪、棕色脂肪）和肠道（小肠和结直肠）的发育;8.利用小鼠体温检测仪检测小鼠的肛温的变化情况。（二）、RNAscope?原位杂交分析,观察Thrα1在小鼠大脑皮层组织中的时空表达情况。实验时点选择分别为:胚胎期（E）11.5、E13.5、E15.5、E17.5、出生后（P）0、P3、P5、P7、P14、P56。（三）、探究Thrα1突变对小鼠大脑皮层形态结构的影响。实验时点:P0、P10、出生后3周龄、6周龄、16周龄。脑组织尼氏染色和图像分析观察不同时点大脑皮层各层神经元的发育情况。（四）、对3周龄雄性WT小鼠和ThrαlE403X/E430X小鼠的大脑皮层组织进行TMT定量蛋白质组表达谱分析,通过特异性标记多肽的氨基基团进行质谱分析,筛选与大脑皮层发育及功能相关的差异蛋白,探究Thrα1基因突变影响的功能蛋白的改变及其相关通路的变化。结果:（一）表型分析1.生长发育:与WT小鼠相比,ThrαlE403x/+小鼠幼年期及青少年期生长发育明显延迟,表现为低体重,身材短小;成年期ThrαlE403x/+小鼠表现出追赶生长,但仍未完全恢复。ThrαlE403X/E403X小鼠表型更加严重,表现为高致死率,存活时间不超过30天,生长发育严重迟滞。2.甲状腺功能结果提示,ThrαlE403x/+小鼠出现了明显的甲状腺激素抵抗,表现为血清TT3升高,TT4降低或正常,TT4/TT3降低,rT3下降,血清TSH水平无差异。3.骨骼系统:与WT小鼠相比,ThrαlE403x/+小鼠青春期骨骼短小、骨骼发育延迟。ThrαlE403x/E403X小鼠骨骼发育严重障碍。Micro-CT结果显示,幼年期ThrαlE403x/+小鼠和ThrαlE403x/E403X小鼠骨骺骨化延迟,骨量、骨小梁数目、骨小梁分离度以及骨皮质厚度均明显减少。青少年期,ThrαlE403x/+小鼠股骨仍短小,虽然此时期ThrαlE403x/+小鼠股骨骨量无差异,但骨皮质仍略薄,骨小梁数目开始增多、骨小梁分离度减小,提示骨骼发育仍延迟,但有自发恢复趋势的表现。成年期,ThrαlE403x/+小鼠骨皮质仍略薄,骨小梁数目明显增多、骨小梁分离度明显减小,提示骨质硬化表现。4.神经系统Morris水迷宫实验:ThrαlE403x/+小鼠平均逃避潜伏期较WT小鼠显著延长,穿越目的象限和穿越平台的次数显著少于WT小鼠,提示ThrαlE403x/+小鼠神经系统受损、学习记忆能力降低。5.转棒、齿轮实验显示:ThrαlE403x/+小鼠运动持续时间和小鼠运动能力均明显低于WT小鼠。提示青年期和成年期的ThrαlE403x/+小鼠神经系统运动平衡受损、肌力降低。6.抓力实验显示:ThrαlE403x/+小鼠肌力明显减小。7.ThrαlE403x/+小鼠的心脏重量均明显减小。心脏超声结果提示,ThrαlE403x/+小鼠的心室壁厚度、心室体积均显著低于正常组。8.幼年期ThrαlE403x/+小鼠白色脂肪（雌性和雄性）和棕色脂肪（仅雌性）均显著减少。青少年时期,ThrαlE403x/+小鼠大网膜脂肪、性腺脂肪明显减少,成年期ThrαlE403x/+小鼠仅大网膜脂肪显著减少。9.幼年期ThrαlE403x/+小鼠小肠短且细,青少年时期无差异,成年期小肠长度明显增加。10.ThrαlE403x/+小鼠肛温较正常组均降低约1℃。（二）、RNAscope?分析原位杂交（ISH）结果显示,从小鼠胚胎早期神经管开始发育到小鼠发育成熟的不同发育时期,Thrα1在小鼠大脑皮层组织中均有表达。（三）、大脑皮层形态学实验结果显示,P0时期,WT小鼠大脑皮层的第I、V和VI层结构已经形成,但ThrαlE403x/+小鼠大脑皮层仅形成第I和第VI层,神经元迁移减慢;ThrαlE403x/E403X小鼠脑组织显著减小,神经元迁移更加缓慢,大脑皮层仅形成第1层。P7时期,WT小鼠大脑皮层的六层结构已完全形成,神经元已迁移完毕且各层神经元结构清晰,分层清楚;ThrαlE403x/+小鼠大脑皮层神经元迁移未完成,仅形成第I和第VI层,其中第II、III、IV、V层结构模糊,分界不清,出现相邻层神经元侵入表现;ThrαlE403x/E403X小鼠脑组织仍显著减小,各层神经元排列杂乱无序。P21时期,ThrαlE403x/+小鼠大脑皮层神经元迁移完成,但第II、III、IV层分层不明显,神经元定位仍不清晰;ThrαlE403x/E403X小鼠大脑皮层仍未分层,各层神经元结构不清晰。（四）、大脑皮层组织TMT定量蛋白组学分析结果显示,在差异表达变化大于1.3倍中,ThrαlE403x/E403X小鼠大脑皮层组织中有159个蛋白表达发生上调,177个蛋白表达发生下调。差异表达的蛋白中包含多种参与小鼠大脑皮层神经元增殖发育、迁移、突触形成、髓鞘形成等相关蛋白。ThrαlE403x/E403X小鼠大脑皮层组织中参与肌萎缩性脊髓侧索硬化症通路相关蛋白发生了显著下调;参与阮病毒病通路中相关蛋白均发生显著上调。结论:1、ThrαlE403x杂合突变小鼠展现了RTHα患者的绝大多数临床表型,是研究TRα1功能的理想动物模型。2、初步的表型分析结果显示ThrαlE403x突变导致了小鼠神经、体温、骨骼、肌肉、血液、心脏、肠道、脂肪、雌性生殖系统的生长发育障碍和成年期稳态失衡。3、RNAscope?原位杂交方法检测了Thra1基因在小鼠大脑皮层的时空特异性表达情况,提示TRa1可能参与了大脑皮层神经元前体细胞的增殖、神经元的迁移和成熟过程。4、ThrαlE403x纯和突变小鼠出现了明显的大脑皮层发育障碍,包括脑容积减小、皮层厚度变薄、神经元迁移延迟、神经元数目减少,皮层结构紊乱;Thra1E403X杂合突变小鼠出现了神经元迁移延迟、皮层结构紊乱,而且皮层结构紊乱一直持续到成年期。5、ThrαlE403x突变显著影响了与小鼠大脑皮层神经元迁移、突触形成、髓鞘形成等相关的蛋白的表达。6、ThrαlE403x突变导致的部分差异蛋白在肌萎缩性脊髓侧索硬化症通路富集,提示Thrα1突变可能参与肌萎缩性脊髓侧索硬化症的发生。