天然水蛭素
　　水蛭素(hirudin)是水蛭（Leech）及其唾液腺中已提取出多種活性成分中活性最顯著并且研究得最多的一種成分，它是由65—66個氨基酸組成的小分子蛋白質(zhì)(多肽)。水蛭素對凝血酶有極強(qiáng)的抑制作用，是迄今為止所發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)的凝血酶天然特異抑制劑。
　　水蛭素并非是一種純凈物，而是一個具有同源結(jié)構(gòu)的多肽化合物家族。這一家族中至少有3種分子，分別被命名為水蛭素-1、水蛭素-2、水蛭素-3，縮寫為HV1、HV2 、HV3。水蛭素可以與凝血酶(thrombin) 按1 ：1的比例以非共價的形式緊密結(jié)合成可逆復(fù)合物。從而阻止凝血酶催化的止血反應(yīng)及凝血酶誘導(dǎo)的血小板激活反應(yīng)，達(dá)到抗凝血的目的。
發(fā)現(xiàn)
　　歐洲的John Haycraft博士在1884年發(fā)現(xiàn)歐洲醫(yī)用水蛭會分泌出某種阻止血液凝結(jié)的物質(zhì)以利于水蛭吸食血液消化。在20世紀(jì)初人們發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)是一種蛋白質(zhì),并命名為水蛭素(Chirudin)。
性質(zhì)及結(jié)構(gòu)
　　天然水蛭素是由65或66個氨基酸殘基組成的單鏈多肽、分子量約7000。能在極端的pH和熱條件下穩(wěn)定存在，水蛭素的形狀類似蝌蚪．蝌蚪頭部是多肽的N端，富含半胱氨酸(cys) ，半胱氨酸間相互作用形成3個二硫鍵使N末端結(jié)構(gòu)緊密，蝌蚪尾部是含有多個酸性氨基酸和一個被磺酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。
抗凝血機(jī)理
　　凝血酶(thrombin)是血液凝固和止血過程中的中心酶，它不但能剪切纖維蛋白原，將纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白：還能激活其它的凝固血液的酶類，如凝血因子Ⅴ 、Ⅶ、Ⅻ和抗凝血酶蛋白C（Fenton）等。凝血酶與大分子底物的相互作用取決于三個不同的區(qū)域：催化反應(yīng)位點(diǎn)的初級結(jié)合位點(diǎn)c（Magnusen）鄰近催化位點(diǎn)的非極性結(jié)合位點(diǎn)AB和負(fù)責(zé)凝血酶與纖維蛋白原專一性作用的陰離子結(jié)合位點(diǎn)(識別位點(diǎn))，水蛭素的N端能封阻疑血酶的活性位點(diǎn)，其疏水結(jié)構(gòu)域與凝血酶的非極性結(jié)合位點(diǎn)（AB)互補(bǔ)，該非極性結(jié)合位點(diǎn)靠近凝血酶的催化中心。水蛭素C末端有6個酸性氨基酸，能與帶正電的凝血酶識別位點(diǎn)形成許多離子鍵。N 端 ，C端兩
藥理作用
　　水蛭素是迄今最強(qiáng)的凝血酶抑制劑,它與凝血酶結(jié)合形成一種非共價復(fù)合物,該復(fù)合物解離常數(shù)為10-12數(shù)量級,且反應(yīng)速度極快。水蛭素與凝血酶的親和力極強(qiáng),1μg即可中和5μg凝血酶,相應(yīng)于摩爾數(shù)比1¨1,即中和一個國際單位(NIH單位)凝血酶的水蛭素量為一個抗凝單位(IAT-u)的水蛭素。
1 抗凝作用
　　水蛭素不僅能阻止纖維蛋白原的凝固,亦可阻止凝血酶催化的進(jìn)一步血瘀反應(yīng),如對凝血因子Ⅴ、Ⅷ的活化及凝血誘導(dǎo)的血小板反應(yīng)等的抑制。血液凝固的被推遲或完全被阻止取決于水蛭素的濃度。水蛭素可抑制凝血酶誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞的增殖和凝血酶對內(nèi)皮細(xì)胞的刺激,亦可抑制凝血酶同血小板的結(jié)合及血小板受凝血酶刺激的釋放,并可使兩者解離。
2 抗栓作用
　　水蛭素能中和游離的和與纖維蛋白結(jié)合的凝血酶,抑制血小板沉淀。由凝血酶誘發(fā)的血液凝固是誘導(dǎo)血管血栓形成的重要因素,故水蛭素對各種血栓病均有效,尤其是對靜脈血栓和彌漫性血管內(nèi)凝血(DIC)。大鼠實驗結(jié)果表明,水蛭素的抗凝抗栓效果取決于其血藥濃度,靜脈血栓和DIC所需有效血藥濃度最低,治療靜脈血栓所需濃度是肝素的1/20,而治療DIC僅為1/50。給大鼠按40AT-μ/kg靜滴,血藥濃度達(dá)4.3 AT-μ/ml,則完全抑制靜脈血栓的形成;按200 AT-μ/kg/min給藥60 min可完全抑制動脈血栓形成,后者劑量高出前者5倍。它完全抑制動脈血栓的濃度下,只引起出血時間延長50%~60%,而肝素則有引起出血的嚴(yán)重副作用。當(dāng)抗凝血酶-Ⅲ(AT-Ⅲ)的血漿濃度低于正常值70%~80%則有形成血栓的危險,在DIC發(fā)病過程中,AT-Ⅲ要減少,可影響肝素的療效,而水蛭素與輔因子無關(guān),在抗栓治療中不增加AT-Ⅲ的消耗是其顯著的優(yōu)點(diǎn)。水蛭素靜注給藥符合二房室模型方程。水蛭素分布于細(xì)胞外的空間,未經(jīng)代謝不與機(jī)體結(jié)合,以活性形成通過腎小球過濾排出。消除半衰期約1 h,靜脈或皮下注射純水蛭素,沒有明顯的副作用。個功能域以協(xié)同的方式結(jié)合到凝血酶上，在凝血酶的活性部位形成一個帽子,阻止底物的結(jié)合。[1]
 
　　水蛭素是一類很有前途的抗凝化瘀藥物，它可用于治療各種血栓疾病，尤其是靜脈血栓和彌漫性血管凝血的治療；也可用于外科手術(shù)后預(yù)防動脈血栓的形成，預(yù)防溶解血栓后或血管再造后血栓的形成；改善體外血液循環(huán)和血液透析過程。在顯微外科手術(shù)中常因為吻合處血管栓塞而導(dǎo)致失敗，采用水蛭素可促進(jìn)傷口愈合。研究還表明，水蛭素在腫瘤治療中也能發(fā)揮作用。它能阻止腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移，已證明有療效的腫瘤如纖維肉瘤，骨肉瘤，血管肉瘤，黑素瘤和白血病等。水蛭素還可配合化學(xué)治療和放射治療，由于促進(jìn)腫瘤中的血流而增強(qiáng)療效。
　　動物試驗和臨床研究表明，靜脈或皮下注射水蛭素均無明顯毒副作用，無論急性、亞急性的毒性試驗，對血壓、心率、血相、出血時間和血液化學(xué)成分均不受影響，呼吸系統(tǒng)也沒有影響，無過敏反應(yīng)，一般無特異抗體發(fā)現(xiàn)。半致死劑量LD50＞50mgAg，遠(yuǎn)大于治療所用的劑量(1mgAg)。尤其值得指出的是，水蛭素可以口服，這給用藥帶來很大方便。水蛭素比較穩(wěn)定，胰蛋白酶和糜蛋白酶并不破壞其活性，而且水蛭素的某些水解片段仍有抑制凝 。
　　國內(nèi)外學(xué)者通過動物模型和志愿者試驗，對水蛭素 (肽)的藥理特性進(jìn)行了大量的研究。俄羅斯科學(xué)家通過對57名患不同疾病（冠心病、風(fēng)濕病、慢性肺病)的病人進(jìn)行試驗。確認(rèn)水蛭素對防止血凝是有效的，Markwardt等的研究也顯示了水蛭素對具有良好的抗血栓作用。水蛭肽在動物實驗中也顯示了良好的抗凝和抗栓作用。進(jìn)入20世紀(jì)00年代后，人們將水蛭肽在接受心血管術(shù)的冠心病患者、不穩(wěn)定性心絞痛患者、冠脈成型術(shù)中，進(jìn)行了臨床試驗，均取得了較理想的效果。 　　與現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的抗凝血酶藥物——肝素相比．天然水蛭素具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　第一，水蛭素與水蛭肽抑制凝血酶的反應(yīng)不需要抗凝血酶Ⅲ(AT—Ⅲ)作為輔助因子，使其抗凝作用與量效關(guān)系更吻合，而且可在缺乏抗凝血酶Ⅲ的病人(如彌漫性血管內(nèi)凝血)中使用。
　　第二，肝素不能滅活結(jié)和于血栓上的凝血酶。而水蛭素與水蛭肽則對循環(huán)中的和結(jié)合于血栓上的凝血酶都可以抑制。
　　第三，肝素會被激活的血小板釋放的血小板因子4(PTF4)或富含組氨基酸的糖蛋白等結(jié)合，水蛭素與水蛭肽則不受這些因素的影響。