水蛭素生物學特性的研究進展

張子文，王尉，劉勝男，張舒寧，張耀方

（天津農學院 基礎科學學院，天津 300384）

水蛭最初記載于《神農本草經》，具有破血、逐瘀、通絡的功效，在中西醫中都具有極大的利用價值，在中醫方面主要用來治療跌打損傷，在西醫方面被用來治療血栓等[1]。19世紀80年代，Haycraft第一次發現醫用水蛭的提取物中含有抗凝血的物質，20世紀50年代Markwardt實現了水蛭素的提純。由于水蛭素僅存在于水蛭的唾液腺中，而且含量甚微，1986年Harvey分離出水蛭素編碼純系cDNA，自此可利用基因工程方法合成重組水蛭素，克服了天然水蛭素來源困難問題[2-3]。重組水蛭素的出現不僅為抗凝血、抗血栓藥物的研究開辟了新的途徑，而且還對多種疾病，如腦卒中、惡性腫瘤以及增生性瘢痕都有很好的預防和治療效果[4]。

1 水蛭素的結構特點

水蛭素是存在于水蛭唾液腺里的一種重要活性成分，是由65或66個氨基酸殘基組成的小分子單鏈環肽化合物，相對分子質量為7 000 kDa，其形狀類似蝌蚪，活性中心位于N末端，能夠識別凝血酶堿性氨基酸富集位點其頭部N末端有3對二硫鍵，形成了密集型核心環肽結構，增加了蛋白結構的穩定性。尾部為C末端，富含多個酸性氨基酸和一個被磺酸化的酪氨酸，酸性氨基酸殘基能阻止凝血酶與纖維蛋白原結合，產生抗凝血的作用。Pro-Lys-Pro組成的特殊序列在中，防止被蛋白酶水解，從而促進水蛭素分子與凝血酶分子的結合[5-6]。

2 水蛭素的藥理作用

2.1 抗凝血作用

水蛭素可直接對凝血酶產生抑制，不與其他輔助因子相互作用，并且不與血漿蛋白結合，慢性腎病，特異性強。水蛭素與凝血酶和纖維蛋白原以14∶14∶1的比例結合成復合物[7]，阻止了凝血酶對纖維蛋白原的分解作用，抑制了內、外凝血途徑中纖維蛋白單體交聯聚合的過程，從而起到阻礙血液凝固的作用。與肝素相比，水蛭素對凝血酶活性的抑制作用較強，在引起的出血或血小板減少的副作用上也明顯少于肝素[1]。

2.2 抗血栓作用

凝血酶是作用最強的促進血小板激活的物質，水蛭素與凝血酶結合，抑制了凝血酶與血小板的結合形成血凝塊及血小板受凝血酶刺激后的釋放，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，防止各類血栓的形成和延伸[8]。研究發現，水蛭素和肝素都能加快重組組織型纖溶酶原激活物（rt-PA）溶解富含血小板血栓，但是只有聯合使用水蛭素能清除血管壁上殘留的血栓。

2.3 抗炎作用

水蛭素的尾部與凝血酶受體的某一部分結構相似，從而能夠與凝血酶以等摩爾比非共價鍵結合形成穩定復合物，抑制炎癥產生。梁健芬等[9]通過實驗觀察發現，水蛭注射液可降低炎性細胞因子TNF-α、IL-lβ和ICAM-1的表達，同時有抗腦缺血后炎癥反應。將水蛭作用于狼瘡腎炎患者時發現水蛭素具有類炎性介質拮抗作用，能清除循環免疫復合物，減少腎小球內纖維蛋白相關抗原沉積，減輕腎小球系膜細胞增殖和腎小球硬化，減輕蛋白尿和低蛋白血，改善腎功能[10]。

2.4 抗腫瘤作用

水蛭素可以調控腫瘤細胞某些基因表達，使細胞生長所需物質的合成受到阻礙，從而抑制腫瘤細胞的生長與增殖。張博等[11]通過實驗研究發現復方水蛭素對小鼠移植瘤具有顯著的抑制作用，使腫瘤組織Ki67表達降低，從而抑制腫瘤細胞的增殖。重組水蛭素通過其抗凝作用，抑制纖維蛋白的形成，能防止腫瘤細胞與血纖維蛋白或血小板凝集，影響腫瘤細胞的轉移。

3 臨床應用

3.1 心血管疾病

水蛭素抑制凝血酶同血小板結合，并活化纖維蛋白原前活化因子，分解纖維蛋白原，能夠有效抑制微血栓形成，防止或減少不穩定型心絞痛的發生。臨床及基礎研究表明，水蛭能有效改善不穩定型心絞痛患者心肌供血，降低全血黏度、血漿黏度，有明顯的抗凝血和抗血栓作用，可有效控制心絞痛[12]。李暢等[13]通過水蛭素對大鼠腸系膜血管收縮力影響的研究說明水蛭素具有舒血管作用。

3.2 腎臟疾病

脂質代謝紊亂、血漿白蛋白低、高度浮腫、瘀血常見于腎臟病人，水蛭素具有降低血脂水平，抑制腎間質纖維化，緩解炎癥反應對腎組織的損傷，改善腎功能的作用。多種藥理活性表明水蛭素可降低尿中微量白蛋白、改善高凝狀況，對糖尿病腎病和高血壓腎病患者的腎臟有較好的保護作用[14]。

3.3 其他方面應用

水蛭素還可以用于纖維化治療領域，能夠有效治療纖維沉淀性關節炎，水蛭通絡膠囊對于提高特發性肺纖維化患者生活質量有積極作用，延緩該病的自然進程[15]。同時，水蛭素在臨床上也可用于急性心肌梗死、肝素相關性血小板減少癥、結膜炎與白內障、糖尿病、哮喘病、腦卒中、高血壓、肝硬化等疾病的治療。

4 結語

水蛭素是一種高效、直接、特異的凝血酶抑制劑，與肝素等傳統的抗凝藥物相比，其治療劑量小療效高、不會引起過敏反應。臨床研究表明，水蛭素在深層靜脈血栓（DVT）、急性心肌梗死（AMI）、不穩定性心絞痛、肝素相關性血小板減少癥（HIT）等方面都有非常好的治療效果。另外，在臨床上水蛭素還可預防外科手術后的靜脈血栓形成，預防血栓溶解后的再栓塞，以及被用于血液透析過程中的抗凝等[16]。經過20年的臨床應用研究，重組水蛭素及其類似物已經廣泛地應用于血栓引發的各種病癥，兩種水蛭素和一種水蛭素類似物已經被美國食品與藥品管理局批準生產。隨著研究的不斷深入，新的重組水蛭素產品將相繼問世，相信水蛭素在抗凝，防栓領域將具有廣闊的市場前景。