天然水蛭素的作用

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水蛭素是水蛭所含主要有效成分。1884年习B．Hay-craft首先从医用水蛭的提取物中发现了这种抗凝血的物质；1904年，Jacoby将这种抗凝血的物质定名为水蛭素；1955年，Markwardt确定水蛭素为65个氨基酸的肽，是血栓形成的一种特异抑制剂；1976年，Petersen等阐述了水蛭素的氨基酸序列，在其ValVal氨基末端第63位上为硫化蛋氨酸；1980年，Baskova等从水蛀头部提取的水蛭素中确定了一个11eVal氨基末端；1984年，Dodt等确定了Petersen的ValVal序列，同时发现了两种变异体。其中一种称为水蛭素PA，另一变异体尚未弄清。水蛭素PA有66个氨基酸剧末端带Ile-Thr。Brauer等描述了另一种有较长氨基酸链的变异。所有变异都由65或66个氨基酸组成，第63位为含硫蛋氨酸。

1．结构特点

(1)水蛭素的结构：

水蛭素是水蛭刺伤人时从口腔腺体中分泌出的一种抗凝血物质，导致刺伤局部出现流血不止的现象，便于水蛭吸吮血液。药用水蛭素是灰白色粉末，由HirudomedicinaisL提取精制所得，为多种氨基酸残基组成的单链多肽。肽链中不含精氨酸、甲硫氨酸和色氨酸。六个半胱氨酸组成的三个二硫桥位于肽链的N端区域，酸性氨基酸集中在C端区域，在C末端的最后九个氨基酸残基中有五个酸性氨基酸，并有一个硫酸化的酪氨酸。肽链中部还有一个由ProLys47Pro组成的特殊序列。

核磁共振研究表明，在水蛭素多肽链中无n螺旋结构，并把水蛭素分子分成三个区域，一个突出的指区(3136氨基酸残基构成)，一个暴露的环区(4755氨基酸残基构成)，一个中心核区(由330、3346和5657氨基酸残基构成)。通过二硫桥集结而成的，N端是疏水的，而C端是亲水的，游离在分子的表面。水蛭素的CD谱不能用传统的蛋白质二级结构的三个成分(n螺旋、良折叠和无序结构)来说明。实验表明，椭圆率在200和240nm之间的变化，不是因为。螺旋，而可能是三个二硫桥和TyrSO，的贡献。

(2)水蛭素的组成：

水蛭素由门冬氨酸(16)、谷氨酸(13)、半胱氨酸(6)、丝氨酸(4)、甘氨酸(9)、苏氨酸(4)、丙氨酸(1)、缬氨酸(3)、亮氨酸(4)、异亮氨酸(2)、脯氨酸(2)、苯丙氨酸(2)、酪氨酸(2)、组氨酸(1)、赖氨酸(4)等15种74个分子、68个分子或65个分子氨基酸组成。分子量为2000、7000或852的蛋白质水解物。分子式CaoH600zoN。，也有的认为分子量为13000。分子量在7000左右者认为分子中含有三个二硫键。水蛭素在肽链N末端有一白氨酸或异白氨酸群。分子中含有大比例的二羟基氨基酸类，所以呈酸性反应，但组成中无色氨酸、甲硫氨酸和精氨酸。等电点pH为3．8(4．0)。目前已分离出7种水蛭素的异构体，纯的水蛭素常常以多聚体的形式存在。

2．构效关系

(1)结构与功能的关系：

水蛭素的二级和三级结构对其抗凝活性起决定作用。二硫键是决定其分子结构的稳定性，保持高度抗凝活性的关键部分。当二硫键被氧化或还原，或分子中发生了蛋白质降解，则失去抗凝活性。若分子的羧基被酯化或失去酸性的C端氨基酸，也会失去与凝血酶结合的能力。研究揭示，水蛭素与凝血酶活性位置结合的结构单元，仅存在于C端残基中。而水蛭素的N端虽无与凝血酶结合的位置，但结合到凝血酶上的水蛭素的N端的残基亦有抑制凝血酶催化活性作用。在研究水蛭素N端构型对其同凝血酶作用的影响时，发现N端残基的疏水性结构对水蛭素抗凝血酶作用有重要影响。肽链中由Pro-Lys47Pro组成的特殊序列，不被一般蛋白酶所降解，这个特殊结构在水蛭素与凝血酶的相互作用中具有重要的功能。

(2)肽链对水蛭素活性的影响：

Dodt等人研究发现，羧端缩短了三个氨基酸残基的水蛭素与凝血酶的反应，其抑制常数Ki增加了1520倍。用滴定法测定进一步证明，缩短了6或8个羧端氨基酸，将大大降低水蛭素的抑制活力，删去9个氨基酸以上的水蛭素几乎失去全部抑制活力。很明显，水蛭素的羧端对其抑制活力有重要影响。根据这些结果推测，水蛭素与凝血酶之间紧密复合物的形成，要求羧端氨基酸与反应位点(ProLys+，Pro)之间要有适当的距离，而羧端的缩短可能引起水蛭素分子构型的改变，导致蛋白酶与抑制剂之间的相互作用减弱。羧端第63位酪氨酸残基的去硫酸化对水蛭素的抑制活力也有影响，其结果与羧端缩短了三个氨基酸的水蛭素的效应相同。但是，全部去硫酸化的水蛭素仍保持着最初活力的45％。这种硫酸化的功能尚不十分清楚，它可能涉及到与凝血酶的直接作用，或是稳定水蛭素的结构。动力学研究表明，在所有情况下，解离常数的增加，是由于结合常数减少所致，实验再次证明水蛭素酸性的羧端区对其与凝血酶的相互作用的影响是至夭重要的。

(3)水蛭素与凝血酶：

水蛭素与凝血酶相互作用的研究发现，水蛭素分子二硫桥的氧化与还原，蛋白水解酶的降解作用，重要氨基酸的突变，都会引起水蛭素分子二级和三级结构的改变，严重影响水蛭素抗凝活性。为说明水蛭素与凝血酶相互作用的机理，除了要了解水蛭素分子的结构特点外，还必须掌握凝血酶的性质，它的哪些部位与水蛭素起反应。目前认为，凝血酶是由三个功能截然不同的区域组成，即所谓原发特性口袋(凝血酶的催化点在此)、非极性的结合位点和阴离子结合区域(它负责与纤维蛋白原的相互作用)。那么，水蛭素与凝血酶之间是如何相互作用的呢?研究表明，被二硫桥所稳定的水蛭素分子的氨基末端与酶的非极性结合位点有关系，其中的二氨基吖啶被水蛭素所取代。水蛭素分子羧端则结合到酶的阴离子结合部位。被认为是水蛭素的反应位点的碱性侧链，主要是指Pro-Lys47Pro占据了酶的特性口袋部位。但是，水蛭素不同于其它已知的丝氨酸蛋白酶抑制剂蛋白，凝血酶并非强烈地依赖于抑制剂蛋白的这一假定的反应位点，可能还有独立于反应位点的其它识别结合位点。水蛭素与凝血酶特异地相互作用的更详细区域有待于深入研究。

3．水蛭素的稳定性

水蛭素在干燥状态下是稳定的。于室温下在水溶液中可稳定6个月，80~C下加热15分钟不被破坏。提高pH值，则稳定性降低。胰蛋白酶钠和。糜蛋白酶不破坏水蛭素的活性，而番木瓜蛋白酶、胃蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶A可使水蛭素失去活性。所以，水蛭素一般不受热和乙醇的破坏，对于制剂生产是有利的。

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水蛭素的提取方法研究

这方面的实验与应用，多见于国外报道。目前国内采用不多。

1．提取水蛭素的有效部位

水蛭素主要产生于水蛭的唾液里，当水蛭吸血时，将其分泌出来，阻止血液凝固。因而，实践表明，提取水蛭素的最佳部位在头部。I．P．Baskova在比较了从水蛭头部、去头后的体部及整体水蛭中提取的水蛭素后发现，从头部得到的水蛭素活性最强，从整体得到的活性只有头部的土／3，而从去头后的体部得到的是伪水蛭素(pseudohru山n)，其化学性与水蛭素相同，但无抗凝活性。

2．提取水蛭素的方法

(1)用能与水混溶的有机溶剂提取：从水蛭头部提取：即将水蛭头部剪下，切成碎片，以其10倍体积的40％丙酮一水提取2次，每次30min。合并提取液，再加1／2体积的809《丙酮一水，加冰醋酸调至pH4．34．5，离心除去沉淀，上清液用氨水调至pH6．0，在40~C下，减压浓缩至原体积的l／10。再用10％三氯醋酸调至pHl．8。最后以10倍体积的冷丙酮(5。C一0。C)将粗水蛭素沉淀析出。

从水蛭整体中提取：即将80％的冷丙酮加到磨碎的水蛭粉中，搅拌10min后，加氯化钠(0．20．5mol几)和三氯醋酸(0．10．4mol／L)，使PH值达到2．53．5，搅拌3060min，倾出上清液，沉渣再用1／3体积的上述80％丙酮提取1次。合并2次提取液，加入2倍体积的冷丙酮(10~C)，沉淀析出粗水蛭素。

(2)用水提取：

将水蛭磨成细粉，加入0．5mol几氯化钠液，室温搅拌3060min，调成pH2．02．5后，升温至70C，搅拌15min离心去渣。上清液调至pH6。57．0，加入l。5倍体积的乙醇，去沉淀。上清液在30~C一40~C，真空浓缩至原体积的1／20左右。向浓缩液中加入等体积的丙酮，去沉淀，再加入4倍体积的冷丙酮(5~C一0信C)，将粗水蛭素沉淀析出。水蛭素的分离，多用离子交换、凝胶层析和等聚焦等方法。如作进一步研究，可以分离提到纯晶。

水蛭的药理作用

1、对心血管系统作用

水蛭水煎醇沉液对大鼠离体心脏灌流5min时，冠脉流量增加9%，但10min时反而减少10％，且使心肌收缩幅度下降。对心率无明显影响。

水蛭有抗垂体后叶素造成的心肌缺氧及抗血小板聚集作用，可缓解动脉痉挛。

水蛭醇提物能明显降低人血小板中ADP诱导的外源性血小板聚集率(乎均聚集抑制是54．9l％)和内源性血小板聚集率(平均聚集抑制是58．56％)，即对ADP诱导的人血小板聚集有显著抑制作用。

水蛭粉不仅能使TC、TG降低，并能使PGI明显上升，TXB明显下降，由于能调节PGI与TXA的平衡，从而使主动脉、冠状动脉病变减轻。同时，水蛭粉能使LPO明显下降，GSl、GSG-P明显上升，说明水蛭粉能抑制LPI对细胞结构的损害。GSH、GSH-P是氧自由基(OFR)的清除剂，使用水蛭粉后GSH、GSHP：明显上升。可见水蛭粉能抑制OFR的作用，从而对心功能恢复，缩小心肌梗塞面积，保护心肌，减少心律失常发生，起到积极作用。

水蛭提取液对猫血压有下降作用。

2，对肾脏系统的作用

外髓层瘀血是缺血性ARF的特征，是ARF发生、发展和转归的关键。Sniomo等证明，肾缺血可使肾内合成的TXA：增多，进而证明PGIz／TXA：比值下降，在ARF的发生中起重要作用。水蛭液可降低红细胞压积、全血比粘度和红细胞电泳时间，抑制大鼠由ADP诱导的血小板聚集，延长凝血酶原时间，使高脂血症患者和家兔的PGF升高、TXA2降低，从而改善了PGI／TX1A的比值。由此可见，水蛭液通过其活血化瘀，改善血液流动学和肾内前列腺素的代谢而实现对肾脏缺血的保护作用。

水蛭土元粉能改善肾病综合证的高凝状态，提高机体对肾上腺皮质激素和免疫抑制剂敏感性，有明显的降蛋白尿和改善肾功能作用。

3．降血脂作用

水蛭对高脂血症家兔具有使胆固醇、甘油三脂降低，动脉粥样硬化斑块消退，斑块内胆固醇结晶、炎性细胞减少等作用。

水蛭粉能扩张毛细血管，解除小动脉痉挛，改善微循环，减少血管壁脂质沉积，从而使人的血脂下降。因此，水蛭粉在降脂方面的作用是肯定的，在防治AS方面具有重要意义。

水蛭不仅有效地降低了TC、TG，减轻了主动脉、冠状动脉病变，而且使6酮PGF明显上升，从而使高脂血症家兔中6酮PGF、TXB2比例失调得以纠正。说明水蛭不仅有提高PGl2合成的作用，而且是一种作用较强的TXA：合成抑制齐4。

4．对血流量变性影响

水蛭水提醇沉液对兔有降低血浆比粘度、全血粘度，增加红细胞电泳率，抑制血小板聚集，抑制体外血栓形成等作用。水蛭粉对动物有改善微循环作用，与肝素作用相仿，唯作用时间较肝素短暂，但无肝素过量引起出血的副作用。

5、抗凝作用

水蛭提取液可抑制血小板聚集并可降低血浆TXBz的含量，有抗血栓和溶血栓的作用。

水蛭制剂能明显延长DT、PT、APTT和TT，抑制血液凝固，降低血小板数，抑制血栓形成。

水蛭用于脑出血急性期的治疗，可促进血肿吸收，促进神经功能的恢复，从而减少病残率，降低死亡率。同时也改善全身血瘀症状，克服了常规应用脱水剂造成的血容量下降，血液粘稠度升高的缺点。

6．其它作用

水蛭对小鼠各时期的妊娠有终止作用，对伪孕小鼠脱膜瘤有抑制作用。此外，水蛭能显著降低小鼠血清T真含量，对无明显影响。

水蛭的毒副作用

历代医家对水蛭毒副作用的认识自《本经》将水蛭收入药用之后，几千年来，对水蛭是否有毒毒副作用大还是小始终存有分歧，各家众说不一。汇集各家观点，主要有以下四种：

(1)有毒论：

最早见于西汉刘向撰《别录》一书中，谓水蛭苦，微寒，有毒。明朝李时珍编著《本草纲目》，也称水蛭有毒。近代许多中药学专著中亦沿用了这一观点，如北京中医学院编写的《药性歌括四百味话解》(1976年版)；江苏新医学院编写的《中药大辞典》(1977年版)；崔树德主编的《中药大全)(1989年版)，以及最具权威的《***药典净(1990年版、一部)，都记述水蛭有毒。

(2)有小毒论：

这类观点多见于近年来的有关论著。如：《辞海))(1979年版)在介绍水蛭的条目中记述中医学上以虫体干燥炮制后入药，性平、味咸苦，有小毒；张显臣、张靖华编著的《中药精华))(1990年版)，程宝书、周民权等编著的《新编药性歌括四百味))(1993年版)，翁维良主编的《活血化瘀治疗疑难病》(1993年版)，均在介绍药用水蛭的条目中论为辛(苦)、咸、平，有小毒真真。

(3)无毒论：

我国中草药最早的专著《神农本草经》在记述水蛭的性味时说味咸，平，未言有毒。近代著名医家张锡纯在其传世名著《医学衷中参西录》中，对水蛭的药性作了长篇论述，认为凡破血之药，多伤元气，唯水蛭味咸专A．ffn分，于气分系毫无损，不能伤新血，自有利而无害也。同时还针对水蛭性猛的观点，说盖其破瘀血者乃此物之食能，非其性之猛烈也。周登成编著的《新编中药歌诀》(1975年版)所辑水蛭歌也未言其有毒。与此同时，在许多方剂的试验或临床应用时，也未发现水蛭有明显的毒副作用。如：由邓文龙编写的《中医方剂的药理与应用》(1990年版)一书中，在介绍含水蛭成分的古代名方大黄广虫丸的应用时说：本丸毒副作用很小，有服药三年而无明显毒性表现者。由陈馥謦主编的镁新编中成药手册》(1991年版)，在介绍由中国中医研究院西苑医院研制的脑血康口服液(水蛭为主要成分)时，写道毒理试验，其LD50为131.6517.12g／kg，未发现毒副作用。此类情况不胜枚举。

(4)对体质较虚者有毒论：

朱良春先生曾在其编撰的《虫类药的应用净一书中，对张锡纯先生所言水蛭不损气分的观点提出了不同看法，并举例曾用本品一味治疗血吸虫病人之肝脾肿大，每次服粉0.9g，每日一次；部分体质较虚者，二、三日后即出现面色萎黄，异常乏力；检血见红血球及血色素、血小板数均趋小降，呈现气血两伤之征。而其他有关患者(体质较虚)服用后，亦微见有面色陡然萎黄，并出现精神特别倦乏的感觉。古人以为有毒，殆即由此而来。这种观点与一些医家认为水蛭只适用于邪实、正实之症，体气亏虚者慎用，或与水蛭药性峻猛之说，有一定关系。

从以上几种观点可以看出，对水蛭是否有毒的认识有这样几个特点：

①分歧由来以久，可以说从水蛭药用以来的几千年间，一直有不同看法；

②经典、名医之间亦难以统一认识；

③论著与临床上分歧较大，论著中多言其有毒慎用，临床上却多放胆用之；

④近年来观点有所变化，最明显的是新著多由有毒逐渐称为有小毒。这些特点是符合对事物再认识之规律的，说明对水蛭药性的认识在不断深入，日趋准确、完善。

由于上千年来，对水蛭是否有毒的认识分歧，不可否认地对水蛭药用价值的发挥产生了一定影响。如：其一，畏其有毒要求炙后入药，以减轻其毒性。实则有可能在炮制过程中损失了部分有效成分，降低了疗效。其二，畏其有毒，众多医书在方剂中使用的剂量上作出了低量的限度，也无形中制约了其药用价值的发挥。本文在后一节中还将论述。其三，畏其有毒，无形中影响了其临床使用范围，至使不能大胆应用于治疗一些疑难病症，出现了多年来一直沿用古传方剂，发展缓慢的局面。直至近年间，才使水蛭用于治疗疾病的范围有重大扩展，剂型有所改进。其四，畏其有毒，未能将其作为研究的重点，因而到目前为止，对其化学成分的分析研究仍缺乏系统性、完整性。

2．近年来人们对水蛭毒副作用的认识

随着现代医学科学技术的发展；以及临床应用的不断深入，人们对水蛭的毒性问题逐步有了更深入的认识，有些可以认为是突破性的进展。近年来，大量的临床实践表明，水蛭入药不论是单方，还是复方；不论是服生粉，还是入煎剂服用：不论是短期服用，还是长期服用。均取得明显的疗效，很少见毒副作用。前文中已经提到服脑血康口服液未发现毒副作用，大黄廑虫丸有服药三年无明显毒性表现者，此类例证甚多，仅举几例：

例1：南京中医学院附属医院用通脑灵合剂(水蛭为主要成分，每100ml含水蛭12g)，一般病人每次服500m1，日服2次，病重者日服4次，不能口服者，采用鼻饲灌药。临床观察结果，无任何毒副反应。先后治疗脑溢血3l例，脑血栓形成34例，总有效率为90％。

例2：南京铁道医学院在治疗一位19岁的血管瘤女患者时，予以清热活血软坚之剂，加服水蛭粉，开始时每次o．75g，每日2次，10天后每日3g，分2次服。先后服药1年多，水蛭粉总量达1000g以上，未发现任何副作用，患者面色反较以往红润，月经来潮并不因之而增加。

例3：解放军264医院给76例高脂血症患者服用水蛭粉坨，每日3次，4周为一疗程。仅6例患者大便次数增多(每日23次)，但外观成形，便检验正常。余未发现其它不良反应。

例4：解放军空军成都医院及华西医科大学第一附属医院，用以水蛭为主要成分的方剂，治疗62例肺心病，总有效率为9]．92％。结果表明，对肺心病急性发作期的炎症控制、症状改善具有见效快、持续时间长、副作用少之优点。

例5：脑血通口服液的研究。以水蛭、黄芪、川芎、丹参等为主要成分，每支10mi，含水蛭3g，每次服一支，每日三次，连续服用30天为一疗程。该药治疗中风后遗症有效率达92％以上；治疗心绞痛显效率为80％；治疗急性脑出血经CT扫描证明，对血肿吸收速度、神经功能恢复等方面优于目前的常规治疗方法。是当前活血化瘀类中成药中的佳晶。其毒理试验结果如下：

一是急性毒性试验结果：其LD50为34.2136.28g／kg，人用量为0.24g／kg体重，LD50为人用量的142．5倍，可见在临床剂量下服用是安全的。

二是长期毒性试验结果：取大鼠80支，随机分为小、中、大剂量组和对照组，共4组。分别每天灌胃2.4，4.8，9.6g／kg(相当于人用量的10、20、40倍，给予体积为lml／100g)和同体积水，连续三个月，其结果为正常。

水蛭的习性

1．形态特点

水蛭没有可伸缩的吻，咽头固定，口腔内具有3个颚板，体内没有真正的血管系统，由血体腔系统取代。血体腔液红色，有葡萄状组织。我国池塘、稻田中分布很普遍的宽体金线蛭身体扁平，体形宽大，略呈纺锤形，长6-20厘米，体宽i．3-2.0厘米。体背部具有5条由细密的黄黑斑点组成的纵线，中央一条颜色深而明显。腹面淡黄色，杂有断续的纵行不规则的茶褐色斑纹或斑点，中间两条略明显。体前端较尖，前吸盘相对较小，颚不发达。

2．生活习性

水蛭生活于淡水性水田及沼泽中，喜欢在石块较多、池底及池岸较坚硬的水域生活。在石块底面较多、水草或藻类较丰富的水域，水蛭相对较多。一般情况下，水蛭高度聚集在沿岸一带浅水生的植物上或岸上的潮湿土里或草丛中。自然界中，水蛭多见于石块下、叶腋或枯枝的下面。晚秋气温低于lo℃时，水蛭进入水边7-15厘米深的松软土壤中越冬，第二年春天气温升至10-13℃时开始出土活动。水域低于一定的溶氧量时，水蛭就钻出水面，爬到岸边土壤或草丛中。在较低气压的天气，水中的溶氧量降低，水蛭会向水面或岸上移动。卵茧通常产在含水量为30%-40%的土壤中，土壤透气性要求良好。水蛭主要吸食田螺、河蚌、水生昆虫、水蚤等无脊椎动物的体腔液，有时也吸食水面或岸边的腐殖质。水蛭耐饥力极强，吸一次血能生存3个月以上。白天躲在石块、土壤或草丛下潜伏，遇有食物时迅速出来取食。

水蛭体表的触觉感受器非常灵敏，可感知微小的水压、水流和气压的变化。在有水蛭的水沟中，伸一下手指或用小棍轻划一下就会引来水蛭。雨来临之前，水蛭可感知气压微弱的变化，迅速爬到岸上的草丛或土壤中躲避。雨水较大时，它们甚至逃得更远，养殖时尤需注意预防水蛭逃离。

3．繁殖习性

水蛭雌雄同体，同时兼具雌雄生殖器官，异体交配，体内受精。交配后1个月左右，雌体生殖器分泌出稀薄的黏液，其中包被卵带，形如蚕茧，排到体外，在湿泥中孵化，温度适宜，经16-25天从茧中孵出幼蛭，即可开始独立的生活。水蛭产卵茧的时间从5月初开始，持续到6月中旬，5月中旬为繁殖高峰期。产卵茧期应保持安静，避免在岸边走动或其他较大的震动，否则正在产卵茧的水蛭会受惊逃走，造成空茧。如环境条件合适、食物丰富、水质良好，幼蛭经4个月左右的生长可达到性成熟。