全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第22卷 第8期
2010年8月
Vol. 22, No. 8
Aug., 2010
文章编号 ：1004-0374(2010)08-0755-06
收稿日期：2010-03-11；修回日期：2010-04-11
基金项目：重庆市攻关项目(CSTC, 2009AB5174); 教
育部春晖计划(Z2008-1-63004); 重庆大学研究生创新团
队建设项目(200909B1007)
*通讯作者：E-mail: huzongli@cqu.edu.cn
抗凝血蛋白的抗凝溶栓机制
顾　峰，胡宗利*，陈国平，胡功铃，解巧利
(重庆大学生物工程学院，重庆 400030)
摘　要：自然界中存在着大量具有抗凝溶栓活性的生物大分子，如水蛭素、蚓激酶等。这些生物大
分子主要是通过抑制凝血酶及凝血因子活性，水解纤维蛋白或纤溶酶原，或是抑制血小板聚集来达到抗
凝溶栓的作用。该文对这些活性物质的抗凝溶栓机制进行综述。
关键词：凝血机制；抗凝血蛋白；抗凝溶栓机制
中图分类号：Q553; R973 文献标识码：A
Anticoagulant protein: anticoagulant and thrombolysis mechanism
GU Feng, HU Zong-li*, CHEN Guo-ping, HU Gong-ling, XIE Qiao-li
(College of Bioengineering, Chongqing University, Chongqing 400030, China)
Abstract: Many bioactive substances were obtained from natural sources, such as Hirudin and Lumbrokinase.
These bioactive substances have anti-thrombin activities, anti-platelet aggregative activities and fibrinolytic
activities. This paper reviews the anticoagulant and thrombolysis mechanism of these anticoagulant proteins.
Key words: blood clotting mechanism; anticoagulant protein; anticoagulant and thrombolysis mechanism
1　凝血、抗凝和纤溶机理
1.1　凝血机理
当体内抗凝纤溶系统功能逐渐降低，血液中凝
血与抗凝血功能失去平衡时则出现凝血，即血栓
(图 1)。凝血是一系列凝血因子相继被酶解激活，
最终形成血凝块的过程。整个过程涉及许多凝血因
子，迄今为止，共发现有 1 2 个经典的凝血因子
(coagulation factor, F)(FI~FV, FVII~X III)和2个激肽
系统因子，即激肽释放酶原(prekallikrein，PK)与高
相对分子质量激肽原(high molecular weight
kininogen，HMWK)直接参与凝血过程的级联反应
(表 1)。
凝血过程的激活有三条途径：第一是内源性途
径。当血管壁损伤时，内皮下组织成分(胶原等)暴
露，使XII因子(FXII)激活成XIIa因子(FXIIa)，进
而激活激肽释放酶原使其转变为激肽释放酶
(Kallikrein，K)，后者与HMWK又可反馈激活FXII，
同时，激活Ⅺ因子(FXI)，经过一系列级联反应激
活X 因子(FX)，使之变成 Xa 因子(FXa)。现研究
图1 人体凝血与抚凝溶栓平衡系统
　　注：实线为凝血途径，虚线为抗凝纤溶途径
认为，起始凝血酶也可直接激活 F X I，使其变成
FXIa。第二是外源性途径。当组织和血管损伤后，
756 生命科学 第22卷
释出组织因子(tissue factor，TF)与VII因子(F VII)
或激活的VIIa(F VIIa)形成复合物，从而激活FX和
FIX。第三是凝血共同途径。激活的 FXa 与 PF3、
Ca2+、Va 因子(FVa)形成凝血酶原酶。凝血酶原酶
使凝血酶原转变为凝血酶。凝血酶使纤维蛋白原转
变为可溶性纤维蛋白单体，同时，激活 X Ⅲ因子
(FX III)从而使可溶性纤维蛋白单体发生分子交联，
形成不溶性稳定的纤维蛋白(fibrin，Fb)，即凝血[3]。
此外，血小板的黏附、释放、聚集、收缩和
吸附凝血因子也是凝血过程的起始和促进因素，当
血 管 局 部 受 损 伤 时 ， 血 小 板 促 进 血 栓 形 成 ( 图 2 )
[4,5]。
1.2　抗凝机理
为确保机体内的凝血作用保持适度，血浆及血
管内皮和其他组织中存在着许多抗凝物质，它们通
过抑制或灭活凝血因子的活性达到抵御血液凝固的
目的。关键的抑制物包括：(1)抗凝血酶，也叫抗
凝血酶Ⅲ(antithrombin Ⅲ，AT-III)和肝素。抗凝血
酶能抑制凝血酶、FXa 和其他活化的凝血因子，在
血管内壁受损时，肝素与抗凝血酶能改变抗凝血酶
的空间构象，使得其更易于接近靶酶。此外，肝
素辅因子Ⅱ也能灭活凝血酶和 FXa。(2)蛋白 C 系
统，包括蛋白 C 、蛋白 S 、凝血酶调节蛋白
(thrombomodulin)、活化蛋白C 抑制物(activated pro-
tein c inhibitor，APCI)、蛋白Z。在凝血酶与凝
血酶调节蛋白所形成的复合物作用下，蛋白C 被激
活并与蛋白S 协同，降解和灭活FVa、FVIIIa。并
且活化蛋白 C 能促使内皮细胞释放纤溶酶原激活
物，激活纤溶系统，从而发挥抗凝血和促纤溶作
用。同时，活化蛋白 C 也受活化蛋白 C 抑制物的
抑制。(3)组织因子途径抑制物(tissue factor pathway
inhibitor，TFPI)。TFPI是组织因子(TF)的生理抑
制剂，有两种同族异形体即TFPI-1 和 TFPI-2。前
者有抑制TF-FVIIa复合物和FXa的作用，后者有抑
图2 人体凝血激活系统
表1 凝血因子种类及功能
因子 同义名 功能
FI 纤维蛋白原 最终底物
FII 凝血酶原 蛋白酶原
FIII 组织因子 辅因子
FIV Ca2+ 辅因子
F V 前加速素 辅因子
FVII 前转变素 蛋白酶原
FVIII 抗血友病因子 辅因子
FIX 血浆凝血激酶 蛋白酶原
F X Stuart-Prower因子 蛋白酶原
FXI 血浆凝血激酶前质 蛋白酶原
FXII 接触因子 蛋白酶原
FXIII 纤维蛋白稳定因子 转谷氨酰胺酶原
P K 激肽释放酶原 蛋白酶原
H M W K 高相对分子质量激肽原 辅因子
757第8期 顾　峰，等：抗凝血蛋白的抗凝溶栓机制
制其他丝氨酸蛋白酶和胰蛋白酶等的作用[6-8]。
1.3　纤溶机理
血液中除了有抗凝系统之外还存在纤溶系统。
所谓纤溶系统，是指能将血液凝固产生的纤维蛋白
重新溶解的系统，主要由下列成分组成：(1)纤溶
酶原激活剂(plasminogen activator，PA); (2)纤溶酶
原(plasminogen，PLG)和纤溶酶(plasmin，PL); (3)
纤溶抑制剂(fibrinolytic inhibitor); (4)纤维蛋白(原)降
解产物。纤维蛋白溶解过程分为两个基本过程，即
纤维蛋白酶原激活和纤维蛋白溶解[9,10]。
2　抗凝溶栓蛋白的种类和作用机理
除了血浆中的抗凝溶栓物质以外，自然界中还
存在大量具有抗凝溶栓功能的活性物质。近年来，
随着基因工程技术和单克隆抗体技术的发展，对这
些活性物质的基因重组、生物表达等成为研究的热
点，部分已经成为临床用药。尽管这些抗凝溶栓物
质的来源、分子性质和结构差别很大，但它们的抗
凝溶栓作用都集中表现为以下三个方面：抑制凝血
酶和凝血因子活性、溶解纤维蛋白(原)以及抑制血
小板的凝聚。
2.1　凝血酶和凝血因子抑制剂
凝血酶在凝血过程中起着中心作用，主要体现
在：(1)将纤维蛋白原转变成纤维蛋白；(2)激活因
子V、VIII 及 XI；(3)刺激血小板反应；(4)激活血
管内皮细胞。因此，凝血酶抑制剂是调节凝血过程
的有效工具。凝血酶有4个结合位点：纤维蛋白结
合位点、非活性底物识别位点、酶活性中心和肝素
结合位点[11,12]。
2.1.1　水蛭素(hirudin)及其衍生物
水蛭素是从医用水蛭中提取的一种抗凝蛋白肽
类物质。1884年，欧洲的John Haycraft博士发现
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。1955年Markwardt首先从
水蛭唾液腺中分离出这种蛋白物质，并命名为水蛭
素。水蛭素是一条含 65 个氨基酸的单链多肽，相
对分子质量为7 k。水蛭素分子的N 末端有三对二
硫键(Cys6-Cys14、Cys16-Cys28、Cys32-Cys39)，
使N 末端肽链绕迭成密集的环肽结构，对蛋白结构
起稳定作用。其 N 末端含活性中心，能识别底物
即凝血酶碱性氨基酸富集位点，并与之结合。C 末
端有6 个为酸性氨基酸。水蛭素肽链中部还有一个
由Pro-Lys-Pro组成的特殊序列，不被一般蛋白酶降
解，从而维持水蛭素分子的稳定性，并引导水蛭素分
子以正确的方向与凝血酶分子结合[13,14]。水蛭素是一
种凝血酶特异性抑制剂，它作用于凝血酶中非活性
底物识别位点和酶活性中心两个位点，与凝血酶
1∶1 结合形成复合物。这种特异性的结合是一个
二相的过程，水蛭素C 末端的酸性氨基酸与凝血酶
的碱性部位结合，封闭凝血酶的非活性底物识别位
点，使凝血酶构型发生轻微改变，进而水蛭素N末
端与凝血酶的酶活性中心结合，从而抑制了凝血酶
的催化活性[15]。由此对凝血酶产生机制起负反馈作
用，阻断凝血过程的级联反应，抑制凝血酶诱导的
血小板活性。水蛭素除了与血浆中游离的凝血酶结
合外，还能中和与纤维蛋白结合的凝血酶。因此，
水蛭素能高效抗凝血，并防止凝血酶催化的凝血因
子活化及血小板反应等。
比伐卢定(bivalirudin)是一种半合成的、含20个
氨基酸的凝血酶二价抑制剂，它对凝血酶的抑制是
直接的、特异的和可逆的。比伐卢定的结构为：
四肽D-Phe-Pro-Arg-Pro(凝血酶活性中心结合区)+
四个甘氨酸(连接区)+水蛭素C端十二肽类似物(凝
血酶纤维蛋白结合位点结合区)。比伐卢定与水蛭
素一样，也能同凝血酶结合形成 1∶1 复合物，但
它抑制凝血酶活性的作用较为短暂，因为一旦结
合，凝血酶就劈开比伐卢定N端的Pro-Arg 键，从
而大大降低了其对凝血酶的抑制。比伐卢定比水蛭
素更安全、有效，应用范围更广泛，这可能就与
它只能短暂抑制凝血酶的活性有关。临床研究证
实，采用同样导管插入术，比伐卢定与肝素相比，
降低了局部缺血和出血并发症的风险，该风险的降
低即使在高危患者中仍然显著[16,17]。
2.1.2　线虫抗凝肽(nematode anticoagulant peptide,
NAP)
线虫抗凝肽是一系列小分子非酶性多肽类物
质，分离自犬钩口线虫(Ancylostoma caninum)成虫
体内。20 世纪80 年代初期，Hotez 等就发现钩口
线虫的头腺分泌的蛋白水解酶能将纤维蛋白原降解
为5 个小的多肽片断，抑制人体血浆凝固，促进纤
维蛋白凝块的溶解[18]。1993年从犬钩虫中分离出首
个抗凝血肽，其后证实该抗凝血肽可显著延长凝血
酶原时间( P T ) 和活化部分凝血酶原激酶时间
(APTT)，其延长PT比重组蜱抗凝肽rTAP和重组水
蛭素rHIR更有效，由此被认为是最有效的天然抗凝
血分子之一[19]。研究表明，犬钩口线虫分离的抗凝
758 生命科学 第22卷
物质包括一系列小分子多肽，约为 75～85 个氨基
酸，拥有 22% 的共同序列，将其命名为钩虫抗凝
肽(ancylostoma caninum anticoagulant peptide，AcAp)
或线虫抗凝肽(nematode anticoagulant peptide，NAP)[20]。
目前已发现的 N A P 家族成员主要包括 N A P 1 、
NAPc2、NAPc3、NAPc4、NAP5、NAP6、NAP7
等。其中 NA P 1、N A P 5、N A P 6 为直接凝血酶抑
制剂( D T I ) ，N A P c 2 为组织因子途径抑制剂
(TFPI)，对NAPc3、NAPc4 和 NAP7 的研究较少，
其抗凝机制尚不清楚[21,22]。线虫抗凝肽及其重组产
物具有明显的抗凝血作用，其抗凝效应已引起人们
的重视并探讨应用于临床实践，rNAPc2 和 rNAP5
的临床或临床前试验表明它们具有广阔的应用前
景。在欧洲和美国，rNAPc2 作为一种凝血因子Xa
的间接抑制剂已进入临床试验阶段[23-26]。NAP5 已
经通过Beagle犬动、静脉血栓症模型证实其抗凝效
果具有剂量依赖性，部分凝血酶原时间和活化凝血
时间随NAP5剂量的增加而延长[27-28]。NAP5由 77个
氨基酸组成，相对分子质量为8.7 k，含10个半胱
氨酸，形成5 对二硫键(C6-C50、C15-C42、C21-
C37、C25-C69、C50-C63)，二硫键决定其二级结
构，从而决定其生物活性。NAP5 是 Xa 因子的高
效特异性抑制剂，与Xa 的反应区域在37~42 位氨
基酸(即-C-R-S-R-G-C-)，作用位点在第40和41位
氨基酸之间[23,29]。可选择性地直接与凝血因子X/Xa
的活性位点结合来抑制其活性，具有丝氨酸蛋白酶
抑制剂作用，可 100% 抑制 Xa 的活性，最终抑制
凝血酶原酶的形成，具有良好的临床应用前景[24,27];
但是线虫抗凝肽只能作用于凝血过程中凝血酶原激
活过程的某些因子或途径，而对已经存在的凝血酶
的凝血作用无能为力。
2.2　纤溶酶原和纤维蛋白为底物的抗凝剂
2.2.1　蚓激酶(lumbrokinase，LK)
蚓激酶是从蚯蚓体内分离出的一组具有溶解纤
维蛋白及激活纤溶酶原作用的丝氨酸蛋白酶，也称
蚯蚓纤溶酶(earthworm fibrinolytic enzymes，EFE)。
1983年由日本Mihara等首次从粉正蚓中提取出，至
今已从不同种类蚯蚓体内提纯出多种具有此活性的
蛋白组分[30]。蚓激酶与纤维蛋白具有特殊亲和力，
不仅水解富含纤溶酶原的纤维蛋白，还可以水解不
含纤溶酶原的纤维蛋白，使纤维蛋白迅速降解；还
可以水解纤维蛋白原。而且能间接激活纤溶酶原形
成纤溶酶，同时刺激血管内皮细胞释放 t-PA，增
强t-PA活性，并水解凝血因子I，抑制血小板聚集[31]。
有研究认为蚓激酶对凝血过程的影响仅表现为对
内、外源性凝血系统的后期阶段起作用, 其对凝血
因子 II、V、VII、VIII、IX、XI、XII 无明显
影响，但对纤维蛋白原(凝血因子I) 的水平有显著
影响[32]。药理学研究证实蚓激酶是一类具有强烈溶
栓、抑制血栓形成的蛋白酶，毒副作用很小，极
具开发价值。
1995 年，蚓激酶经国家卫生部批准生产，以
其降低血液黏稠度、减少血小板聚集、改善微循
环、体内外良好的溶栓抗凝作用且不良反应小的优
势，已大量应用于临床，治疗多种血栓性疾病，并
取得较好的疗效。
2.2.2　纳豆激酶(nattokinase, NK)
纳豆激酶是由纳豆菌产生的一种具有强烈溶栓
功能的蛋白酶，是一种枯草杆菌蛋白酶。1 9 8 7
年，日本学者须见洋行等首先发现纳豆中有一种具
有强纤溶作用的蛋白酶，后定名为纳豆激酶。纳豆
激酶是一种碱性丝氨酸蛋白酶，由275 个氨基酸残
基组成，呈单链结构，无二硫键。活性部位在
Asp32、 His64和Ser221处，与底物的结合部位在
Ser125、Leu126 和 Gly127 处。具有底物专一性，
最敏感的底物是血浆纤溶酶的底物，对凝血酶底物
和激肽释放酶底物也有一定作用，说明纳豆激酶有
其特异的蛋白水解作用和识别位点[33-35]。纳豆激酶
对纤维蛋白尤其是交联形式的纤维蛋白很敏感，作
为一种丝氨酸蛋白酶，可将交联纤维蛋白直接水解
成小肽和氨基酸发挥溶栓作用。研究表明纳豆激酶
的纤溶活性是纤维蛋白溶酶的4倍[36,37]。体外实验
中，把酶提取液滴加到纤维蛋白平板上，短时间内
即可出现透明的溶解圈，溶栓效果显著；体内实验
中，纳豆激酶对兔血液凝固系统的影响，显示纳豆
激酶显著降低兔血液中纤维蛋白原含量，表明其有
直接降解血栓的作用。纳豆激酶同时还可促进血管
内皮细胞产生组织型纤溶酶原激活剂(t-PA)，t-PA
催化纤溶酶原转变成纤溶酶，以使积累的纤维蛋白
或血栓溶解[38]。
2.3　血小板聚集抑制剂
在血液凝固过程中，血小板提供的富含丝氨酸
磷脂蛋白，使得凝血过程中的一系列反应得以进
行。它对凝血因子和 Ca 2+ 有较强的亲和力，为凝
血酶原的激活提供了极为有利的条件，促进血液进
一步凝固。
759第8期 顾　峰，等：抗凝血蛋白的抗凝溶栓机制
RGD肽是一种血小板膜糖蛋白GPⅡ b/IIIa 受
体拮抗剂，是含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-
Gly-Asp)序列的短肽，是细胞外基质和血液中多种
粘附蛋白所共有的细胞粘附识别位点[39]。血小板膜
糖蛋白GP IIb/IIIa复合物在血小板活化后形成黏附
分子受体，其能识别纤维蛋白原配体上的RGD序列
而与纤维蛋白原结合，是血小板聚集和血栓形成的
最后共同通路。利用RGD 肽竞争性地阻断GP IIb/
IIIa 与纤维蛋白原的结合，从而抑制血小板的聚
集，是防治血栓性疾病的一种有效手段。RG D 肽
临床上显示了良好的抗血小板活性。RGD 肽只有三
个氨基酸，非常容易在体内降解，所以一般人们都
将其与其他多肽相互融合以发挥其强大功能。国内
通过基因工程合成的含RGD 多肽也具有显著的抗血
小板聚集作用[40,41]。1991 年，Church 等[40]用化学
合成的方法将RGD序列与hirudin53-64 进行连接，
得到嵌合肽RGD-hirudin53-64，其中hirudin53-64即
水蛭素C末12肽(hirugen)，为水蛭素最小的活性单
位。结果表明，嵌合肽具有抗凝和血小板功能[42]。
3　展望
传统止血中药的研究已经有了几千年的历史，
但抗凝溶栓蛋白的临床应用才几十年。大自然中存
在着大量的抗凝溶栓活性物质，但提取的工艺复
杂，成本高昂，原料来源有限，所以通过分子生
物学与基因工程技术的手段来获得这些活性物质显
得尤为重要。目前为止，蛋白药物研究者已经从水
蛭、蚯蚓、毒蛇等生物体内克隆出很多抗凝溶栓蛋
白的 cDNA，进行了生物表达和活性检测，并且很
多重组多功能蛋白也被成功的表达。理想的抗凝溶
栓药物应该具有安全有效、特异性强、半衰期长、
复发率低、无出血等副反应、价格合理等特点，相
信随着分子生物学与基因工程技术的不断完善，会
有更多安全有效的抗凝溶栓重组蛋白，新型抗凝溶
栓蛋白药物的开发和研制有着很大的空间和潜力。
[参　考　文　献]
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