LDH: TOIMINNOT, MÄÄRITYS, REAKTIO, NORMAALIARVOT - BIOLOGIA - 2025

Laktaattidehydrogenaasi, maitohappo, laktaattidehydrogenaasi NAD-riippuvaisia tai yksinkertaisesti LDH on entsyymi, joka kuuluu ryhmään oksidoreduktaasit on käytännöllisesti katsoen kaikissa eläin- kudoksista, kasvit ja monet mikro-organismit, kuten bakteerit, hiiva, ja Archaea.

Tämän tyyppisiä entsyymejä on merkitty entsyyminimikkeistökomitean numerolla EC 1.1.1.27, ja ne ovat vastuussa reaktiosta, joka muuttaa laktaatin pyruvaatiksi (hapettamalla) ja päinvastoin (pelkistämällä), hapettamalla tai pelkistämällä nikotiinamidiadeniinidinukleotideja (NAD + ja NADH) prosessissa, jota kutsutaan maitohappamiseksi.

Laktaattidehydrogenaasi B: n kiderakenne (Lähde: Bcndoye Wikimedia Commonsin kautta)

Toisin kuin alkoholikäyminen, jota esiintyy vain joissain mikro-organismeissa, kuten hiivassa, ja jossa käytetään glykolyyttistä pyruvaataa etanolin tuotantoon, maitohappokäyminen tapahtuu monissa eri elävien olentojen organismeissa ja kehon kudoksissa.

Tämä tärkeä solujen aineenvaihduntaa edistävä entsyymi kiteytettiin rotan luuston lihaksesta 1940-luvulla, ja tähän mennessä parhaiten karakterisoidut ovat luurankolihakset ja nisäkkäiden sydänkudokset.

"Korkeammissa" eläimissä entsyymi käyttää laktaatin L-isomeeriä (L-laktaattia) pyruvaatin tuotantoon, mutta jotkut "alemmat" eläimet ja bakteerit tuottavat D-laktaattia glykopolyysillä saadusta pyruvaatista.

Laktaattidehydrogenaasi ilmenee yleensä pääasiassa kudoksissa tai soluissa anaerobisissa olosuhteissa (heikosti saatavana veressä), jotka esimerkiksi ihmisillä voivat karakterisoida patologisia tiloja, kuten syöpää, maksa- tai sydänolosuhteita.

Pyruvaatin muuttuminen laktaatiksi on kuitenkin tyypillistä lihaksille harjoituksen aikana ja silmän sarveiskalvossa, joka on hapettunut heikosti.

ominaisuudet

Laktaattidehydrogenaasi palvelee useita toimintoja lukuisissa metaboliareiteissä. Se on herkän tasapainon keskipiste katabolisten ja anabolisten hiilihydraattipolkujen välillä.

Aerobisen glykolyysin aikana pyruvaattia (reitin viimeistä tuotetta sinänsä) voidaan käyttää substraattina pyruvaattidehydrogenaasientsyymikompleksille, jolla se dekarboksyloidaan, vapauttaen asetyyli-CoA-molekyylejä, joita käytetään alavirtaan, aineenvaihdunnallisesti, Krebs-sykli.

Anaerobisessa glykolyysissä päinvastoin glykolyysi viimeisessä vaiheessa tuottaa pyruvaatiota, mutta laktaattidehydrogenaasi käyttää tätä laktaatin ja NAD ^{+: n tuottamiseksi}, mikä palauttaa NAD ^{+: n}, jota käytettiin glyserraldehydin 3 katalysoiman reaktion aikana. fosfaattidehydrogenaasi.

Koska anaerobioosin aikana tärkein energiantuotannon lähde ATP: n muodossa on glykolyysi, laktaattidehydrogenaasilla on keskeinen rooli glykolyyttisen reitin aikaisemmissa vaiheissa tuotetun NADH: n reoksidaatiossa, mikä on välttämätöntä muiden vastaavien entsyymien toiminnalle.

Laktaattidehydrogenaasi osallistuu myös glykogeneesiin, joka tapahtuu kudoksissa, jotka muuttavat laktaatin glykogeeniksi, ja joissakin aerobisissa kudoksissa, kuten sydämessä, laktaatti on polttoaine, joka hapetetaan uudelleen tuottamaan energiaa ja vähentämään voimaa ATP: n ja NAD ⁺, vastaavasti.

Ominaisuudet ja rakenne

Laktaattidehydrogenaasin luonne on useita molekyylimuotoja. Vain eläimissä on määritetty, että laktaattidehydrogenaasiaktiivisuuksia on viisi, kaikki tetrameeriset ja koostuvat olennaisesti kahdentyyppisistä polypeptidiketjuista, jotka tunnetaan H- ja M-alayksiköinä (jotka voivat olla homo- tai heterotetrameerisia).

H-muoto löytyy tyypillisesti sydänkudoksesta, kun taas M-muoto on havaittu luurankoissa. Molemmat ketjut eroavat toisistaan ​​runsauden, aminohappokoostumuksen, kineettisten ominaisuuksien ja rakenneominaisuuksien suhteen.

H- ja M-muodot ovat erilaisten geenien translaation tuote, jotka sijaitsevat mahdollisesti eri kromosomeissa ja jotka ovat myös eri geenien hallinnassa tai säätelyssä. H-muoto on hallitseva kudoksissa, joissa on aerobista metaboliaa, ja M-muoto anaerobisissa kudoksissa.

Toinen nimikkeistötyyppi käyttää kirjaimia A, B ja C erityyppisille entsyymeille sekä nisäkkäissä että linnuissa. Siten, lihas laktaattidehydrogenaasia tunnetaan A ₄, sydämen kuten B- ₄ ja kolmasosa kutsutaan C ₄, joka on spesifinen kivekset.

Näiden isoentsyymien ilmentyminen on säädelty sekä kehityksestä riippuvaista että kudosriippuvaista.

Entsyymi on eristetty eri eläinlähteistä ja on määritetty, että sen tetrameerisen rakenteen keskimääräinen molekyylipaino on noin 140 kDa ja että NADH: n tai NAD ^+: n sitoutumiskohta muodostuu β-taitetusta levystä, joka koostuu kuudesta ketjusta ja 4 alfa-heliksiä.

Päättäväisyys

Spektrofotometrialla

Eläinperäisen laktaattidehydrogenaasiaktiivisuus määritetään spektrofotometrisesti in vitro värinmuutosmittauksilla redox-prosessin avulla, joka tapahtuu pyruvaatin ja laktaatin konversioreaktion aikana.

Mittaukset suoritetaan spektrofotometrillä aallonpituudella 340 nm ja NADH: n muuttuneen NADH: n hapettumisesta tai "häviämisestä" johtuvan optisen tiheyden vähentymisnopeus ^{määritetään}.

Toisin sanoen määritetty reaktio on seuraava:

Pyruvaatti + NADH + H ⁺ → laktaatti + NAD ⁺

Entsymaattinen mittaus on suoritettava entsyymin optimaalisissa olosuhteissa, joissa pH ja substraattien pitoisuus ovat, niin ettei ole olemassa riskiä aliarvioida näytteissä oleva määrä substraattien puutteen tai äärimmäisten happamuus- tai emäksisyysolosuhteiden vuoksi.

Immunohistokemian avulla

Toinen, ehkä jonkin verran nykyaikaisempi menetelmä laktaattidehydrogenaasin esiintymisen määrittämiseksi liittyy immunologisten työkalujen, ts. Vasta-aineiden, käyttöön.

Nämä menetelmät hyödyntävät affiniteettia antigeenin sitoutumisen välillä spesifisesti sitä vastaan ​​muodostetun vasta-aineen kanssa ja ovat erittäin hyödyllisiä entsyymien, kuten LDH: n, läsnäolon tai puuttumisen nopeaan määrittämiseen tietyssä kudoksessa.

Tarkoituksesta riippuen käytettyjen vasta-aineiden on oltava spesifisiä minkä tahansa isoentsyymin tai minkä tahansa proteiinin, jolla on laktaattidehydrogenaasiaktiivisuutta, havaitsemiseksi.

Miksi määrittää laktaattidehydrogenaasi?

Tämän entsyymin määritys suoritetaan eri tarkoituksiin, mutta pääasiassa joidenkin tilojen, mukaan lukien sydäninfarkti ja syöpä, kliiniseen diagnoosiin.

Solutasolla laktaattidehydrogenaasin vapautumista on pidetty yhtenä parametrina nekroottisten tai apoptoottisten prosessien esiintymisen määrittämiseksi, koska plasmakalvo muuttuu läpäiseväksi.

Reaktion tuotteet, joita se katalysoi, voidaan myös määrittää kudoksessa sen määrittämiseksi, onko anaerobinen metabolia vallitseva jostakin tietystä syystä.

reaktio

Kuten alun perin mainittiin, entsyymi laktaattidehydrogenaasi, jonka systemaattinen nimi on (S) -laktaatti: NAD ⁺ dehydrogenaasi, katalysoi laktaatin muuttumista pyruvaatiksi NAD ^{+: sta} riippuvalla tavalla tai päinvastoin, mikä tapahtuu hydridi-ioni (H ^-) pyruvaatista laktaatiksi tai NADH: sta hapettuneeksi pyruvaatiksi.

Laktaattidehydrogenaasin reaktiokaavio ja mekanismi (Lähde: Jazzlw Wikimedia Commonsin kautta)

NAD ^{+: lla} on ADP-yksikkö ja toinen nikotiinihaposta johdettu nukleotidiryhmä, jota kutsutaan myös niasiiniksi tai B3-vitamiiniksi , ja tämä koentsyymi osallistuu moniin reaktioihin, joilla on suuri biologinen merkitys.

On tärkeätä korostaa, että mainitussa reaktiossa tasapaino siirtyy kohti laktaatin puolta ja on osoitettu, että entsyymi kykenee myös hapettamaan muita (S) -2-hydroksimokarboksyylihappoja ja käyttämään, vaikkakin vähemmän tehokkaasti, NADP ⁺: ta substraattina.

Kudokset tuottavat tarkasteltavana olevasta kehon alueesta ja samalla aineenvaihduntaominaisuuksista suhteessa hapen esiintymiseen tai puuttumiseen kudokset eri määrät laktaattia, LDH: n katalysoiman reaktion tuotetta.

Jos otetaan huomioon, esimerkiksi punasolujen (punasolujen), joka ei ole mitokondrioita, jotka voivat metaboloida pyruvaattia tuotetaan glykolyysin aikana CO ₂ ja vedellä, sitten se voidaan sanoa, että nämä ovat tärkeimmät laktaattia tuottavien solujen ihmiskehossa, koska että kaikki pyruvaatti muuttuu laktaatiksi laktaattidehydrogenaasin avulla.

Toisaalta, jos otetaan huomioon maksasolut ja luu-lihassolut, ne ovat vastuussa pienimmän määrän laktaatin tuotannosta, koska se metaboloituu nopeasti.

Normaaliarvot

Laktaattidehydrogenaasipitoisuus veren seerumissa on tuote useiden isoentsyymien ilmentymiselle muun muassa maksassa, sydämessä, luurankoissa, erytrosyyteissä ja kasvaimissa.

Veren seerumissa laktaattidehydrogenaasiaktiivisuuden normaalit alueet ovat välillä 260-850 U / ml (yksikköä millilitrassa), keskiarvon ollessa 470 ± 130 U / ml. Samaan aikaan veren hemolysaattien LDH-aktiivisuus vaihtelee välillä 16 000 - 67 000 U / ml, mikä vastaa keskimäärin 34 000 ± 12 000 U / ml.

Mitä tarkoittaa korkea LDH?

Vereseerumin laktaattidehydrogenaasipitoisuuden kvantitatiivisella määrittämisellä on tärkeä arvo joidenkin sydänsairauksien, maksan, veren ja jopa syöpien diagnosoinnissa.

Korkea LDH-aktiivisuuden taso on havaittu potilailla, joilla on sydäninfarkti (sekä kokeellisia että kliinisiä), sekä syöpäpotilailla, erityisesti naisilla, joilla on endometrium-, munasarja-, rinta- ja kohdun syöpä.

Riippuen tietystä isotsyymistä, joka on "ylimääräinen" tai korkea konsentraatio, monet hoitavat lääkärit käyttävät laktaattidehydrogenaasi-isoentsyymien kvantifiointia kudosvaurioiden (vakava tai krooninen) määrittämiseen.

Viitteet

1. Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Maitohappodehydrogenaasi. Entsymaattisen analyysin menetelmät. Verlag Chemie, GmbH.
2. Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Ihmisen laktaattidehydrogenaasi-A -geenin genominen organisaatio. Biochemical Journal, 231, 537 - 541.
3. De Becker, D. (2003). Maitohappoasidoosi. Intensiivinen hoito MEd, 29, 699–702.
4. Everse, J., ja Kaplan, N. (1973). Laktaattidehydrogenaasit: rakenne ja toiminta. Ennakkoluulossa entsymologiassa ja siihen liittyvillä alueilla molekyylibiologiassa (s. 61–133).
5. Fox, SI (2006). Ihmisen fysiologia (9. painos). New York, USA: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., ja Bossuyt, PMM (1997). Laktaattidehydrogenaasin kliininen arvo seerumissa: kvantitatiivinen katsaus. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569 - 579.
7. Kansainvälisen biokemian ja molekyylibiologian liiton (NC-IUBMB) nimikkeistökomitea. (2019). Haettu osoitteesta www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
8. Rawn, JD (1998). Biokemia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, ja Warshaw, M. (1979). Laktaattidehydrogenaasin (LDH1) sydämen isoentsyymin immunokemiallinen määritys ihmisen seerumissa. Clin Chem, 25 (5), 729 - 734.
10. Wróblewski, F., ja Ladue, JS (1955). Maitohappodegydrogenaasiaktiivisuus veressä. Experimental Biology and Medicine, 90, 210–215.