病理性升高的机械负荷会促进心肌梗死（myocardial infarction，MI）后左心室的病理性重构，导致缺血性心肌病进展为心力衰竭。心脏补片可以通过对心肌梗死区和边缘区组织提供机械支持来减轻不良的左心室重塑。以往的研究工作中已经明确了不同类型的心脏补片对心肌梗死疾病的治疗效果，但机械效应转化为治疗效果的机制仍有待探索。本研究旨在挖掘通过心脏补片治疗心肌梗死的分子靶点及机制。

2025年5月8日，庄乐南研究员课题组在Advanced Science期刊上发表了题为“Reversal of stress-induced PIEZO1 elevation with mechanically adapted epicardial patch for myocardial infarction treatment”的研究论文，报道了心脏补片通过降低Piezo1的表达抑制ROS反应、心肌纤维化、炎症反应等治疗心肌梗死的分子机制。

该研究通过有限元分析发现缺血性心肌病患者(Ischemic cardiomyopathy, ICM)心肌所受机械应力显著提高。转录组分析发现ICM组和健康组的差异基因显著富集到机械应力相关通路，其中机械敏感离子通道蛋白1(PIEZO1)显著上调。在大鼠中利用病毒敲低Piezo1表达，可以通过改善Piezo1下游的钙流、ROS反应、炎症反应和心肌纤维化程度恢复MI模型大鼠的心功能。该研究还利用有限元分析揭示补片治疗心肌梗死后梗死心肌应力变化和心脏补片在体外的保护效果，丰富了这一领域的研究内容。机制方面，通过ATAC-seq和RNA-seq分析发现梗死心肌中Piezo1启动子区域染色质开放性提高、转录水平上调，利用心脏补片治疗四周后二者均有所恢复。进一步研究发现，利用病毒内源激活Piezo1表达会破坏心脏补片的治疗效果，这表明补片治疗心肌梗死依赖于对Piezo1表达水平的精细调控。实验猪的心脏在结构和生理特点上与人类较为相似，最后本研究还在猪心梗模型中证明了基于心脏补片治疗心肌梗死的临床应用潜力。

综上所述，心脏补片可以通过卸载机械应力恢复Piezo1的表达并以缓解其下游钙流、ROS反应、炎症反应和心肌纤维化通路的方式治疗心肌梗死。本研究为心脏补片治疗心肌梗死的临床应用提供了理论基础。

浙江大学动物科学学院博士生蒋思博为本文共同第一作者，庄乐南研究员为通讯作者，浙江大学高分子科学与工程学系朱旸研究员和凌君教授共同指导博士生鲁育文和沈婷参与了该项研究。本研究还得到浙江大学动物科学学院彭金荣教授和希腊克里特大学Maria Chatzinikolaidou教授的指导帮助。庄乐南课题组长期关注心脏、肌肉和脂肪发育代谢相关疾病的研究，该研究工作得到了国家重点研发计划“重大人类发育性疾病猪模型的建立及发病机理研究”（2021YFA0805902）和国家自然科学基金（32270884）等资助。