水蛭素的藥理作用研究進(jìn)展

柳志誠 方永晟 楊國華 楊玉升 馬 濤▲ 劉永剛▲

1.北京中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院，北京 102401；2.云南世紀(jì)華寶醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司，云南楚雄 675000

水蛭在我國具有悠久的用藥歷史，其藥用來源為水蛭科動物螞蟥、水蛭或柳葉螞蟥。水蛭性味咸、苦、平，有小毒，歸肝經(jīng)，具有破血痛經(jīng)、逐瘀消癥等功效，其干燥的蟲體經(jīng)過炮制后入藥，可用于治療血瘀經(jīng)閉，癥痕痞塊[1]。水蛭中含有蛋白多肽、糖脂、蝶啶、甾體和羧酸酯等化合物。水蛭中的主要活性成分包括水蛭素、類肝素、組織胺以及吻蛭素等蛋白多肽類[2]，其中發(fā)揮作用的主要活性成分是水蛭素。天然水蛭素是在藥用水蛭的唾液腺中提取分離得到的一種多肽，該多肽是由64～66 個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的，其分子量約為7000 Da[3]，其分子結(jié)構(gòu)中N 末端含有Cys6-Cys14、Cys16-Cys28 和Cys32-Cys39 三對二硫鍵，這三對二硫鍵決定了天然水蛭素三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，多肽鏈中的一段特殊序列pro-lys-pro 決定了只有特殊的蛋白酶能夠?qū)ζ溥M(jìn)行正常的水解作用[4]。水蛭素具有抑制血液凝固、抗腫瘤、抑制血栓形成以及抗纖維化等多種功效。本文主要對近年來水蛭素藥理作用相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，為水蛭素的進(jìn)一步研究和開發(fā)應(yīng)用提供參考。

1 藥理作用

1.1 抗凝血、抗血栓作用

凝血酶是造成凝血及血栓的主要因素，其能夠促進(jìn)血漿中的可溶性纖維蛋白原轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄缘睦w維蛋白，具有速效止血的功效。水蛭素能夠通過與凝血酶直接靶向結(jié)合有效抑制血液凝塊的形成。胡哲等[5]將水蛭素應(yīng)用到Wistar 雌大鼠中，結(jié)果顯示水蛭素能夠有效減少大鼠股動脈吻合術(shù)后血栓的形成，從而提高血管吻合后的通暢率。蘇斌等[6]發(fā)現(xiàn)水蛭素能降低高凝大鼠的全血和血漿黏度，證明水蛭素具有改善血液流變學(xué)和抑制血液凝固的作用。

1.2 促進(jìn)微血管生成

隨意皮瓣常用于整形外科和創(chuàng)傷外科領(lǐng)域，其不僅可以促進(jìn)傷口修復(fù)，還對改善皮膚外觀具有一定效果。然而實(shí)際應(yīng)用中，隨意皮瓣末端可能會因?yàn)殡S意皮瓣長和寬的比例過大而出現(xiàn)血液循環(huán)異常的情況，導(dǎo)致局部皮瓣發(fā)生壞死[7-9]。在制備皮瓣過程中，也常會由于氧化應(yīng)激損傷和多種炎癥性反應(yīng)而導(dǎo)致部分細(xì)胞發(fā)生壞死，使得皮瓣移植的成活率降低[10]。血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是一種高度特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子，在提高皮瓣存活率方面作用顯著[11]。PAN 等[12]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠通過調(diào)節(jié)血管生成和抗血管生成因子的表達(dá)水平來促進(jìn)血管生成，提高皮瓣存活率。

1.3 抗纖維化作用

纖維化病理過程主要是器官組織內(nèi)實(shí)質(zhì)細(xì)胞壞死、纖維結(jié)締組織異常增多以及器官結(jié)構(gòu)發(fā)生改變等，最終導(dǎo)致器官衰竭。纖維化消退的具體機(jī)制原理包括慢性組織損傷的消退、炎癥恢復(fù)過程的轉(zhuǎn)變、肌成纖維細(xì)胞的失活以及最終過量基質(zhì)支架的纖維化[13]。LIN 等[14]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素通過S1P/S1PR2/S1PR3 信號通路抑制蛋白酶激活受體1的表達(dá)以減弱轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）誘導(dǎo)的近端腎小管上皮HK-2 細(xì)胞纖維化。張景容等[15]發(fā)現(xiàn)水蛭素可能通過調(diào)控PI3K/AKT 信號通路來發(fā)揮其抗纖維化作用。于永慧[16]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠改善心肌梗死后心肌纖維化大鼠的心肌損傷，其不僅可以減輕心重指數(shù)、心肌梗死面積和膠原沉積，還可以干預(yù)缺血心肌AMPKα/Integrin β1/FAK信號通路蛋白的表達(dá)。

1.4 抗腫瘤作用

水蛭素具有抑制腫瘤細(xì)胞生長、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死的作用。陶義豐等[17]發(fā)現(xiàn)水蛭素對人鼻咽癌細(xì)胞的增殖具有顯著的抑制效果，其作用機(jī)制可能與水蛭素對mRNA、Bax 基因和p21 基因表達(dá)水平的調(diào)控有關(guān)。馬濤等[18]發(fā)現(xiàn)水蛭素能抑制喉癌實(shí)體瘤C-met 的表達(dá)。楊才志等[19]發(fā)現(xiàn)水蛭素不僅對小鼠血管瘤內(nèi)皮細(xì)胞株血管瘤細(xì)胞的增殖具有抑制作用，還能夠促進(jìn)血管瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡，作用機(jī)制主要是水蛭素可以誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生凋亡。張東健[20]發(fā)現(xiàn)水蛭素具有顯著的體外抑制膀胱癌細(xì)胞的作用，對J82 細(xì)胞的增殖和侵襲能力具有抑制效果。

1.5 抗高尿酸血癥作用

高尿酸血癥的發(fā)病機(jī)制主要是體內(nèi)嘌呤代謝紊亂而使尿酸的產(chǎn)生增多或尿酸排泄減少。而腎臟內(nèi)的尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)與有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（organic anion transporter 1，OAT1）、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體9（glucose transporters 9，GLUT9）及尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體1（urate transporter 1，URAT1）等多種尿酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有關(guān)，吳林秀等[21]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠通過升高OAT1表達(dá)水平，降低GLUT9 及URAT1 表達(dá)水平起到抗高尿酸血癥的效果。趙應(yīng)學(xué)等[22]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素能調(diào)控NRK-52E 細(xì)胞尿酸鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)水平。

1.6 改善腦出血

腦出血是指由于非外傷性腦實(shí)質(zhì)內(nèi)血管破裂引起的出血。腦出血產(chǎn)生的血腫會壓迫周圍腦組織而導(dǎo)致顱內(nèi)壓升高，凝血酶和炎癥級聯(lián)反應(yīng)也會激活，進(jìn)而促進(jìn)腦水腫的形成[23]，血腫周圍發(fā)生組織水腫的主要原因是血腫內(nèi)產(chǎn)生了凝血酶，而水蛭素可以與凝血酶直接靶向結(jié)合，抑制血液發(fā)生凝固，使血腫周圍低密度區(qū)減少，從而有效防止術(shù)后腦水腫。李紅等[24]將水蛭素應(yīng)用于腦出血大鼠，發(fā)現(xiàn)水蛭素對大鼠腦水腫及受損的神經(jīng)功能具有改善效果，其作用機(jī)制可能與水蛭素對JAK2/STAT3信號通路的調(diào)控有關(guān)。賴寶英等[25]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素可以減輕急性腦出血患者JAK2、STAT3 和細(xì)胞間黏附分子-1 mRNA 的高表達(dá)，有效降低腦出血患者的顱內(nèi)壓，從而改善腦出血。

1.7 抗動脈粥樣硬化作用

動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）的發(fā)病機(jī)制主要包括脂質(zhì)浸潤、內(nèi)膜損傷、炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激以及血管平滑肌細(xì)胞激活等[26]。水蛭素能夠通過調(diào)節(jié)體內(nèi)脂代謝、保護(hù)血管內(nèi)皮、抑制血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）的增殖、抑制炎癥反應(yīng)等方式來多功效、多靶點(diǎn)干預(yù)動脈粥樣硬化的發(fā)展[27]。田晉帆等[28]研究發(fā)現(xiàn)重組水蛭素能改善AS 發(fā)展過程中炎癥因子高敏C 反應(yīng)蛋白（hs-CRP）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）及E-selectind 的表達(dá)，進(jìn)而延緩AS 的發(fā)展。

1.8 對糖尿病并發(fā)癥的作用

糖尿病是一種體內(nèi)代謝紊亂性疾病，主要特征是血液中的血糖含量異常偏高，血糖持續(xù)偏高會導(dǎo)致心血管疾病、視網(wǎng)膜病變以及腎病等多種并發(fā)癥的產(chǎn)生[29]。糖尿病腎衰竭在1 型糖尿病中占30%左右，在2 型糖尿病中占20%左右[30]，糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）的發(fā)病機(jī)制與足細(xì)胞損傷有關(guān)[31]。足細(xì)胞是腎小球?yàn)V過屏障的重要組成部分，它可以維持腎臟正常的濾過功能。研究表明[32]，水蛭素可以通過對代謝紊亂、細(xì)胞因子、血液流變學(xué)和炎性反應(yīng)等方面的調(diào)節(jié)，來有效改善DN 患者的病況。郭倩等[30]通過實(shí)驗(yàn)得出，水蛭素能夠保護(hù)足細(xì)胞，進(jìn)而可以保持腎臟正常的濾過功能，有效延緩DN 病程。PANG 等[33]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素對纖維粘連蛋白、Ⅳ型膠原、缺氧誘導(dǎo)因子-1α和VEGF 蛋白的表達(dá)具有抑制作用。

1.9 其他作用

CAO 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，水蛭素可以通過激活環(huán)磷酸鳥苷/蛋白激酶-G 信號通路來促進(jìn)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖、分化和礦化，從而促進(jìn)骨骼重塑，是一種潛在的治療骨質(zhì)疏松癥的有效藥物。DENG 等[35]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠顯著降低尿蛋白、血清肌酐和尿素氮水平以及細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白caspase-3 和caspase-9 的表達(dá)，有效改善腎纖維化，水蛭素對IL-1β、IL-6 和IL-18 等炎癥因子的表達(dá)也具有抑制效果，并且參與抑制磷酸化細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子κB 抑制蛋白α（p-IκBα）、大鼠血清中核轉(zhuǎn)錄因子-κB p65（NF-κB p65）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）及血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）等多種信號通路的表達(dá)。ZHANG 等[36]發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠降低心肌肌酸激酶同工酶-MB 和乳酸脫氫酶的水平，并能減輕異丙腎上腺素注射引起的心肌組織病變，對心臟起到一定的保護(hù)作用。覃朝等[37]研究發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠顯著改善二氧化碳激光灼燒后產(chǎn)生的皮膚創(chuàng)面炎癥反應(yīng)，該作用機(jī)制可能是水蛭素促進(jìn)了皮膚創(chuàng)面組織中VEGF 的表達(dá)，從而促進(jìn)皮膚創(chuàng)面的恢復(fù)。CHEN 等[38]發(fā)現(xiàn)水蛭素能夠直接或通過介導(dǎo)M1/M2 巨噬細(xì)胞極化中的炎癥作用而對慢性腎衰竭中的血管損傷發(fā)揮保護(hù)作用。

1.10 水蛭素聯(lián)合療法

近年來，水蛭素聯(lián)合療法也越來越引起關(guān)注。水蛭素聯(lián)合阿托伐他汀對急性心肌梗死大鼠血管內(nèi)皮的治療效果比單用水蛭素或阿托伐他汀更好[39]；水蛭素聯(lián)合阿司匹林治療非瓣膜性心房顫動引起的心源性卒中二級預(yù)防中的安全風(fēng)險(xiǎn)較低[40]；水蛭素/脂質(zhì)體復(fù)合物對治療糖尿病腎病有顯著作用，其機(jī)制可能是該復(fù)合物抑制了VEGF 和TGF-β1 的表達(dá)[41]。

2 結(jié)語

水蛭素作為一種特異性凝血酶抑制劑，具有抗凝血、抗血栓、促進(jìn)微血管生成、抗纖維化、抗腫瘤、抗高尿酸血癥和改善腦出血等多種藥理作用，可用于多種疾病的臨床治療。但是目前對于水蛭素的潛在作用機(jī)制研究尚淺，在其不同的藥理作用研究中，水蛭素的劑量差異、不同的給藥途徑、不同的動物或細(xì)胞模型等因素可能會產(chǎn)生不同的藥理活性，因此需要更深入的研究來闡明這些因素的影響。同時(shí)，有關(guān)水蛭素的衍生物和制劑的研究也僅處于初步階段，應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的研究以揭示其藥理作用、毒性和潛在機(jī)制等。此外，隨著生物醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，目前已開發(fā)生產(chǎn)出天然水蛭素系列產(chǎn)品，如肌膚修護(hù)凍干粉、精華液以及相關(guān)食品等，這些產(chǎn)品不僅可以用于調(diào)理高血壓、高血脂、高血糖以及心臟病等多種疾病，還可以應(yīng)用于美容護(hù)膚保健等方面[42]。總之，水蛭素的藥理作用非常廣泛，不僅臨床應(yīng)用前景巨大，而且商業(yè)市場潛力可觀，值得更加深入和全面的研究及開發(fā)應(yīng)用。