水蛭素(hirudin)是水蛭（Leech）及其唾液腺中已提取出多种活性成分中活性最显著并且研究得最多的一种成分，它是由65—66个氨基酸组成的小分子蛋白质（多肽）。水蛭素对凝血酶有极强的抑制作用，是迄今为止所发现最强的凝血酶天然特异抑制剂。

水蛭素并非是一种纯净物，而是一个具有同源结构的多肽化合物家族。这一家族中至少有3种分子，分别被命名为水蛭素-1、水蛭素-2、水蛭素-3，缩写为HV1、HV2 、HV3。水蛭素可以与凝血酶(thrombin) 按1 ：1的比例以非共价的形式紧密结合成可逆复合物。从而阻止凝血酶催化的止血反应及凝血酶诱导的血小板激活反应，达到抗凝血的目的。

欧洲的John Haycraft博士在1884年发现欧洲医用水蛭会分泌出某种阻止血液凝结的物质以利于水蛭吸食血液消化。在20世纪初人们发现这种物质是一种蛋白质,并命名为水蛭素(Chirudin)。

天然水蛭素是由65或66个氨基酸残基组成的单链多肽、分子量约7000。能在极端的pH和热条件下稳定存在，水蛭素的形状类似蝌蚪．蝌蚪头部是多肽的N端，富含半胱氨酸(cys) ，半胱氨酸间相互作用形成3个二硫键使N末端结构紧密，蝌蚪尾部是含有多个酸性氨基酸和一个被硫酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。

凝血酶(thrombin)是血液凝固和止血过程中的中心酶，它不但能剪切纤维蛋白原，将纤维蛋白原转化为纤维蛋白：还能激活其它的凝固血液的酶类，如凝血因子Ⅴ 、Ⅶ、Ⅻ和抗凝血酶蛋白C（Fenton）等。凝血酶与大分子底物的相互作用取决于三个不同的区域：催化反应位点的初级结合位点c（Magnusen）邻近催化位点的非极性结合位点AB和负责凝血酶与纤维蛋白原专一性作用的阴离子结合位点(识别位点)，水蛭素的N端能封阻凝血酶的活性位点，其疏水结构域与凝血酶的非极性结合位点（AB）互补，该非极性结合位点靠近凝血酶的催化中心。水蛭素C末端有6个酸性氨基酸，能与带正电的凝血酶识别位点形成许多离子键。N 端 ，C端两

水蛭素是迄今最强的凝血酶抑制剂,它与凝血酶结合形成一种非共价复合物,该复合物解离常数为10-12数量级,且反应速度极快。水蛭素与凝血酶的亲和力极强,1μg即可中和5μg凝血酶,相应于摩尔数比1¨1,即中和一个国际单位(NIH单位)凝血酶的水蛭素量为一个抗凝单位(IAT-u)的水蛭素。

水蛭素不仅能阻止纤维蛋白原的凝固,亦可阻止凝血酶催化的进一步血瘀反应,如对凝血因子Ⅴ、Ⅷ的活化及凝血诱导的血小板反应等的抑制。血液凝固的被推迟或完全被阻止取决于水蛭素的浓度。水蛭素可抑制凝血酶诱导的成纤维细胞的增殖和凝血酶对内皮细胞的刺激,亦可抑制凝血酶同血小板的结合及血小板受凝血酶刺激的释放,并可使两者解离。

水蛭素能中和游离的和与纤维蛋白结合的凝血酶,抑制血小板沉淀。由凝血酶诱发的血液凝固是诱导血管血栓形成的重要因素,故水蛭素对各种血栓病均有效,尤其是对静脉血栓和弥漫性血管内凝血(DIC)。大鼠实验结果表明,水蛭素的抗凝抗栓效果取决于其血药浓度,静脉血栓和DIC所需有效血药浓度最低,治疗静脉血栓所需浓度是肝素的1/20,而治疗DIC仅为1/50。给大鼠按40AT-μ/kg静滴,血药浓度达4.3 AT-μ/ml,则完全抑制静脉血栓的形成;按200 AT-μ/kg/min给药60 min可完全抑制动脉血栓形成,后者剂量高出前者5倍。它完全抑制动脉血栓的浓度下,只引起出血时间延长50%~60%,而肝素则有引起出血的严重副作用。当抗凝血酶-Ⅲ(AT-Ⅲ)的血浆浓度低于正常值70%~80%则有形成血栓的危险,在DIC发病过程中,AT-Ⅲ要减少,可影响肝素的疗效,而水蛭素与辅因子无关,在抗栓治疗中不增加AT-Ⅲ的消耗是其显著的优点。水蛭素静注给药符合二房室模型方程。水蛭素分布于细胞外的空间,未经代谢不与机体结合,以活性形成通过肾小球过滤排出。消除半衰期约1 h,静脉或皮下注射纯水蛭素,没有明显的副作用。个功能域以协同的方式结合到凝血酶上，在凝血酶的活性部位形成一个帽子,阻止底物的结合。

水蛭素是一类很有前途的抗凝化瘀药物，它可用于治疗各种血栓疾病，尤其是静脉血栓和弥漫性血管凝血的治疗；也可用于外科手术后预防动脉血栓的形成，预防溶解血栓后或血管再造后血栓的形成；改善体外血液循环和血液透析过程。在显微外科手术中常因为吻合处血管栓塞而导致失败，采用水蛭素可促进伤口愈合。研究还表明，水蛭素在肿瘤治疗中也能发挥作用。它能阻止肿瘤细胞的转移，已证明有疗效的肿瘤如纤维肉瘤，骨肉瘤，血管肉瘤，黑素瘤和白血病等。水蛭素还可配合化学治疗和放射治疗，由于促进肿瘤中的血流而增强疗效。

动物试验和临床研究表明，静脉或皮下注射水蛭素均无明显毒副作用，无论急性、亚急性的毒性试验，对血压、心率、血相、出血时间和血液化学成分均不受影响，呼吸系统也没有影响，无过敏反应，一般无特异抗体发现。半致死剂量LD50>50mgAg，远大于治疗所用的剂量(1mgAg)。尤其值得指出的是，水蛭素可以口服，这给用药带来很大方便。水蛭素比较稳定，胰蛋白酶和糜蛋白酶并不破坏其活性，而且水蛭素的某些水解片段仍有抑制凝 。

国内外学者通过动物模型和志愿者试验，对水蛭素(肽)的药理特性进行了大量的研究。俄罗斯科学家通过对57名患不同疾病（冠心病、风湿病、慢性肺病)的病人进行试验。确认水蛭素对防止血凝是有效的，Markwardt等的研究也显示了水蛭素对具有良好的抗血栓作用。水蛭肽在动物实验中也显示了良好的抗凝和抗栓作用。进入20世纪00年代后，人们将水蛭肽在接受心血管术的冠心病患者、不稳定性心绞痛患者、冠脉成型术中，进行了临床试验，均取得了较理想的效果。

天然水蛭素对各种血栓疾病如血栓和弥漫性血管凝血等有独特的防治效果，同时用于外科手术后预防动脉血栓的形成，预防溶解血栓后者或血管再造后血栓的形成；改善体外血液循环还有血液透析过程，并能促进伤口愈合等。在肿瘤治疗上也能发挥作用。

天然水蛭素除具有蛋白的营养作用外，还能改善人体微循环，消除自由基，延缓衰老，免疫，降血脂等，对人体具有不可替代调节作用，这些作用几乎涉及到人体的所有生理活动，例如：神经、消化、吸收、代谢、循环、生长、生殖和内分泌等。

天然水蛭素能够直接自主迅速渗透到皮肤深层，降低血液粘度、加快血流速度、改善面部微循环，维持正常的新陈代谢，抑制或减少黑色素的形成，并有消炎和消肿的作用，对粉刺、痤疮及细腻皮肤、收缩毛孔、增白防晒具有独特的效果，且无刺激、无毒副作用。结合其它护肤品使用，除发挥天然水蛭素的功效外，还可以帮助其它护肤品中的营养成分更好地渗入到皮肤深层而被吸收。

与现在应用最广泛的抗凝血酶药物——肝素相比．天然水蛭素具有以下优点：

第一，水蛭素与水蛭肽抑制凝血酶的反应不需要抗凝血酶Ⅲ(AT—Ⅲ)作为辅助因子，使其抗凝作用与量效关系更吻合，而且可在缺乏抗凝血酶Ⅲ的病人(如弥漫性血管内凝血)中使用。

第二，肝素不能灭活结和于血栓上的凝血酶。而水蛭素与水蛭肽则对循环中的和结合于血栓上的凝血酶都可以抑制。

第三，肝素会被激活的血小板释放的血小板因子4(PTF4)或富含组氨基酸的糖蛋白等结合，水蛭素与水蛭肽则不受这些因素的影响。

第四，水蛭素与水蛭肽用于抗血栓治疗，出血副作用较小，且无过敏反应和免疫原性无毒反应。