為深入揭示耳蝸在衰老過程中的分子層面變化,研究人員采用單細胞核轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)合人工智能深度學習模型,對年輕和年老食蟹猴的耳蝸組織進行系統(tǒng)分析。該項技術(shù)可逐一讀取每個細胞的基因表達活動,從而繪制出耳蝸衰老的高分辨率轉(zhuǎn)錄圖譜。研究團隊成功捕獲并注釋了耳蝸中稀有但功能關(guān)鍵的細胞群體——毛細胞與螺旋神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元亞群。分析結(jié)果顯示,隨著年齡增長,這些負責接收和傳導聲音的關(guān)鍵細胞發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)錄失調(diào),涉及神經(jīng)炎癥、谷氨酸信號通路、離子轉(zhuǎn)運等多個關(guān)鍵通路。
不僅如此,耳蝸細胞之間的相互作用也發(fā)生顯著變化:炎癥相關(guān)的信號通路在各區(qū)域普遍增強,而維持聽覺功能所依賴的區(qū)域特異性互作則明顯減弱,可能引發(fā)突觸功能障礙,削弱神經(jīng)信號的傳遞,從而進一步加速聽力退化??紤]到毛細胞在聽覺系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用,其衰老相關(guān)變化成為研究的重點。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn),毛細胞中上調(diào)的基因多與細胞凋亡和氧化應激反應相關(guān),而下調(diào)的基因則集中在跨膜轉(zhuǎn)運、突觸調(diào)節(jié)和電信號傳導等關(guān)鍵生理通路。其中,SLC35F1作為一類核苷酸/糖轉(zhuǎn)運相關(guān)的溶質(zhì)載體蛋白,在所有跨膜轉(zhuǎn)運基因中下調(diào)最為顯著。
SLC35F1隸屬于轉(zhuǎn)運蛋白超家族,該家族廣泛參與細胞營養(yǎng)供給、代謝穩(wěn)態(tài)維持和離子環(huán)境調(diào)控。然而,其在毛細胞衰老中的具體功能尚未被明確揭示。為驗證其在耳蝸衰老中的作用,研究人員在毛細胞系中敲低SLC35F1,發(fā)現(xiàn)該基因下調(diào)會顯著誘導細胞凋亡。進一步地,他們在小鼠毛細胞中通過腺相關(guān)病毒載體特異性敲除該基因,模擬出了老年耳蝸的典型病變表型:毛細胞減少、纖毛結(jié)構(gòu)紊亂、衰老標志物累積和聽力功能下降。這表明,SLC35F1或是驅(qū)動老年性耳聾發(fā)病的“幕后推手”。
衰老是生命科學領(lǐng)域中一個復雜且尚未完全解開的謎題,涉及多器官和多重生物學層級。中國科學家最近在這一領(lǐng)域取得了進展,為理解衰老機制提供了新的見解
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