1、擴張腦動脈，改善缺血腦組織血供和氧供
人們對腦缺血的病理生理進行了深入研究,并提出了多種學說，但迄今為止沒有一種機制能完全闡明腦缺血的損傷機制。現認為參與腦缺血損傷的分子機制有興奮性氨基酸的釋放、鈣離子穩態失衡、自由基的形成、蛋白酶的激活及NO的介導作用等。
NO在腦缺血損害中所起的作用一直是研究的熱點。NO具有神經保護和神經毒素雙重作用。認為NO的雙重作用與其產生來源有關，NO由NOS 催化底物L -精氨酸合成。NOS 可分為結構型(cNOS) 和誘導型(iNOS) ,cNOS 包括內皮源性(eNOS) 和神經源性(nNOS) 。實驗證明,源于iNOS和nNOS過度表達所形成的NO有神經毒性,而源于eNOS所產生的NO卻有神經保護作用。所以能通過上調eNOS來增加NO的藥物能起神經保護作用。
B1R和B2R是特殊的可調節的G蛋白耦聯受體，已證實它們在內皮細胞中的細胞信號轉導通路相同。當激肽與B1 R或B2 R結合后，受體胞內端耦聯的G蛋白激活磷酸酯酶C(PLC)激活,PLC進一步水解4，5－二磷酸肌醇（IP3），IP3彌散到胞漿中與肌漿網中IP3受體結合，引起貯庫中Ca2+釋放，細胞外Ca2+內流，使細胞內Ca2+增加，最后激活eNOS,產生NO。胞內Ca2+增加還激活磷脂酶A2（PLA2），誘生PGI2。Lamontagne，Be´；lichard 等指出des-Arg_-BK擴血管作用至少部分由NO介導，PG似乎不重要。激肽擴張腦動脈的作用部分來自NO的釋放。
急性中風病人在缺血發作起始后8天期間外周循環中胰激肽升高。Simone等研究顯示：22例較大梗死灶的大腦中動脈閉塞患者較14例正常成人，其組織激肽釋放酶濃度呈升高趨勢，胰激肽濃度升高。這些都說明在缺血腦組織中，組織激肽釋放酶和胰激肽激活。胰激肽具有明顯的擴張血管作用。胰激肽及其代謝物des-Arg_-kallidin能分別與B2R,B1R結合并釋放NO，擴張腦動脈。在正常人和動物，擴血管作用主要由B2R介導；而在炎癥或缺血等損傷情況下，主要由新表達的B1R介導擴血管作用。如在病理情況下，B1R顯示出比B2R更明顯的擴張冠脈的作用。
在急性腦梗死等缺血性損傷時，缺血部位血管細胞被誘導生成B1R，此時激肽即與B1R結合擴張缺血區腦組織的動脈血管，從而改善缺血腦組織血供和氧供。
2、促進缺血腦組織的新生血管的生成
在外周血管病的病人和動物模型中顯示激肽釋放酶－激肽系統（KALLIKREINKININ SYSTEM ,KKS）上調，激肽釋放酶－激肽系統（KALLIKREINKININ SYSTEM ,KKS）在心肌/四肢缺血性疾病中的促進新生血管形成和抑制細胞凋亡中起重要作用。有理論認為，激肽通過增強血管形成對缺血組織存在長時間的保護作用。局部轉導HTK基因能引起該區血管生成和促進組織恢復。活體實驗表明，HTK 基因轉導能促進兔角膜新生血管的生成和毛細血管增生。有研究表明，低劑量（106 PFU）的ad. htk 轉導入小鼠能促進四肢肌肉毛細血管、動脈的生長，107 PFU的ad.htk可使微血管進一步擴張。對鏈脲霉素引起的糖尿病小鼠，局部予KLK能使其后肢骨骼肌微血管減少的進程中止。這一作用是通過抑制凋亡，促進血管再生來實現的。運用組織激肽釋放酶抑制劑KLK結合蛋白抑制KLK后，可觀察到其抑制毛細血管內皮的增值并誘導其凋亡，最終抑制新生血管的形成。
在體外研究中發現，激肽通過IP3-AKt/蛋白激酶B(即IP3-AKt－B)或鈣調蛋白途徑激活內皮一氧化氮合酶（eNOS），從而使血管內皮生長因子受體通過eNOS介導引起基質層內皮細胞形成。體內研究表明，AKt－B和eNOS與ad.htk引起的新生血管形成通路是功能相關的。ad.htk誘導生成的激肽與血管內皮生長因子A共同發揮以下作用：誘發血管生成，產生NO，舒張血管。
藥理學研究表明：B1R在毛細血管增殖方面起作。B1R在缺血性損傷中不僅直接調解內皮細胞的生長和存活（激肽能有效吸引白細胞，白細胞是產生內皮細胞生長因子需要的），還能通過增加血管外血漿蛋白的滲出來參與缺血后新生血管的生成（這些蛋白為血管形成提供臨時支架）。新近有研究表明：遺傳性B1R缺乏則修復性的新生血管就不能形成。所以，B1R在促進缺血組織的新生血管的生成中起重要作用。
在急性腦缺血和細胞損傷時，缺血部位細胞B1R表達上調，組織激肽釋放酶通過代謝產物des-Arg_-kallidin與B1R結合，并進一步通過IP3-AKt－B或鈣調蛋白途徑激活內皮一氧化氮合酶（eNOS），從而促進缺血腦組織的新生血管的生成。
3、促進神經膠質細胞遷移和抑制細胞凋亡，減少炎癥細胞的侵潤
不同的動物模型都表明組織激肽釋放酶（KLK）通過抑制細胞凋亡和炎癥細胞侵潤來減少心腎腦等器官損傷。Julie Chao和 Lee Chao在阻斷大腦中動脈（MCAO）造成大鼠局部腦缺血的模型中，將ad.htk導入腦室后，能明顯減少缺血誘導的神經功能損傷，縮小腦梗死面積，促進神經膠質細胞存活和遷移至缺血性半影區和中心，減少神經細胞和神經膠質細胞的凋亡，炎癥細胞的侵潤，促進新生血管生成和神經細胞再生，從而提高了存活率。腦MCAO后靜脈持續微泵輸入人組織激肽釋放酶對缺血再灌注引起的行動障礙等神經功能恢復有直接作用。
MCAO引起的腦缺血再灌注破壞了血腦屏障，KLK基因或蛋白可通過血腦屏障進入腦缺血損傷區，進而發揮神經保護作用。形態學分析顯示：KLK基因轉導增強了存活率，促進神經膠質細胞遷移至缺血性半影區和中心。KLK基因導入后細胞存活率提高與與升高腦中NO水平和phospho-Akt,Bcl-2水平，減少半胱天冬酶－3活化，降低NAD(P)H氧化酶活性，抑制超氧化物產生有關。這說明KLK基因或蛋白轉入對腦缺血性損傷的保護作用不依賴于其擴血管，降血壓作用，而是通過以下途徑：促進神經膠質細胞存活和遷移，通過抑制氧化應激和抑制Akt-Bcl-2信號轉導通路來抑制凋亡。
研究顯示激肽在細胞遷移和凋亡方面的效應能被B2 R拮抗劑艾替班特阻滯，表明B2 R介導這些作用，B2 R在保護缺血腦卒中的作用同時也在B2 R缺陷鼠中得以證實。B2 R缺陷鼠在缺血再灌注（I/R）損傷后比野生型鼠表現出更明顯的梗死范圍和凋亡，更嚴重的行動障礙。它們在缺血第1天白細胞聚集比野生型鼠減少，但在缺血第3天白細胞聚集比野生型鼠多。有研究顯示早期（腦缺血0.25 h～6.25 h）用B2 R拮抗劑可通過抑制水腫形成來減弱一過性腦缺血損傷。以上表明B2R有雙重的效應：缺血早期促進炎癥細胞的侵潤，引起血管滲透性增加，但晚期通過促進Akt磷酸化，降低NAD(P)H氧化酶活性，抑制超氧化物起神經保護作用。
4、拮抗血管損傷，抑制動脈肥厚
Murakami等在給行血管球囊成形術后鼠左頸總動脈局部轉導KLK基因后，動脈內膜/中膜比值明顯比對照組低，這一作用被NOS抑制劑L-NAME拮抗，說明它是NO依賴性的。Emanueli等在鼠動脈重構模型中，發現全身給KLK基因通過改變血管剪切應力來減少新內膜形成。zhang等在高鹽飲食引起的鼠高血壓腦出血模型中轉導KLK基因后，顯著緩解高血壓，抑制動脈肥厚，減輕腦血腫，正是通過以上作用，組織激肽釋放酶在高血壓腦出血中起到了重要保護作用，從而使動物死亡率下降。
