水蛭素的藥理作用研究進展

柳志誠 方永晟 楊國華 楊玉升 馬 濤▲ 劉永剛▲

1.北京中醫藥大學中藥學院，北京 102401；2.云南世紀華寶醫藥產業開發有限公司，云南楚雄 675000

水蛭在我國具有悠久的用藥歷史，其藥用來源為水蛭科動物螞蟥、水蛭或柳葉螞蟥。水蛭性味咸、苦、平，有小毒，歸肝經，具有破血痛經、逐瘀消癥等功效，其干燥的蟲體經過炮制后入藥，可用于治療血瘀經閉，癥痕痞塊[1]。水蛭中含有蛋白多肽、糖脂、蝶啶、甾體和羧酸酯等化合物。水蛭中的主要活性成分包括水蛭素、類肝素、組織胺以及吻蛭素等蛋白多肽類[2]，其中發揮作用的主要活性成分是水蛭素。天然水蛭素是在藥用水蛭的唾液腺中提取分離得到的一種多肽，該多肽是由64～66 個氨基酸殘基構成的，其分子量約為7000 Da[3]，其分子結構中N 末端含有Cys6-Cys14、Cys16-Cys28 和Cys32-Cys39 三對二硫鍵，這三對二硫鍵決定了天然水蛭素三級結構的穩定性，多肽鏈中的一段特殊序列pro-lys-pro 決定了只有特殊的蛋白酶能夠對其進行正常的水解作用[4]。水蛭素具有抑制血液凝固、抗腫瘤、抑制血栓形成以及抗纖維化等多種功效。本文主要對近年來水蛭素藥理作用相關的國內外文獻進行分析和總結，為水蛭素的進一步研究和開發應用提供參考。

1 藥理作用

1.1 抗凝血、抗血栓作用

凝血酶是造成凝血及血栓的主要因素，其能夠促進血漿中的可溶性纖維蛋白原轉變為不溶性的纖維蛋白，具有速效止血的功效。水蛭素能夠通過與凝血酶直接靶向結合有效抑制血液凝塊的形成。胡哲等[5]將水蛭素應用到Wistar 雌大鼠中，結果顯示水蛭素能夠有效減少大鼠股動脈吻合術后血栓的形成，從而提高血管吻合后的通暢率。蘇斌等[6]發現水蛭素能降低高凝大鼠的全血和血漿黏度，證明水蛭素具有改善血液流變學和抑制血液凝固的作用。

1.2 促進微血管生成

隨意皮瓣常用于整形外科和創傷外科領域，其不僅可以促進傷口修復，還對改善皮膚外觀具有一定效果。然而實際應用中，隨意皮瓣末端可能會因為隨意皮瓣長和寬的比例過大而出現血液循環異常的情況，導致局部皮瓣發生壞死[7-9]。在制備皮瓣過程中，也常會由于氧化應激損傷和多種炎癥性反應而導致部分細胞發生壞死，使得皮瓣移植的成活率降低[10]。血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是一種高度特異性的促血管內皮細胞生長因子，在提高皮瓣存活率方面作用顯著[11]。PAN 等[12]研究發現水蛭素能夠通過調節血管生成和抗血管生成因子的表達水平來促進血管生成，提高皮瓣存活率。

1.3 抗纖維化作用

纖維化病理過程主要是器官組織內實質細胞壞死、纖維結締組織異常增多以及器官結構發生改變等，最終導致器官衰竭。纖維化消退的具體機制原理包括慢性組織損傷的消退、炎癥恢復過程的轉變、肌成纖維細胞的失活以及最終過量基質支架的纖維化[13]。LIN 等[14]研究發現水蛭素通過S1P/S1PR2/S1PR3 信號通路抑制蛋白酶激活受體1的表達以減弱轉化生長因子-β（TGF-β）誘導的近端腎小管上皮HK-2 細胞纖維化。張景容等[15]發現水蛭素可能通過調控PI3K/AKT 信號通路來發揮其抗纖維化作用。于永慧[16]研究發現水蛭素能夠改善心肌梗死后心肌纖維化大鼠的心肌損傷，其不僅可以減輕心重指數、心肌梗死面積和膠原沉積，還可以干預缺血心肌AMPKα/Integrin β1/FAK信號通路蛋白的表達。

1.4 抗腫瘤作用

水蛭素具有抑制腫瘤細胞生長、誘導腫瘤細胞壞死的作用。陶義豐等[17]發現水蛭素對人鼻咽癌細胞的增殖具有顯著的抑制效果，其作用機制可能與水蛭素對mRNA、Bax 基因和p21 基因表達水平的調控有關。馬濤等[18]發現水蛭素能抑制喉癌實體瘤C-met 的表達。楊才志等[19]發現水蛭素不僅對小鼠血管瘤內皮細胞株血管瘤細胞的增殖具有抑制作用，還能夠促進血管瘤細胞發生凋亡，作用機制主要是水蛭素可以誘導血管內皮細胞發生凋亡。張東健[20]發現水蛭素具有顯著的體外抑制膀胱癌細胞的作用，對J82 細胞的增殖和侵襲能力具有抑制效果。

1.5 抗高尿酸血癥作用

高尿酸血癥的發病機制主要是體內嘌呤代謝紊亂而使尿酸的產生增多或尿酸排泄減少。而腎臟內的尿酸轉運與有機陰離子轉運蛋白1（organic anion transporter 1，OAT1）、葡萄糖轉運體9（glucose transporters 9，GLUT9）及尿酸鹽轉運體1（urate transporter 1，URAT1）等多種尿酸轉運蛋白有關，吳林秀等[21]研究發現水蛭素能夠通過升高OAT1表達水平，降低GLUT9 及URAT1 表達水平起到抗高尿酸血癥的效果。趙應學等[22]研究發現水蛭素能調控NRK-52E 細胞尿酸鹽轉運體的表達水平。

1.6 改善腦出血

腦出血是指由于非外傷性腦實質內血管破裂引起的出血。腦出血產生的血腫會壓迫周圍腦組織而導致顱內壓升高，凝血酶和炎癥級聯反應也會激活，進而促進腦水腫的形成[23]，血腫周圍發生組織水腫的主要原因是血腫內產生了凝血酶，而水蛭素可以與凝血酶直接靶向結合，抑制血液發生凝固，使血腫周圍低密度區減少，從而有效防止術后腦水腫。李紅等[24]將水蛭素應用于腦出血大鼠，發現水蛭素對大鼠腦水腫及受損的神經功能具有改善效果，其作用機制可能與水蛭素對JAK2/STAT3信號通路的調控有關。賴寶英等[25]研究發現水蛭素可以減輕急性腦出血患者JAK2、STAT3 和細胞間黏附分子-1 mRNA 的高表達，有效降低腦出血患者的顱內壓，從而改善腦出血。

1.7 抗動脈粥樣硬化作用

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）的發病機制主要包括脂質浸潤、內膜損傷、炎性反應、氧化應激以及血管平滑肌細胞激活等[26]。水蛭素能夠通過調節體內脂代謝、保護血管內皮、抑制血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）的增殖、抑制炎癥反應等方式來多功效、多靶點干預動脈粥樣硬化的發展[27]。田晉帆等[28]研究發現重組水蛭素能改善AS 發展過程中炎癥因子高敏C 反應蛋白（hs-CRP）、白細胞介素-6（IL-6）和基質金屬蛋白酶（MMP）及E-selectind 的表達，進而延緩AS 的發展。

1.8 對糖尿病并發癥的作用

糖尿病是一種體內代謝紊亂性疾病，主要特征是血液中的血糖含量異常偏高，血糖持續偏高會導致心血管疾病、視網膜病變以及腎病等多種并發癥的產生[29]。糖尿病腎衰竭在1 型糖尿病中占30%左右，在2 型糖尿病中占20%左右[30]，糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）的發病機制與足細胞損傷有關[31]。足細胞是腎小球濾過屏障的重要組成部分，它可以維持腎臟正常的濾過功能。研究表明[32]，水蛭素可以通過對代謝紊亂、細胞因子、血液流變學和炎性反應等方面的調節，來有效改善DN 患者的病況。郭倩等[30]通過實驗得出，水蛭素能夠保護足細胞，進而可以保持腎臟正常的濾過功能，有效延緩DN 病程。PANG 等[33]研究發現水蛭素對纖維粘連蛋白、Ⅳ型膠原、缺氧誘導因子-1α和VEGF 蛋白的表達具有抑制作用。

1.9 其他作用

CAO 等[34]研究發現，水蛭素可以通過激活環磷酸鳥苷/蛋白激酶-G 信號通路來促進人骨髓間充質干細胞的增殖、分化和礦化，從而促進骨骼重塑，是一種潛在的治療骨質疏松癥的有效藥物。DENG 等[35]研究發現水蛭素能夠顯著降低尿蛋白、血清肌酐和尿素氮水平以及細胞凋亡相關蛋白caspase-3 和caspase-9 的表達，有效改善腎纖維化，水蛭素對IL-1β、IL-6 和IL-18 等炎癥因子的表達也具有抑制效果，并且參與抑制磷酸化細胞核轉錄因子κB 抑制蛋白α（p-IκBα）、大鼠血清中核轉錄因子-κB p65（NF-κB p65）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及血管內皮細胞黏附分子-1（VCAM-1）等多種信號通路的表達。ZHANG 等[36]發現水蛭素能夠降低心肌肌酸激酶同工酶-MB 和乳酸脫氫酶的水平，并能減輕異丙腎上腺素注射引起的心肌組織病變，對心臟起到一定的保護作用。覃朝等[37]研究發現水蛭素能夠顯著改善二氧化碳激光灼燒后產生的皮膚創面炎癥反應，該作用機制可能是水蛭素促進了皮膚創面組織中VEGF 的表達，從而促進皮膚創面的恢復。CHEN 等[38]發現水蛭素能夠直接或通過介導M1/M2 巨噬細胞極化中的炎癥作用而對慢性腎衰竭中的血管損傷發揮保護作用。

1.10 水蛭素聯合療法

近年來，水蛭素聯合療法也越來越引起關注。水蛭素聯合阿托伐他汀對急性心肌梗死大鼠血管內皮的治療效果比單用水蛭素或阿托伐他汀更好[39]；水蛭素聯合阿司匹林治療非瓣膜性心房顫動引起的心源性卒中二級預防中的安全風險較低[40]；水蛭素/脂質體復合物對治療糖尿病腎病有顯著作用，其機制可能是該復合物抑制了VEGF 和TGF-β1 的表達[41]。

2 結語

水蛭素作為一種特異性凝血酶抑制劑，具有抗凝血、抗血栓、促進微血管生成、抗纖維化、抗腫瘤、抗高尿酸血癥和改善腦出血等多種藥理作用，可用于多種疾病的臨床治療。但是目前對于水蛭素的潛在作用機制研究尚淺，在其不同的藥理作用研究中，水蛭素的劑量差異、不同的給藥途徑、不同的動物或細胞模型等因素可能會產生不同的藥理活性，因此需要更深入的研究來闡明這些因素的影響。同時，有關水蛭素的衍生物和制劑的研究也僅處于初步階段，應進行進一步的研究以揭示其藥理作用、毒性和潛在機制等。此外，隨著生物醫藥健康產業的發展，目前已開發生產出天然水蛭素系列產品，如肌膚修護凍干粉、精華液以及相關食品等，這些產品不僅可以用于調理高血壓、高血脂、高血糖以及心臟病等多種疾病，還可以應用于美容護膚保健等方面[42]。總之，水蛭素的藥理作用非常廣泛，不僅臨床應用前景巨大，而且商業市場潛力可觀，值得更加深入和全面的研究及開發應用。