C类神经纤维是由背根神经节（dorsalrootganglion，DRG）小细胞所发出的无髓鞘神经纤维，它的终端可以感受外界刺激并将这种刺激转化为电信号传递给中枢神经系统。动作电位（actionpotential，AP）在该类神经纤维上不存在跳跃式传递，所以C类神经纤维的传导速度较慢，所产生的AP带有幅度较大并且时程较长的后作用，即AHP（afterhyperpolarizationpotential）。早在1997年，我们实验室就发现C类神经纤维在发生动作电位之后有个传导速度变化的变速时相。之后又有许多研究发现C类纤维的传导速度具有的活动依赖性，在传导过程中，该纤维上的放电序列会因外界刺激的影响而改变。然而在C类纤维传递电信号的过程中，这类神经纤维的功能仅是忠实的传递电信号，还是对这些信号会有所加工，到目前为止尚无明确定论。　　我们实验室在正常兔子隐神经的C类神经纤维上研究发现，该类神经纤维具有多种传导模式，在给予不同频率的电刺激后，此类神经纤维会在传导过程中出现传导丢峰现象（conductionfailure），并且在AP传递的纤维上给予钠、钾通道阻断剂后，可以翻转这种传导丢失现象。　　在AP的传递过程中，AP很大程度上会受到C类纤维膜结构的影响。因此在生理状态下和病理状态下，C类纤维会产生截然不同的信号传导形式。因此，我们在病理模型上进行了预实验，发现在糖尿病神经病理性痛（painfuldiabeticneuropathy，PDN）大鼠模型上，C类纤维传导过程中丢峰明显减少。为了进一步阐明这种传导丢峰的产生机制，遂进行了以下研究：（1）观察PDN模型大鼠C类神经纤维上传导丢峰的各种特征和规律；（2）通过研究DRG胞体的兴奋性变化和电流机制来反映其轴突；（3）观察胞体与轴突上与兴奋性相关的离子通道的表达。本实验主要针对第二部分内容进行研究。　　由于胞体及其发出的轴突是一个整体，并且轴突所需的大分子物质，如各种膜蛋白和受体等均由胞体合成并运输至轴突。而现有的实验技术还不能实现对轴突上各种离子通道进行电生理记录，所以我们在实验中通过研究胞体的电生理特点来反映轴突的变化。　　本课题旨在阐明糖尿病神经病理性痛模型中C类纤维上APs传导丢失减少的电生理机制。实验中我们选用了以外周细小神经受累为主的PDN模型进行研究。我们对小直径神经元的兴奋性以及相关的离子通道进行了详细的分析。在兴奋性测量中，选用动作电位的发放阈值、动作电位的半宽以及放电频率等指标来反映兴奋性变化。为了研究AP的后作用变化，我们进一步观察了AHP的各种特征，并针对感受伤害性刺激的神经元进行研究。选用参与调控兴奋性的钠、钾电流进行研究，针对与AP的幅度和上升支关系密切的快钠电流，与AP的阈值和放电频率有关的持续性钠电流以及A型钾电流进行研究。　　本课题主要包括以下三部分：　　第一部分：糖尿病神经病理性痛动物模型的建立以及痛行为学的检测　　选用STZ诱导的糖尿病大鼠模型进行研究，并采用行为学手段筛选出痛觉敏化的动物进行试验。从而保证实验对象处于实验目的所要求的神经病理痛状态。在实验过程中，我们改良了原有的造模方法，采用皮下注射STZ的方法来诱导糖尿病。　　主要结果:　　1.STZ注射后第3天，绝大部分的大鼠血糖增高至31±2.1mmol/L，并出现多饮、多尿、体重下降等症状。这种高血糖状态持续整个测量过程（20d），而对照组大鼠的血糖始终维持在正常水平。　　2.糖尿病组的大鼠逐渐出现机械刺激痛觉敏化。实验中观测给药后4d、8d、14d、24d和34d五个时间点的行为学指标，大鼠的左、右双足都出现了明显的痛觉敏化。给药两周后，机械刺激足缩反应阈值（PWT）趋于稳定，左足为4.37±0.47g，右足为3.75±0.62g。　　3.糖尿病组的大鼠逐渐出现热刺激痛觉敏化。给药两周后，糖尿病组达到稳态水平，其热刺激足缩反应潜伏期（PWL）为：左侧足6.72±0.98s，右侧足7.16±0.63s。　　结论：　　1.皮下注射STZ所诱导的糖尿病动物模型，成功的模拟了糖尿病血糖升高，多尿等主要症状，提示此方法造模成功。　　2.糖尿病模型的痛行为学检测结果表明，PWT下降，PWL缩短，发生了外周伤害性感受器的敏化。　　第二部分：糖尿病神经病理性痛DRG小细胞兴奋性的改变　　针对DRG辣椒素(capsaicin)敏感的小直径神经元进行测量，并根据实验结果筛选糖尿病组中具有高频放电反应的细胞进行详细分析。为了阐释C类纤维上的传导丢峰的机制，我们重点分析了兴奋性和AHP的变化。并使用药理学手段对引起兴奋性增高的潜在的电流机制进行了探讨。　　主要结果:　　1.糖尿病组神经元的AP幅度增高（111.7±2.12mV），阈值偏向超级化水平（-16.28±2.19mV），半宽（1.71±0.16ms）以及该AP的最大上升斜率（115.73±15.31mV/ms）的数值均提示糖尿病小细胞的兴奋性与正常小细胞相比显著增高。另外糖尿病状态下DRG小细胞的放电频率明显增高。　　2.选细胞产生第一个AP的电流基强度的1.5倍刺激水平进行观察，经统计分析，把放电个数>5个/500ms的神经元定义为高频放电，发现产生高频放电的细胞约占总数的30％。　　3.高频放电的神经元中，根据它们的放电特点又可以将其分为两类，一种是低基强度即可诱发的高频放电细胞，<200pA的输入电流即可引发高频放电；另一种是较高基强度诱发的高频放电细胞。进一步实验发现，低基强度的高频放电细胞对低浓度的河豚毒素（tetrodotoxin）不敏感，然而高基强度的高频放电细胞对100nMTTX极为敏感，低浓度的TTX基本上可以完全抑制其重复放电。这些高基强度激活的高频放电细胞可以对capsaicin产生去极化反应，说明这些细胞是与疼痛的产生有着直接关系的伤害性感受细胞。　　4.对糖尿病状态下高频放电的神经元所产生的AHP进行分析，发现不论在单个刺激下还是串刺激下，AHP的峰值均减小，半宽缩短，时程缩短。从而也认为糖尿病组中神经元所产生的第一个AP对其之后要产生的第二个AP影响减小，更利于重复放电的发放。　　5.在AHP产生后的第100ms处给予一个逐步递增的短小的电流刺激，发现糖尿病病变后细胞在注入较小电流即可诱发产生第二个AP，而对照组则需要较大的输入电流。　　结论：　　1.糖尿病神经病理痛，DRG小细胞的兴奋性增高，主要表现为AP幅度增大、半宽缩短和阈值降低，且放电频率增高。　　2.在糖尿病神经病理痛DRG小细胞中，有30％的细胞可以产生高频放电（>5个/500ms），其中部分由高基强度电流诱发的高频放电细胞是伤害性感受细胞。这类高频放电细胞的AHP的主要特征也发生了显著性的变化，后作用相对减小。　　第三部分糖尿病神经病理性痛小细胞通道电流的变化　　糖尿病神经病理痛DRG上的伤害性感受神经元兴奋性明显增高，但这种兴奋性变化的发生是基于哪些通道电流，目前尚无定论。在本部分，我们选择了参与AP形成的钠、钾电流进行研究，不仅分析了它们的电流成分和大小，还对它们的多种动力学特征进行阐释。之后还着重分析了与AHP、重复放电以及AP阈电位水平有着密切关系的缓慢失活的钾电流（IAS）和持续性钠电流（INaP）。　　主要结果:　　1.与正常细胞相比，糖尿病DRG小细胞上的INaT明显增大。该电流的电流I-V曲线表明，糖尿病细胞的峰电流出现在偏向超级化的电压水平。在糖尿病状态下，该电流的激活和失活曲线均明显左移。糖尿病细胞的失活时间常数和激活时间常数均减小。　　2.将TTX-S和TTX-R的快钠电流进行分离，并分别进行比较。发现糖尿病组TTX-R电流的电流密度以及TTX-S电流的电流密度均明显增大。　　3.分别用斜波刺激和方波刺激的方法，对总的INaP和对低浓度TTX敏感的INaP进行分析。糖尿病小细胞上总的INaP和对低浓度TTX敏感的INaP均明显增大。　　4.测量DRG小细胞上的全钾电流和缓慢失活的A型钾电流（IAS）。发现不论是峰值电流还是稳态期，两种电流在糖尿病细胞上均明显减小。　　5.在糖尿病状态下，全钾电流中的峰值电流激活曲线明显左移；稳态电流激活曲线则仅有小幅度的变化。激活时间常数明显减小，慢失活时间常数在低电压水平明显减小。　　6.在糖尿病细胞上，IAS激活曲线和失活曲线均明显左移，稳态期电流的激活曲线则未见明显改变。激活时间常数明显减小，慢失活时间常数明显减小。　　结论：　　1.糖尿病神经病理痛DRG小细胞上总的INaT电流增大；总的INaT电流的激活和失活的各种动力学特性也发生了相应的变化。糖尿病后TTX-S和TTX-R的钠电流均增大，以TTX-R的钠电流增大的更为显著。　　2.糖尿病神经病理痛DRG小细胞上总的INaP电流增大，并首次研究了DRG小细胞上对低浓度TTX敏感的INaP电流，该电流在糖尿病后增大。　　3.糖尿病后DRG小细胞上的全钾电流和缓慢失活的A型钾电流均明显减小。另外，与此相关的各种动力学特性也发生了相应改变。　　主要结论：　　1.本研究首次发现糖尿病神经病理痛，有30％的DRG小细胞产生高频放电。　　2.这些高频放电细胞中，大部分为高基强度注入电流引发的高频放电，这类细胞为capsaicin阳性，且它所产生的AHP的各种特性也发生了显著性改变。本实验首次系统测量了糖尿病状态下DRG神经元的AHP的各种特性。　　3.首次测量了DRG小细胞上对低浓度TTX敏感的INaP，发现PDN模型上该电流增大。　　4.首次测量了PDN模型DRG小细胞的IAS，发现该电流明显减小。