缺血/缺氧损伤是导致各种急、慢性肾脏病发病和进展的关键机制。缺氧是缺血损伤发生中最早的环节，缺血性肾损伤的发生涉及缺氧导致的能量耗竭、氧化应激和炎症反应等多个复杂的病理生理过程。低氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）是细胞对低氧产生反应性调节的核心，在肾脏对缺血/缺氧的反应调节中起重要的调控作用。

    一、低氧诱导因子是细胞氧自稳态的重要调节因子

    作为维持氧自稳平衡的核心调控因子，HIF调控多种低氧应答基因的表达，这些基因产物或能增加缺氧组织的氧供和运输能力，或能降低细胞耗氧量，从而缓解氧供求之间的矛盾以维持内环境的稳定，使机体对缺血缺氧产生耐受和适应。

    我们的前期研究已证实适度上调HIF表达可减轻急慢性缺血性肾损伤的程度，随着研究的深入，我们发现缺血/缺氧损伤时HIF所介导的适应性反应并非全部对机体有利，其介导的即时适应性反应主要涉及能量代谢和血管扩张等，有利于减轻缺血/缺氧诱导的肾损伤；而HIF介导的长期适应性反应，一方面通过增加红细胞生成和血管新生等来提高脏器对缺血/缺氧的耐受性，另一方面长期的HIF活化可促纤维化、促使肾小管上皮细胞向间充质细胞转分化和促进炎症反应，其作用可能是不利的。

    二、microRNA——基因表达的重要调控因子

    肾脏疾病发病机制如此复杂，如何来解释上述现象？从单个基因或单一调控途径的角度已无法全面、准确地诠释缺血性肾损伤的发病机制，随着系统分子学概念的出现和该学科的发展，取代而之的是分子调控网络，其中微小RNA（microRNAs，miRNAs）处于重要位置。后者作为系统分子医学的奠基石之一，也是开启通向各种生命奥秘之门的钥匙。

    miRNAs是一类内源性非蛋白质编码的RNA序列，长约20～25个核苷酸，是基因表达的重要调控因子。目前人类基因组中已确认的miRNA已达700多个（大鼠348，小鼠568），它们参与的基因调控是遗传程序中最基本、最古老和最原始的一步，它能操纵转录后水平，通过完全或不完全与靶mRNAs的3‘非翻译区互补结合，降解靶mRNAs或抑制其翻译，从而有效抑制相关蛋白的合成。现有的研究证实，人类编码蛋白的基因中至少有1/3被miRNAs所调控，而在单个靶基因的3’非翻译区中也发现能与多个miRNAs互补的位点，提示miRNAs组合调控模式十分复杂。miRNA即扮演着“管理员”的角色使生命活动有条不紊地进行，又是决定某些关键事件的分子开关，并能有效沉默机体所不需要的靶基因，其广泛涉及细胞最基本的所有生命活动过程，如分化、增殖、代谢和凋亡等，在个体发育和一些疾病尤其是肿瘤发病中的作用越来越受到关注，并已成为治疗研究的重要靶点。为此，miRNAs被《Science》杂志评为2002年十大科技突破之首，成为生物学研究的一大热点。

    三、缺氧相关microRNAs——HIF相关的重要调控因子

    近年来越来越多的研究证实，miRNAs在缺氧导致的一系列病理生理反应中起重要调节作用。众所周知，缺氧是肿瘤微环境的基本特征之一，在肿瘤研究中发现一系列的缺氧相关miRNAs（hypoxia-regulated microRNAs，HRMs），包括缺氧时表达上调的miRNAs（miR-30,23a,210,27a,192等）以及表达下调的miRNAs（miR-15b,20a,122a等）。一些学者发现HRMs的启动子存在HIF的结合位点，通过HIF基因转染和siRNA技术分别过量表达或抑制HIF后，HRMs的表达丰度也出现相应的改变，表明了HIF是缺氧条件下某些HRMs表达的关键调节因子。由于上述研究结果，使人们对HIF的调控机制有了新的认识。目前认为，HIF对下游基因的调控有两条途径，一是经典途径，HIF对下游基因表达的直接调控；二是近年来发现的新途径，HIF通过调控HRMs来间接调控靶基因。有报道肿瘤细胞在缺氧情况下，HIF-1通过下调miR-20a,20b的表达，使miR-20a,20b的靶基因VEGF表达上调，从而促使血管新生，改善细胞缺氧。miR-21作为HRMs之一在多数肿瘤组织中过量表达，并且HIF的结合位点被发现存在于pri-miR-21转录起始点上游大约2kb的位置。由此推测HIF可能是促进缺氧条件下miR-21表达的调节因子之一。已有文献报道小鼠单侧肾动脉夹闭后，肾组织miR-21丰度的动态变化呈和HIF表达规律相似，提示miR-21与HIF两者间的相关性。

    由于单一miRNAs可调控一组相关基因的表达，并且miRNAs在转录后水平影响基因翻译，不涉及到靶基因的转录，直接影响靶基因的蛋白质表达水平。因此，在HIF的基因调控中，HRMs途径可能起着更为重要的作用，而以HRMs为靶点的干预可能成为新的更有效的治疗手段。

    四、HRMs在缺血/缺氧肾损伤发病中的作用

    miRNAs参与调控人类以及啮齿类动物（大鼠和小鼠）肾脏发育和正常生理过程已有文献报道，而新近研究发现某些miRNAs的异常表达与一些肾脏疾病的发病关联，如miR-192和miR-377的表达异常与糖尿病肾病发病相关，miR-15a参与多囊肾的发病，miR-29家族在大鼠UUO模型和盐敏感高血压大鼠模型中参与肾小管间质纤维化的发病。然而，HRMs在急性缺血性肾损伤中的作用还不是很明确。Wei等人研究发现小鼠肾脏近端小管Dicer敲除后，能更好地耐受缺血再灌注肾（ischemia/reperfusion,I/R）损伤，提示肾小管上皮细胞的Dicer或某些关键的miRNA在I/R中起关键作用。Godwin等通过microarray分析发现，小鼠肾脏miRNAs的表达丰度在30min缺血后再灌注12h和48h后出现显著改变，其中部分miRNAs的丰度改变依赖于肾脏再灌注时间。我们近期的研究发现晚期缺血预适应减轻小鼠肾脏缺血再灌注损伤的机制与miR-21表达上调有关，敲低miR-21导致PDCD4表达上调并加重细胞凋亡和I/R肾损伤；而miR-21表达上调依赖于HIF-1α的活化，抑制HIF-1α表达则减少CoCl2诱导的miR-21表达上调。

    目前有关HRMs在慢性缺血缺氧肾损伤中的研究也较少。我们的前期工作中已经典的5/6肾切除大鼠作为研究慢性缺血缺氧肾损伤的模型，发现大鼠残肾组织的低氧状态在整个观察期间均存在。残肾组织miR-29c水平的下调与残肾肾功能进行性减退相关；而适度活化HIF可上调miR-29c表达，并下调胶原纤维和张力纤维的表达，从而减轻慢性缺氧所致的肾小管间质病变，后者可能是诱导缺氧耐受的重要机制。由此我们推测，在低氧环境中，作为基因重要调控因子的HRMs不仅是联系作为氧感受器的脯氨酸羟化酶（PHDs）-HIF-效应靶基因间的共同枢纽，也是精确调控机体从感受低氧-耐受缺氧整个过程的关键因子。

    近年的研究表明慢性肾脏病（Chronic Kidney Disease,CKD）时普遍存在肾小管-间质的缺血缺氧，同时还证实在CKD（包括肾小球疾病）进展中，肾小管-间质损伤的作用比肾小球损伤更为重要。体外诱导的肾小管上皮细胞间充质转分化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）模型和体内单侧输尿管梗阻UUO小鼠模型是研究肾小管间质病变的经典模型之一。我们发现体外培养的HK-2经诱导发生EMT后，miR-382水平随EMT出现而显著上调；UUO小鼠术后第7天时患侧肾组织miR-382水平较对侧肾组织上升5倍。抑制miR-382表达可部分逆转EMT，后者可能与miR-382调控氧化还原反应有关。提示miR-382的高表达可能是肾小管间质缺血缺氧损伤的结果，前者通过氧自由基损伤等途径参与EMT转化、继而导致肾小管间质病变的加重。

    由于一个miRNAs调节多个靶基因，目前的挑战是鉴定miRNAs所调节的靶基因。如何高效、准确地预测HRMs-靶基因对并进行功能鉴定，是miRNAs研究领域中的技术关键和研究瓶颈。一旦明确肾脏缺血/缺氧损伤反应中关键的HRMs并验证其功能，不仅有助于阐明肾脏缺血/缺氧损伤的发病关键机制，并可望为肾脏病的防止策略提供新的治疗靶点和干预途径。