來自Whitmania pigra的抗凝肽LR可改善腦缺血-再灌注損傷
《Brain Research》:Anticoagulant peptide LR from Whitmania pigra ameliorates cerebral ischemia–reperfusion injury
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時間:2026年02月28日
來源:Brain Research 2.6
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缺血性腦卒中治療中,水蛭肽(LR)通過抑制凝血酶、促進纖溶及改善腦灌注發揮神經保護作用,低劑量組(40 mg/kg)療效與高劑量相當且安全性更優,為開發新型抗血栓藥物提供依據。
劉冉|江新燕|王子婷|黃向宇|馬雅舒|白爾娜·努爾邁邁提|張曉|董瑞娟|張玉婷|袁瑞娟|彭偉
北京中醫藥大學中醫學院,中國北京102488
摘要
背景
缺血性中風(IS)是全球導致死亡和殘疾的主要原因之一。高凝狀態和血栓形成在其發病機制中起著關鍵作用。水蛭提取的肽類物質,尤其是從Whitmania pigra中獲得的肽類,顯示出潛在的抗血栓和神經保護作用。本研究旨在探討水蛭肽在腦缺血/再灌注損傷大鼠模型中的治療效果及其作用機制。
方法
成年雄性Sprague-Dawley大鼠接受大腦中動脈阻塞后進行再灌注處理,以建立IS模型。大鼠分別接受低劑量或高劑量的水蛭肽、依達拉酮(作為陽性對照)或生理鹽水。通過行為評估、梗死體積測量、激光散斑成像檢測腦灌注情況,并進行組織病理學分析。同時分析血液流變學和凝血參數。此外,還使用ELISA方法檢測凝血酶水平和纖溶因子。通過溶血情況和對主要器官的組織學評估來評估生物安全性。
結果
水蛭肽顯著減少了梗死體積,改善了神經功能評分,增強了腦灌注,并保護了腦組織結構。它有效抑制了凝血酶的表達,改善了凝血功能,減少了紅細胞聚集,并促進了纖溶活性。體外實驗表明,該肽具有針對凝血酶的抗凝作用和纖溶特性。低劑量治療的效果與高劑量相當或更優,且安全性更高。未觀察到明顯的毒性或溶血現象。
結論
來自Whitmania pigra的水蛭肽通過抗凝和纖溶作用,在腦缺血/再灌注損傷中發揮神經保護作用。這些發現支持其作為IS治療新候選物的潛力。
引言
中風是全球第二大死亡原因,也是中國的主要死亡原因之一,其中缺血性中風(IS)是最常見的類型(Wang等人,2020年)。IS的診斷和治療高度依賴于時間,但血管再通率仍然較低,超過92%的非溶栓患者缺乏有效的藥物選擇(Tsivgoulis等人,2020年)。因此,迫切需要開發適用于更廣泛非溶栓人群的療法。高凝狀態和血栓形成是IS的核心病理特征(Maino等人,2015年),抗凝治療對于防止病情進展和改善腦循環至關重要(Powers等人,2019年)。盡管UFH和LMWH能有效抑制血栓形成,但長期使用可能導致出血和骨質疏松,限制了其在慢性疾病中的臨床應用(Signorelli等人,2019年;Hawkins和Evans,2005年)。盡管現代再灌注療法能夠實現較高的血管再通率,但仍有相當比例的缺血性中風患者在成功再通后無法恢復有效的微血管灌注,這種現象通常被稱為無灌注或無效再灌注,與不良臨床結果相關(Sun等人,2024年;Hu等人,2023年)。從病理生理學角度來看,這種無效的再灌注與持續的微血管阻塞、內皮功能障礙以及下游微循環紊亂有關,而這些問題僅通過恢復大血管通暢性無法解決(Liu等人,2026年)。這些限制促使人們越來越關注更安全、更溫和且天然來源的抗凝和抗血栓藥物。
中醫在預防和治療中風方面有著悠久的歷史和驗證過的療效。例如,中藥方劑通心絡已被證明能改善急性缺血性中風患者的功能恢復,并在大鼠模型中顯示出神經保護作用(Fan等人,2024年;Dong等人,2024年;Cheng等人,2014年)。根據中醫理論,IS的根本發病機制是“腦側支阻塞”,而出血性中風則主要與“腦側支血液溢出”有關。在整個中風過程中,“血瘀”被認為是核心病理機制,并被視為許多疾病的基本原因(Wang,2017年)。中醫認為,心氣失調會導致血流異常,表現為出血、淤血、血栓形成和微血栓等全身性血液疾。╖hang等人,2023年)。因此,促進血液循環和消除血瘀的治療原則適用于中風管理的所有階段(Wang等人,2020年)。
中醫中的動物源性藥材因其強大的藥理作用和能夠直接作用于病變部位而受到重視,并廣泛應用于心血管和腦血管疾病的治療(Liu等人,2016年)。水蛭(Shuizhi)傳統上用于“破血瘀、通側支”,是PBCRBS方劑的關鍵成分,在治療此類疾病方面顯示出顯著優勢(Wang等人,2018年;Liu等人,2018年;Yu等人,2021年),F代研究表明,水蛭提取物具有抗凝、抗血栓、抗炎和纖溶活性,使其成為動物源性藥物中的代表性抗凝劑(Li等人,2022年)。在中國,許多心血管藥物都是從水蛭中提取的。歷史上,水蛭在1825年至1850年間在歐洲被廣泛使用(Petrauskien?等人,2009年),自1963年被列入《中國藥典》以來,其臨床重要性一直未減(中國藥典委員會,1963年)。常用的水蛭種類包括Whitmania pigra、Hirudo nipponica、Whitmania acranulata和Poecilobdella manillensis等約680種(Lynggaard等人,2022年;Sket和Trontelj,2008年)。
水蛭提取的藥物成分復雜,包含多種活性成分,其中肽類是主要的生物活性物質。從吸血水蛭唾液中首次純化的hirudin是最強的天然凝血酶抑制劑之一(Nowak和Bucha,1994年)。水蛭的血液激活作用與其生物學特性密切相關;在進食過程中,水蛭會分泌抗凝物質,進化過程使它們具備了豐富的抗凝因子系統(Baskova和Zavalova,2001年;Babenko等人,2020年),F代研究表明,肽類可以抑制凝血因子,延長凝血時間,減少血小板聚集,并改善腦循環(Zhang等人,2022年)。在中醫中,Whitmania pigra是最常用的水蛭種類,雖然它不吸血且不含hirudin(Tong等人,2022年),但仍表現出顯著的抗凝和血液流變調節作用(Kui等人,2024年)。有證據表明,它可能含有具有獨特結構和機制的新抗凝肽(Zheng等人,2015年;Yuan等人,2023年)。因此,系統地鑒定這些肽類并闡明其作用機制將有助于闡明其血液激活作用的物質基礎,并支持基于中醫的創新抗中風藥物的開發。
近年來,肽類因其高特異性、良好的安全性和結構多樣性而被越來越多地認為是藥物發現的寶貴資源。新興研究將肽類視為下一代治療的“寶庫”,特別是在心血管和神經系統疾病領域(Ru等人,2025年;Wang等人,2025年;Wu等人,2024年)。此外,一些生物活性肽在腦損傷和缺血性中風模型中顯示出良好的神經保護效果,能夠減輕炎癥、調節凝血級聯反應并改善微循環功能(Li等人,2023年;Yin等人,2022年)。這些進展共同強調了基于肽類的治療的轉化潛力,進一步支持了探索從Whitmania pigra中提取的抗凝肽作為中風干預新候選物的合理性。
在我們之前的研究中,我們研究了不產生hirudin的非吸血水蛭Whitmania pigra,并通過仿生酶解方法構建了一個肽庫。通過分子對接和分子動力學模擬,我們確定了LR(LRELEDALEQER)作為潛在的凝血酶結合肽。結果表明,LR顯著延長了PT和TT時間,直接抑制了凝血酶的酶活性,并主要與Exosite II區域相互作用,與Arg101和Arg233等關鍵殘基形成穩定結合。這些發現表明,LR通過非共價構象調節而非直接催化位點阻斷來抑制凝血酶活性。在健康大鼠和急性血瘀模型中的體內實驗進一步證實了其在非缺血條件下的抗凝和降低粘度作用。劑量-反應分析顯示,5 mg/mL的劑量即可改善血液流變學參數,更高劑量并未增強其效果;因此,本研究中選擇40 mg/kg和20 mg/kg作為給藥劑量(Hua等人,2025年)。
在此基礎上,本研究使用MCAO/R大鼠模型系統評估了LR在缺血性中風中的治療效果,旨在評估其作為基于肽類的中風治療候選物的潛力,并闡明其作用機制。
材料與設備
來自Whitmania pigra的抗凝肽LR由GL Biochem Ltd.(中國上海)合成。凝血檢測使用的是CS-2500全自動凝血分析儀(Siemens Healthcare Diagnostics,德國)。超濾管購自Millipore(美國馬薩諸塞州Billerica)。依達拉酮注射液由中國國家醫藥集團國瑞藥業有限公司(中國上海)提供。MCAO手術縫合線(A4,250–280 g)購自XINONG
通過SPR篩選鑒定來自Whitmania pigra的凝血酶結合肽LR
在我們之前的研究中,我們構建了一個來自Whitmania pigra的肽庫(Hua等人,2025年)。為了鑒定針對凝血酶的抗凝候選肽,我們利用分子對接和動力學模擬篩選了與凝血酶具有高結合親和力的肽。在篩選結果中,選擇了一種序列為LRELEDALEQER的肽(以下簡稱LR肽)進行進一步研究。該肽富含酸性殘基,并具有獨特的空間結構
討論
缺血性中風仍然是全球導致死亡和殘疾的主要原因之一,其亞急性恢復期以持續的腦灌注不足和進行性的神經血管損傷為特征。在此階段,高凝狀態、微循環阻塞和持續的內皮功能障礙進一步加劇了初始缺血損傷引發的繼發性神經元損傷。在中醫理論中,“血瘀”被認為是核心病理機制
結論
LR肽在缺血性中風大鼠模型中表現出顯著的神經保護作用。憑借其明顯的抗凝和纖溶特性,它有效改善了腦灌注,減輕了缺血-再灌注損傷,并顯示出良好的生物安全性。中等劑量即可提供穩定的治療效果,支持其作為安全應用的可行性?傮w而言,這些優勢使LR肽成為預防和治療缺血性中風的有希望的抗凝候選物
資助
本研究得到了以下資助:國家自然科學基金(編號82173955)。北京中醫藥大學重點項目:領導選拔與任命(2024-JYB-JBZD-063)。國家中醫藥管理局高水平重點學科建設項目(項目編號zyyzdxk-2023262)。北京中醫藥大學啟黃英才計劃(項目編號BUCM-2023KYBJRC-008)。
數據和材料的可用性
相關數據可應要求向通訊作者獲取。CRediT作者貢獻聲明
劉冉:寫作 – 審稿與編輯,撰寫原始稿件,軟件使用,項目管理,方法學研究,數據分析,概念化。江新燕:數據可視化,驗證,軟件使用,資源提供。王子婷:數據可視化,驗證,軟件使用,資源提供。黃向宇:軟件使用,資源提供,項目管理。馬雅舒:軟件使用,資源提供,項目管理。白爾娜·努爾邁邁提:方法學研究,數據分析。張曉:寫作 – 審稿與倫理批準和參與同意
本研究方案和知情同意書已獲得北京中醫藥大學實驗動物倫理委員會的批準(BUCM-1-2025032501-1021)。利益沖突聲明
作者聲明沒有已知的財務利益或個人關系可能影響本文所述的工作。
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