LDH: FUNKCIÓK, MEGHATÁROZÁS, REAKCIÓ, NORMÁL ÉRTÉKEK - BIOLÓGIA - 2026

A laktátdehidrogenáz, tejsavdehidrogenáz, NAD-függő vagy egyszerűen az LDH-oxidoreduktázok csoportjába tartozó enzim gyakorlatilag minden állati szövetben, növényben és számos mikroorganizmusban, például baktériumokban, élesztőben és Archaea-ban található..

Az ilyen enzimeket az Enzimek Nómenklatúrájának Bizottsága jelöli az EC 1.1.1.27 számmal, és azok a reakciók felelősek, amelyek laktátot piruváttá alakítanak (oxidációval) és fordítva (redukcióval), oxidálják vagy redukálják a nikotinamid adenin dinukleotidokat (NAD + és NADH) a tejsavas erjesztésnek nevezett eljárásban.

A laktátdehidrogenáz B kristályszerkezete (Forrás: Bcndoye a Wikimedia Commons segítségével)

Az alkoholos fermentációtól eltérően, amely csak néhány mikroorganizmusban, például élesztőben fordul elő, és glikolitikus piruvátot alkalmaz az etanol előállításához, a tejsavas erjesztés számos élő szervezetben és különböző élőlények testszövetében zajlik.

A sejtek anyagcseréjéhez ezt a fontos enzimet az 1940-es években kristályosítottuk patkány vázizomból, és a mai napig a legjobban jellemzik a vázizomot és az emlős szívszövetét.

"Magasabb" állatokban az enzim a laktát L-izomerjét (L-laktát) használja piruvát előállításához, de néhány "alacsonyabb" állat és baktérium D-laktátot termel glikolízissel kapott piruvátból.

A laktát-dehidrogenázt általában elsősorban szövetekben vagy sejtekben expresszálják anaerob körülmények között (alacsony vérellátás mellett), amelyek például az emberekben olyan patológiai állapotokat jellemezhetnek, mint a rák, máj vagy szív.

A piruvát laktáttá alakulása azonban jellemző az izmokra edzés közben és a szem szaruhártyájára, amely rosszul oxigénnel rendelkezik.

Jellemzők

A laktát-dehidrogenáz számos funkciót tölt be számos metabolikus úton. Ez a katabolikus és anabolikus szénhidrát utak közötti kényes egyensúly központja.

Az aerob glikolízis során a piruvát (az útvonal utolsó terméke) önmagában alkalmazható a piruvát dehidrogenáz enzim komplex szubsztrátjaként, amelynek dekarboxilezésével felszabadítja az acetil-CoA molekulákat, amelyeket metabolizmus szempontjából az áramlás utáni szakaszában használnak. Krebs-ciklus.

Anaerob glikolízisben éppen ellenkezőleg, a glikolízis utolsó lépése piruvátot állít elő, de ezt a laktátdehidrogenáz használja fel a laktát és NAD ^{+ előállításához}, amely helyreállítja a NAD ⁺ -ot, amelyet a glicerialdehid-3-tal katalizált reakció során használtunk. foszfát-dehidrogenáz.

Mivel az anaerobiosis során az ATP formájában jelentkező energiatermelés fő forrása a glikolízis, a laktátdehidrogenáz alapvető szerepet játszik a glikolitikus út korábbi lépéseiben előállított NADH reoxidációjában, amely nélkülözhetetlen más rokon enzimek működéséhez.

A laktát-dehidrogenáz szintén részt vesz a glikogenezisben, amely olyan szövetekben zajlik, amelyek a laktátot glikogénné alakítják, és bizonyos aerob szövetekben, például a szívben a laktát egy üzemanyag, amelyet reoxidálva termelnek energiát és csökkentik az energiát ATP és NAD ⁺, ill.

Jellemzők és felépítés

A természetben a laktát-dehidrogenáz többféle molekuláris formája létezik. Csak állatokban állapították meg, hogy öt laktát-dehidrogenáz aktivitás van, amelyek mindegyike tetramer és lényegében kétféle polipeptidláncból áll, nevezetesen H és M alegységből (amelyek lehetnek homo- vagy heterotetramerikusak).

A H-formát általában a szívszövetben találják, míg az M-formát a vázizomban detektálták. Mindkét lánc különbözik egymástól a bőség, az aminosav-összetétel, a kinetikai tulajdonságok és a szerkezeti tulajdonságok szempontjából.

A H és az M forma különböző gének transzlációs terméke, valószínűleg különböző kromoszómákon helyezkedik el, és amelyek szintén a különböző gének ellenőrzése vagy szabályozása alatt állnak. A H-forma domináns az aerob metabolizmussal rendelkező szövetekben, az M-alak pedig az anaerob szövetekben.

Egy másik típusú nómenklatúra az A, B és C betűket használja a különféle típusú enzimekhez mind emlősökben, mind madarakban. Így, az izom laktát-dehidrogenáz ismert, mint a ₄, kardiális, mint a B ₄, és egy harmadik az úgynevezett C- ₄, amely specifikus a herék.

Ezen izoenzimek expresszióját mind fejlődés-függő, mind szöveti-függő szabályozza.

Az enzimet különféle állati forrásokból izolálták és megállapítottuk, hogy tetramer szerkezete átlagos molekulatömege kb. 140 kDa, és hogy a NADH vagy a NAD ⁺ kötőhelye egy β-hajtogatott lapból áll, amely hat láncból áll és 4 alfa-hélix.

Meghatározás

Spektrofotometriával

Az állati eredetű laktátdehidrogenáz aktivitást spektrofotometriásán, in vitro színváltozás-mérésekkel határozzuk meg, a redox eljárásnak köszönhetően, amely a piruvát-laktát-átalakítási reakció során zajlik.

A méréseket spektrofotométerrel 340 nm-en hajtjuk végre ^{, és meghatározzuk} az NADH oxidációja vagy "eltűnése" következtében az optikai sűrűség csökkenésének sebességét, amely NAD ⁺ -vá alakul át.

Vagyis a meghatározott reakció a következő:

Piruvát + NADH + H ⁺ → laktát + NAD ⁺

Az enzimatikus mérést az enzim pH-jának és a szubsztrátumok koncentrációjának optimális körülményei között kell elvégezni, hogy ne kerüljön alá a mintákban lévő mennyiség alábecsülésének lehetősége a szubsztrátumok hiánya vagy a szélsőséges savassági vagy lúgos körülmények miatt.

Immunhisztokémiai úton

A laktát-dehidrogenáz jelenlétének meghatározására egy másik, talán egy kicsit korszerűbb módszer immunológiai eszközökkel, azaz antitestek alkalmazásával függ össze.

Ezek a módszerek kihasználják az antigénnek az antigénhez való specifikusan előállított ellenanyaggal való kötődése közötti affinitást, és nagyon hasznosak az enzimek, például az LDH jelenlétének vagy hiányának az adott szövetben történő gyors meghatározására.

A felhasznált antitesteknek a céljától függően specifikusaknak kell lenniük bármely izoenzim vagy bármely laktát-dehidrogenáz aktivitással rendelkező protein kimutatására.

Miért kell meghatározni a laktát-dehidrogenázt?

Ennek az enzimnek a meghatározását különféle célokra végzik, de főként bizonyos állapotok, köztük a miokardiális infarktus és a rák klinikai diagnosztizálása céljából.

Sejtszinten a laktát-dehidrogenáz felszabadulását tekintették az egyik paraméternek a nekrotikus vagy apoptotikus folyamatok előfordulásának meghatározására, mivel a plazmamembrán átjárhatóvá válik.

A reakció termékei, amelyeket katalizál, szövetben is meghatározhatók annak meghatározására, hogy az anaerob anyagcsere uralkodik-e valamilyen különleges ok miatt.

Reakció

Mint az eredetileg említettem, a laktátdehidrogenáz enzim, amelynek szisztematikus elnevezése (S) -laktát: NAD ⁺ dehidrogenáz, NAD ⁺ függő módon katalizálja a laktát piruváttá alakulását, vagy fordítva, ami egy hidrid-ion (H ^-) piruvátból laktáttá vagy NADH-ból oxidált piruváttá.

A laktát-dehidrogenáz reakcióvázlata és mechanizmusa (Forrás: Jazzlw a Wikimedia Commons segítségével)

A NAD ⁺ -nak van egy ADP egysége és egy másik, a nikotinsavból származó nukleotidcsoport, más néven niacin vagy B _3- vitamin , és ez a koenzim több biológiai jelentőségű reakcióban vesz részt.

Fontos kiemelni, hogy az említett reakcióban az egyensúly a laktát felé mozdul el, és kimutatták, hogy az enzim képes más (S) -2-hidroxi-monokarbonsavak oxidálására és - bár kevésbé hatékonyan - NADP ⁺ felhasználására szubsztrátumként.

A vizsgált test régiótól és ugyanakkor anyagcsere-jellemzőitől függően az oxigén jelenlétében vagy hiányában a szövetek különböző mennyiségű laktátot termelnek, amely a reakció terméke, amelyet az LDH katalizál.

Ha figyelembe vesszük például egy vörösvértestet (vörösvértestet), amely nem tartalmaz mitokondriumokat, amelyek képesek metabolizálni a glikolízis során keletkező piruvát CO ₂ -ra és vízre, akkor azt lehet mondani, hogy ezek az emberi test legfontosabb laktáttermelő sejtjei, mivel hogy az összes piruvát laktát-dehidrogenáz segítségével laktáttá alakul.

Másrészt, ha a májsejteket és a vázizomsejteket figyelembe vesszük, akkor a minimális mennyiségű laktát előállításáért felelnek, mivel ez gyorsan metabolizálódik.

Normál értékek

A laktát dehidrogenáz koncentrációja a vér szérumában több izoenzim expressziójának terméke, többek között a májban, a szívben, a csontváz izomban, az eritrocitákban és a daganatokban.

A vérszérumban a laktát-dehidrogenáz aktivitás normál tartományai 260 és 850 U / ml között vannak (egység / ml), átlagos értéke 470 ± 130 U / ml. Eközben a vér hemolizátumok LDH aktivitása 16 000 és 67 000 U / ml közötti, ami átlagosan 34 000 ± 12 000 U / ml-nek felel meg.

Mit jelent magas LDH-szint?

A vérszérum laktát-dehidrogenáz-koncentrációjának mennyiségi meghatározása fontos érték bizonyos szívbetegségek, máj, vér és akár rákok diagnosztizálásában.

Magas szintű LDH-aktivitást figyeltek meg miokardiális infarktusban szenvedő betegekben (mind kísérleti, mind klinikai), valamint rákos betegekben, különösen endometrium, petefészek, mell és méh rákban szenvedő nőkben.

Attól függően, hogy melyik izozim van "túlzott" vagy magas koncentrációban, a laktát dehidrogenáz izoenzimek mennyiségi meghatározását sok kezelő orvos használja a szöveti károsodás (súlyos vagy krónikus) meghatározására.

Irodalom

1. Bergmeyer, H., Bernt, E., és Hess, B. (1961). Tejsav-dehidrogenáz. Enzimatikus elemzés módszerei. Verlag Chemie, GmbH.
2. Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., és Li, S. (1985). Az emberi laktát dehidrogenáz-A gén genomszervezete. Biochemical Journal, 231, 537-541.
3. De Becker, D. (2003). Tejsavas acidózis. Intenzív ápolás, MEd, 29, 699–702.
4. Everse, J. és Kaplan, N. (1973). Laktát-dehidrogenázok: felépítés és működés. Az Enzimológia és a molekuláris biológia kapcsolódó területei területén (61–133. Oldal).
5. Fox, SI (2006). Humán fiziológia (9. kiadás). New York, USA: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J. és Bossuyt, PMM (1997). A szérum laktátdehidrogenáz klinikai értéke: mennyiségi áttekintés. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
7. A Biokémiai és Molekuláris Biológiai Nemzetközi Unió (NC-IUBMB) Nómenklatúra Bizottsága. (2019). Vissza a következőhöz: www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
8. Rawn, JD (1998). Biokémia. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, és Warshaw, M. (1979). A laktátdehidrogenáz (LDH1) szívizoenzimjének immunkémiai meghatározása az emberi szérumban. Clin Chem., 25 (5), 729-734.
10. Wróblewski, F. és Ladue, JS (1955). Tejsav degyrogenáz aktivitás a vérben. Experimental Biology and Medicine, 90, 210–215.