比较转录组学揭示HRAS基因在回声定位蝙蝠抗噪声性听力损伤中的保护机制

本研究通过比较回声定位蝙蝠（Miniopterus fuliginosus）与小鼠耳蜗在噪声暴露后的转录组差异，首次揭示HRAS基因通过激活PI3K/Akt信号通路（磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B通路）抵抗噪声性听力损伤（NIHL）的关键机制。研究团队发现蝙蝠耳蜗特异性上调HRAS可显著减少毛细胞（HCs）死亡和突触损失，为临床干预听力损伤提供了新靶点。

　　

1 引言

哺乳动物耳蜗毛细胞（HCs）的不可逆损伤是噪声性听力损伤（NIHL）的核心病理特征。传统啮齿类动物模型难以揭示天然抗性机制，而依赖高频声波导航的回声定位蝙蝠（如东方折翅蝠Miniopterus fuliginosus, MFU）表现出惊人的噪声抵抗能力。前期研究发现，MFU在120 dB SPL宽带噪声暴露后仍能保持听力敏感性，而小鼠则出现全耳蜗毛细胞凋亡。这种差异提示蝙蝠耳蜗可能存在独特的分子保护机制。

2 结果

2.1 跨物种转录组差异特征

通过PacBio长读长测序首次完成MFU基因组组装（Contig N50=51.9 Mb），RNA-seq分析显示：

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  小鼠耳蜗在噪声暴露24小时后出现2357个差异表达基因（DEGs），涉及突触功能下降（如谷氨酸能突触相关基因）和NF-κB介导的炎症反应增强

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  MFU仅产生894个DEGs，主要富集于代谢调控和细胞周期通路

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  关键差异体现在204个交叉基因中，其中Q4组（小鼠上调/MFU下调）的CD4⁺ T细胞激活相关基因尤为突出

2.2 HRAS的核心调控作用

蛋白互作网络分析锁定HRAS为MFU特异性上调的枢纽基因：

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  qRT-PCR验证HRAS在MFU耳蜗表达量较小鼠高2.3倍（P<0.01）

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  免疫荧光证实HRAS在成年小鼠内外毛细胞（OHCs/IHCs）持续表达

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  体外实验显示HRAS过表达使HEI-OC1细胞在50 μM顺铂处理下的存活率提升37%（P<0.001）

2.3 体内保护效应验证

通过AAV-PHP.eB载体实现耳蜗特异性HRAS递送：

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  在115 dB噪声暴露模型中，HRAS过表达使ABR阈值偏移降低15-20 dB（16 kHz处P<0.01）

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  基底转OHCs存活率提高2.1倍，IHC突触带（CtBP2⁺）数量保留率达78%

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  免疫印迹显示PI3K磷酸化水平提升3.5倍（Tyr458位点，P<0.001），而MEK/ERK通路无显著变化

3 讨论

研究揭示了蝙蝠对抗声损伤的进化适应策略：

1. 1.

   双重防御机制：HRAS-PI3K/Akt轴协同抑制CD4⁺ T细胞浸润，形成"细胞自主保护+免疫微环境调节"双重屏障

2. 2.

   跨疾病应用潜力：该通路同样适用于顺铂耳毒性和年龄性耳聋（ARHL）模型，如HRAS可通过抑制ASK1（凋亡信号调节激酶1）减少氨基糖苷类抗生素导致的毛细胞死亡

3. 3.

   转化医学价值：相较于传统抗氧化疗法，靶向HRAS的基因治疗可能提供更持久的听力保护效果

4 实验方法

关键技术包括：

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  后半规管显微注射递送AAV（4×10¹⁰ GCs/耳）

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  高通量转录组分析（Hisat2-Stringtie流程）

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  共聚焦定量突触标记物（CtBP2/HOMER1共定位）

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  纳米孔测序组装蝙蝠基因组（BUSCO完整度95.7%）

该研究为理解听觉系统的进化适应提供了新视角，同时为开发靶向HRAS的听力保护药物奠定了理论基础。未来研究可进一步探索HRAS激活剂（如肽类模拟物）在非基因治疗途径中的应用潜力。