运动神经元病的发病机制目前尚不完全明确，考虑与以下几种因素有关：
1、感染和免疫。有研究表明患者的发病可能与朊病毒、人类免疫缺陷病毒感染有关，患者有免疫功能异常，血中可以查到抗神经节苷脂抗体阳性、乙酰胆碱受体抗体阳性。
2、金属元素接触。部分患者有某些金属中毒的表现，有某些元素缺乏。有研究表明，长期和铝接触的患者，有可能会出现运动神经元病。
3、遗传因素。运动神经元病大多都是散发性，少数部分可能有家族史，遗传可能是常染色体显性遗传。
4、营养障碍。有部分患者血浆中的维生素B1减少，考虑和运动神经元病的发生有关。
5、神经递质异常。部分患者脑中的神经递质水平可能较正常对照组降低，特别是去甲肾上腺素较对照组会升高，病情越严重的患者对比会更加明显。
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