LDH: FUNKSJONER, BESTEMMELSE, REAKSJON, NORMALE VERDIER - BIOLOGI - 2026

Den laktatdehydrogenase , melkesyre dehydrogenase, laktat-dehydrogenase NAD-avhengige eller bare LDH er et enzym som hører til gruppen av oksidoreduktaser er praktisk talt i alle dyrevev, planter og mange mikroorganismer, slik som bakterier, gjær , og Archaea .

Enzymer av denne typen er betegnet med nummeret 1.1 1.1.27 i enzymnomenklaturutvalget og er ansvarlig for reaksjonen som konverterer laktat til pyruvat (ved oksydasjon) og omvendt (ved reduksjon), oksiderer eller reduserer nikotinamidadenindinukleotider ( NAD + og NADH) i prosessen kjent som melkegjæring.

Krystallstruktur av laktatdehydrogenase B (Kilde: Bcndoye via Wikimedia Commons)

I motsetning til alkoholgjæring, som bare forekommer i noen mikroorganismer som gjær og bruker glykolytisk pyruvat for produksjon av etanol, skjer melkegjæring i mange organismer og kroppsvev fra forskjellige levende vesener.

Dette viktige enzymet for cellulær metabolisme ble krystallisert fra skjelettmuskel fra rotter på 1940-tallet, og til dags dato er de mest karakteriserte skjelettmuskler og hjertevev fra pattedyr.

Hos "høyere" dyr bruker enzymet L-isomeren av laktat (L-laktat) for produksjon av pyruvat, men noen "lavere" dyr og bakterier produserer D-laktat fra pyruvat oppnådd ved glykolyse.

Laktatdehydrogenase uttrykkes vanligvis hovedsakelig i vev eller celler under anaerobe forhold (med lav blodtilførsel), som for eksempel hos mennesker kan karakterisere patologiske tilstander som kreft, lever eller hjerte.

Konvertering av pyruvat til laktat er imidlertid typisk for musklene under trening og øyets hornhinne, som er dårlig oksygenert.

Egenskaper

Laktatdehydrogenase serverer flere funksjoner i en rekke metabolske veier. Det er sentrum for den delikate balansen mellom de katabolske og anabole karbohydratveiene.

Under aerob glykolyse kan pyruvat (det siste produktet av ruten per se) brukes som et underlag for pyruvatdehydrogenase-enzymkomplekset, hvorved det dekarboksyleres, og frigjør acetyl-CoA-molekyler som brukes nedstrøms, metabolsk sett, i Krebs sykler.

I anaerob glykolyse produserer tvert imot det siste trinnet av glykolyse pyruvat, men dette brukes av laktatdehydrogenase for å produsere laktat og NAD ⁺ , som gjenoppretter NAD ⁺ som ble brukt under reaksjonen katalysert av glyceraldehyd 3- fosfatdehydrogenase.

Som under anaerobiose, den viktigste kilden til energiproduksjon i form av ATP er glykolyse, spiller laktatdehydrogenase en grunnleggende rolle i reoksidasjonen av NADH produsert i tidligere trinn i den glykolytiske banen, avgjørende for funksjonen av andre relaterte enzymer.

Laktatdehydrogenase er også involvert i glykogenese som finner sted i vev som omdanner laktat til glykogen, og i noen aerobe vev som hjertet, er laktat et drivstoff som blir oksidert for å produsere energi og redusere kraft i form av ATP og Henholdsvis NAD ⁺ .

Kjennetegn og struktur

Det er flere molekylære former for laktatdehydrogenase i naturen. Bare hos dyr er det blitt bestemt at det er fem laktatdehydrogenase-aktiviteter, alle tetrameriske og hovedsakelig sammensatt av to typer polypeptidkjeder kjent som H- og M-underenheter (som kan være homo- eller heterotetramerisk).

H-formen er vanligvis funnet i hjertevev, mens M-formen er blitt påvist i skjelettmuskulaturen. Begge kjeder skiller seg fra hverandre når det gjelder overflod, aminosyresammensetning, kinetiske egenskaper og strukturelle egenskaper.

H- og M-formene er det translasjonsproduktet fra forskjellige gener, muligens lokalisert på forskjellige kromosomer, og som også er under kontroll eller regulering av forskjellige gener. H-formen er overveiende i vev med aerob metabolisme og M-formen i anaerobe vev.

En annen type nomenklatur bruker bokstavene A, B og C for de forskjellige typer enzymer hos både pattedyr og fugler. Således blir muskel laktatdehydrogenase kjent som A ₄ , hjerte som B ₄ og en tredje kalles C- ₄ , som er bestemt til testiklene.

Uttrykket av disse isoenzymene er regulert både utviklingsavhengig og vevsavhengig.

Enzymet har blitt isolert fra forskjellige dyrekilder, og det er blitt bestemt at dets tetrameriske struktur har en gjennomsnittlig molekylvekt på omtrent 140 kDa, og at bindingssetet for NADH eller NAD ⁺ består av et p-brettet ark sammensatt av seks kjeder og 4 alfahelices.

Besluttsomhet

Ved spektrofotometri

Laktatdehydrogenaseaktivitet av animalsk opprinnelse bestemmes spektrofotometrisk in vitro ved målinger av fargeendringer takket være redoksprosessen som foregår under pyruvat-laktatkonverteringsreaksjonen.

Målinger blir utført ved 340 nm med et spektrofotometer og hastigheten for reduksjon i optisk tetthet på grunn av oksidasjon eller "forsvinning" av NADH, som blir konvertert til NAD ^{+, bestemmes} .

Det vil si at den bestemte reaksjonen er som følger:

Pyruvat + NADH + H ⁺ → Laktat + NAD ⁺

Den enzymatiske målingen må utføres under optimale betingelser for pH og konsentrasjon av underlag for enzymet, slik at det ikke er noen risiko for å undervurdere mengden som er tilstede i prøvene på grunn av underskudd på underlag eller på grunn av ekstreme forhold med surhet eller basalitet.

Ved immunhistokjemi

En annen metode, kanskje noe mer moderne, for bestemmelse av tilstedeværelsen av laktatdehydrogenase har å gjøre med bruk av immunologiske verktøy, det vil si med bruk av antistoffer.

Disse metodene drar fordel av affiniteten mellom bindingen av et antigen med et antistoff spesifikt generert mot det og er veldig nyttige for hurtig bestemmelse av nærvær eller fravær av enzymer så som LDH i et bestemt vev.

Avhengig av formålet, må antistoffene som brukes være spesifikke for påvisning av noen av isoenzymene eller for ethvert protein med laktatdehydrogenase-aktivitet.

Hvorfor bestemme laktatdehydrogenase?

Bestemmelsen av dette enzymet utføres for forskjellige formål, men hovedsakelig for klinisk diagnose av noen tilstander, inkludert hjerteinfarkt og kreft.

På cellenivå har frigjøring av laktatdehydrogenase blitt ansett som en av parametrene for å bestemme forekomsten av nekrotiske eller apoptotiske prosesser, siden plasmamembranen blir permeabel.

Produktene fra reaksjonen som den katalyserer, kan også bestemmes i et vev for å bestemme om en anaerob metabolisme dominerer av en spesiell grunn.

Reaksjon

Som nevnt innledningsvis, katalyserer enzymet laktatdehydrogenase, hvis systematiske navn er (S) -laktat: NAD ⁺ dehydrogenase, omdannelsen av laktat til pyruvat på en NAD ⁺ -avhengig måte, eller omvendt, noe som skjer takket være overføringen av en hydridion (H ^- ) fra pyruvat til laktat eller fra NADH til oksidert pyruvat.

Laktatdehydrogenase-reaksjonsskjema og mekanisme (Kilde: Jazzlw via Wikimedia Commons)

NAD ⁺ har en ADP-enhet og en annen nukleotidgruppe avledet fra nikotinsyre, også kalt niacin eller vitamin B _3, og dette koenzym deltar i flere reaksjoner av stor biologisk betydning.

Det er viktig å fremheve at likevekten i nevnte reaksjon blir forskjøvet mot laktatsiden, og det er vist at enzymet også er i stand til å oksidere andre (S) -2-hydroksymonokarboksylsyrer og bruke, selv om det er mindre effektivt, NADP ⁺ som et substrat.

Avhengig av kroppsregionen som vurderes, og samtidig, på dens metabolske egenskaper i forhold til tilstedeværelse eller fravær av oksygen, produserer vev forskjellige mengder laktat, produktet av reaksjonen katalysert av LDH.

Hvis du for eksempel vurderer en rød blodcelle (erytrocytt) som mangler mitokondrier som kan metabolisere pyruvat produsert under glykolyse til CO ₂ og vann, kan det sies at dette er de viktigste laktatproduserende cellene i menneskekroppen, siden at alt pyruvat omdannes til laktat ved laktatdehydrogenase.

På den annen side, hvis leverceller og skjelettmuskelceller vurderes, er de ansvarlige for produksjonen av en minimumsmengde laktat, siden det raskt metaboliseres.

Normale verdier

Laktatdehydrogenasekonsentrasjonen i blodserumet er produktet av ekspresjonen av flere isoenzymer i leveren, hjertet, skjelettmusklene, erytrocytter og svulster, blant andre.

I blodserum er de normale områdene for laktatdehydrogenaseaktivitet mellom 260 og 850 U / ml (enheter per milliliter), med en gjennomsnittsverdi på 470 ± 130 U / ml. I mellomtiden har blodhemolysater en LDH-aktivitet som varierer mellom 16.000 og 67.000 U / ml, noe som tilsvarer et gjennomsnitt på 34.000 ± 12.000 U / ml.

Hva betyr det å ha en høy LDH?

Kvantifiseringen av laktatdehydrogenasekonsentrasjonen i blodserumet har en viktig verdi i diagnosen noen hjertesykdommer, lever, blod og til og med kreftformer.

Høye nivåer av LDH-aktivitet er funnet hos pasienter med hjerteinfarkt (både eksperimentelle og kliniske), så vel som hos kreftpasienter, spesielt hos kvinner med kreft i livmoren, eggstokkene, bryst og livmor.

Avhengig av det spesielle isozymet som er i "overflødig" eller høy konsentrasjon, brukes kvantifisering av laktatdehydrogenase-isoenzymer av mange behandlende leger for å bestemme vevsskade (alvorlig eller kronisk).

referanser

1. Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Melkesykehydrogenase. Metoder for enzymatisk analyse. Verlag Chemie, GmbH.
2. Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Genomisk organisering av humant laktatdehydrogenase-A gen. Biochemical Journal, 231, 537-541.
3. De Becker, D. (2003). Melkesyre acidose. Intensive Care MEd, 29, 699–702.
4. Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Laktatdehydrogenaser: Struktur og funksjon. I Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology (s. 61–133).
5. Fox, SI (2006). Human Physiology (9. utg.). New York, USA: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Den kliniske verdien av laktatdehydrogenase i serum: En kvantitativ gjennomgang. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
7. Nomenklaturkomiteen til International Union of Biochemistry and Molecular Biology (NC-IUBMB). (2019). Hentet fra www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
8. Rawn, JD (1998). Biokjemi. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publisher.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, & Warshaw, M. (1979). Immunokjemisk bestemmelse av hjerte-isoenzym av laktatdehydrogenase (LDH1) i humant serum. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
10. Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Laktisk Degydrogenase-aktivitet i blod. Eksperimentell biologi og medisin, 90, 210–215.