神经系统调节在阴茎勃起过程中起到重要作用，因此，神经病变是DIED的重要发病机制之一。糖尿病患者体内糖代谢异常导致神经损伤，如轴突病变和脱髓鞘等，使支配阴茎的神经传导通路发生障碍，进一步引起支配阴茎海绵体的血管肠肽能、胆碱能和肾上腺素能等神经纤维受到损伤并产生阴茎静脉漏。
同时，山梨醇旁路代谢增强引起山梨醇沉积，神经营养障碍，周围神经末梢所发生的结构和功能的非炎症性改变，进一步损伤神经系统，导致一氧化氮（nitricoxide，NO）的有效生成量减少，降低平滑肌内cGMP的水平，从而导致阴茎对性刺激的感觉和传导功能障碍，导致DIED的发生。
NO是阴茎勃起的重要的神经递质，通过扩散的方式进入海绵体平滑肌细胞，使平滑肌松弛并诱发阴茎勃起，提高糖尿病大鼠海绵体内的NO水平可有效改善海绵体内压与平均动脉压峰值，进一步直接影响糖尿病大鼠阴茎勃起程度。
糖尿病神经病变主要由激活多元醇、蛋白激酶C（proteinkinaseC，PKC）这两条通路而产生。在多元醇通路中，醛糖转化酶使葡萄糖转化为山梨醇，并且在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide，NAD+）的作用下被山梨醇脱氢酶氧化成果糖。在高血糖的环境下，氧化应激的增强会导致通过消耗还原型辅酶Ⅱ（triphosphopyr-idinenucleotide，NADPH），使山梨醇进行直接或间接的积累。
在PKC通路中，内皮PKC的活化导致内皮依赖性血管舒张功能障碍，主要表现为血管扩张抑制NO，内皮源性超极化因子（endothelium-derivedhyperpolarizingfactor，EDHF），内皮素-1（endothelin-1，ET-1），前列腺素E2（prostaglandinE2，PGE2）和血栓素A2（thromboxane，TXA2）以及血管内皮生长因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）的表达，并激活NADPH氧化酶导致活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS）的生成，从而造成神经早泄变，引起海绵体静脉闭合失常，从而导致性功能障碍。
研究表明，NADPH氧化酶介导ROS生成过程受到干扰之后，肿瘤坏死因子α（tumornecrosisfactor-α，TNF-α）和NADPH亚基明显降低，磷酸化内皮型一氧化氮合酶（endothelialnitricoxidesynthase，eNOS）、eNOS及神经元型NOS（neuronalNOS，nNOS）均明显升高。生成ROS会加重糖尿病神经病变程度，进而降低磷酸化eNOS，eNOS及nNOS的水平，引起DIED的发生。
