急性疼痛转化为慢性疼痛的机制
急性疼痛转化为慢性疼痛的机制可能包括以下方面，可能并不全面：① 外周敏化；② 中枢敏化；③ 下行疼痛通路兴奋； ④ 角质细胞激活。
外周敏化
细胞和组织受损时会释放细胞因子、生长因子、激肽和前列腺素，它们可与G蛋白偶联受体结合并激活蛋白激酶。蛋白激酶（如，蛋白激酶A和蛋白激酶C等）可使伤害感受器离子通道和受体依次磷酸化，从而引起伤害性感受器去极化。这些去极化电流将导致伤害性感受器活化所需要的静息膜电位降低、兴奋性增高以及刺激阈值降低。阈值降低会导致一种称为"痛觉过敏"的状态，即神经元过度兴奋（疼痛过敏），可发生于损伤部位（原发性痛觉过敏），也可延伸至周围未受损组织（继发性痛觉过敏）。
促进外周敏化的其他机制包括：受损神经异位和自发放电、离子通道表达改变、初级传入神经元的分支生长以及脊髓背根神经节内交感神经元生长。这些敏化作用增强了感觉输入，机体可产生避免进一步伤害的反应，从而有助于促进伤口愈合。
中枢敏化
与外周敏化相比，中枢敏化可提高脊髓背角或更高级中枢神经系统神经元的兴奋性和应答性。中枢突触的持续活化可增强这些突触的长时程作用，其主要本质为，越来越小的刺激传入也可以激活位于第二、三级中央神经元的NMDA受体。在中枢敏化中，炎性反应产生的化学介质也会上调突触传递的基因表达。如上所述，COX-2衍生前列腺素为外周炎症反应的一部分，可促进炎症反应和外周敏化。而在中枢神经系统中，COX-2衍生前列腺素衍生物与前列腺素受体结合可促进兴奋传递，同时与甘氨酸受体结合可降低抑制性信号。已确定初级传入神经元和脊髓神经元均存在前列腺素受体，这提示其可调节突触前、后信号的传导。
长期中枢敏化（神经元过度兴奋）会导致长期改变，这些改变对急性疼痛转化为慢性疼痛以及慢性疼痛综合征的形成具有重要作用。此类患者通常会发生与组织损伤程度不相符的严重持续性疼痛，同时伴有非典型感觉特征。情绪低落和行为功能障碍等特征普遍存在。
纤维肌痛即为中枢敏化在慢性疼痛综合征中发挥潜在作用。纤维肌痛为损伤或患病后患者主诉的一种状态。Gracely等的一项研究应用核磁共振显像将健康人群和纤维肌痛患者的大脑活化区域的情况进行了比较。他们发现，在相同刺激强度下，纤维肌痛患者的大脑特定活化区域较健康人群增大，包括初级和次级躯体感觉皮质、岛皮质和前扣带回，这说明存在中枢敏化。
类似的情况是否会出现在急性腰背痛或术后疼痛转化为慢性疼痛时呢？预试验数据提示，上述情况可能发生。许多中枢过程都与疼痛的情感表达和大脑边缘结构有关。
下行疼痛通路兴奋
动物实验表明，中枢神经系统（尤其是大脑）在疼痛持续性方面通常起关键作用。大鼠的研究数据表明，疼痛的持续时间取决于大脑延髓头端腹内侧区（RVM）至脊髓的信号传递。目前对下行投射的理解主要围绕"启动"细胞的存在，而这些细胞具有易化脊髓背角内疼痛传导的功能。与"启动"细胞并存、投射至相同位置的"关闭"细胞，具有相反的功能——抑制脊髓背角内的初级突触的疼痛传递。选择性阻滞、器质性损害或免疫抑制RVM的阿片受体阳性的"启动"可以诱导大鼠出现疼痛，但不能持续。换句话说，缺失大脑下行信号的大鼠，虽然可以感受急性疼痛，却不能准确的感受慢性疼痛。因此，疼痛感受可以被理解为脊髓以上的主观调节行为，而非被动的感觉体验。上述相关性解释了与病理性脊髓以上中枢神经系统相关的焦虑和抑郁状态，提示急性疼痛转化为慢性疼痛的风险增加。
小神经胶质活化
其他研究也强调了小神经胶质活化在中枢神经系统持续性急性疼痛中的重要作用。米诺环素不仅为一种四环素类抗生素，同时对胶质细胞也有潜在的抑制作用。已有研究证实，鞘内注射米诺环素较生理盐水可预防脊神经结扎造成的持续性、机械性异常疼痛和痛温觉过敏。在坐骨神经炎症（坐骨神经炎性神经病，SIN）诱发的急性和持续性疼痛模型中，米诺环素也可抑制持续性机械性异常疼痛加重。此外，米诺环素还能缓解一天内SIN诱导的异常性疼痛，但对坐骨神经损伤一周以上的疼痛无效。上述发现表明，小胶质细胞在启动疼痛和增强疼痛早期反应方面起关键性作用，但对维持则不是必需的。而且，与RVM的作用相似，中枢神经系统小神经胶质活化的早期反应性改变似乎更能决定神经损伤后疼痛的持续性，而非疼痛的类型和严重程度。总体来说，上述动物实验表明，急性疼痛能否引起持续性疼痛主要取决于动物受损的中枢神经系统中的特殊神经元或神经角质细胞的活化，而非损伤类型、严重程度或外周神经受损部位。
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