水蛭素(Hirudin)是水蛭(Leech)及其唾液腺中已提取出多种活性成分中活性最显著并且研究得最多的一种成分，它是由65—66个氨基酸组成的小分子蛋白质(多肽)。水蛭含有丰富的水蛭素[1] ，水蛭素对凝血酶有极强的抑制作用，是迄今为止所发现最强的凝血酶天然特异抑制剂。
动物试验与临床研究表明，水蛭素能高效抗凝血、抗血栓形成，以及阻止凝血酶催化的凝血因子活化和血小板反应等进一步血瘀现象。此外，它还能抑制凝血酶诱导的成纤维细胞的增殖和凝血酶对内皮细胞的刺激。与肝素相比，它不仅用量少，不会引起出血，也不依赖于内源性辅助因子；而肝素则有引起出血的危险，在弥漫性血管内凝血的发病过程中抗凝血酶III往往减少，这将限制肝素的疗效，采用水蛭会有较好的效果。
优点
第一，水蛭素与水蛭肽抑制凝血酶的反应不需要抗凝血酶Ⅲ(AT—Ⅲ)作为辅助因子，使其抗凝作用与量效关系更吻合，而且可在缺乏抗凝血酶Ⅲ的病人(如弥漫性血管内凝血)中使用。
第二，肝素不能灭活结和于血栓上的凝血酶。而水蛭素与水蛭肽则对循环中的和结合于血栓上的凝血酶都可以抑制。
第三，肝素会被激活的血小板释放的血小板因子4(PTF4)或富含组氨基酸的糖蛋白等结合，水蛭素与水蛭肽则不受这些因素的影响。
第四，水蛭素与水蛭肽用于抗血栓治疗，出血副作用较小，且无过敏反应和免疫原性无毒反应。
天然水蛭素是由65或66个氨基酸残基组成的单链多肽，分子量约为7 000，能在极端的pH和热条件下稳定存在。水蛭素的形状类似蝌蚪，蝌蚪头部是多肽的N端，富含半胱氨酸(cys)，半胱氨酸间相互作用形成3个二硫键(Cys6-Cys14，Cys16-Cys28，Cys22-Cys39)。使N末端结构紧密;蝌蚪尾部是含有多个酸性氨基酸和一个被磺酸化的酪氨酸(Tyr63)的多肽C末端。凝血酶(thrombin)是血液凝固和止血过程中的中心酶，它不但能剪切纤维蛋白原，将纤维蛋白原转化为纤维蛋白;还能激活其它的凝固血液的酶类，如凝血因子Ⅴ、Ⅷ、ⅩⅢ和抗凝血酶蛋白C(Fenton，1981)等。凝血酶与大分子底物的相互作用取决于三个不同的区域:催化反应位点的初级结合位C(Magnusen，1971)，邻近催化位点的非极性结合位点AB(Brlinr and Shen，1977;Sonder and Fenton，1984)和负责凝血酶与纤维蛋白原专一性作用的阴离子结合位点(识别位点)R(Fenton et al.1989;Henriksen and Mann，1988)。水蛭素的N端能封阻凝血酶的活性位点，其疏水结构域与凝血酶的非极性结合位点(AB)互补，该非极性结合位点靠近凝血酶的催化中心。水蛭素C末端有6个酸性氨酸，能与带正电的凝血酶识别位点形成许多离子键。N端、C端两个功能域以协同的方式结合到凝血酶上，在凝血酶的活性部位形成一个帽子，阻止底物的结合。
为了更好地了解水蛭素结构对性能的影响，人们对于水蛭素的N端、C端和各位点做了大量研究，得出许多结论，为水蛭肽的设计打了坚实的理论基础。各种研究表明水蛭素C末端的10个氨基酸是必需的最小结构，C末端的最佳大小至少是12个氨基酸(Hir54-65)，在这一序列中每个氨基酸都非常重要。几个疏水残基和酸性残基对于维持水蛭素C末端的功能非常重要。
