神經血管單元（NVU）是各神經細胞和血管的功能復合體，在維持視網膜環境穩態、滿足視網膜代謝需求等方面發揮重要作用。生理狀態下，視網膜NVU主要有兩個方面的作用：（1）維持血視網膜屏障，從而維持視網膜內環境的穩態；（2）調節局部血流量，從而滿足視網膜代謝和功能的需要。視網膜疾病的病理變化體現在NVU的各個功能環節，包括細胞連接、信號通路、代謝活動和細胞功能。但在不同疾病中，由于病因不同，NVU受損的主要方面和臨床表現也有所不同。目前對其認識仍不足，在臨床的應用更是有限，在視網膜疾病的診斷和治療領域的進一步應用是今后對NVU研究的重要方向。
引用本文： 黃欣遠, 邵彥, 李筱榮. 神經血管單元在視網膜生理及病理過程中的作用研究進展. 中華眼底病雜志, 2022, 38(2): 168-172. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20210111-00013 復制
神經血管單元（NVU）指組織局部區域內神經與血管之間的功能耦合[1]。這一概念最早在中樞神經系統中得到應用，神經組織中膠質細胞與血管和神經元在結構上彼此毗鄰、相互依存，在功能上密切協作，保證組織環境的穩態和功能的實現[2]。因此，通常將三者視為一個功能結構單元，以提示其在生理和病理過程中發揮的整體性作用。視網膜作為中樞神經系統的一部分，神經活動活躍且血流供應豐富，同時在解剖結構上易于觀察，因此成為了研究NVU的良好窗口，對視網膜NVU的研究也有助于視網膜疾病的發病機制及治療等方面的探索。現就NVU在視網膜生理及病理過程中的作用研究進展作一綜述。
1 視網膜NVU概述
從構成上看，視網膜NVU由神經細胞（雙極細胞、節細胞、無長突細胞和水平細胞）、膠質細胞（Müller細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞）、血管細胞（內皮細胞、周細胞）以及基底膜等結構組成[2-3]。血管內皮細胞為單層鱗狀細胞，彼此間通過緊密連接形成血管的管腔。周細胞通過縫隙連接分布在血管周圍，外有基底膜將內皮細胞和周細胞形成的管腔包繞起來。分布在周圍的膠質細胞作為血管和神經元聯系的橋梁，一方面與基底膜貼附，一方面與神經元胞體及突觸接觸[4]。視網膜膠質細胞主要有3種類型：（1）Müller細胞。其占視網膜NVU的大部分，遍布視網膜全層，起視網膜支持和屏障作用[5]。（2）星形膠質細胞。其主要分布在神經纖維層，也與內核層血管伴行，它可受視網膜缺血、眼壓升高等刺激的激活而表現出一定的免疫活性[5]。（3）小膠質細胞。其是視網膜內的巨噬細胞，在靜息狀態下分布在視網膜內層，維持視網膜內環境的穩態。在受到病理刺激后，激活的小膠質細胞可分為促炎的M1型和抗炎的M2型。M1型膠質細胞遷移和增生能力增強，可迅速移動到受損部位并分泌促炎因子；M2型膠質細胞則主要發揮吞噬作用，遷移和增生能力變化不大，兩者比例的平衡對維持視網膜內環境穩態有重要意義[6]。這些細胞和結構共同形成功能意義上的整體，因此稱為視網膜NVU。
從分布上看，視網膜NVU只存在于視網膜內層。內層的血供來自視網膜中央血管系統，視網膜中央動脈的分支伸入視網膜內，形成淺層、中層和深層3個主要毛細血管叢。其中內核層有雙極細胞、無長突細胞及水平細胞的胞體，由深層、中層血管叢供血；節細胞層主要分布神經節細胞的胞體，由中層、淺層血管叢供血[7]。這兩層的神經元與毛細血管網在空間分布上密切關聯，構成了神經-血管間功能聯系的基礎。
外層血供來自于脈絡膜，在生理情況下無血管分布，因而不具備神經和血管耦合的基礎。盡管外層視網膜不存在典型的NVU，但越來越多的研究表明，外層視網膜結構亦與內層視網膜的神經血管有密切聯系[8-9]。NVU能夠感知光感受器、視網膜色素上皮（RPE）細胞等外層結構的病理變化，而這些病理變化又可引起內層視網膜神經血管的重構[8]。這提示，對于視網膜NVU功能的認識不應局限于內層視網膜，而應考慮其對包括光感受器、血視網膜外屏障在內的視網膜全層的影響。
2 視網膜NVU的生理作用
生理狀態下，視網膜NVU主要有兩個方面的作用：（1）維持血視網膜屏障（BRB）功能，從而維持視網膜內環境的穩態；（2）調節局部血流量，從而滿足視網膜代謝和功能的需要。組成NVU的各種細胞都在這兩種功能中發揮作用，但各有側重。
2.1 維持BRB功能
BRB功能的實現和維持有賴于NVU各細胞的參與。視網膜血管內皮細胞間存在緊密連接、黏附連接等多種細胞連接[10]。其中，緊密連接是屏障作用的核心，可封閉內皮細胞間隙，并能通過尺寸和電荷兩種途徑來篩選溶質，從而調節細胞旁通透性[10]。周細胞在BRB中具有很高的密度（周細胞∶內皮細胞的比例為1∶1），以維持高血流狀態下屏障的緊密性。其與閉合蛋白、咬合蛋白等多種緊密連接分子的產生有關，也可表達屏障相關轉運體從而改變屏障通透性[11]。膠質細胞緊密包裹在毛細血管周圍，在視網膜和血管之間形成膠質屏障，同時膠質細胞也可分泌血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）等因子參與細胞間連接調節[12]。
Nakagawa等[13]應用由周細胞、內皮細胞和膠質細胞組成的共培養屏障模型，發現3種細胞之間的接觸增加了跨膜電阻，加強了緊密連接。上面這些證據表明，內皮細胞、周細胞和膠質細胞之間可能通過屏障相關分子的介導，相互作用從而實現屏障功能。
2.2 調節局部血流量
視網膜功能代謝需要與血流量之間的動態平衡是視網膜NVU的關鍵功能。這一功能直觀體現在視網膜血管對閃爍光刺激的反應上：閃爍光等視覺刺激能夠使視網膜血管舒張，增大血流供應從而滿足視覺信號處理的需要。NVU血流量調節作用的實現有賴于膠質細胞的介導。膠質細胞與血管和神經元的空間聯系緊密，且分別與兩者存在雙向交流，充當血管與神經元之間信號和物質傳遞的媒介。
從連接途徑看，除經典的突觸聯系外，Cx30、Cx43等縫隙連接通道在膠質細胞與血管內皮細胞、神經元以及膠質細胞與膠質細胞之間的聯系交流中發揮重要作用[14]。這種交流包括細胞間電傳導（鈉離子、鉀離子和鈣離子）、小分子物質［三磷酸腺苷（ATP）、谷氨酸和葡萄糖］以及第二信使［（一氧化氮（NO）、環磷酸腺苷（cAMP）］的傳遞，涉及許多重要細胞過程，包括維持離子平衡、突觸可塑性、代謝底物轉運和細胞存活[12]。
從傳遞介質看，膠質細胞功能的發揮主要通過幾種遞質的釋放：（1）膠質遞質。即與神經元釋放的遞質相同的分子，起神經信號傳遞作用，包括谷氨酸、乙酰膽堿、γ-氨基丁酸、多巴胺和ATP等。這些膠質遞質的釋放導致神經元興奮性的增加和減少，參與突觸傳遞和突觸可塑性的調節[12]。（2）血管活性物質。神經元的活動導致血管活性因子如NO、花生四烯酸代謝物環氧二十碳三烯酸（EETs）和20-羥基二十碳三烯酸（20-HETE）等因子釋放。神經元上N-甲基-D-天冬氨酸受體的激活促進了神經元型NO合酶來源的NO的產生，所釋放的NO通過1型蘭尼堿受體促進了膠質細胞中血管舒張性前列腺素和EETs的產生，從而誘導視網膜血管舒張反應。而神經元丟失和膠質細胞功能障礙均可顯著抑制這一反應[15]。（3）代謝活動產物。膠質細胞和神經元的代謝產物如乳酸、腺苷等可反饋性調節血流量[16]。腺苷水平隨著神經元活動而升高，而腺苷可通過激活A2型腺苷受體-腺苷酸環化酶-cAMP系統使視網膜周細胞舒張，并通過A1型和A2a型受體途徑激活ATP敏感性鉀通道來增加視神經乳頭的毛細血管血流[17]。乳酸鹽在神經元活動后由神經元和膠質細胞釋放，并可介導血管擴張。在視網膜中，閃爍光刺激可引起細胞外乳酸的增加，而輸注乳酸鹽則降低了人視網膜動脈對閃爍光的反應[16]。
從信號通路看，視網膜血流量的調節有賴于鈣離子通路的作用。Müller細胞鈣離子增加可引起EETs和20-HETE等血管活性物質的釋放從而導致視網膜毛細血管的擴張，而當膠質細胞鈣離子信號減少時，光刺激誘導的毛細血管擴張作用受到抑制[18]。腎素-血管緊張素系統亦可能在這種調節中發揮作用。在中樞神經系統中，血管緊張素Ⅱ作為關鍵效應分子可以通過改變細胞內鈣濃度、抑制膠質細胞的谷氨酸轉運體功能及增加細胞內谷氨酸水平來調節膠質細胞的功能；而作為血管緊張素Ⅱ發揮舒張血管作用的主要受體，血管緊張素受體-1在視網膜Müller細胞和星形膠質細胞中均有分布[19]。
3 視網膜NVU的病理改變
視網膜病變是NVU生理作用受破壞的結果。高糖、高脂等代謝改變[20]、氧化應激[21]和炎癥[22]等刺激，使NVU各種細胞之間的信號傳遞出現異常，細胞間連接受損，導致各組成部分功能和形態漸進性改變，進而血流調節失衡、BRB破壞。而為應對這些刺激，膠質細胞、神經元分泌VEGF等因子促進視網膜血管生成，小膠質細胞發揮巨噬細胞免疫作用[23]，這些適應性反應隨著病程延長亦成為對視網膜造成破壞的重要因素。
在光感受器、RPE等外層視網膜結構的病變中，視網膜NVU亦出現病變。在光感受器變性發生的早期階段，膠質細胞即被動員到視網膜外層。小膠質細胞被激活而吞噬壞死的光感受器細胞。Müller細胞一方面可發生肥大，填充死亡光感受器細胞留下的空間；另一方面通過誘導緊密連接蛋白的表達，部分“封閉”脈絡膜，減少血視網膜外屏障的滲漏。但Müller細胞不能完全填充所有縫隙，也不能完全修補血視網膜外屏障RPE細胞的缺損。脫落的RPE細胞通過這些縫隙遷移到視網膜內層，破壞血視網膜內屏障，并與視網膜內血管形成RPE-血管復合體。沿視網膜血管遷移的RPE細胞將視網膜內血管向RPE層牽引，進而壓迫節細胞軸突，使節細胞軸突中斷[24]，導致視網膜節細胞死亡[25]，并最終造成內層視網膜神經血管的重構[8]。
目前已發現多種視網膜病變與NVU的損傷有關，且不同病變NVU損傷的主要方面有所不同，如以血管病變為主的糖尿病視網膜病變（DR）、以神經變性為主的青光眼以及外層視網膜病變為主的老年性黃斑變性（AMD）。
3.1 NVU與DR
DR的診斷和治療主要以其顯著的血管改變作為判斷依據，但越來越多的證據表明，糖尿病影響了NVU的幾乎所有組成部分[26]。視網膜的神經微病變在DR早期即可發生，且隨病程進展，相關癥狀逐漸加重[23]。
神經遞質信號的改變被認為是引起DR中NVU損傷的重要機制[14]。谷氨酸是視網膜內主要的興奮性遞質，而Müller細胞可通過對谷氨酸轉運的調控來維持視網膜神經元間信號的正常傳遞。在糖尿病的早期階段，Müller細胞的谷氨酸轉運體的功能便受到損害，谷氨酸在神經元突觸間隙聚積，導致谷氨酸興奮毒性，引起進一步的炎癥反應、氧化應激以及神經元凋亡。膽堿能遞質也在糖尿病進程中受到影響：在視網膜中，乙酰膽堿由星爆無長突細胞（SACs）釋放，其可通過促進內皮細胞合成NO來介導視網膜血管的舒張反應，而在糖尿病小鼠模型中，SACs的數量在6個月內減少了20%，乙酰膽堿介導的血管舒張功能也受到影響[27]。此外，γ-氨基丁酸、多巴胺等遞質的代謝在DR中也有所改變，這可能導致視覺信號處理能力下降以及細胞間縫隙鏈接受損[14]。
除神經遞質信號改變外，高血糖引起的多元醇旁路激活、糖基化終末產物積累以及氧化應激等多種機制的相互作用使膠質細胞受到激活。激活的膠質細胞異常分泌炎癥因子（如腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6）、血管生長因子（如VEGF）和細胞毒性分子，使視網膜血液微循環和神經受損進一步惡化[28]。小膠質細胞作為監視視網膜環境并對損傷作出反應的常駐巨噬細胞，在早期能夠吞噬凋亡細胞，清除細胞碎片和毒素，但在長期刺激下可能導致視網膜損傷。神經血管單位的進行性損傷最終導致了DR的典型臨床特征如棉絨斑、出血和黃斑水腫。
3.2 NVU與青光眼
青光眼中NVU功能受損體現在視網膜血管對閃爍光反應的減弱上，這反映了NVU血流量調節功能的受損[29]。隨著對青光眼發病機制認識的深入，除了節細胞數量、神經纖維層厚度等神經變性的顯性表現外，血管和膠質細胞等NVU其他組分的功能障礙也逐漸被揭示出來。
在血管方面，周細胞損害被認為是血管功能障礙的重要原因。盡管作用機制尚不明確，但周細胞可通過Ⅲ型β-微管蛋白等蛋白的表達對眼壓的升高作出反應[30]。此外，青光眼造成的視網膜缺血降低了周細胞在收縮后舒張的能力，導致視網膜的血流量進一步減少[30]。在膠質細胞方面，星形膠質細胞的改變是青光眼中神經血管耦合紊亂的關鍵因素，高眼壓或缺血等視神經乳頭和視網膜環境的改變，使星形膠質細胞轉變為激活狀態。星形膠質細胞的這種反應性會隨青光眼的進展而變化，最終促進節細胞及其軸突的降解[31]。
青光眼造成的局部缺血和眼部灌注不穩定還可能損害NVU中的縫隙連接。例如Cx43在青光眼患者的篩板水平、視盤周圍和視網膜中周部的表達上調[32]；而體外研究表明這種上調可能導致星形細胞間縫隙連接的丟失[30]。縫隙連接的丟失導致星形膠質細胞間通訊的減少，這可能會進一步導致星形膠質細胞和NVU的其他細胞（包括周細胞和神經元）之間通訊的喪失，破壞組織中的離子和代謝穩態，影響血流量調節，加劇神經元變性。
3.3 NVU與AMD
AMD一直以來被認為是RPE層和外層視網膜的病變，這是由于AMD以RPE層和脈絡膜層間的玻璃膜疣沉積為主要早期病理標志，且無論是滲出型AMD中脈絡膜新生血管造成的RPE缺損還是萎縮型AMD中地圖樣萎縮和黃斑區RPE退化，都發生在外層，而內層視網膜的改變并不顯著[33]。因此，對AMD機制的研究主要集中在脈絡膜新生血管和RPE病變方面。但一些研究發現，AMD患者的視網膜血流速度降低[34]。在晚期AMD患者中，閃爍光誘導的視網膜血管擴張發生改變[35]。這些證據提示，除了脈絡膜血管受影響外，AMD患者的視網膜血流調節也可能受到損害。同時，血視網膜內屏障的破壞與AMD發生也有重要關系。閉合蛋白-5是血視網膜內屏障中的一種重要緊密連接蛋白，與屏障的完整性密切相關，而抑制閉合蛋白-5的表達可誘導RPE細胞的萎縮。此外，在萎縮型AMD捐獻眼中可以觀察到中度的BRB滲漏以及血漿蛋白的累積[36]。這表明血管屏障破壞導致血管滲漏物質沉積到RPE層，而這可能與NVU的紊亂有關。
4 小結與展望
視網膜NVU的改變在各視網膜疾病中具有普遍意義，看似僅累及外層視網膜的病變也有內層NVU的參與。視網膜疾病的病理變化體現在NVU這個鏈條上的各個環節，包括細胞連接、信號通路、代謝活動和細胞功能。諸多證據表明，神經血管耦合的破壞在疾病的早期就已經出現。但在不同疾病中，由于病因不同，受損的主要方面和臨床表現也有所不同。隨著疾病進展，其他成分的紊亂也逐漸暴露出來。因此，對NVU研究的意義在于全面整體地看待疾病的病理過程，不僅可尋找到疾病早期的預警信號，從而早期干預；還可以通過多方面治療，全面控制疾病進展，而非只針對高眼壓、新生血管等疾病的顯性特征。
針對早期預警信號，DR的相關研究較為充分。光刺激誘導的血管舒張功能降低，即功能性充血的減退在沒有明顯視網膜病變的患者中就已經出現，且可能作為DR發病和進展的預警指標。此外，在糖尿病患者中還可觀察到視網膜基礎血流量的變化。在糖尿病的早期表現為視網膜低灌注，而隨著DR的進展，視網膜低灌注轉變為高灌注[37]。
在治療方面，針對NVU主要有3個方面的探索。（1）針對BRB，調節血管通透性[38]。（2）瞄準神經-膠質-血管間聯系的關鍵信號遞質和通路。其包括針對神經膠質遞質，抑制神經元活性，緩解視網膜缺氧，重建視網膜血供和神經元代謝需求之間的平衡[14]。針對血管活性物質，如應用NO合酶的抑制劑降低視網膜NO水平，減輕過高水平的NO對Müller細胞血管擴張劑生成的抑制作用[19]。（3）減少光感受器損失，以減少內層視網膜的重構對NVU的破壞，如玻璃體腔注射bFGF等營養因子[39]。NVU已不是一個新鮮概念，但人們對其認識仍顯不足，在臨床的應用更是有限，因而在視網膜疾病的診斷和治療領域的進一步轉化是今后對NVU研究的重要方向。
神經血管單元（NVU）指組織局部區域內神經與血管之間的功能耦合[1]。這一概念最早在中樞神經系統中得到應用，神經組織中膠質細胞與血管和神經元在結構上彼此毗鄰、相互依存，在功能上密切協作，保證組織環境的穩態和功能的實現[2]。因此，通常將三者視為一個功能結構單元，以提示其在生理和病理過程中發揮的整體性作用。視網膜作為中樞神經系統的一部分，神經活動活躍且血流供應豐富，同時在解剖結構上易于觀察，因此成為了研究NVU的良好窗口，對視網膜NVU的研究也有助于視網膜疾病的發病機制及治療等方面的探索。現就NVU在視網膜生理及病理過程中的作用研究進展作一綜述。
1 視網膜NVU概述
從構成上看，視網膜NVU由神經細胞（雙極細胞、節細胞、無長突細胞和水平細胞）、膠質細胞（Müller細胞、星形膠質細胞和小膠質細胞）、血管細胞（內皮細胞、周細胞）以及基底膜等結構組成[2-3]。血管內皮細胞為單層鱗狀細胞，彼此間通過緊密連接形成血管的管腔。周細胞通過縫隙連接分布在血管周圍，外有基底膜將內皮細胞和周細胞形成的管腔包繞起來。分布在周圍的膠質細胞作為血管和神經元聯系的橋梁，一方面與基底膜貼附，一方面與神經元胞體及突觸接觸[4]。視網膜膠質細胞主要有3種類型：（1）Müller細胞。其占視網膜NVU的大部分，遍布視網膜全層，起視網膜支持和屏障作用[5]。（2）星形膠質細胞。其主要分布在神經纖維層，也與內核層血管伴行，它可受視網膜缺血、眼壓升高等刺激的激活而表現出一定的免疫活性[5]。（3）小膠質細胞。其是視網膜內的巨噬細胞，在靜息狀態下分布在視網膜內層，維持視網膜內環境的穩態。在受到病理刺激后，激活的小膠質細胞可分為促炎的M1型和抗炎的M2型。M1型膠質細胞遷移和增生能力增強，可迅速移動到受損部位并分泌促炎因子；M2型膠質細胞則主要發揮吞噬作用，遷移和增生能力變化不大，兩者比例的平衡對維持視網膜內環境穩態有重要意義[6]。這些細胞和結構共同形成功能意義上的整體，因此稱為視網膜NVU。
從分布上看，視網膜NVU只存在于視網膜內層。內層的血供來自視網膜中央血管系統，視網膜中央動脈的分支伸入視網膜內，形成淺層、中層和深層3個主要毛細血管叢。其中內核層有雙極細胞、無長突細胞及水平細胞的胞體，由深層、中層血管叢供血；節細胞層主要分布神經節細胞的胞體，由中層、淺層血管叢供血[7]。這兩層的神經元與毛細血管網在空間分布上密切關聯，構成了神經-血管間功能聯系的基礎。
外層血供來自于脈絡膜，在生理情況下無血管分布，因而不具備神經和血管耦合的基礎。盡管外層視網膜不存在典型的NVU，但越來越多的研究表明，外層視網膜結構亦與內層視網膜的神經血管有密切聯系[8-9]。NVU能夠感知光感受器、視網膜色素上皮（RPE）細胞等外層結構的病理變化，而這些病理變化又可引起內層視網膜神經血管的重構[8]。這提示，對于視網膜NVU功能的認識不應局限于內層視網膜，而應考慮其對包括光感受器、血視網膜外屏障在內的視網膜全層的影響。
2 視網膜NVU的生理作用
生理狀態下，視網膜NVU主要有兩個方面的作用：（1）維持血視網膜屏障（BRB）功能，從而維持視網膜內環境的穩態；（2）調節局部血流量，從而滿足視網膜代謝和功能的需要。組成NVU的各種細胞都在這兩種功能中發揮作用，但各有側重。
2.1 維持BRB功能
BRB功能的實現和維持有賴于NVU各細胞的參與。視網膜血管內皮細胞間存在緊密連接、黏附連接等多種細胞連接[10]。其中，緊密連接是屏障作用的核心，可封閉內皮細胞間隙，并能通過尺寸和電荷兩種途徑來篩選溶質，從而調節細胞旁通透性[10]。周細胞在BRB中具有很高的密度（周細胞∶內皮細胞的比例為1∶1），以維持高血流狀態下屏障的緊密性。其與閉合蛋白、咬合蛋白等多種緊密連接分子的產生有關，也可表達屏障相關轉運體從而改變屏障通透性[11]。膠質細胞緊密包裹在毛細血管周圍，在視網膜和血管之間形成膠質屏障，同時膠質細胞也可分泌血管內皮生長因子（VEGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）等因子參與細胞間連接調節[12]。
Nakagawa等[13]應用由周細胞、內皮細胞和膠質細胞組成的共培養屏障模型，發現3種細胞之間的接觸增加了跨膜電阻，加強了緊密連接。上面這些證據表明，內皮細胞、周細胞和膠質細胞之間可能通過屏障相關分子的介導，相互作用從而實現屏障功能。
2.2 調節局部血流量
視網膜功能代謝需要與血流量之間的動態平衡是視網膜NVU的關鍵功能。這一功能直觀體現在視網膜血管對閃爍光刺激的反應上：閃爍光等視覺刺激能夠使視網膜血管舒張，增大血流供應從而滿足視覺信號處理的需要。NVU血流量調節作用的實現有賴于膠質細胞的介導。膠質細胞與血管和神經元的空間聯系緊密，且分別與兩者存在雙向交流，充當血管與神經元之間信號和物質傳遞的媒介。
從連接途徑看，除經典的突觸聯系外，Cx30、Cx43等縫隙連接通道在膠質細胞與血管內皮細胞、神經元以及膠質細胞與膠質細胞之間的聯系交流中發揮重要作用[14]。這種交流包括細胞間電傳導（鈉離子、鉀離子和鈣離子）、小分子物質［三磷酸腺苷（ATP）、谷氨酸和葡萄糖］以及第二信使［（一氧化氮（NO）、環磷酸腺苷（cAMP）］的傳遞，涉及許多重要細胞過程，包括維持離子平衡、突觸可塑性、代謝底物轉運和細胞存活[12]。
從傳遞介質看，膠質細胞功能的發揮主要通過幾種遞質的釋放：（1）膠質遞質。即與神經元釋放的遞質相同的分子，起神經信號傳遞作用，包括谷氨酸、乙酰膽堿、γ-氨基丁酸、多巴胺和ATP等。這些膠質遞質的釋放導致神經元興奮性的增加和減少，參與突觸傳遞和突觸可塑性的調節[12]。（2）血管活性物質。神經元的活動導致血管活性因子如NO、花生四烯酸代謝物環氧二十碳三烯酸（EETs）和20-羥基二十碳三烯酸（20-HETE）等因子釋放。神經元上N-甲基-D-天冬氨酸受體的激活促進了神經元型NO合酶來源的NO的產生，所釋放的NO通過1型蘭尼堿受體促進了膠質細胞中血管舒張性前列腺素和EETs的產生，從而誘導視網膜血管舒張反應。而神經元丟失和膠質細胞功能障礙均可顯著抑制這一反應[15]。（3）代謝活動產物。膠質細胞和神經元的代謝產物如乳酸、腺苷等可反饋性調節血流量[16]。腺苷水平隨著神經元活動而升高，而腺苷可通過激活A2型腺苷受體-腺苷酸環化酶-cAMP系統使視網膜周細胞舒張，并通過A1型和A2a型受體途徑激活ATP敏感性鉀通道來增加視神經乳頭的毛細血管血流[17]。乳酸鹽在神經元活動后由神經元和膠質細胞釋放，并可介導血管擴張。在視網膜中，閃爍光刺激可引起細胞外乳酸的增加，而輸注乳酸鹽則降低了人視網膜動脈對閃爍光的反應[16]。
從信號通路看，視網膜血流量的調節有賴于鈣離子通路的作用。Müller細胞鈣離子增加可引起EETs和20-HETE等血管活性物質的釋放從而導致視網膜毛細血管的擴張，而當膠質細胞鈣離子信號減少時，光刺激誘導的毛細血管擴張作用受到抑制[18]。腎素-血管緊張素系統亦可能在這種調節中發揮作用。在中樞神經系統中，血管緊張素Ⅱ作為關鍵效應分子可以通過改變細胞內鈣濃度、抑制膠質細胞的谷氨酸轉運體功能及增加細胞內谷氨酸水平來調節膠質細胞的功能；而作為血管緊張素Ⅱ發揮舒張血管作用的主要受體，血管緊張素受體-1在視網膜Müller細胞和星形膠質細胞中均有分布[19]。
3 視網膜NVU的病理改變
視網膜病變是NVU生理作用受破壞的結果。高糖、高脂等代謝改變[20]、氧化應激[21]和炎癥[22]等刺激，使NVU各種細胞之間的信號傳遞出現異常，細胞間連接受損，導致各組成部分功能和形態漸進性改變，進而血流調節失衡、BRB破壞。而為應對這些刺激，膠質細胞、神經元分泌VEGF等因子促進視網膜血管生成，小膠質細胞發揮巨噬細胞免疫作用[23]，這些適應性反應隨著病程延長亦成為對視網膜造成破壞的重要因素。
在光感受器、RPE等外層視網膜結構的病變中，視網膜NVU亦出現病變。在光感受器變性發生的早期階段，膠質細胞即被動員到視網膜外層。小膠質細胞被激活而吞噬壞死的光感受器細胞。Müller細胞一方面可發生肥大，填充死亡光感受器細胞留下的空間；另一方面通過誘導緊密連接蛋白的表達，部分“封閉”脈絡膜，減少血視網膜外屏障的滲漏。但Müller細胞不能完全填充所有縫隙，也不能完全修補血視網膜外屏障RPE細胞的缺損。脫落的RPE細胞通過這些縫隙遷移到視網膜內層，破壞血視網膜內屏障，并與視網膜內血管形成RPE-血管復合體。沿視網膜血管遷移的RPE細胞將視網膜內血管向RPE層牽引，進而壓迫節細胞軸突，使節細胞軸突中斷[24]，導致視網膜節細胞死亡[25]，并最終造成內層視網膜神經血管的重構[8]。
目前已發現多種視網膜病變與NVU的損傷有關，且不同病變NVU損傷的主要方面有所不同，如以血管病變為主的糖尿病視網膜病變（DR）、以神經變性為主的青光眼以及外層視網膜病變為主的老年性黃斑變性（AMD）。
3.1 NVU與DR
DR的診斷和治療主要以其顯著的血管改變作為判斷依據，但越來越多的證據表明，糖尿病影響了NVU的幾乎所有組成部分[26]。視網膜的神經微病變在DR早期即可發生，且隨病程進展，相關癥狀逐漸加重[23]。
神經遞質信號的改變被認為是引起DR中NVU損傷的重要機制[14]。谷氨酸是視網膜內主要的興奮性遞質，而Müller細胞可通過對谷氨酸轉運的調控來維持視網膜神經元間信號的正常傳遞。在糖尿病的早期階段，Müller細胞的谷氨酸轉運體的功能便受到損害，谷氨酸在神經元突觸間隙聚積，導致谷氨酸興奮毒性，引起進一步的炎癥反應、氧化應激以及神經元凋亡。膽堿能遞質也在糖尿病進程中受到影響：在視網膜中，乙酰膽堿由星爆無長突細胞（SACs）釋放，其可通過促進內皮細胞合成NO來介導視網膜血管的舒張反應，而在糖尿病小鼠模型中，SACs的數量在6個月內減少了20%，乙酰膽堿介導的血管舒張功能也受到影響[27]。此外，γ-氨基丁酸、多巴胺等遞質的代謝在DR中也有所改變，這可能導致視覺信號處理能力下降以及細胞間縫隙鏈接受損[14]。
除神經遞質信號改變外，高血糖引起的多元醇旁路激活、糖基化終末產物積累以及氧化應激等多種機制的相互作用使膠質細胞受到激活。激活的膠質細胞異常分泌炎癥因子（如腫瘤壞死因子-α、白細胞介素-6）、血管生長因子（如VEGF）和細胞毒性分子，使視網膜血液微循環和神經受損進一步惡化[28]。小膠質細胞作為監視視網膜環境并對損傷作出反應的常駐巨噬細胞，在早期能夠吞噬凋亡細胞，清除細胞碎片和毒素，但在長期刺激下可能導致視網膜損傷。神經血管單位的進行性損傷最終導致了DR的典型臨床特征如棉絨斑、出血和黃斑水腫。
3.2 NVU與青光眼
青光眼中NVU功能受損體現在視網膜血管對閃爍光反應的減弱上，這反映了NVU血流量調節功能的受損[29]。隨著對青光眼發病機制認識的深入，除了節細胞數量、神經纖維層厚度等神經變性的顯性表現外，血管和膠質細胞等NVU其他組分的功能障礙也逐漸被揭示出來。
在血管方面，周細胞損害被認為是血管功能障礙的重要原因。盡管作用機制尚不明確，但周細胞可通過Ⅲ型β-微管蛋白等蛋白的表達對眼壓的升高作出反應[30]。此外，青光眼造成的視網膜缺血降低了周細胞在收縮后舒張的能力，導致視網膜的血流量進一步減少[30]。在膠質細胞方面，星形膠質細胞的改變是青光眼中神經血管耦合紊亂的關鍵因素，高眼壓或缺血等視神經乳頭和視網膜環境的改變，使星形膠質細胞轉變為激活狀態。星形膠質細胞的這種反應性會隨青光眼的進展而變化，最終促進節細胞及其軸突的降解[31]。
青光眼造成的局部缺血和眼部灌注不穩定還可能損害NVU中的縫隙連接。例如Cx43在青光眼患者的篩板水平、視盤周圍和視網膜中周部的表達上調[32]；而體外研究表明這種上調可能導致星形細胞間縫隙連接的丟失[30]。縫隙連接的丟失導致星形膠質細胞間通訊的減少，這可能會進一步導致星形膠質細胞和NVU的其他細胞（包括周細胞和神經元）之間通訊的喪失，破壞組織中的離子和代謝穩態，影響血流量調節，加劇神經元變性。
3.3 NVU與AMD
AMD一直以來被認為是RPE層和外層視網膜的病變，這是由于AMD以RPE層和脈絡膜層間的玻璃膜疣沉積為主要早期病理標志，且無論是滲出型AMD中脈絡膜新生血管造成的RPE缺損還是萎縮型AMD中地圖樣萎縮和黃斑區RPE退化，都發生在外層，而內層視網膜的改變并不顯著[33]。因此，對AMD機制的研究主要集中在脈絡膜新生血管和RPE病變方面。但一些研究發現，AMD患者的視網膜血流速度降低[34]。在晚期AMD患者中，閃爍光誘導的視網膜血管擴張發生改變[35]。這些證據提示，除了脈絡膜血管受影響外，AMD患者的視網膜血流調節也可能受到損害。同時，血視網膜內屏障的破壞與AMD發生也有重要關系。閉合蛋白-5是血視網膜內屏障中的一種重要緊密連接蛋白，與屏障的完整性密切相關，而抑制閉合蛋白-5的表達可誘導RPE細胞的萎縮。此外，在萎縮型AMD捐獻眼中可以觀察到中度的BRB滲漏以及血漿蛋白的累積[36]。這表明血管屏障破壞導致血管滲漏物質沉積到RPE層，而這可能與NVU的紊亂有關。
4 小結與展望
視網膜NVU的改變在各視網膜疾病中具有普遍意義，看似僅累及外層視網膜的病變也有內層NVU的參與。視網膜疾病的病理變化體現在NVU這個鏈條上的各個環節，包括細胞連接、信號通路、代謝活動和細胞功能。諸多證據表明，神經血管耦合的破壞在疾病的早期就已經出現。但在不同疾病中，由于病因不同，受損的主要方面和臨床表現也有所不同。隨著疾病進展，其他成分的紊亂也逐漸暴露出來。因此，對NVU研究的意義在于全面整體地看待疾病的病理過程，不僅可尋找到疾病早期的預警信號，從而早期干預；還可以通過多方面治療，全面控制疾病進展，而非只針對高眼壓、新生血管等疾病的顯性特征。
針對早期預警信號，DR的相關研究較為充分。光刺激誘導的血管舒張功能降低，即功能性充血的減退在沒有明顯視網膜病變的患者中就已經出現，且可能作為DR發病和進展的預警指標。此外，在糖尿病患者中還可觀察到視網膜基礎血流量的變化。在糖尿病的早期表現為視網膜低灌注，而隨著DR的進展，視網膜低灌注轉變為高灌注[37]。
在治療方面，針對NVU主要有3個方面的探索。（1）針對BRB，調節血管通透性[38]。（2）瞄準神經-膠質-血管間聯系的關鍵信號遞質和通路。其包括針對神經膠質遞質，抑制神經元活性，緩解視網膜缺氧，重建視網膜血供和神經元代謝需求之間的平衡[14]。針對血管活性物質，如應用NO合酶的抑制劑降低視網膜NO水平，減輕過高水平的NO對Müller細胞血管擴張劑生成的抑制作用[19]。（3）減少光感受器損失，以減少內層視網膜的重構對NVU的破壞，如玻璃體腔注射bFGF等營養因子[39]。NVU已不是一個新鮮概念，但人們對其認識仍顯不足，在臨床的應用更是有限，因而在視網膜疾病的診斷和治療領域的進一步轉化是今后對NVU研究的重要方向。