肝素抗凝的主要作用機制是增強抗凝血酶Ⅲ的活性
肝素增強了抗凝血酶Ⅲ活性數百倍。
肝素影響凝血過程的許多環節。
⑴抑制凝血酶原激酶的形成：（增強了抗凝血酶Ⅲ活性數百倍）
①肝素與抗凝血酶Ⅲ（AT-Ⅲ）結合，形成肝素AT-Ⅲ復合物；
②AT-Ⅲ是一種絲氨酸蛋白酶抑制劑，對具有絲氨酸蛋白酶活性的凝血因子，如因子Ⅻa、Ⅺa和Ⅹa等滅活；
③肝素是與AT-Ⅲ的δ氨基賴氨酸殘基結合成復合物，加速其對凝血因子的滅活作用，從而抑制凝血酶原激酶的形成，并能對抗已形成的凝血酶原激酶的作用。
⑵干擾凝血酶的作用：小劑量肝素與AT-Ⅲ結合后即使AT-Ⅲ的反應部位（精氨酸殘基）更易與凝血酶的活性中心（絲氨酸殘基）結合成穩定的凝血酶－抗凝血酶復合物，從而滅活凝血酶，抑制纖維蛋白原轉變為纖維蛋白。
⑶干擾凝血酶對因子ⅩⅢ的激活，影響非溶性纖維蛋白的形成；阻止凝血酶對因子Ⅷ和Ⅴ的正常激活。⑷防止血小板的聚集和破壞：肝素能阻止血小板的粘附和聚集，從而防止血小板崩解而釋放血小板第3因子及5-羥色胺。肝素的抗凝作用與其分子中具有強陰電荷的硫酸根有關。當硫酸基團被水解或被帶有強陽電荷的魚精蛋白中和后，迅即失去抗凝活力。
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