研究表明，水蛭發揮藥效的物質基礎是其體內的天然水蛭素。水蛭素是由65—66個氨基酸組成的小分子蛋白質（多肽），僅存于吸血水蛭頭部的唾液腺及其所分泌的唾液中，其軀體的其它部位都是不含水蛭素。

天然水蛭素對凝血酶有極強的抑制作用，是迄今為止所發現最強的凝血酶天然特異抑制劑，能有效調理三高、糖尿病、痛風，防治心腦血管疾病。

水蛭素與水蛭粉雖只有一字之差，但天然水蛭素活性遠高于水蛭粉，抗凝溶栓的效果更好，并且沒有重金屬含量超標的隱患，還不會導致出血毒副作用，使用更加安全 。

重組水蛭素是以天然水蛭素為參考的基因重組產物。20世紀80年代，隨著分子生物學與基因工程技術的發展，開始采用 DNA 重組技術生產重組水蛭素（ recombinanthirudin )供藥理研究及臨床實驗。近年來，我國基因重組水蛭素也取得了令人矚目的成果，但目前還未上市。

目前，重組水蛭素有多種變體，主要為 HV1、 HV2、HV3 3 種類型。重組水蛭素雖然在氨基酸序列和結構上與天然水蛭素極其相似，但在63位酪氨酸殘基未硫酸化，這就使得其對凝血酶的作用明顯降低，僅是天然水蛭素的1/10。此外， 重組水蛭素比天然水蛭素半衰期短，更容易引起出血副作用。

綜合比較，我們不難發現天然水蛭素更具優勢，不管功效還是作用上都遠遠超過水蛭粉和重組水蛭素。因此，條件允許的情況下，可首選天然水蛭素。