水 蛭素含有杂原子O（氧）和N（氮），根据药物化学理论，药物的穿透性与是否含有杂原子及杂原子的多少密切相关，带杂原子越多则药 物的穿透性就越强。水蛭素中带有多个杂原子O（氧）和N（氮），因而对血脑屏障具有极强的穿透性。它是迄今为止世界上最强的、天然的特效凝血酶抑制剂，它 与凝血酶结合，形成极其稳定的非共价复合物，解离常数为10-12。
天 然水蛭素不是均一蛋白，存在十几种异构体，研究最多而且具抗凝血酶活性的只有HV1、HV2和HV3三种：由于提取的部位不同使他们的活性存在差异，从 口部提取的HV2活性最高，从头部提取的HV1活性次之（仅为口部的22 ％），HV3从身体其他部位提取，活性最低。这些异构体都不含精氨酸、色氨酸和蛋氨酸，它们具有较高的同源性和基本相似的一级结构，具有相似的抗凝活性。 核磁共振研究表明，这些变异体均没有Α螺旋结构，位于N端的5个氨基酸残基为疏水基团，C端则为亲水基团，游离在分子的表面。研究认为水蛭素肽链的二级和 三级结构对其抗凝活性起决定性作用，其N端的3对二硫键是决定分子二级和三级结构及其稳定性的关键，如果二硫键氧化或发生蛋白降解，水蛭素将失去抗凝活 性。而如果C端羧基被酯化，或失去C端氨基酸，水蛭素也会失去结合凝血酶的能力。
水蛭素能同凝血酶的催化中心及纤维蛋白原结合中心发生不可逆的结合，使凝血酶失活，天然水蛭素是迄今为止世界上己知物质中的最强的天然凝血酶直接抑制剂， 具有很强的抗栓、溶栓作用，对多种实验性血栓模型有 阻抑作用。是防治人类心脑血管疾病的特效天然药物，对于各种血栓疾病如静脉血栓、弥散性血管内凝血、脑 凝血、血栓静脉炎及冠状动脉血栓都有预防和治疗效果，尤其是静脉血栓和弥漫性血管内凝血的治疗；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 血管成形术后再栓塞；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。此外还具有降血脂、 降血压、扩张外周血管、加速血液循环的作用。药物中加入天然水蛭素就可以直接将水蛭素分子与其他分子（如葡聚糖或聚乙二醇等）发生共价交联，形成活性共聚 物，以此来延长药物在体内的半衰期，从而提高药物的疗效。
水 蛭素的N端核心区能够抵抗胰蛋白酶、胃蛋白酶和糜蛋白酶的水解作用，此特点使水蛭素的口服成为可能，这给用药带来很大方便。而且水蛭素的某些水解片段仍 有抑制凝血酶的作用，这也是服中药水蛭提取液仍然有效的原因所在。口服水蛭素30分钟左右就可达到稳定血药浓度，药物半衰期约1小时左右。急性毒性试验结 果表明，LD50>250MG/KG，远大于治疗所用的剂量LMG／KG。
但 是在实际临床应用中发现，溶栓时若全部使用水蛭素可能会增加出血的危险性，其发生率报道不一，这就提示水蛭素治疗剂量范围可能较以往认为的要窄。在疾病 的辅助治疗方面，如急性心肌梗死溶栓的辅助治疗，水蛭素的疗效和安全性同样存在争议，一般认为其不良反应可能与剂量和用法有关。后续的研究验证了减少一定 的水蛭素剂量治疗急性心肌梗死，的确能提高其有效性和安全性，但是对于如何确定理想剂量目前还没有定论。
重组水蛭素的临床应用及实验室监测
水 蛭素(HIRUDIN)是迄今为止最强的凝血酶特效抑制剂，能与凝血酶结合，形成一种极其稳定的非共价复合物，其解离常数为 K=2.3×10 MOL/L，且反应速度极快 。水蛭素能阻止纤维蛋白原凝固和凝血酶催化的进一步血瘀反应，不但抗凝血，而且对由凝血酶诱导的其它细胞 的非血瘀现象也有作用。例如能够抑制凝血酶诱导的成纤维细胞增殖和凝血酶对内皮细胞的刺激。水蛭素也能抑制凝血酶对血小板的作用，抑制凝血酶同血小板的结 合，抑制血小板受凝血酶刺激的释放，并能使凝血酶与血小板解离。水蛭素能有效地抑制游离的和凝血块上的凝血酶，无须内源性共因子的存在，可防止各类血栓的 形成及延伸 。
水 蛭素的抗凝效力与其在血液中的浓度有关 。口服不吸收，不能使用肌肉注射。静脉注射后，其消除速度很快，健康志愿者的消除半减期约为1.3 H左右。重 组水蛭素LEPIRUDIN 经静脉给药后，迅速分布于细胞外的空间，经肾小球过滤，大约有相当于总剂量48％ 从尿种排除，约35％的水蛭素以活性原型 排出。其他在体内降解为多肽片段，在组织中无沉积。药物清除率与肾小球滤过率(或肌酸清除率)成正比，一般肌酸清除率小于15 ML/MIN的病人其消除 半减期可达2 D。药动学数据可用一级动力学方程的开放式二室模型进行拟合。皮下注射时，8 H后血药浓度下降到最低水平。
天 然水蛭素的产量极为有限，不能满足临床应用。随着分子生物学技术的飞速进展，人们相继克隆了水蛭素基因，并于1986年 首次分离出对水蛭素进行编码的 纯系补体CDNA。目前，国外已有重组水蛭素产品 如LEPIRUDIN(1-LLEUEINE-2-L-THREONINE-63- DESULFOHIRUDIN)、DESIRUDIN(63-DESULFOHIRU-DIN)和重组水蛭素类似物 BIVALIRUDIN(HIRULOG)在临床上使用：国内也已开始研究。为有效地开展国内重组水蛭素的临床研究，对已有重组水蛭素的临床应用和实验室 监测进行综述具有十分重要的指导意义。
1在急性冠状综合征中的临床应用
急性冠脉综合征包括不稳定型心绞痛、非Q波和盯段抬高的心肌梗死，治疗的目的在于抑制血小板聚集和纤维蛋白在斑块破损处的聚集，从而维持心肌的灌注，防止 持续的或新的心肌缺血和坏死。阿司匹林和肝素是治疗不稳定型心绞痛和无Q波心肌梗死的重要药物，但二者均有明显的缺陷。低分子量肝素药效反应比肝素稳定， 应用也更多。水蛭素抑制血栓介导的血小板凝集和纤维蛋白聚集十分有效。1996年全球冠脉闭塞治疗协作组在13142例不稳定型心绞痛和非Q波心肌梗死中 对比了重组水蛭素和肝素的治疗效果。水蛭素组用药为首剂0.6 MG/KG，维持剂量为0.2 MG/(KG?H)，持续72 H；肝素组为首剂 5 000 U，维持剂量为1000～1300U/H，检测控制部分凝血酶时间(APTR)为60～90S，持续72H。结果为24 H内死亡或发生心肌 梗死者，肝素组为2.1％ .水蛭素组为1.3％；肝素组30 D的联合终点(死亡或心肌梗死)发生率为9.8％，而水蛭素组为8.9％。2组间严重或危 及生命的出血并发症发生率没有差别，但水蛭素组中重度出血发生率较高。肝素在不稳定型心绞痛的急性阶段也有益处，但溶栓只对心肌梗死有效，而对心绞痛无 效 近来的研究表明，低分子量肝素治疗不稳定型心绞痛比肝素更加有效。有人正在进行长期给予低分子量肝素改变不稳定型心绞痛慢性病程的研究，还有学者认为 皮下注射肝素引起湿疹样红斑的患者静注LEPIRUDIN是一种安全有效的替代手段 。20例男性不稳定型心绞痛患者以0.2MG~(KG?H)连续静滴 5D，结果激活的AFIT 由治疗前(26.8±4.0)S延长至(61.6 4-10.3)S，凝血酶原时间由(12.1 4-1.3)S延长至 (16.14-2.0)S，纤维蛋白肽A水平由(48 4-15.1)N ML降至(27.44-9.5)NG/ML，耐受性均良好，未发生大出血。治疗 后冠脉造影者14例，仅有2例发现冠脉血栓 ；410例不稳定型心绞痛患者，EL服阿司匹林325 MG/D，随机恒速静注水蛭素分别为0.02(160 例)、0.25(81例)、0.5(88例)、1.0(81例)MG/(KG?H)，共72 H。结果各剂量组一期终点(死亡，非致死性心肌梗死、临床恶 化、休息时复发性心肌缺血)无明显差别，分别为8.1％ 、6.2％ 、L1.4％ 和6.2％ 。但二期终点(出院后死亡或非致死性心肌梗 死)0.02 MG/KG组为10.0％ ，其余3组为3.2％(8/250例，P=0.008)，6周时则分别为12.5％ 和 5.2％ (P=0.009)，全组仅2例发生大出血 。4 312例不稳定型心绞痛或心肌梗死后心绞痛作经皮穿刺冠脉腔内成形术(PTCA)，随机，双 盲给予水蛭素或肝素，水蛭素先以1.0 MG/KG静注，继以2.5 ME,/(KG?H)静滴4 H，再以0.2 MG/(KG?H)静滴 14～20H。肝素先以175 U/KG静注，继以15 U，(KG?H)静滴18～24 H。
结果，水蛭素组出血和其他副作用发生率均低于肝素组 。
2溶栓疗法
在用水蛭素代替肝素作为链激酶等溶栓治疗后的辅助治疗方面，有些研究结果表明可降低再闭塞率，增加早期和充分的开通。在1996年 进行的一个剂量已知， 开放、随机地与肝素对照的试验中，研究了急性心肌梗死患者用链激酶溶栓治疗后重组水蛭素的辅助疗效。在90 MIN以及90 MIN加7 D时梗死相关动 脉开通率的比较中，重组水蛭素组显著高于肝素组。后来TIMI 9B试验 则对3 002例急性心肌梗死患者评价了重组水蛭素作为溶栓治疗时辅助治疗的疗 效，探讨重组水蛭素是否比肝素更有效。30 D时联合终点(死亡或心肌梗死)肝素组为L1.9％ ，重组水蛭素组为12.9％ ；大出血发生率两组间相 似；颅内出血发生率肝素组为0.9％ ，重组水蛭素组为0.4％ 。GUSTO1I BLL 研究也表明，在链激酶和重组组织型纤溶酶原激活剂 (RTPA)的辅助治疗预防急性心肌梗死患者的不利后果方面，肝素和水蛭素有相同的作用。因此在急性心肌梗死溶栓治疗后辅助治疗方面，重组水蛭素和肝素的 疗效和安全性还存在争议，重组水蛭素的不良反应可能与剂量和用法有关。
3在深静脉血栓治疗中的应用
在预防术后深部静脉血栓(DVT)方面，有学者将重组水蛭素与肝素的疗效进行比较，结果显示，重组水蛭素优于固定低剂量肝素，降低近端DVT尤为明显。 DVT是较大手术后常发生的较严重的并发症。119例随机分人4组：即水蛭素10、15、20 MG与混合肝素5 000 U组。水蛭素各组均为2次，D 皮下注射，肝素组为3次，D皮下注射，疗程8～11D，结果，水蛭索各剂量组血栓塞发生率分别为23.9％ 、18.9％、18.2％ 。近端DVT的发 生率分别为8.5％ 、3.1％ 、2.4％ 。而肝素组为34.2％ 与19.6％ (P<0.001)，水蛭素15、20MG组与肝素组相比， 近端DVT的发生率至少降低了6倍，总DVT的发生率则降低近2倍 。在2 079例随机应用重组水蛭素15 MG与低分子肝素组对比的研究 中，1 587例随机分为2组：水蛭素组为15 MG，2次，D皮下注射，低分子肝素组为40 MG，1次，D皮下注射，疗程8～12 D，结果，水蛭素 组和低分子肝素组血栓塞发生率分别为18.4％ 和25.5％ (P<0.001)，近端DVT的发生率分别为4.5％ 和7.5％ (P<0.01)，水蛭素组与低分子肝素组相比，近端DVT的发生率至少降低了40.3％ ，总DVT的发生率则降低8.0％。 COOANCESCO等则对水蛭素DVT治疗的机理进行了研究。
4其他
水蛭素在血管成形术、肝素诱发性血小板减少、血液透析及弥漫性血管内凝血等方面的应用也有大量的报道。
5副作用及其临床上的地位
由于肝素抗凝在冠脉成形术应用中，有5％～10％发生出血并发症，此方面将水蛭素与肝素比较结果显示，水蛭素组在呕血、血尿以及穿刺部位出血均较肝素组 少，差异显著表明水蛭素在抗凝方面可以替代肝素，以减少出血并发症。4312例不稳定型心绞痛或心肌梗死后心绞痛经皮穿刺冠脉腔内成形术(PTCA)者， 随机双盲给予HIRULOG或肝素，HIRULOG先以1.0MS/KG静注，继以2.5ME,/(KG?H)静滴4H，再以0.2MS/(KG?H)静 滴14～20H；肝素先以175IU/KG静注，继以15IU/(KG?H)静滴18～24H。结果HIRULOG组出血和其它不良反应发生率均低于肝素 组。目前临床上主要用华法令(WARFARIN、香豆素)、肝素、阿司匹林等抑制血小板聚集依赖性血栓。与上述药物相比，水蛭素抗栓效果最强，出血副作用 最小，且无过敏反应和毒性反应，具有明显的优势。水蛭素虽属蛋白质物质，但因分子量较小，免疫原性极弱，故尚无产生抗体的报道，但随着临床应用日益广泛， 仍需对其副作用进行密切观察。水蛭素的应用时间尚短，各种用途均在早期观察中。水蛭素对凝血酶的强大而特异的抑制是其最诱人之处，但其防治血栓栓塞性疾病 的确切地位尚有待临床的进一步确定。
6重组水蛭素的实验室监测。
为了确定重组水蛭素的有效治疗范围，避免剂量过高产生副作用及剂量过低达不到治疗目的，实验室监测十分重要。重组水蛭素的主要副作用是出血，也要求使用时 能进行实验室监测。ZOLDHEY等对38例男性心绞痛病人分组使用0.02、0.05、0.1、0.2、0.3ME,/(KG?H)重组水蛭素，静脉滴 注给药6H，测定其活化部分凝血活酶时间(AP’IT)、活化凝血时间(ACT)、凝血酶原时间(TT)、凝血酶时间(TTR)、出血时间(BT)等指 标。结果表明，ACT灵敏度较差，高浓度时其延长程度与血浆浓度相关，低浓度时与基线重叠；PT灵敏度也差，在0.02ME,/(KG?H)时无法监 测；BT在各剂量组均未延长；通常采用的1TR法也不能用于重组水蛭素的实验室监测，因为1TR法的标准曲线不成线性，在各剂量组均已超出上限。APTI 延长程度与血浆浓度相关，由低剂量至高剂量时，APTY分别延长了1.5～2.9倍，因此，在较宽的剂量范围内APTI"均有良好的敏感性，是理想的监测 指标；一般使用AL、PP比值(即病人的AF，IT值与实验室正常范围AF，IT值的中间值之比进行监测，APTI"比值的正常范围为1.5～2.5，超 出2.5时，出血的副作用加大而治疗效率不变，即使是起始剂量，也要求APTI"比值不超出2.5。一般在给药后4H测定APTI"，随后为1次，D，根 据检测结果调整治疗剂量。对于肾损伤、严重肝损伤及有出血危险的病人要增加监测的次数。当监测的AF，IT比值超出2.5时应停止给药2H，重新开始给药 时，其剂量应
减少50％；AVI’R比值不到1.5的，应以20％的幅度增加剂量。在LEPIRUDIN血药浓度为1500NG/ML时，正 常人的AF，ITR比率为3.0，肝素诱导THROMBOCYTOPENIA病人为2.3，而深静脉血栓病人为2.1。但也有认为在重组水蛭素浓度低 时，APTT具有良好的线性，而高浓度时特别是在产生毒性的重组水蛭素浓度时，已不在线性范围之内，特别是在监测水蛭素.PEG复合物时其线性偏移较大， 使得单点测定的误差极大以及病人正常值的变异也较大，故也不适合实验室监测。而底物比色法适合于所有剂量浓度的监测，但由于其复杂性及耗时性，决定了其不 适合于临床的即时监测；蛇静脉酶ECARIN凝结时间法(THEECARINCLOTTINGTIME，ECT)为基于蛇静脉酶ECARIN的凝血酶原转 换的一个参数，其在高低剂量时均成线性关系，对于临床的即时监测和长期使用的实验室监测均适用，且不受其他抗凝剂和共凝因子的影响.一点监测的使用将为临 床提供有益的帮助。通过ECT的监测，为水蛭素在临床上的应用提供了安全和有效的保证。
作为直接抗凝血酶的药物，水蛭素较其它间接抗凝剂可使总的心肌梗死死亡发生率降低11％。在凝血疾病的治疗上有替代肝素的趋势。制约重组水蛭素在临床上应 用的因素主要有两点：①较短的生物半衰期；②昂贵的治疗费用，目前的治疗费用约为低分子量肝素的5倍。为了延长药代时问，可将水蛭素与生物大分子键合，例 如，用不同双官能团交联剂可将水蛭素同葡聚糖或聚乙二醇等发生共价交联，形成活性共聚物，其半减期可延至7～9H。通过大肠杆菌、酵母菌以及转基因植物的 表达，重组水蛭素的种类越来越多；随着基因工程产品分离纯化技术的日益进步，国产重组水蛭素不断走向临床，治疗费用将会大幅度降低，在抗凝治疗领域将替代 肝素目前的地位。
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