水蛭素生物学特性的研究进展

张子文，王尉，刘胜男，张舒宁，张耀方

（天津农学院 基础科学学院，天津 300384）

水蛭最初记载于《神农本草经》，具有破血、逐瘀、通络的功效，在中西医中都具有极大的利用价值，在中医方面主要用来治疗跌打损伤，在西医方面被用来治疗血栓等[1]。19世纪80年代，Haycraft第一次发现医用水蛭的提取物中含有抗凝血的物质，20世纪50年代Markwardt实现了水蛭素的提纯。由于水蛭素仅存在于水蛭的唾液腺中，而且含量甚微，1986年Harvey分离出水蛭素编码纯系cDNA，自此可利用基因工程方法合成重组水蛭素，克服了天然水蛭素来源困难问题[2-3]。重组水蛭素的出现不仅为抗凝血、抗血栓药物的研究开辟了新的途径，而且还对多种疾病，如脑卒中、恶性肿瘤以及增生性瘢痕都有很好的预防和治疗效果[4]。

1 水蛭素的结构特点

水蛭素是存在于水蛭唾液腺里的一种重要活性成分，是由65或66个氨基酸残基组成的小分子单链环肽化合物，相对分子质量为7 000 kDa，其形状类似蝌蚪，活性中心位于N末端，能够识别凝血酶碱性氨基酸富集位点其头部N末端有3对二硫键，形成了密集型核心环肽结构，增加了蛋白结构的稳定性。尾部为C末端，富含多个酸性氨基酸和一个被磺酸化的酪氨酸，酸性氨基酸残基能阻止凝血酶与纤维蛋白原结合，产生抗凝血的作用。Pro-Lys-Pro组成的特殊序列在中，防止被蛋白酶水解，从而促进水蛭素分子与凝血酶分子的结合[5-6]。

2 水蛭素的药理作用

2.1 抗凝血作用

水蛭素可直接对凝血酶产生抑制，不与其他辅助因子相互作用，并且不与血浆蛋白结合，慢性肾病，特异性强。水蛭素与凝血酶和纤维蛋白原以14∶14∶1的比例结合成复合物[7]，阻止了凝血酶对纤维蛋白原的分解作用，抑制了内、外凝血途径中纤维蛋白单体交联聚合的过程，从而起到阻碍血液凝固的作用。与肝素相比，水蛭素对凝血酶活性的抑制作用较强，在引起的出血或血小板减少的副作用上也明显少于肝素[1]。

2.2 抗血栓作用

凝血酶是作用最强的促进血小板激活的物质，水蛭素与凝血酶结合，抑制了凝血酶与血小板的结合形成血凝块及血小板受凝血酶刺激后的释放，降低血小板的表面活性，抑制血小板的聚集，降低血小板的黏附性，防止各类血栓的形成和延伸[8]。研究发现，水蛭素和肝素都能加快重组组织型纤溶酶原激活物（rt-PA）溶解富含血小板血栓，但是只有联合使用水蛭素能清除血管壁上残留的血栓。

2.3 抗炎作用

水蛭素的尾部与凝血酶受体的某一部分结构相似，从而能够与凝血酶以等摩尔比非共价键结合形成稳定复合物，抑制炎症产生。梁健芬等[9]通过实验观察发现，水蛭注射液可降低炎性细胞因子TNF-α、IL-lβ和ICAM-1的表达，同时有抗脑缺血后炎症反应。将水蛭作用于狼疮肾炎患者时发现水蛭素具有类炎性介质拮抗作用，能清除循环免疫复合物，减少肾小球内纤维蛋白相关抗原沉积，减轻肾小球系膜细胞增殖和肾小球硬化，减轻蛋白尿和低蛋白血，改善肾功能[10]。

2.4 抗肿瘤作用

水蛭素可以调控肿瘤细胞某些基因表达，使细胞生长所需物质的合成受到阻碍，从而抑制肿瘤细胞的生长与增殖。张博等[11]通过实验研究发现复方水蛭素对小鼠移植瘤具有显著的抑制作用，使肿瘤组织Ki67表达降低，从而抑制肿瘤细胞的增殖。重组水蛭素通过其抗凝作用，抑制纤维蛋白的形成，能防止肿瘤细胞与血纤维蛋白或血小板凝集，影响肿瘤细胞的转移。

3 临床应用

3.1 心血管疾病

水蛭素抑制凝血酶同血小板结合，并活化纤维蛋白原前活化因子，分解纤维蛋白原，能够有效抑制微血栓形成，防止或减少不稳定型心绞痛的发生。临床及基础研究表明，水蛭能有效改善不稳定型心绞痛患者心肌供血，降低全血黏度、血浆黏度，有明显的抗凝血和抗血栓作用，可有效控制心绞痛[12]。李畅等[13]通过水蛭素对大鼠肠系膜血管收缩力影响的研究说明水蛭素具有舒血管作用。

3.2 肾脏疾病

脂质代谢紊乱、血浆白蛋白低、高度浮肿、瘀血常见于肾脏病人，水蛭素具有降低血脂水平，抑制肾间质纤维化，缓解炎症反应对肾组织的损伤，改善肾功能的作用。多种药理活性表明水蛭素可降低尿中微量白蛋白、改善高凝状况，对糖尿病肾病和高血压肾病患者的肾脏有较好的保护作用[14]。

3.3 其他方面应用

水蛭素还可以用于纤维化治疗领域，能够有效治疗纤维沉淀性关节炎，水蛭通络胶囊对于提高特发性肺纤维化患者生活质量有积极作用，延缓该病的自然进程[15]。同时，水蛭素在临床上也可用于急性心肌梗死、肝素相关性血小板减少症、结膜炎与白内障、糖尿病、哮喘病、脑卒中、高血压、肝硬化等疾病的治疗。

4 结语

水蛭素是一种高效、直接、特异的凝血酶抑制剂，与肝素等传统的抗凝药物相比，其治疗剂量小疗效高、不会引起过敏反应。临床研究表明，水蛭素在深层静脉血栓（DVT）、急性心肌梗死（AMI）、不稳定性心绞痛、肝素相关性血小板减少症（HIT）等方面都有非常好的治疗效果。另外，在临床上水蛭素还可预防外科手术后的静脉血栓形成，预防血栓溶解后的再栓塞，以及被用于血液透析过程中的抗凝等[16]。经过20年的临床应用研究，重组水蛭素及其类似物已经广泛地应用于血栓引发的各种病症，两种水蛭素和一种水蛭素类似物已经被美国食品与药品管理局批准生产。随着研究的不断深入，新的重组水蛭素产品将相继问世，相信水蛭素在抗凝，防栓领域将具有广阔的市场前景。