疼痛是一种与组织损伤或潜在的损伤相关的不愉快的主观感觉和情感体验(国际疼痛学会，IASP，1994)。痛觉包含感觉和情感两个成分。阈值是感觉系统对刺激反应的一个特征，痛阈是对痛觉刺激的最小感知。外周伤害性感受器在达到一定的阈值刺激下激活，将信息通过背根神经节传递给脊髓。脊髓作为痛觉信息传递与加工处理的第一级中枢，有大量感受非伤害性刺激与伤害性刺激的神经元。其中非特异伤害性感受神经元，也称为广动力范围神经元，是脊髓中正常存在的一类重要的感觉神经元，在痛觉传递中行使介导伤害性范围内的精细温度分辨功能。　　在痛觉信息传递与调制过程中，不仅有神经元的激活，还包含大量胶质细胞，特别是星形胶质细胞的参与。星形胶质细胞在激活的情况下会释放大量神经递质，如兴奋性氨基酸谷氨酸等，调节神经元的功能。干扰星形胶质细胞功能会影响其神经元的功能的调制，从而对痛觉信息的传递与调制产生影响。　　水通道是广泛分布于动物、植物，微生物内专职水跨膜转运的膜通道。其亚型4(aquaporin-4，AQP-4)是中枢神经系统中特异性表达在星形胶质细胞上的水通道蛋白。水通道蛋白4的缺失会影响星形胶质细胞的正常功能。既然星形胶质细胞参与到痛觉信息传递与调制，水通道蛋白4又是星形胶质细胞正常工作所必须的膜蛋白，那么，水通道蛋白4的缺失会不会对痛觉信息处理产生影响呢?本研究围绕这个问题，使用水通道蛋白4缺失小鼠，采用行为学，整体电生理技术，免疫组织化学等实验方法，首次研究了水通道蛋白4在痛觉信息处理过程中所扮演的角色。　　应用行为学方法，我们对水通道蛋白4敲除型小鼠进行了系统的实验，包括生理痛(含热痛、机械痛、化学痛)、炎症痛测试，以及痛情绪相关测试(条件性位置回避测试，F-CPA)。结果表明，与野生型小鼠相比，在辐射热甩尾，辐射热抬腿，热水浸没甩尾实验，以及热板实验中，敲除型小鼠表现出显著的痛觉迟钝，且不存在雌雄之间的差异。足底皮下注射2.5％的福尔马林5μL，敲除型小鼠第二时相自发痛有显著延时，且峰值与持续时间均有显著减少。但机械性刺激引起的生理痛、炎症痛则变化不明显。而敲除型小鼠的基础运动能力与野生型动物相比没有显著性减弱，基础皮肤温度没有显著改变。提示水通道蛋白4参与生理情况下星形胶质细胞对痛觉信息的传递与调制。同时，福尔马林自发痛诱导的条件性位置回避结果显示，水通道蛋白4的缺失对痛“厌恶情绪”功能没有显著影响。　　为研究水通道蛋白4缺失小鼠的细胞水平的变化，我们采用整体电生理技术，对小鼠脊髓背角的神经元进行胞外记录。结果表明，水通道蛋白4敲除后，对伤害性刺激反应的伤害性特异神经元与非特异伤害性感受广动力范围神经元的数目显著减少，且在四只敲除型小鼠中记录到五个广动力范围神经元对伤害性热刺激反应潜伏期明显延迟。除此之外，对非伤害性刺激反应的低阈值神经元的数目也显著减少，提示水通道蛋白4敲除后造成普通触觉迟钝。　　为观察镇痛效果在水通道蛋白4敲除以后的改变，我们采用腹腔注射吗啡的方法观察水通道蛋白4对于吗啡镇痛效果的影响。同时，由于星形胶质细胞在吗啡镇痛耐受中扮演着重要的角色，还观察了敲除型小鼠吗啡镇痛耐受的时程，以及吗啡戒断反应的变化。实验结果显示，同样剂量的吗啡(10mg/kg)对于野生型小鼠的镇痛效果显著优于敲除型小鼠，纳洛酮(5mg/kg)诱发野生型小鼠强烈的戒断反应，而敲除型小鼠则完全不表现，提示水通道蛋白4在吗啡镇痛和戒断中扮演着重要角色。吗啡镇痛耐受的时程在两种基因型小鼠中没有显著改变，提示水通道蛋白4可能不是吗啡镇痛耐受中的关键蛋白。　　综上所述，本研究首次证明，中枢神经系统中特异性表达在星形胶质细胞上的水通道蛋白4，在脊髓水平的痛觉信息传递中发挥一定作用，但似乎不是关键的信号分子。