水蛭素防治脑出血的药理作用研究进展

孙明燕，王怀敏，孙明玉，刘备

重庆市大足区人民医院 神经外科，重庆 402360

脑出血是指非外伤性脑实质出血，通常在活动中突然发病，伴有头痛、血压升高、意识障碍，严重者可因脑疝、颅内压增高、脑水肿等导致死亡[1]。脑出血的发病急、进展迅速、预后较差，已经成为威胁人类健康的重大疾病之一。水蛭素是从水蛭的唾液腺中分离出来的多肽，由65～66 个氨基酸残基组成，相对分子质量约为7 000，具有抗凝、抗血小板聚集、调血脂、抗血栓、抗肿瘤、抗纤维化、伤口修复等作用，临床可用于糖尿病并发症、脑出血、免疫球蛋白A（IgA）肾病、急性肺损伤、心肌梗死等多种病变的治疗[2-3]。水蛭素可通过抗凝血酶活性、抑制细胞凋亡、减轻氧化应激反应、降低炎症反应、抑制水通道蛋白4 的表达、阻止胶质纤维酸性蛋白的上调、抑制血小板反应蛋白表达、调节Na+，K+-ATP 酶的活性对脑出血发挥防治作用。本文综述了水蛭素防治脑出血的药理作用研究进展，为水蛭素临床治疗脑出血提供依据。

1 抗凝血酶活性

水蛭素对凝血酶的高度特异性抑制作用与其化学结构密切相关，在水蛭素的N 端（Cys6-Cys14、Cys16-Cys28、Cys32-Cys39）有3 对二硫键，可以与凝血酶活性位点结合，此外含有的C 端富含酸性氨基酸残基，可与凝血酶的纤维蛋白原结合位点结合，可显著抑制凝血酶的抗凝作用[4]。Karabiyikoglu等[5]通过脑内注射水蛭素治疗大脑中动脉开口建立的脑出血大鼠模型，结果显示脑内持续泵入2 U 水蛭素有助于降低脑组织缺血区域的凝血酶数量，显著降低皮质脑水肿的体积，显著改善脑组织的血流动力学指标，结果证实水蛭素可以发挥直接抗凝血酶活性，有效预防心脏血管再血栓形成。

2 抑制细胞凋亡

2.1 调节细胞凋亡相关蛋白分泌

细胞凋亡参与脑出血神经细胞损伤，脑出血可促使凝血酶释放，与血管内皮细胞、胶质细胞、神经元上的凝血酶受体结合，介导B 淋巴细胞瘤2（Bcl-2）/B 淋巴细胞瘤相关X 蛋白（Bax）等多种信号通路，促使神经细胞凋亡[6]。殷萍等[7]研究证实，100 U 水蛭素能显著减少实验性脑出血大鼠的神经凋亡细胞，提高Bcl 阳性细胞，减少半胱天冬酶（Caspase）-3 阳性细胞，表明水蛭素可通过调节凋亡相关蛋白的表达抑制神经细胞的凋亡，降低神经组织的损伤。

2.2 抑制蛋白激酶C 同工酶（PKC）表达

PKC 能促使蛋白质磷酸化，参与细胞增殖、突触塑性的多种病理进程，可诱导细胞信号转导，促进神经元凋亡和死亡，加重脑出血后神经损伤[8]。田力等[9]使用水蛭素干预尾状核建立的实验性大鼠脑出血，结果表明10 U 水蛭素能促使脑出血周围的脑水肿吸收，显著抑制TUNEL 染色阳性细胞和PKC 同工酶阳性的表达，结果证实水蛭素可以通过抑制PKC 的表达以抑制细胞凋亡，发挥神经保护作用。

2.3 抑制Janus 激酶2（JAK2）/转录激活因子3（STAT3）信号通路激活

JAK2/STAT3 信号通路在细胞凋亡、分化、增殖中具有重要作用，能识别细胞刺激后，促进JAK2、STAT3 磷酸化，并迁移至细胞核内，以诱导细胞凋亡[10]。李红等[11]使用水蛭素干预脑出血大鼠，结果显示，15 U 水蛭素能显著降低大鼠的神经行为评分和脑组织的含水量，阻止脑系数增加，明显降低脑细胞的凋亡率，降低脑组织中p-STAT3、p-JAK2 的表达，表明水蛭素可通过抑制JAK2/STAT3 信号通路阻止脑细胞凋亡，发挥神经保护作用。

3 减轻氧化应激反应

细胞外信号调节激酶（ERK）1/2 可促使过氧化氢的磷酸化，细胞外刺激细胞，促使细胞氧化应激损伤[12]。Xia 等[13]研究证实，脑内注射10 U 水蛭素能显著减轻脑组织缺血后的梗死体积，可有效促进ERK 1/2 和丝氨酸-苏氨酸激酶的磷酸化，进而显著减轻大鼠机体内的氧化应激反应，降低海马神经的氧化损伤，调节细胞代谢。

4 降低炎症反应

4.1 阻止炎症细胞高表达

脑出血后可继发脑水肿和脑损伤，血脑屏障破坏可造成血管源性脑水肿，脑组织CD34 阳性微血管、中性粒细胞、RCA-1 阳性细胞的高表达能加重血脑屏障的破坏，加重血管源性脑水肿的发生[14]。刘春梅等[15]使用水蛭素治疗脑出血大鼠发现10 U水蛭素可显著降低RCA-1 阳性细胞和中性粒细胞数量，减少CD34 阳性微血管数量，结果表明水蛭素可通过减轻炎症反应以降低血脑组织屏障的损伤，从而降低继发性脑损伤。

4.2 抑制核因子-κB（NF-κB）信号通路激活

NF-κB 是典型的炎症信号通路，能调节白细胞介素（IL）-2、IL-8、肿瘤坏因子-α（TNF-α）、诱导型NO 合成酶（iNOS）、环氧合酶-2（COX-2）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）等多种炎症介质的分泌，扩大脑出血部位炎症反应，加重神经细胞损伤[16]。杨文海等[17]使用水蛭素干预大鼠脑出血，结果20 U水蛭素能显著降低大鼠水肿，显著降低血肿周围NF-κB p65 阳性细胞数量，表明水蛭素能通过阻止NF-κB 的活化减轻脑组织损伤，发挥神经保护作用。

5 抑制水通道蛋白4（AQP4）的表达

AQP4 主要分布于星形胶质细胞上的胶质介膜上，是血脑屏障的第二道屏障，能调节脑内水含量，高表达能促进脑内水的转运，加重脑水肿的发生[18]。朱加应等[19]使用水蛭素治疗大鼠脑出血，发现15 U水蛭素能呈时间相关性降低脑组织中的含水量，有助于抑制AQP4 mRNA 和蛋白在脑组织中的表达，结果证实水蛭素可通过促进AQP4 的表达以降低脑出血脑水肿程度。滕伟禹等[20]研究也证实，实验性脑出血后可促使脑组织中AQP4mRNA 的表达提高，经3 μL 水蛭素干预后，显著抑制脑组织中AQP4mRNA 的表达，进一步降低脑组织的含水量。

6 阻止GFAP 的上调

GFAP 是星形胶质细胞的骨架成分，其水平与脑损伤程度密切相关，多种应激因素可促使星形胶质细胞肿胀损伤，释放过度NO 和谷氨酸，可造成星形胶质细胞的继发性损伤[21]。吴瑛等[22]使用水蛭素治疗胶原酶诱导建立的脑出血大鼠模型，结果显示2 U/kg 水蛭素能显著减轻脑出血部位组织坏死、疏松、水肿、变性、肿胀等病理改变，显著降低GFAP染色的星形胶质细胞，结果证实水蛭素可通过阻止GFAP 上调阻滞反应性胶质化进程，降低脑组织的损伤。张颖等[23]使用水蛭素治疗实验性脑出血急性期大鼠模型，结果10 U 水蛭素能显著降低大鼠脑出血周围水肿、胶质细胞肿胀、细胞周围间隙变大、神经细胞坏死等病理变化，有效降低GFAP 阳性细胞，结果表明水蛭素可通过阻止GFAP 上调发挥神经保护作用。

7 抑制血小板反应蛋白（TSP）表达

TSP 能调节细胞基质蛋白酶，脑出血可促使大量TSP 的分泌，进一步促使基质金属蛋白酶（MMP）的分泌，加重继发性脑水肿的发生[24]。Yang 等[25]使用水蛭素干预自发性脑出血大鼠，结果显示20 U 水蛭素能抑制自发性出血引起的TSP-1、TSP-2mRNA的表达，有助于降低血脑屏障损伤。

8 调节Na+，K+-ATP 酶的活性

脑出血时可释放大量凝血酶，发挥神经毒性作用，抑制星形胶质细胞上Na+，K+-ATP 酶的活性，促使细胞内钠离子内流和钾离子外流，造成血脑屏障损伤，加重脑水肿形成[26]。夏鹰等[27]使用水蛭素干预大鼠脑出血，结果20 U 水蛭素呈时间相关性降低血肿周围脑组织的含水量，干预8 h 后脑组织中钠离子的水平显著降低，钾离子水平显著升高，显著降低脑组织的血脑屏障通透性，结果表明水蛭素能通过调节Na+，K+-ATP 酶的活性减轻脑组织损伤。

9 结语

水蛭素可通过抗凝血酶活性、抑制细胞凋亡、减轻氧化应激反应、降低炎症反应、抑制水通道蛋白4 的表达、阻止胶质纤维酸性蛋白的上调、抑制血小板反应蛋白表达、调节Na+，K+-ATP 酶的活性发挥多途径的脑出血防治作用。目前虽有水蛭素用于脑出血的临床报道，但整体的证据不足，还需多中心、多样本等临床研究进行论证。水蛭素目前用于脑出血治疗的局限性较大，大部分以基础研究研究为主，对人体的毒效关系、药理作用机制尚需进一步研究确认。总之，水蛭素防治脑出血的前景较好，有望为脑出血的临床治疗提供补充。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突