爱华网1．水蛭素的发现和其它活血成份
水蛭素（hirudin）是从动物水蛭 (蚂蟥) 中提取的一种抗凝血蛋白质。1884年Haycraft首次发现欧洲水蛭提取物具有抗凝血性质和作用; 1904年Jacoby等人首次从水蛭中分离出抗凝血物质，并正式命为水蛭素；1954年Mark wardt等人从水蛭头部唾液腺分离出水蛭素纯品，开始对其组成，结构和理化性质进行研究；1955年他指出这种抗凝物质为蛋白质; 70年代确认水蛭素是一种天然多肽类化合物，并完成其一级结构分析等。
菲牛蛭素,自菲牛蛭中分出的一种多肽,其抗凝活性与水蛭素相似,抑制凝血酶, 也是由60多个氨基酸组成, 分子量7000多, 序列分析表明, 其中50%～60%的氨基酸残基与水蛭素相同。其立体结构和构型有待进一步研究。它的免疫抑制活性与水蛭素不同。
裂纤酶,自南美巨人蛭中分出的一种中性金属蛋白酶,分子量120,000,它降解纤维蛋白原和纤维蛋白,断裂其中肽键,不再与凝血酶作用而凝固,起到抗凝作用。其作用效果与某些蛇毒相似,但机理不同。
溶纤素,自巴西一种吸血水蛭中分出,其抗凝作用与链激酶相似, 活化纤维蛋白原前活化因子, 是纤维蛋白溶酶前活化因子的活化剂。
待可森,自北美一种水蛭中分出,它拮抗血小板膜上的纤维蛋白原受体, 抑制血小板聚集,当其浓度达到1mmol时, 则血小板聚集完全被抑制。由39个氨基酸组成, 分子量4000多。
凝血因子Xa抑制剂, 自欧洲医蛭中分出, 只抑制Xa, 则不抑制凝血酶。作用温和, 对血液凝固起调节作用。
上面简单介绍了水蛭的几种活血有效成分, 对已发现的成分,如水蛭素,正在进行大规模的临床试验。许多水蛭科学家及生化专家, 还继续在从各种水蛭中探索新成分。吸血水蛭的唾腺里, 都含有抗凝物质,阻止宿主血液凝固, 便于吸血, 同时维持吸入的血液在肠道内不致凝固。广泛研究水蛭中的抗凝物质, 就有可能获得活血作用的新成分。我国在水蛭的药理试验和临床应用方面做了大量的工作, 但对其有效成分的研究与国际水平相差甚远。
2．水蛭素的结构和抗凝血机制
从医蛭及其分泌的唾液中，已经提取出多种活性成份如水蛭素、伊格林（eglin）、博待啉（bdellins）等，其中研究比较清楚的是水蛭素，水蛭素是由60多个氨基酸组成的多肽，多数含有65个氨基酸，也有一些异构体含64到69个氨基酸，天然水蛭素含有多种异构体，分子量为7000D左右。水蛭素肽链N-端有3个二硫桥键连接环绕，形成密集区，具疏水性C-端，富含酸性氨基酸，具亲水性，伸展在分子表面。已分离鉴定出10多种异构体。水蛭素的二级和三级结构对其抗凝活性起决定性作用，二硫键是决定其分子构型的稳定性，保持高抗凝活性的关键。当二硫桥键被氧化或还原，或者分子发生了蛋白降解，则失去抗凝活性，若水蛭素的羧基被酯化，或失去酸性C-端氨基酸，也会失去与凝血酶结合的能力。
天然水蛭素具有抗凝血作用，不同来源和结构的水蛭素, 其抗凝血机制不尽相同，天然水蛭素可从多个环节影响血液凝固和血栓形成。
1）抗凝血酶作用 水蛭素的抗凝血酶作用见于欧洲医用水蛭、亚洲水牛水蛭和印度水蛭等。这些水蛭素含6个分布相似的半胱氨酸残基, 这种结构可以达到水蛭素与凝血酶呈1∶1的比例形成稳定的复合物, 从而对凝血酶有高度特异的抑制作用, 起到抑制凝血酶的抗凝血作用。
2）其他抗凝血作用 1988年, 从墨西哥水蛭唾液腺中提取的一种由119个氨基酸残基组成的多肽,它含半胱氨酸残基, 能特异地、可逆地与因子Ｘａ结合形成复合物, 起到抗凝血的作用。新近, 在亚马逊巨型水蛭中发现一种抗因子ＸＩＩＩａ的物质, 含66个氨基酸残基。它是迄今发现的因子ＸＩＩＩａ最强的特异性抑制物, 且对其他谷氨酰胺转移酶也有抑制作用,这样可以全面抑制纤维蛋白单体的交联反应, 起到抗凝血作用。
3）抗血小板作用 1992年, 从墨西哥水蛭中提取出一种称为水蛭抗血小板蛋白质。它具有特异性抑制胶原诱导血小板聚集的作用。1994年, 从北美水蛭中提取一种含39个氨基酸残基的多肽, 其三维构象与水蛭素很相似, 抑制纤维蛋白原介导的血小板聚集作用。
4）降解纤维蛋白 (原) 作用 1984年, 从亚马逊巨型水蛭中提取一种物质可以降解纤维蛋白 (原) 的特定肽链, 从而可以阻止血栓形成和溶解已经形成的血栓。
3．水蛭素的临床应用和医药学意义
近百年来，随着对吸血蚂蟥唾液腺分泌物的深入研究，发现蚂蟥在医疗临床上有许多新用途。1986年召开的第二届全国活血化瘀学术会议上，蚂蟥被确定为35种活血化瘀中药材之一，属于作用很强的破血药类，批准投产的以蚂蟥为主要原料的中成药已不下10种 。
（1）整形外科和显微外科医生发现利用医用吸血蚂蟥可以清除手术后血管闭塞区的瘀血，使静脉血管通畅，减少了组织坏死发生为静脉血管形成侧枝循环赢得时间，从而大大得高了再植或移植指，脚趾、耳朵、鼻子的成功率。1987年中国科学院水生生物研究所与湖北医学院附属第二医陆军骨科协作，成功地用饥饿的吸血蚂蟥日本医蛭（Hirudo nipponia）为例断指再植病人治疗术后瘀血，我国医生还用吸血蚂蟥处理皮辩静脉瘀血。俄国医生用吸血蚂蟥治疗耳鸣和口咽缺损再造手术后的瘀血，均获得成功。
（2）水蛭素具有：强烈的抗凝血作用, 能与凝血酶特异结合, 是已知的最强的凝血酶天然抑制剂, 系列试验表明，水蛭素无毒性、无明显抗原性。作为抗凝剂, 它比肝素优越, 对动脉血栓及静脉血栓等各种血栓性疾病及弥散性血管内凝血均有很好的预防及治疗效果, 具有很好的临床应用前景。
（3）巴格达萨罗夫（1969）首先发现水蛭在治疗青光眼（白内障）方面的独特效果。
（4）英国人用其治疗心血管病也取得了良好的疗效。
（5）在医用蚂蟥唾液腺分泌物中发现的蛋白酶抑制剂，Eglins对于防治肠内皮溃疡以及与败血病有关的凝血因子非特异性蛋白水解有明显的疗效。
（6）以色列科学家还从医用蚂蟥唾液分泌物中分离出4种抑制血小板聚集的物质，而血小板聚集正是引起动脉粥样硬化和心肌梗塞的主要原因。
（7）美国的生物化学家从一种墨西哥水蛭唾液腺中分离出一种含119个氨基酸的多肽，能通过抑制血清酶来阻止血凝固和血栓形成，也能减少实验动物肿瘤细胞的扩散，十分有利于肿瘤患者体内免疫系统将其各个击破。水蛭注射液能使肿瘤细胞坏死、消失，对网状内皮细胞有增强作用 。
蚂蟥在临床研究方面报道还很少，这是因为从医用吸血蚂蟥体内提取到的活性物质数量还太少，这就大大限制了在临床上应用。
4．人工饲养繁殖蚂蟥和天然水蛭素的纯化
水蛭繁殖快, 再生力强, 雌雄同体, 异体受精, 受精卵直接在茧内生育。一般在５月下旬开始至９月下旬为产卵期。人工饲养的水蛭, 卵茧产于饲养池平台水边的泥土中,呈卵圆型，每条水蛭一次产茧４个左右, 茧产出后约１６～２５天孵化出幼蛭, 每个茧内可出１３～３５条幼蛭。幼蛭呈茶黄色, 生长迅速,孵化后１个月内平均增长２厘长以上。如池内饵料丰富, 饲养密度合适, 水质环境较好, 到９～１０月即可长成成蛭。水蛭属于高产、高效益水产养殖品种, 如果早春期间投放种蛭, 每亩水面放养密度以２０公斤为好, 秋季一般可收７００～１０００公斤鲜水蛭。
天然水蛭素的纯化方法主要有两种, 即从水蛭头部提取或从整体匀浆提取，然而这两种方法均需要杀死大量水蛭, 产量低而成本高, 致使水蛭素价格昂贵, 限制了它的临床应[13]。
[22]水蛭的嗉囊消化液中含有抗凝药物水蛭素。从100条吸食猪血后的日本医蛭可采取消化囊液100～200ml, 每毫升消化囊液约含水蛭素10ATU活力单位, 按目前的提取工艺从100ml消化囊液中可获得60ATU/mg的水蛭素。这样可降低成本。
六、人工水蛭素的合成和研究进展
80年代，水蛭素抗凝，抗血栓的医用价值得到普遍认识和重视，许多学者致力于水蛭素的药理学和药效学研究，建立了肽链的氨基酸组成和序列，完成了更深层次的空间构型—二级和三级结构以及相关构象分析，1986年后基因重组水蛭素问世, 1993年Scacheri从菲牛蛭分离出2种水蛭素变异体, 测定其氨基酸的序列、cDNA克隆和表达,表达产物有抗凝活性。为水蛭素的深入研究和临床应用开辟了广阔前景。因此，[17]80年代末90年代初，随着分了生物学和基因工程技术的进展，对水蛭素进行编码和复制的cDNA，被分离，并在大肠杆菌、酵母菌等不同微生物细胞中表达成功，这对人工制备水蛭素是一个划时代的突破。
这些被筛选的微生物作为水蛭代替者，可较大量的生产重组水蛭素，重组水蛭素的结构和作用与天然水蛭素相似，这不仅引起人们对水蛭素临床应用的研究兴趣，而且还鼓励人们根据水蛭素活性部位的结构，设计合成模拟水蛭功能的人工肽段，这样得到的仿水蛭素称为水蛭肽，它是水蛭素医用发展的一个新的里程碑，标志着水蛭素的生产已进入人工合成时代。从此，水蛭素及其衍生物可望取代目前临床一些常规抗凝剂用药，如副作用较大的肝素等。重组水蛭素成为新一代抗凝剂和抗血栓剂，这将有效地帮助人类治疗血栓、栓塞等疾病[9，10，12]。
1．重组水蛭素的结构
水蛭素的ｃＤＮＡ已克隆, 重组水蛭素与天然水蛭素的结构极其相似,也是由65个氨基酸残基组成的肽,但在63位酪氨酸残基上无硫酸。重组水蛭素的一级结构具Ｃ端谷氨酸和门冬氨酸含量丰富的特点, 肽链中有多个半胱氨酸残基, 序列中第27、36、47位是赖氨酸。然而, 重组水蛭素的空间结构与天然水蛭素相同, 其核心区由氨基酸3～30、37～46、56～67三个肽段组成, 指状区由31～36肽段组成, Ｃ端尾区由50～65肽段组成。
2．重组水蛭素的抗凝血特征
(1) 作用靶位点单一, 只与凝血酶结合, 有特异地抑制凝血酶的作用;
(2) 重组水蛭素与凝血酶结合形成复合物, 不依赖于其他血浆辅因子的作用;
(3)重组水蛭素不被体内和体外物质所灭活, 因而在血浆中相当稳定。
3．重组水蛭素的临床应用
目前, 由于重组水蛭素的问世, 临床上多用于治疗不稳定性心绞痛、急性心肌梗死、血管成形术、术后血栓形成、血液透析、体外循环、弥散性血管内凝血等。
(1)不稳定性心绞痛：水蛭素与肝素比较。对患者重组水蛭素优于肝素。
(2)急性心肌梗塞：重组水蛭素与重组组织纤溶酶原激活物合用，有助溶栓的血管再通。且无不良反应和出血并发症。
(3)血管成形术 冠状动脉内球囊扩张，重组水蛭素的疗效与安全性可以替代肝素用于血管成形术。
(4)外科手术后血栓的形成 深静脉血栓形成的发生率远低于肝素对照组，近端肢体静脉血栓发生率也低于肝素对照组。
(5)重组水蛭素的其他应用：血液透析。慢性肾衰而需间断透析的患者,在血透开始时给药。水蛭素可使出血危险减低。肝素诱导的血小板减少血栓形成。部分患者在应用肝素后可引起血小板减少或血栓形成,这是肝素的又一严重并发症。应用重组水蛭素治疗临床症状改善, 未见新的血栓形成, 也无出血并发症。
由于生物合成技术的发展, 已能获得较大量的重组水蛭素, 适应临床试验的需要。从国外报道的材料看, 其适应症可能有以下几个方面:
（1）动、静脉血管内溶栓后,或血管再造后,防止其再形成血栓;
（2）预防动脉血栓, 尤其是心脏手术时, 防止冠脉旁路的血栓形成;
（3）阻断急性或慢性心肌梗塞;
（4）预防短期术后血栓形成,治疗外科手术的静脉血栓;
（5）血透析和体外循环中的抗凝作用;
（6）不稳定心绞痛的抗凝治疗[9，10，12]。
总结：
由于吸血蚂蟥经常侵袭人畜, 因此, 蚂蟥的分布给旅游、放牧、科学考察和林区管理等带来诸多不便, 尽管如此, 由于蚂蟥的唾液腺能够分泌蛭素, 防止血液凝固, 具有重要的医学意义, 随着人民生活水平的提高,食物结构的改变,我国老龄人口的增加, 抗血栓药物的需求日益增加。因此合理保护、开发、利用这一动物资源, 变有害为有利, 对促进经济的发展和治疗血栓性等疾病具有重要意义。
目前世界上正在对水蛭素进行大规模的试验, 究竟最合适的适应症是什么, 采用多大剂量为宜等问题, 有待这方面的实验结果, 才能作最后的结论。近年来，我国已有几个单位开展重组水蛭素合成的研究，相信会给血栓性等疾病带来新的治疗方法。
