缺血/缺氧損傷是導(dǎo)致各種急、慢性腎臟病發(fā)病和進(jìn)展的關(guān)鍵機(jī)制。缺氧是缺血損傷發(fā)生中最早的環(huán)節(jié)，缺血性腎損傷的發(fā)生涉及缺氧導(dǎo)致的能量耗竭、氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)等多個(gè)復(fù)雜的病理生理過(guò)程。低氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor，HIF）是細(xì)胞對(duì)低氧產(chǎn)生反應(yīng)性調(diào)節(jié)的核心，在腎臟對(duì)缺血/缺氧的反應(yīng)調(diào)節(jié)中起重要的調(diào)控作用。

    一、低氧誘導(dǎo)因子是細(xì)胞氧自穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)節(jié)因子

    作為維持氧自穩(wěn)平衡的核心調(diào)控因子，HIF調(diào)控多種低氧應(yīng)答基因的表達(dá)，這些基因產(chǎn)物或能增加缺氧組織的氧供和運(yùn)輸能力，或能降低細(xì)胞耗氧量，從而緩解氧供求之間的矛盾以維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，使機(jī)體對(duì)缺血缺氧產(chǎn)生耐受和適應(yīng)。

    我們的前期研究已證實(shí)適度上調(diào)HIF表達(dá)可減輕急慢性缺血性腎損傷的程度，隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)缺血/缺氧損傷時(shí)HIF所介導(dǎo)的適應(yīng)性反應(yīng)并非全部對(duì)機(jī)體有利，其介導(dǎo)的即時(shí)適應(yīng)性反應(yīng)主要涉及能量代謝和血管擴(kuò)張等，有利于減輕缺血/缺氧誘導(dǎo)的腎損傷；而HIF介導(dǎo)的長(zhǎng)期適應(yīng)性反應(yīng)，一方面通過(guò)增加紅細(xì)胞生成和血管新生等來(lái)提高臟器對(duì)缺血/缺氧的耐受性，另一方面長(zhǎng)期的HIF活化可促纖維化、促使腎小管上皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)分化和促進(jìn)炎癥反應(yīng)，其作用可能是不利的。

    二、microRNA——基因表達(dá)的重要調(diào)控因子

    腎臟疾病發(fā)病機(jī)制如此復(fù)雜，如何來(lái)解釋上述現(xiàn)象？從單個(gè)基因或單一調(diào)控途徑的角度已無(wú)法全面、準(zhǔn)確地詮釋缺血性腎損傷的發(fā)病機(jī)制，隨著系統(tǒng)分子學(xué)概念的出現(xiàn)和該學(xué)科的發(fā)展，取代而之的是分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，其中微小RNA（microRNAs，miRNAs）處于重要位置。后者作為系統(tǒng)分子醫(yī)學(xué)的奠基石之一，也是開(kāi)啟通向各種生命奧秘之門(mén)的鑰匙。

    miRNAs是一類(lèi)內(nèi)源性非蛋白質(zhì)編碼的RNA序列，長(zhǎng)約20～25個(gè)核苷酸，是基因表達(dá)的重要調(diào)控因子。目前人類(lèi)基因組中已確認(rèn)的miRNA已達(dá)700多個(gè)（大鼠348，小鼠568），它們參與的基因調(diào)控是遺傳程序中最基本、最古老和最原始的一步，它能操縱轉(zhuǎn)錄后水平，通過(guò)完全或不完全與靶mRNAs的3‘非翻譯區(qū)互補(bǔ)結(jié)合，降解靶mRNAs或抑制其翻譯，從而有效抑制相關(guān)蛋白的合成。現(xiàn)有的研究證實(shí)，人類(lèi)編碼蛋白的基因中至少有1/3被miRNAs所調(diào)控，而在單個(gè)靶基因的3’非翻譯區(qū)中也發(fā)現(xiàn)能與多個(gè)miRNAs互補(bǔ)的位點(diǎn)，提示miRNAs組合調(diào)控模式十分復(fù)雜。miRNA即扮演著“管理員”的角色使生命活動(dòng)有條不紊地進(jìn)行，又是決定某些關(guān)鍵事件的分子開(kāi)關(guān)，并能有效沉默機(jī)體所不需要的靶基因，其廣泛涉及細(xì)胞最基本的所有生命活動(dòng)過(guò)程，如分化、增殖、代謝和凋亡等，在個(gè)體發(fā)育和一些疾病尤其是腫瘤發(fā)病中的作用越來(lái)越受到關(guān)注，并已成為治療研究的重要靶點(diǎn)。為此，miRNAs被《Science》雜志評(píng)為2002年十大科技突破之首，成為生物學(xué)研究的一大熱點(diǎn)。

    三、缺氧相關(guān)microRNAs——HIF相關(guān)的重要調(diào)控因子

    近年來(lái)越來(lái)越多的研究證實(shí)，miRNAs在缺氧導(dǎo)致的一系列病理生理反應(yīng)中起重要調(diào)節(jié)作用。眾所周知，缺氧是腫瘤微環(huán)境的基本特征之一，在腫瘤研究中發(fā)現(xiàn)一系列的缺氧相關(guān)miRNAs（hypoxia-regulated microRNAs，HRMs），包括缺氧時(shí)表達(dá)上調(diào)的miRNAs（miR-30,23a,210,27a,192等）以及表達(dá)下調(diào)的miRNAs（miR-15b,20a,122a等）。一些學(xué)者發(fā)現(xiàn)HRMs的啟動(dòng)子存在HIF的結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)HIF基因轉(zhuǎn)染和siRNA技術(shù)分別過(guò)量表達(dá)或抑制HIF后，HRMs的表達(dá)豐度也出現(xiàn)相應(yīng)的改變，表明了HIF是缺氧條件下某些HRMs表達(dá)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。由于上述研究結(jié)果，使人們對(duì)HIF的調(diào)控機(jī)制有了新的認(rèn)識(shí)。目前認(rèn)為，HIF對(duì)下游基因的調(diào)控有兩條途徑，一是經(jīng)典途徑，HIF對(duì)下游基因表達(dá)的直接調(diào)控；二是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的新途徑，HIF通過(guò)調(diào)控HRMs來(lái)間接調(diào)控靶基因。有報(bào)道腫瘤細(xì)胞在缺氧情況下，HIF-1通過(guò)下調(diào)miR-20a,20b的表達(dá)，使miR-20a,20b的靶基因VEGF表達(dá)上調(diào)，從而促使血管新生，改善細(xì)胞缺氧。miR-21作為HRMs之一在多數(shù)腫瘤組織中過(guò)量表達(dá)，并且HIF的結(jié)合位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)存在于pri-miR-21轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游大約2kb的位置。由此推測(cè)HIF可能是促進(jìn)缺氧條件下miR-21表達(dá)的調(diào)節(jié)因子之一。已有文獻(xiàn)報(bào)道小鼠單側(cè)腎動(dòng)脈夾閉后，腎組織miR-21豐度的動(dòng)態(tài)變化呈和HIF表達(dá)規(guī)律相似，提示miR-21與HIF兩者間的相關(guān)性。

    由于單一miRNAs可調(diào)控一組相關(guān)基因的表達(dá)，并且miRNAs在轉(zhuǎn)錄后水平影響基因翻譯，不涉及到靶基因的轉(zhuǎn)錄，直接影響靶基因的蛋白質(zhì)表達(dá)水平。因此，在HIF的基因調(diào)控中，HRMs途徑可能起著更為重要的作用，而以HRMs為靶點(diǎn)的干預(yù)可能成為新的更有效的治療手段。

    四、HRMs在缺血/缺氧腎損傷發(fā)病中的作用

    miRNAs參與調(diào)控人類(lèi)以及嚙齒類(lèi)動(dòng)物（大鼠和小鼠）腎臟發(fā)育和正常生理過(guò)程已有文獻(xiàn)報(bào)道，而新近研究發(fā)現(xiàn)某些miRNAs的異常表達(dá)與一些腎臟疾病的發(fā)病關(guān)聯(lián)，如miR-192和miR-377的表達(dá)異常與糖尿病腎病發(fā)病相關(guān)，miR-15a參與多囊腎的發(fā)病，miR-29家族在大鼠UUO模型和鹽敏感高血壓大鼠模型中參與腎小管間質(zhì)纖維化的發(fā)病。然而，HRMs在急性缺血性腎損傷中的作用還不是很明確。Wei等人研究發(fā)現(xiàn)小鼠腎臟近端小管Dicer敲除后，能更好地耐受缺血再灌注腎（ischemia/reperfusion,I/R）損傷，提示腎小管上皮細(xì)胞的Dicer或某些關(guān)鍵的miRNA在I/R中起關(guān)鍵作用。Godwin等通過(guò)microarray分析發(fā)現(xiàn)，小鼠腎臟miRNAs的表達(dá)豐度在30min缺血后再灌注12h和48h后出現(xiàn)顯著改變，其中部分miRNAs的豐度改變依賴(lài)于腎臟再灌注時(shí)間。我們近期的研究發(fā)現(xiàn)晚期缺血預(yù)適應(yīng)減輕小鼠腎臟缺血再灌注損傷的機(jī)制與miR-21表達(dá)上調(diào)有關(guān)，敲低miR-21導(dǎo)致PDCD4表達(dá)上調(diào)并加重細(xì)胞凋亡和I/R腎損傷；而miR-21表達(dá)上調(diào)依賴(lài)于HIF-1α的活化，抑制HIF-1α表達(dá)則減少CoCl2誘導(dǎo)的miR-21表達(dá)上調(diào)。

    目前有關(guān)HRMs在慢性缺血缺氧腎損傷中的研究也較少。我們的前期工作中已經(jīng)典的5/6腎切除大鼠作為研究慢性缺血缺氧腎損傷的模型，發(fā)現(xiàn)大鼠殘腎組織的低氧狀態(tài)在整個(gè)觀察期間均存在。殘腎組織miR-29c水平的下調(diào)與殘腎腎功能進(jìn)行性減退相關(guān)；而適度活化HIF可上調(diào)miR-29c表達(dá)，并下調(diào)膠原纖維和張力纖維的表達(dá)，從而減輕慢性缺氧所致的腎小管間質(zhì)病變，后者可能是誘導(dǎo)缺氧耐受的重要機(jī)制。由此我們推測(cè)，在低氧環(huán)境中，作為基因重要調(diào)控因子的HRMs不僅是聯(lián)系作為氧感受器的脯氨酸羥化酶（PHDs）-HIF-效應(yīng)靶基因間的共同樞紐，也是精確調(diào)控機(jī)體從感受低氧-耐受缺氧整個(gè)過(guò)程的關(guān)鍵因子。

    近年的研究表明慢性腎臟?。–hronic Kidney Disease,CKD）時(shí)普遍存在腎小管-間質(zhì)的缺血缺氧，同時(shí)還證實(shí)在CKD（包括腎小球疾?。┻M(jìn)展中，腎小管-間質(zhì)損傷的作用比腎小球損傷更為重要。體外誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）模型和體內(nèi)單側(cè)輸尿管梗阻UUO小鼠模型是研究腎小管間質(zhì)病變的經(jīng)典模型之一。我們發(fā)現(xiàn)體外培養(yǎng)的HK-2經(jīng)誘導(dǎo)發(fā)生EMT后，miR-382水平隨EMT出現(xiàn)而顯著上調(diào)；UUO小鼠術(shù)后第7天時(shí)患側(cè)腎組織miR-382水平較對(duì)側(cè)腎組織上升5倍。抑制miR-382表達(dá)可部分逆轉(zhuǎn)EMT，后者可能與miR-382調(diào)控氧化還原反應(yīng)有關(guān)。提示miR-382的高表達(dá)可能是腎小管間質(zhì)缺血缺氧損傷的結(jié)果，前者通過(guò)氧自由基損傷等途徑參與EMT轉(zhuǎn)化、繼而導(dǎo)致腎小管間質(zhì)病變的加重。

    由于一個(gè)miRNAs調(diào)節(jié)多個(gè)靶基因，目前的挑戰(zhàn)是鑒定miRNAs所調(diào)節(jié)的靶基因。如何高效、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)HRMs-靶基因?qū)Σ⑦M(jìn)行功能鑒定，是miRNAs研究領(lǐng)域中的技術(shù)關(guān)鍵和研究瓶頸。一旦明確腎臟缺血/缺氧損傷反應(yīng)中關(guān)鍵的HRMs并驗(yàn)證其功能，不僅有助于闡明腎臟缺血/缺氧損傷的發(fā)病關(guān)鍵機(jī)制，并可望為腎臟病的防止策略提供新的治療靶點(diǎn)和干預(yù)途徑。