水蛭素是水蛭及其唾液腺中已提取出多種活性成分中活性最顯著并且研究得最多的一種成分，它 是由65—66個(gè)氨基酸組成的小分子蛋白質(zhì)（多肽）。水蛭素對(duì)凝 血酶有極強(qiáng)的抑制作用，是迄今為止所發(fā)現(xiàn)最強(qiáng)的凝血酶天然特異抑制劑。

抗凝血的作用
水蛭素對(duì)凝血酶的抑制作用有著高度特異與高效性，可直接抑制凝血酶，阻礙凝血酶的蛋白水解功能，故有抗凝血作用。與肝素相比，水蛭素用量少，不會(huì)引起出血，不依賴于內(nèi)源性輔助因子。
抗血栓的作用
改善微循環(huán)、促進(jìn)新陳代謝的作用
急性腦出血的血腫吸收，減輕腦組織周 圍炎癥反應(yīng)及水腫，緩解顱內(nèi)壓升高，改善局部循環(huán)， 有利于神經(jīng)功能的恢復(fù);對(duì)耳局部的實(shí)驗(yàn)性血腫也有 促進(jìn)吸收作用。
改善膽固醇和甘油三酯的作用
水蛭對(duì)實(shí)驗(yàn)性高脂血癥的膽固醇和甘油三酯有明顯降低作用。 水蛭素對(duì)腫瘤細(xì)胞有抑制作用，對(duì)肝癌生長(zhǎng)有一定的抑制作用。 由于水蛭有高抗凝作用，因而有利于抗癌藥及免疫活性細(xì)胞浸 入癌組織殺傷癌細(xì)胞。
對(duì)抗心肌缺血、心率失常的作用
其水提液對(duì)急性心肌缺血和心律不齊有明顯的對(duì)抗作用;水蛭素腹 腔注射可增加營(yíng)養(yǎng)性血流量。 水蛭液靜注可促進(jìn)、減少房顫及周圍炎癥反應(yīng)，對(duì)皮下血腫的實(shí)驗(yàn)也有相似的結(jié)果。
對(duì)糖尿病及其并發(fā)癥的作用
胰島素抵抗普遍存在于Il型糖尿病患者中，幾乎占90%以上。水蛭 素可作為胰島素增敏劑，能增強(qiáng)機(jī)體對(duì)自身胰島素的敏感性，是自 身的胰島素得以復(fù)活而充分發(fā)揮作用，使血糖下降； 糖尿病會(huì)破壞所有血管壁，產(chǎn)生炎性反應(yīng)，形成血栓，導(dǎo)致眼睛、 腎、下肢壞死等。水蛭素可以減少血管壁炎性反應(yīng)，防止血栓形成。

天然水蛭素是一條含65或66 個(gè)氨基酸殘基組成的單鏈多肽，分子質(zhì)量為 7 kD，其N 末端有3對(duì)二硫鍵(Cys6-Cysl4，Cys16-Cys28，Cys32-Cys39)，使肽鏈繞疊成密集形核心環(huán)肽結(jié)構(gòu)，對(duì)蛋白結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用。其N 末端含活性中心，能識(shí)別底物—凝血酶堿性氨基酸富集位點(diǎn)，并與之結(jié)合。C 末端富含酸性氨基酸殘基，最后9個(gè)氨基酸中有6個(gè)為酸性氨基酸。天然水蛭素第 63 位的酪氨酸殘基被硫酸化，而重組水蛭素沒(méi)有這個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)，因此后者抗凝比活性有所下降。水蛭素肽鏈中部有一個(gè)由 Pro-Lys-Pro 組成的特殊序列，不被一般蛋白酶降解，這有助于維持水蛭素分子的穩(wěn)定性并引導(dǎo)水蛭素分子以正確的方向與凝血酶分子結(jié)合。

動(dòng)物研究表明，大鼠口服熒光標(biāo)記水蛭素(FITC-rHV2)1h后血濃度達(dá)峰值，2～3 h逐漸降低,尿濃度大于血濃度。水蛭素口服吸收效果不佳，生物利用度低，氣管內(nèi)灌注僅少許吸收，但皮下注射吸收良好。主要經(jīng)腎排泄。靜脈注射分布半衰期為15～20 min，清除半衰期約為1～2 h。分別皮下注射重組水蛭素CGP39393 0.1、0.2、0.3和0.4 mg/kg，0.5 h后部分凝血酶原活化時(shí)間(APTT)延長(zhǎng)值達(dá)高峰，24 h后基本恢復(fù)。

水蛭素能抑制多種腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增值。提前給予水蛭素可抑制A549 人非小細(xì)胞肺癌和 MDAMB231 人乳腺癌細(xì)胞在裸鼠植入和生長(zhǎng)，但并不抑制腫瘤接種 4~8 d 后的腫瘤植入和生長(zhǎng)。水蛭素能延長(zhǎng)尾靜脈注射 A549 腫瘤細(xì) 胞 的實(shí)驗(yàn)性肺轉(zhuǎn)移模型小鼠的存活期，抑 制B16F10 黑色素瘤細(xì)胞和 4T1 乳腺癌細(xì)胞在同源基因小鼠上的腫瘤植入和生長(zhǎng)，能誘導(dǎo) B16F10 黑色素瘤細(xì)胞和 4T1 乳腺癌細(xì)胞腫瘤結(jié)節(jié)壞死。水蛭素能減少綠色熒光蛋白（GFP）標(biāo)簽的 B16F10 移植腫瘤細(xì)胞進(jìn)入血液，減少自發(fā)性轉(zhuǎn)移模型肺部結(jié)節(jié)數(shù)。研究者比較了水蛭素治療的 TRAMP 小鼠和 PBS 處理的小鼠，使用 ki-67 染色法監(jiān)測(cè)細(xì)胞增值情況，顯示水蛭素抑制 TRAMP 小鼠 （C57BL/6 and C57BL/6FVB）的前列腺癌的生長(zhǎng)，腫瘤體積、腫瘤百分比和前列腺腫瘤的重量都分別下降，前列腺癌的發(fā)生率也降低，證明水蛭素對(duì)腫瘤浸潤(rùn)有良好的拮抗作用，對(duì)腫瘤有絲分裂也有抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，水蛭素能減少肺癌病人支氣管肺泡灌洗液誘導(dǎo)的 MCF-7、A-431、Sk-Mel-28 等腫瘤細(xì)胞的增值；使用水蛭素治療，最初治療組小鼠肺部腫瘤數(shù)量與對(duì)照組是一樣的，但腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散及隨后的駐留在抗凝小鼠肺部明顯被抑制。因此，水蛭素預(yù)處理后腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和增值被抑制，已經(jīng)形成的腫瘤使用水蛭素后也能被抑制。