第1章 绪论-单元作业

第2章 微生物的纯培养和显微技术-单元作业1

第2章 微生物的纯培养和显微技术-单元作业2

第1章+第2章-单元测验1

1、【单选题】最关键、最本质的微生物特点是（ ）。

2、【单选题】适合所有微生物的特殊特征是（ ）。

D、一般用显微镜才能观察到

3、【单选题】安东·列文虎克在微生物学界被称作（ ）。

4、【单选题】最早发现并报道微生物的是（ ）。

5、【单选题】 Louis ·Pasteur采用曲颈瓶试验来（ ）。

C、认识到微生物的化学结构

D、提出微生物的预防接种

6、【单选题】提出“发酵由微生物引起”的人是（ ）。

7、【单选题】（ ）发明了明胶固体培养基，分离到了炭疽杆菌等多种病原菌。

8、【单选题】微生物学的初创期实质上是处于（ ）阶段。

9、【单选题】史上第一次成功观察到细胞的人是（ ）。

10、【单选题】下列对微生物学发展史的说法错误的是（ ）。

A、 微生物学的初创期实质是处于朦胧阶段

B、微生物学的奠基期实质是处于生理水平研究阶段。

C、微生物学的发展期实质是处于生化水平研究阶段。

D、微生物学的成熟期实质是处于分子生物学水平研究阶段。

11、【单选题】下列关于有关显微镜与微生物学发展史关系的说法不正确的是（ ）。

A、显微镜推动了微生物学的发展

B、显微镜决定着微生物的发现

C、显微镜在微生物的发现中仅起辅助作用

D、显微镜决定着微生物的发现，并推动了微生物学的发展

12、【单选题】在微生物的5大特性中，最本质的是（ ） 。

A、体积微小、表面积大

B、代谢旺盛、转化力强

C、繁殖快速、易于培养

D、适应性强、容易变异

13、【单选题】任何其它生物不可能生存的极端环境中都有微生物，不是（ ）作用的结果。

D、生长繁殖快，易变异

14、【单选题】人类对微生物的利用，就是利用微生物的（ ）这一特性。

A、体积微小、表面积大

B、代谢旺盛、转化力强

C、繁殖快速、易于培养

D、适应性强、容易变异

15、【单选题】下列不属于20世纪微生物学发展的特点或趋势的是（ ）。

A、合成生物学促进微生物学的发展

B、微生物学多学科交叉和发展

C、微生物学的应用得到重大进展

D、促进了生命科学的发展

16、【单选题】早建立我国卫生防疫机构的人是（ ）。

17、【单选题】我国第一个微生物学专业的创始人是（ ）。

18、【单选题】下列不属于21世纪微生物学发展的特点或趋势的是（ ）。

A、对微生物基因组学研究

B、对重大传染病的病理病因和抗药性研究

C、对嗜极细菌和古菌的研究

19、【单选题】无菌操作要点不包括（ ）环节。

20、【单选题】下列有关菌落和菌苔的说法，错误的是（ ） 。

D、是微生物分类、鉴定的重要依据

21、【单选题】下列有关菌落培养特征的说法，正确的是（ ） 。

A、一个菌落就是一个纯种细胞群体

B、可以用液体培养基观察

D、是微生物分类、鉴定的重要依据

22、【单选题】下列不是常用平板分离方法的是（ ）。

23、【单选题】下列有关纯培养的说法错误的是（ ）。

A、纯培养物都是细胞群体

B、富集培养是液体培养基获得纯培养的方法。

C、单细胞分离法能从混杂群体中获得劣势菌。

D、获得纯培养，必须借助显微镜。

24、【单选题】空白平板进行无菌检查应用的原理是（ ）。

D、有菌落，可能无细胞

25、【单选题】不需要用液体培养基获得纯培养的是（ ）。

26、【单选题】单细胞（孢子）分离时，肯定不需要使用（ ）。

B、毛细管或显微针、钩、环等

27、【单选题】关于富集培养，不正确的是（ ）。

A、营造特定环境，使更有利于目标微生物生长

B、一般仅需要考虑微生物的生长特点，而与环境因素无关

C、一般是利用“投其所好”的原理

D、既可液体培养，也可固体培养

28、【单选题】微生物难以被认识与下列（ ）因素无关。

29、【单选题】影响显微镜观察效果的因素不包括（ ）。

B、观察者对显微镜的正确使用

D、良好的标本制作和观察技术

30、【单选题】下列关于显微镜分辨率的说法，错误的是（ ）。

A、分辨率的大小与波长成正比。

B、分辨率的大小与物镜镜口角成正比。

C、分辨率的大小与介质折射率成正比。

D、分辨率可用最小可分辨距离表示。

31、【单选题】暗视野显微镜的原理是利用了（ ）。

32、【单选题】相差显微镜的原理是利用了（ ）。

33、【单选题】荧光显微镜的原理是利用了（ ）。

34、【单选题】原子力显微镜（AFM）的原理是利用了（ ）。

35、【单选题】下列显微镜中，分辨率最高的是（ ）。

36、【判断题】显微镜技术决定着微生物学的发展进程。

37、【判断题】荷兰人安东·列文虎克最早发现微生物，所以他是微生物学奠基人。

38、【判断题】微生物吸收营养物质多、物质转化快反映了微生物代谢旺盛的特点。

39、【判断题】微生物和其他各界生物所共有的特征是都有细胞。

40、【判断题】细菌、放线菌和蓝细菌都属于原核微生物。

41、【判断题】麻疹、流行性腮腺炎和鼠疫都是由真霉造成的疾病。

42、【判断题】细菌学的奠基人是巴斯德和科赫。

43、【判断题】生物起源说是被现代很多学者接受的生命起源假说。

44、【判断题】自1676年进入初创期后，微生物学就开始建立了。

45、【判断题】外科消毒术的建立是微生物学在医疗保健战线上的首次“战役”。

46、【判断题】无菌技术是指要防止被其他微生物污染，但自身可以污染操作环境的技术。

47、【判断题】微生物从一个细胞繁殖得到的后代称为该微生物的纯培养。

48、【判断题】要获得微生物的纯培养，必须保证任何环节均采用无菌操作技术。

49、【判断题】无菌技术和纯培养技术是微生物学建立与发展的基石。

50、【判断题】实验室最常用的平板分离法是稀释倒平板法和平板划线法

51、【判断题】涂布平板法比稀释倒平板法更有利于培养厌氧菌和热敏菌。

52、【判断题】稀释摇管法比稀释倒平板法更有利于培养对氧气更为敏感的厌氧菌。

53、【判断题】通过稀释摇管法，即可获得厌氧菌的纯菌落。

54、【判断题】液体培养的顺序稀释法的关键是使一支试管分配不到一个微生物。

55、【判断题】用富集培养法可以分离任何特定环境中的已知和未知可培养的微生物。

56、【判断题】只要提高普通光学显微镜的放大能力，就可以改善其观察效果。

57、【判断题】暗视野显微镜能观察尺寸小于显微镜分辨率的微粒。

58、【判断题】暗视野显微镜能在不染色的情况下，比较清楚地观察到活细胞的细微结构。

59、【判断题】相差显微镜是利用环状光阑和相差板产生的紫外光，提高物体的反差的。

60、【判断题】相差显微镜能在不染色的情况下，比较清楚地观察到活细胞的细微结构。

61、【判断题】暗视野、相差和荧光显微镜都是通过改变波长而改变分辨率的光学显微镜。

62、【判断题】荧光显微镜利用的是经紫外线照射后的荧光剂能在黑暗条件下发射荧光的原理。

63、【判断题】扫描电子显微镜比透射电子显微镜更能观察物品的表面结构。

64、【判断题】扫描隧道显微镜利用的是隧道效应，对不具导电性的样品也能观察。

65、【判断题】显微镜的放大倍数是其物镜和目镜放大倍数的乘积。

66、【填空题】利用和改善有益微生物，控制或改造有害微生物是微生物学的根本 。

67、【填空题】微生物学是研究微生物及其 规律和应用的学科。

68、【填空题】微生物学的发展期实质上是处于 水平研究阶段。

69、【填空题】列文虎克是世界上第一个用放大透镜看到活的 和原生动物的人。

70、【填空题】法国的 最先提出了系统的预防接种措施。

71、【填空题】20世纪诺贝乐奖获得者中，从事微生物学研究的占了近 比例。

72、【填空题】微生物纯培养的第一步是 。

73、【填空题】纯种分离就是将样品进行一定的 ，使得每个细胞尽量分散 存在。

74、【填空题】常用的纯种分离方法主要有 挑取法和 分离法两类。

75、【填空题】常用的单菌落分离方法有 法、 法、稀释平板法和选择培养基分离法。

76、【填空题】单细胞（孢子）分离和 分离都能把自然环境中的劣势菌分离出来。

77、【填空题】决定显微镜观察效果的三个重要因素是 、分辨率和 。

78、【填空题】 显微镜能比较清楚地观察到活细胞及内部的细微结构。

79、【填空题】荧光显微镜的工作原理是在 照射下，发 的物体在黑暗背景下表现为光亮的有色物体。

80、【填空题】透射电子显微镜、扫描电子显微镜和 都是非光学显微镜。

1、【单选题】下列原核微生物中，没有细胞壁的是（ ）。

2、【单选题】被用作放线菌重要鉴定指标的菌丝是（ ）。

3、【单选题】细菌大小的度量单工具是（ ）。

4、【单选题】同种细菌的幼龄菌大小一般比成熟或老龄菌（ ）。

5、【单选题】下列微生物中，（ ）细胞沿两个相互垂直的平面分裂。

6、【单选题】下列微生物中，（ ）细胞沿三个相互垂直的平面分裂。

7、【单选题】下列细菌中，细胞分裂的方向和空间排列状态呈无定向的是（ ）。

8、【单选题】在营养生长阶段，典型放线菌为（ ）状态。

9、【单选题】下列原核微生物中，细胞最大的是（ ） 。

10、【单选题】医院感染最常见的球菌是（ ）。

11、【单选题】目前发现的世界上最小的细菌是（ ）。

12、【单选题】经干燥固定后的菌体比活菌体的细胞长度（ ）。

13、【单选题】蓝细菌中出现的形大、壁厚、专司固氮功能的特化细胞，称为（ ）。

14、【单选题】蓝细菌的静息孢子形大、壁厚、 色深，是一种（ ）。

15、【单选题】介于独立生活和细胞内寄生生活间的最小型原核生物是（ ）。

16、【单选题】细菌的异常形态产生的原因是（ ）。

17、【单选题】在自然界存在的各种形态的细菌中，最为多见的是（ ）。

18、【单选题】葡萄球菌细胞的分裂方向是（ ）。

19、【单选题】不作为杆菌分类依据的是（ ）。

20、【单选题】弧菌的鉴定特征一般不包括（ ）。

21、【单选题】螺菌的螺旋数通常为（ ）环。

22、【单选题】下列对细菌特殊形态的说法正确的是（ ）。

C、环境条件改变导致的

23、【单选题】一般以（ ）为代表来描述细菌的大小。

24、【单选题】影响细菌形态和大小的因素不包括（ ）。

25、【单选题】半知菌亚门的主要特征是（ ）。

A、菌丝无隔，有性生殖产生分生孢子

B、菌丝有隔，有性生殖产生分生孢子

C、菌丝无隔，无性生殖产生分生孢子

D、菌丝有隔，无性生殖产生分生孢子

26、【单选题】根霉的假根长在（ ）。

27、【单选题】寄生真菌的吸器存在于寄主（ ）。

28、【单选题】结构复杂的产有性孢子的霉菌气生菌丝特化形式是（ ）。

29、【单选题】结构简单的霉菌气生菌丝特化形式是（ ）。

30、【单选题】霉菌许多菌丝交织在一起形成（ ）。

31、【单选题】下列霉菌中，其菌丝类型不属无隔膜菌丝的是（ ）。

32、【单选题】下列具有碳源和休眠作用的菌丝构造是（ ）。

33、【单选题】下列不是酵母菌常见正常形态的是（ ）。

34、【单选题】同种酵母菌置于相同条件下培养，液体培养的细胞（ ）固体培养。

35、【单选题】（ ）是能形成大型肉质子实体的真菌的俗称。

36、【判断题】支原体因为没有细胞核，故细胞柔软，形态多变，具有高度多形性。

37、【判断题】自然界中只存在球状、杆状两种形态的细菌。

38、【判断题】同种细菌处在不同的生长阶段，其细胞形态可能不同。

39、【判断题】细菌的形态只由种的特征决定，而不会受环境条件的影响。

40、【判断题】原核生物的细胞大小会因种类不同而呈现很大差别。

41、【判断题】显微镜下观察到的细菌大小会因所用固定染色的方法不同而产生差异。

42、【判断题】酵母菌是“丝状真菌”的统称。

43、【判断题】在营养生长阶段，链霉菌的菌丝内存在横隔。

44、【判断题】螺旋不满一圈的螺旋菌称为弧菌。

45、【判断题】杆菌数量最多，其细胞外形、细胞端部形态、细胞排列方式均呈多样性。

46、【判断题】一旦细菌在非正常条件下出现形态异常，即使将其转移到适宜环境中也不能恢复到正常形态。

47、【判断题】培养基的组成对细菌形态没有影响。

48、【判断题】大多数影响细菌细胞形态的因素对其大小也有影响。

49、【判断题】放线菌分生孢子形态极为多样，可作为一种重要的菌种鉴定依据。

50、【判断题】衣原体具有独特的生活史，其始体呈大球形，壁薄而脆弱，易变形。

51、【判断题】衣原体的原体呈大球形，不具感染性。

52、【判断题】霉菌菌丝体较发达但不产生大型肉质子实体。

53、【判断题】有隔膜的菌丝更能抵抗干旱环境。

54、【判断题】有的真菌表现出双相性，在室温中呈霉菌型，而在37℃或体内又呈单细胞的酵母型。

55、【判断题】酵母菌的大小与细菌十分接近。

56、【判断题】酵母菌的成熟细胞大于幼龄细胞。

57、【判断题】酵母菌的形态大小不随培养时间长短而变化。

58、【判断题】细菌中，杆状最为常见，球状次之，螺旋状较少。

59、【判断题】螺旋菌是根据其中的螺旋弯曲/环数情况不同来分类的。

60、【判断题】细菌细胞的形态与排列方式在细菌的分类鉴定上具有重要意义。

61、【判断题】微生物的基本形状和特殊形态都是其在最适宜条件下的正常形态。

62、【判断题】细菌的特殊形态和异常形态在本质上是相同的。

63、【判断题】细菌形态随菌龄而变化，一般老龄细菌形态最稳定。

64、【判断题】所有有隔菌丝中横隔膜的结构都一样。

65、【判断题】细菌的大小和形态随各种环境条件变化很大，而与种类无关。

66、【填空题】单个细菌的基本形态可分为球状、杆状、 三种。

67、【填空题】球菌大小以其 表示。

68、【填空题】杆菌大小以其宽度× 表示。

69、【填空题】螺菌大小以其 ×菌体两端点间长度表示。

70、【填空题】用负染色法观察到的菌体大小往往 于普通染色法。

71、【填空题】培养基中渗透压增加会导致细菌细胞的大小变 。

72、【填空题】螺旋体的旋转周数在 环以上。

73、【填空题】立克次氏体较衣原体细胞 （大/小）。

74、【填空题】 是霉菌营养体的基本单位。

75、【填空题】有的酵母菌与出芽后产生的子细胞连在一起成为藕节状，称为 。

76、【填空题】霉菌菌丝隔膜孔附近存在几种蛋白晶体和 ，在菌丝受伤后能防止原生质流失。

77、【填空题】具有呈丝状霉菌型(M)和呈单细胞酵母型（Y）的双向性真菌被称为 型真菌。

78、【填空题】根霉属真菌的假根的作用主要是固着和 。

79、【填空题】霉菌的子囊果外形有子囊壳、子囊盘和 。

80、【填空题】小单胞菌属不形成气生菌丝，只在在分枝的 菌丝顶端产生1个孢子。

51、【判断题】给试管或锥形瓶做棉塞是为了过滤管外或瓶外的有菌空气。

52、【判断题】棉花塞塞入试管的长度约为棉塞全长的2/3。

53、【判断题】培养皿、吸管、锥形瓶等玻璃器皿，常在电热恒温烘箱中湿热灭菌。

54、【判断题】塑料带帽试管只能进行湿热灭菌。

55、【判断题】带有棉花塞、各种金属、塑料及硅胶帽的试管，只能进行干热灭菌。

56、【判断题】如不作特殊要求，配制培养基所用的水最好使用自来水。

57、【判断题】实验室常用的无菌水通常是由自来水灭菌而成。

58、【判断题】常分别加2%和1%的琼脂作凝固剂，制备固体培养基和半固体培养基。

59、【判断题】用分装器将培养基分装试管时，应谨防培养基沾染试管口。

60、【判断题】琼脂的熔化温度是95℃以上，凝固温度是40℃以下。

61、【判断题】摆斜面的长度应不超过试管长度的2/3。

62、【判断题】在实验台上用一只点燃的酒精灯，可以完成无菌操作。

63、【判断题】玻璃器材洗净后不可以采用高压蒸汽灭菌。

64、【判断题】对含葡萄糖的培养基进行高压蒸气灭菌时可在115℃灭菌30分钟。

65、【判断题】直接挑取在平板上形成的单菌落就可以获得微生物的纯培养。

66、【判断题】获得微生物纯培养的关键是进行无菌操作、采用正确的接种、培养和分离纯化方法。

67、【判断题】微生物纯培养物的平板菌落和斜面菌苔特征，均是其种属鉴定的指标。

68、【判断题】为了方便接种，我们可以在超净台中打开培养皿盖。

69、【判断题】如果只接种一种微生物，也可以不作标记。

70、【判断题】若不加香柏油，也可以用高倍镜清晰地观察到细菌。

71、【判断题】在擦拭显微镜镜头时，应由边缘向中心延一个方向擦拭。

72、【判断题】浸香柏油的油镜头可用软的卫生纸擦净。

73、【判断题】为了节省时间，可以直接在染色涂片上滴加香柏油后用油镜观察标本。

74、【判断题】用油镜镜检时应将聚光器升至最高。

75、【判断题】使用高倍镜时，应将聚光器降至最低。

76、【判断题】观察曲霉，青霉，也必需用油镜才能观察清楚。

77、【判断题】显微镜的放大倍数愈高，其视野面积愈大。

78、【判断题】测微生物细胞大小时，需要校正的是镜台测微尺每格的实际长度。

79、【判断题】测微生物细胞大小时，需要校正的是目镜测微尺每格的实际长度。

80、【判断题】目镜测微尺每小格所代表的实际长度是10μm。

81、【判断题】革兰氏染色是一种典型的复合负染色法。

82、【判断题】制片时，固定的目的是既能杀死细胞，又能保持细胞的固有形态。

83、【判断题】 E.coli经革兰氏染色后，菌体呈红色，它是革兰氏阳性细菌。

84、【判断题】 S.aureus经革兰氏染色后，菌体呈紫色，它是革兰氏阳性细菌。

85、【判断题】E.coli的吲哚试验、甲基红试验和V.P.试验都呈阳性反应。

86、【判断题】产气肠杆菌的硫化氢试验、柠檬酸试验和V.P.试验都呈阳性反应。

87、【判断题】通过IMVIC试验来区分E.coli和产气肠杆菌是因为前者是致病菌。

88、【判断题】常用E.coli而非产气肠杆菌来判断水质是否受粪便污染。

89、【判断题】平板菌落计数中，通常是采用十倍稀释法。

90、【判断题】平板菌落计数中，每做一个稀释度都必须更换一支无菌吸管。

91、【判断题】混合平板菌落计数中，每个平皿中的菌液加入量都是0.2 ml。

92、【判断题】在超净工作台中，可以拨掉吸管上的棉花塞，方便吸取样液。

93、【判断题】用平板菌落计数只能测定微生物的活菌数。

94、【判断题】平板菌落计数时，每个平板中的菌落数必须在30-300个才能计数。

95、【判断题】血球计数板计数区每小格的体积是1/4000000 mL。

96、【判断题】血球计数板平台上一共有2个计数室，每个计数室被称为一个大格。

97、【判断题】用血球计数板计数时，任选5个大方格(80个小格)的细胞计数即可。

98、【判断题】血计数板每小格适宜的的细胞数为5~10个。

99、【判断题】血球计数板两边的平台比计数区高0.1mm。

100、【判断题】实验室通常使用血球计数板测微生物的总菌数。

作者：武汉大学人民医院麻醉科（王倩文、王龙）；武汉大学心血管病研究所（王晞）

大规模流行病学调查结果显示，具有神经病理特征的慢性疼痛患病率估计为7%～10%。由于全球人口老龄化、发病率增加和癌症化疗后存活率提高，神经性疼痛的发病率可能会进一步增加。此外，神经性疼痛患者常伴有严重的、焦虑和抑郁，严重影响了患者的生活质量。

神经性疼痛的发生与多基因起源、多细胞和分子靶点有关，难以诊断引起持续疼痛症状的确切原因，且尚无适宜的治疗方案。值得注意的是，神经性疼痛主要归因于神经元或免疫细胞的异常活动，高度选择性的光遗传技术有望抑制异常疼痛信号的传递，达到治疗目的。文章介绍了光遗传学、神经性疼痛的发病机制，并阐述了光遗传学在治疗神经性疼痛中的应用，讨论了其优势和可能性，旨在为以后的研究提供理论依据和治疗方向。

光遗传学是一种利用光控制或监测神经活动的技术，通过光敏离子通道（视蛋白）调节特定神经元亚群的活动。如利用通道视紫红质（ChR）、盐视紫红质（NpHR）等光发生激活剂来控制神经元。嵌合离子通道在特定的细胞类型中表达，通过转基因方法选择性地刺激特定神经元群，将光纤插入到所需的位置从而将光传递给神经元。由于神经性疼痛是由复杂的、整合的神经元通路及电路介导调节，因此光遗传学有望成为研究神经元机制和神经基质的一个有价值的工具。

光遗传学的激活是指视蛋白捕获光并以此主动泵送离子穿过细胞膜或打开通道，使得离子被动地穿过细胞膜从而调节特定神经元活动。工程化地将视蛋白表达到非光敏细胞中能够快速实现光学控制特定的细胞过程。因此光遗传学可提供高速激活和沉默。微生物视蛋白是主要类别的光敏蛋白，根据膜电位进行分类。来自莱茵衣藻的ChR被设计成对阳离子进入具有选择性，而NpHR对阴离子通量具有选择性，引起超极化。质子泵如细菌视紫红质、蛋白质视紫红质和古视紫红质也通过从细胞质中释放出质子而影响超极化。

它们照射模式的差异允许去极化和超极化的视蛋白在细胞系统中共表达并使系统双向化。另一类光激活视蛋白是嵌合受体，其模拟各种信号传导级联。例如光活化膜整合的G蛋白偶联受体，与视紫红质的细胞外结构域和特定能受体的细胞内区域的杂合受体，如Gq偶联的人α1a-肾上腺素能受体和Gs偶联的仓鼠b2-肾上腺素能受体，分别制造optoa1AR和optob2AR。简单的结构、快速的动力学和单个细胞内双向控制的可能性使这些蛋白质成为光遗传学中新颖和经典的工具。简而言之，视蛋白具有独特的性质，如特定离子的选择性、吸收光谱、亚细胞定位和对光的敏感性。

1.2光遗传特异性调节

光遗传学技术最有利的方面之一是高度的细胞特异性。这是通过战略性地使用细胞特异性启动子来调节视蛋白基因在转基因动物中的转录，或使用病毒载体和位点特异性显微注射来实现的。常见的启动子包括人类突触素1或细胞表面抗原Thy1的启动子等。对于抑制性神经元的特异性表达，可以使用在所有GABA能神经元中表达的脱羧酶启动子或使用和parvalbumin启动子靶向抑制性神经元亚型。而钙调蛋白激酶Ⅱα启动子可以用来限制视蛋白表达神经元兴奋性，特别是大脑皮质结构。

目前开发的一种新系统允许Fos阳性神经元中视蛋白的表达，称为活性人群中的靶向重组。该系统可只对在特定事件中活跃的神经元进行操作，进一步提高了光遗传学的特异性。此外非神经元细胞类型也可通过光遗传学进行靶向，包括当启动子受到胶质纤维酸性蛋白（GFAP）启动子调控时的星形胶质细胞。这种对特定细胞进行特异性操作的能力，能够更好地理解神经元和神经胶质细胞在神经性疼痛中的作用。

2.神经性疼痛发病机制

神经性疼痛是指由躯体感觉系统的损伤或疾病引起的疼痛。病因多种多样，包括创伤、炎性反应、代谢性疾病，如糖尿病、毒素、病毒感染或恶性肿瘤等。在神经损伤形成后，神经纤维在多个水平发生剧烈变化，如细胞膜上新的受体和离子通道的基因轮廓改变，外周和中枢神经系统伤害性信号处理的改变等，使感觉信号进入脊髓和大脑发生改变及紊乱，最终导致神经性疼痛。疼痛信号的传递受兴奋性和抑制性神经网络及配体—受体的巨大复杂性调节。在疾病中，即使没有有害刺激，长时间的组织损伤或炎性反应也会引起基因表达和膜蛋白修饰的改变，从而导致某些痛觉受器的异常激活。

原发性传入神经纤维的异位活动在周围神经损伤后神经性疼痛的病理生理学中可能起关键作用。实验人员通过探究无神经损伤、慢性压迫损伤和脊髓神经结扎等多种动物模型后，报道了传入神经纤维在神经性疼痛启动和维持中持续兴奋。同样，有髓神经轴突（A纤维）和无髓神经轴突（C纤维）特异性的变化在疼痛模型中也有大量报道，如频率、类型和异位放电持续时间增加。

这些神经纤维放电的变化导致神经性疼痛。而在进行周围神经阻滞治疗后，外伤性周围神经损伤患者同侧自发性和诱发性疼痛完全消失，这提示阻断受损神经元异常活动可用于治疗神经性疼痛。硬膜外注射利多卡因阻断背根神经节也可减轻幻肢痛患者的疼痛感。此外，随着持续的伤害性输入，伤害性神经通路对刺激变得敏感，即痛觉神经元对其正常或阈下传入的响应性增强。小胶质细胞的过度激活同样会触发促痛介质的释放，导致疼痛状态的持续。由于神经损伤后产生神经性疼痛的机制错综复杂，从源头阻断受损神经元异常活动可能是简单有效的治疗方法，例如光遗传学技术。

2.2受体及离子通道改变

神经性疼痛患者中，神经元特性的改变可能与细胞内离子通道（钠、钙和钾）改变相关。离子通道表达的变化可导致疼痛信号的传入神经元及其轴突过度兴奋，且钠离子通道和钙离子通道还可促进神经递质释放，共同作用导致疼痛。既往研究人员发现敲除小鼠背根神经节（DRG）神经元中的钠离子通道可以减轻炎性反应性疼痛和痛觉过敏。而且还观察到神经瘤内受损神经远端轴突尖端存在Na+异常积累，产生了异位冲动。

G蛋白偶联的内整流钾（GIRK）通道是疼痛信号的重要参与者，并作为阿片类药物镇痛作用的效应器发挥重要作用。另有多项研究表明，在神经性疼痛动物模型中钾离子通道表达下调。在神经性疼痛模型中，DRG神经元中的钙离子通道电流密度上调，成功敲除钙离子通道可以介导镇痛效果。离子通道的表达和功能极大控制了疼痛信号通路中初级传入神经元的电活动，因此有目的地干预离子通道，有助于治疗神经性疼痛。

2.3G蛋白偶联受体改变

G蛋白偶联受体在神经性疼痛患者体内大量表达，提示其在神经性疼痛的发生发展中起重要作用，主要可能与痛觉感受器敏化相关。与离子通道短效作用相比，G蛋白偶联受体可介导基因表达或膜兴奋性的长期变化。此外，神经损伤后激活免疫细胞涉及了许多经典趋化因子和趋化因子的G蛋白偶联受体。G蛋白偶联受体的激活同样会引起炎性介质的释放，免疫细胞、炎性因子及各种G蛋白偶联受体的受体激动剂共同作用于痛觉感受器上的G蛋白偶联受体，造成疼痛。

3.光遗传学在神经性疼痛治疗中的应用

光遗传学通过在特定的细胞类型中过度表达光敏蛋白（视蛋白）来产生神经回路特异性调节。与传统电刺激相比，光遗传学对神经元刺激的明显优势包括以毫秒为时间精度选择性激活特定神经元。这种光敏细胞刺激方法消除了将电极放置在具有相对同质神经元组的脑细胞核中这一极具挑战性的要求。针对神经性疼痛涉及的发病机制，光遗传学可从不同途径缓解治疗神经性疼痛。

光遗传学可使大脑区域内的离散神经元群实现可逆的功能增益或功能损失。痛觉系统的中枢敏感和皮质超兴奋是神经性疼痛的基本机制之一。Xiong等用光遗传学配合光刺激改变了神经元膜的性质和降低兴奋性突触后事件的频率，使皮质超兴奋性正常化，减少并预防了疼痛。Gadotti等证实光遗传学技术也可通过调节内侧前额叶皮质（mPFC）的功能来治疗神经性疼痛。他们向基底外侧杏仁核（BLA）中注射腺相关病毒（AAV）-Arch3.0构建物，然后将纤维光学套管植入mPFC，并测量黄光介导的这种抑制视蛋白激活时的疼痛行为反应。

数据显示，Arch3.0激活分别导致爪退缩阈值和对机械刺激和热刺激的反应延迟显著增加，这可能是BLA向mPFC中GABA能神经元突触输入的改变所介导的。此外，最近的人类成像研究表明，在慢性疼痛中前额皮质（PFC）到伏隔核（NAc）的投影发生了改变。在大鼠持续性神经性疼痛模型中，PFC的光激活会产生强烈的抗伤害感受效应，从而减轻疼痛症状，而PFC的疼痛缓解功能可能是通过对NAc的投射介导的。

另一项实验同样报道了光刺激NAc改善了大鼠的疼痛行为和降低丘脑后外侧核的丘脑放电。此外，利用光遗传学可抑制前扣带皮质（ACC）的过度活动以减轻神经性疼痛和类似焦虑抑郁的后果，治疗神经性疼痛的同时改善状，提高患者生活质量。因此借助光遗传学刺激大脑特定区域可能是缓解和治疗神经性疼痛的一种新策略。

周围神经损伤及神经元异常活动参与了神经性疼痛的致病，有大量数据显示，利用光遗传学选择性地影响特定神经元可以有效缓解神经性疼痛。Dhandapani等及团队选择性地用光激活一些外周神经元，发现小鼠产生明显的伤害性行为。后利用基于TrkB配体的光治疗方法，对这些神经元进行分子引导激光消融，实现皮肤TrkB阳性神经元的长期收缩，并成功逆转了神经性疼痛。此外，有研究者发现体内的GABA能神经元的光发生去极化同样可以减少周围神经的痛觉。

Watanaba等微注射AAV来表达通道视紫红质-2（ChR2），使多巴胺能神经元受到光刺激，这些细胞的光激活在神经性疼痛模型小鼠中产生了一种显著但短暂的镇痛效应。而Raver等发现在大鼠神经性疼痛模型中肱旁复合体（PB）神经元活动增强，这与来自CeA的对侧臂旁神经（LPB）抑制有关，并且他们也通过光刺激这一途径成功抑制了疼痛。

Cowie等则通过光遗传学选择性地表达向外整流质子泵archaerhodopsin3（Arch），并使用透皮光激活Arch来抑制神经性疼痛模型中的周围皮肤末梢，阻断了表达基因相关肽-α外周神经元（CGRPα）的信号，成功降低了疼痛反应。这些结果均提示通过调节神经损伤后的异常神经元活动这一途径，光遗传学有望成为治疗神经疼痛的有效方法之一。

离子通道是疼痛产生的重要参与者。鉴于神经性疼痛的致病通路十分复杂，研究人员认为直接作用于周围痛觉感受器的终端，阻断疼痛信号传导，是治疗神经性疼痛的一条简单有效的方法。有学者将抑制Arch质子泵送到Nav1.8（+）主传入血管，利用黄光刺激可靠地阻断了背根神经节神经元（DRG）的电诱导动作电位。

实验结果显示Nav1.8-Arch（+）小鼠的后爪急性透皮光照可显著降低炎性条件下的机械异位痛。此外，对麻醉的Nav1.8-Arch（+）小鼠外周传入神经长时间光学沉默可导致刺激后镇痛。然而，目前可用的光发生抑制工具仅提供了短期的神经元沉默，不能提供长期抑制。有研究者提供了一个优化的蓝光敏感合成钾离子通道BLINK2，它在3个物种的神经元中都有良好的表达。这个通道被低剂量的蓝光照射激活，并在照明停止后黑暗中保持活跃（数十分钟），而这种激活引起了长时间的神经元放电抑制。作为一个概念验证的应用，研究者在一个自由移动的大鼠神经病理性疼痛模型中证明，少量BLINK2通道的激活导致了疼痛感觉的长期减少（30min）。

此外，利用光敏第三代氯离子泵（eNpHR3.0）抑制痛觉感受器的动作电位生成。当通过AAV6肝内注射给药时，eNpHR3.0在恒定的黄光照射下激活DRG神经元，强烈抑制膜超极化引发的动作电位。该通道的体内刺激足以防止神经性疼痛模型中的疼痛行为，表明其治疗潜力。综上所述，光遗传学有望通过不同机制来达到治疗神经性疼痛的目的。但需要注意的是，光遗传学用于神经性疼痛治疗的真正挑战是确定损伤的伤害性神经元，而将其用于神经性疼痛治疗的另一个主要障碍是光敏蛋白传递给目标细胞。通常通过病毒基因递送方法将光敏蛋白引入靶向哺乳动物神经元。而Dine等已经充分描述了人类中病毒载体递送系统的限制。最近研究发现，非侵入性经颅聚焦超声技术可通过全身注射基于脂质的微泡（由超声造影剂组成的混合物）和感兴趣的分子来靶向血脑屏障。

利用这一技术，可以递送编码各种光活化蛋白质通道的病毒载体，是体内允许完全非侵入性的神经刺激。此外，最近一项实验通过克服所需恒定照明的需要，证明了阶梯功能抑制通道视紫红质SwiChR优于正常通道视紫红质，这种策略将所需的光照暴露降低＞98%，因此有望解决光遗传抑制的长期限制。optoPAIN作为一种非侵入性评估疼痛敏感性变化的光遗传平台，同样可用于检查疼痛的药理学和化学抑制。

目前治疗神经性疼痛的局限之一是对所涉及的神经生物学和神经回路的尚未完全理解。将光遗传学的细胞特异性和时间控制与体外电生理记录相结合，可更容易地梳理出特定通路和电路中的神经元之间的通信。并且光遗传学利用基因识别周围感觉纤维亚群，具有高时间分辨率，克服了遗传消融的代偿限制。而且在动物模型上，已有许多实验提供了光遗传学通过作用于大脑区域、外周神经元、受体及离子通道改变和G蛋白偶联受体等途径成功治疗神经性疼痛的证据。此外，光遗传学作为学界一个新领域，其技术和研究正在不断开展深入。鉴于神经性疼痛尚缺乏有效治疗手段及其病理生理机制仍未阐明，具有高度特异性的光遗传学应成为未来治疗方法的主要焦点之一。

来源：王倩文,王龙,王晞.神经性疼痛的治疗新方向:光遗传学[J].疑难病杂志,):.

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