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並且研究得最多的一種成分，它是由65—66個胺基酸組成的小分子蛋白質（多肽）。水蛭素對凝血酶有極強的抑制作用，是迄今為止所發現最強的凝血酶天然特異抑制劑。

基本介紹

• 中文名：天然水蛭素
• 外文名：hirudin
• 成分：65—66個胺基酸組成的蛋白質
• 作用：對凝血酶有極強的抑制作用
• 發現人物：John Haycraft博士
• 發現時間：1884年

簡介

水蛭素並非是一種純淨物，而是一個具有同源結構的多肽化合物家族。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合成可逆複合物。從而阻止凝血酶催化的止血反應及凝血酶誘導的血小板激活反應，達到抗凝血的目的。

發現

歐洲的John Haycraft博士在1884年發現歐洲醫用水蛭會分泌出某種阻止血液凝結的物質以利於水蛭吸食血液消化。在20世紀初人們發現這種物質是一種蛋白質,並命名為水蛭素(Chirudin)。

性質及結構

天然水蛭素是由65或66個胺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末端結構緊密，蝌蚪尾部是含有多個酸性胺基酸和一個被硫酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。

抗凝血機理

凝血酶(thrombin)是血液凝固和止血過程中的中心酶，它不但能剪下纖維蛋白原，將纖維蛋白原轉化為纖維蛋白：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於三個不同的區域：催化反應位點的初級結合位點c（Magnusen）鄰近催化位點的非極性結合位點AB和負責凝血酶與纖維蛋白原專一性作用的陰離子結合位點(識別位點)，水蛭素的N端能封阻凝血酶的活性位點，其疏水結構域與凝血酶的非極性結合位點（AB)互補，該非極性結合位點靠近凝血酶的催化中心。水蛭素C末端有6個酸性胺基酸，能與帶正電的凝血酶識別位點形成許多離子鍵。N 端 ，C端兩

藥理作用

水蛭素是迄今最強的凝血酶抑制劑,它與凝血酶結合形成一種非共價複合物,該複合物解離常數為10-12數量級,且反應速度極快。水蛭素與凝血酶的親和力極強,1μg即可中和5μg凝血酶,相應於摩爾數比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。

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一步血瘀反應,如對凝血因子Ⅴ、Ⅷ的活化及凝血誘導的血小板反應等的抑制。血液凝固的被推遲或完全被阻止取決於水蛭素的濃度。水蛭素可抑制凝血酶誘導的成纖維細胞的增殖和凝血酶對內皮細胞的刺激,亦可抑制凝血酶同血小板的結合及血小板受凝血酶刺激的釋放,並可使兩者解離。

抗栓作用

水蛭素能中和游離的和與纖維蛋白結合的凝血酶,抑制血小板沉澱。由凝血酶誘發的血液凝固是誘導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瀰漫性血管內凝血(DIC)。大鼠實驗結果表明,水蛭素的抗凝抗栓效果取決於其血藥濃度,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,後者劑量高出前者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重副作用。當抗凝血酶-Ⅲ(AT-Ⅲ)的血漿濃度低於正常值70%~80%則有形成血栓的危險,在DIC發病過程中,AT-Ⅲ要減少,可影響肝素的療效,而水蛭素與輔因子無關,在抗栓治療中不增加AT-Ⅲ的消耗是其顯著的優點。水蛭素靜注給藥符合二房室模型方程。水蛭素分布於細胞外的空間,未經代謝不與機體結合,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。個功能域以協同的方式結合到凝血酶上，在凝血酶的活性部位形成一個帽子,阻止底物的結合。

套用

水蛭素是一類很有前途的抗凝化瘀藥物，它可用於治療各種血栓疾病，尤其是靜脈血栓和瀰漫性血管凝血的治療；也可用於外科手術後預防動脈血栓的形成，預防溶解血栓後或血管再造後血栓的形成；改善體外血液循環和血液透析過程。在顯微外科手術中常因為吻合處血管栓塞而導致失敗，採用水蛭素可促進傷口癒合。研究還表明，水蛭素在腫瘤治療中也能發揮作用。它能阻止腫瘤細胞的轉移，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治療和放射治療，由於促進腫瘤中的血流而增強療效。

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成分均不受影響，呼吸系統也沒有影響，無過敏反應，一般無特異抗體發現。半致死劑量LD50>50mgAg，遠大於治療所用的劑量(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。水蛭素比較穩定，胰蛋白酶和糜蛋白酶並不破壞其活性，而且水蛭素的某些水解片段仍有抑制凝 。

國內外學者通過動物模型和志願者試驗，對水蛭素(肽)的藥理特性進行了大量的研究。俄羅斯科學家通過對57名患不同疾病（冠心病、風濕病、慢性肺病)的病人進行試驗。確認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。進入20世紀00年代後，人們將水蛭肽在接受心血管術的冠心病患者、不穩定性心絞痛患者、冠脈成型術中，進行了臨床試驗，均取得了較理想的效果。

套用範圍

生物醫藥方面

天然水蛭素對各種血栓疾病如血栓和瀰漫性血管凝血等有獨特的防治效果，同時用於外科手術後預防動脈血栓的形成，預防溶解血栓後者或血管再造後血栓的形成；改善體外血液循環還有血液透析過程，並能促進傷口癒合等。在腫瘤治療上也能發揮作用。

保健方面

天然水蛭素除具有蛋白的營養作用外，還能改善人體微循環，消除自由基，延緩衰老，免疫，降血脂等，對人體具有不可替代調節作用，這些作用幾乎涉及到人體的所有生理活動，例如：神經、消化、吸收、代謝、循環、生長、生殖和內分泌等。

美容護膚方面

天然水蛭素能夠直接自主迅速滲透到皮膚深層，降低血液粘度、加快血流速度、改善面部微循環，維持正常的新陳代謝，抑制或減少黑色素的形成，並有消炎和消腫的作用，對粉刺、痤瘡及細膩皮膚、收縮毛孔、增白防曬具有獨特的效果，且無刺激、無毒副作用。結合其它護膚品使用，除發揮天然水蛭素的功效外，還可以幫助其它護膚品中的營養成分更好地滲入到皮膚深層而被吸收。

優點

與現在套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點：

第一，水蛭素與水蛭肽抑制凝血酶的反應不需要抗凝血酶Ⅲ(AT—Ⅲ)作為輔助因子，使其抗凝作用與量效關係更吻合，而且可在缺乏抗凝血酶Ⅲ的病人(如瀰漫性血管內凝血)中使用。

第二，肝素不能滅活結和於血栓上的凝血酶。而水蛭素與水蛭肽則對循環中的和結合於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)或富含組胺基酸的糖蛋白等結合，水蛭素與水蛭肽則不受這些因素的影響。

第四，水蛭素與水蛭肽用於抗血栓治療，出血副作用較小，且無過敏反應和免疫原性無毒反應。