LDH: FUNKCIE, STANOVENIE, REAKCIA, NORMÁLNE HODNOTY - BIOLÓGIE

Laktát dehydrogenáza , kyselina mliečna dehydrogenáza, laktát dehydrogenáza NAD závislých alebo jednoducho LDH je enzým, ktorý patrí do skupiny oxidoreduktázy je prakticky vo všetkých tkanivách zvierat, rastlín a mnoho mikroorganizmov, ako sú baktérie, kvasinky , a Archaea ,

Enzýmy tohto typu sú označené číslom EC 1.1.1.27 Výboru pre názvoslovie enzýmov a sú zodpovedné za reakciu, ktorá konvertuje laktát na pyruvát (oxidáciou) a naopak (redukciou), oxiduje alebo redukuje nikotínamid adenín dinukleotidy ( NAD + a NADH) v procese známom ako fermentácia mlieka.

Kryštálová štruktúra laktátdehydrogenázy B (zdroj: Bcndoye prostredníctvom Wikimedia Commons)

Na rozdiel od alkoholovej fermentácie, ktorá sa vyskytuje iba v niektorých mikroorganizmoch, ako sú napríklad kvasinky, a na výrobu etanolu sa používa glykolytický pyruvát, prebieha laktátová fermentácia v mnohých organizmoch a tkanivách rôznych živých bytostí.

Tento dôležitý enzým pre bunkový metabolizmus sa vykryštalizoval z kostrového svalu potkana v 40. rokoch 20. storočia a doteraz sú najlepšie charakterizované kostrové svaly a tkanivo srdca cicavcov.

U „vyšších“ zvierat tento enzým používa L izomér laktátu (L-laktát) na výrobu pyruvátu, ale niektoré „nižšie“ zvieratá a baktérie produkujú D-laktát z pyruvátu získaného glykolýzou.

Laktát dehydrogenáza sa zvyčajne exprimuje hlavne v tkanivách alebo bunkách za anaeróbnych podmienok (s nízkym prísunom krvi), ktoré napríklad u ľudí môžu charakterizovať patologické stavy, ako je rakovina, pečeň alebo srdcové podmienky.

Konverzia pyruvátu na laktát je však typická pre svaly počas cvičenia a rohovka oka, ktorá je slabo okysličená.

Vlastnosti

Laktát dehydrogenáza slúži v mnohých metabolických dráhach viac funkcií. Je centrom jemnej rovnováhy medzi katabolickými a anabolickými sacharidovými cestami.

Počas aeróbnej glykolýzy sa môže pyruvát (posledný produkt samotnej cesty) použiť ako substrát pre enzýmový komplex pyruvátdehydrogenázy, ktorým je dekarboxylovaný, pričom uvoľňuje molekuly acetyl-CoA, ktoré sa metabolicky používajú v prúde Krebsov cyklus.

Naopak, pri anaeróbnej glykolýze sa v poslednom stupni glykolýzy získa pyruvát, ale tento sa používa laktátdehydrogenázou na výrobu laktátu a NAD ⁺ , ktorý obnovuje NAD ^+, ktorý sa použil počas reakcie katalyzovanej glyceraldehydom 3-. fosfátdehydrogenáza.

Pretože počas anaerobiózy je hlavným zdrojom výroby energie vo forme ATP glykolýza, laktátdehydrogenáza hrá zásadnú úlohu pri reoxidácii NADH produkovanej v predchádzajúcich krokoch glykolytickej dráhy, ktorá je nevyhnutná pre fungovanie ďalších príbuzných enzýmov.

Laktát dehydrogenáza sa tiež podieľa na glykogenéze, ktorá prebieha v tkanivách, ktoré prevádzajú laktát na glykogén, av niektorých aeróbnych tkanivách, ako je napríklad srdce, je laktát palivo, ktoré sa reoxiduje na výrobu energie a zníženie energie vo forme ATP a NAD ⁺ , resp.

Charakteristiky a štruktúra

V prírode existuje viacnásobná molekulárna forma laktátdehydrogenázy. Iba u zvierat sa zistilo, že existuje päť aktivít laktátdehydrogenázy, všetky tetramerické a v podstate zložené z dvoch typov polypeptidových reťazcov známych ako H a M podjednotky (ktoré môžu byť homo- alebo heterotetramerické).

Forma H sa zvyčajne vyskytuje v srdcovom tkanive, zatiaľ čo forma M sa detegovala v kostrovom svale. Oba reťazce sa navzájom líšia z hľadiska množstva, zloženia aminokyselín, kinetických vlastností a štruktúrnych vlastností.

Formy H a M sú translačným produktom rôznych génov, ktoré sa pravdepodobne nachádzajú na rôznych chromozómoch a ktoré sú tiež pod kontrolou alebo reguláciou rôznych génov. Forma H prevláda v tkanivách s aeróbnym metabolizmom a forma M v anaeróbnych tkanivách.

Iný typ nomenklatúry používa písmená A, B a C pre rôzne typy enzýmov u cicavcov aj vtákov. Tak, sval laktátdehydrogenáza je známy ako ₄ , srdcová as B ₄ a tretina sa nazýva C ₄ , ktorý je špecifický pre semenníkov.

Expresia týchto izoenzýmov je regulovaná ako závislá od vývoja, tak od tkaniva.

Enzým bol izolovaný z rôznych živočíšnych zdrojov a zistilo sa, že jeho tetramérna štruktúra má priemernú molekulovú hmotnosť asi 140 kDa a že väzobné miesto pre NADH alebo NAD ⁺ pozostáva z ß-zloženého listu zloženého zo šiestich reťazcov a 4 alfa helixy.

Rozhodnosť

Spektrofotometricky

Laktátová dehydrogenázová aktivita živočíšneho pôvodu je stanovená spektrofotometricky in vitro meraním zmeny farby vďaka redoxnému procesu, ktorý sa vyskytuje počas reakcie konverzie pyruvátu na laktát.

Merania sa uskutočňujú pri 340 nm spektrofotometrom a určuje sa rýchlosť poklesu optickej hustoty v dôsledku oxidácie alebo „vymiznutia“ NADH, ktorá sa prevádza na NAD ⁺ .

To znamená, že určená reakcia je takáto:

Pyruvát + NADH + H ⁺ → Laktát + NAD ⁺

Enzymatické meranie sa musí vykonávať v optimálnych podmienkach pH a koncentrácie substrátov pre enzým, aby nehrozilo riziko podcenenia množstva prítomného vo vzorkách v dôsledku nedostatku substrátov alebo v dôsledku extrémnych podmienok kyslosti alebo zásaditosti.

Imunohistochémia

Iná metóda, možno trochu modernejšia, na stanovenie prítomnosti laktát dehydrogenázy, sa týka použitia imunologických nástrojov, to znamená použitia protilátok.

Tieto spôsoby využívajú výhodu afinity medzi väzbou antigénu na protilátku špecificky vytvorenú proti nemu a sú veľmi užitočné na rýchle stanovenie prítomnosti alebo neprítomnosti enzýmov, ako je LDH v konkrétnom tkanive.

V závislosti od účelu musia byť použité protilátky špecifické na detekciu ktoréhokoľvek z izoenzýmov alebo na akýkoľvek proteín s aktivitou laktátdehydrogenázy.

Prečo určiť laktát dehydrogenázu?

Stanovenie tohto enzýmu sa uskutočňuje na rôzne účely, ale hlavne na klinickú diagnostiku niektorých stavov, vrátane infarktu myokardu a rakoviny.

Na bunkovej úrovni bolo uvoľňovanie laktátdehydrogenázy považované za jeden z parametrov na určenie výskytu nekrotických alebo apoptotických procesov, pretože plazmatická membrána sa stáva priepustnou.

Produkty reakcie, ktoré katalyzuje, sa môžu tiež určiť v tkanive, aby sa určilo, či anaeróbny metabolizmus z nejakého konkrétneho dôvodu prevažuje.

reakcie

Ako bolo pôvodne uvedené, enzým laktát dehydrogenáza, ktorej systematický názov je (S) -laktát: NAD ⁺ dehydrogenáza, katalyzuje konverziu laktátu na pyruvát spôsobom závislým od NAD ⁺ alebo naopak, ku ktorému dochádza v dôsledku prenosu hydridový ión (H ^- ) z pyruvátu na laktát alebo z NADH na oxidovaný pyruvát.

Schéma a mechanizmus reakcie laktátdehydrogenázy (Zdroj: Jazzlw cez Wikimedia Commons)

NAD ⁺ má ADP jednotku a ďalšiu nukleotidovú skupinu odvodenú od kyseliny nikotínovej, tiež nazývanej niacín alebo vitamín B3 _, a tento koenzým sa podieľa na viacerých reakciách veľkého biologického významu.

Je dôležité zdôrazniť, že rovnováha pri uvedenej reakcii je posunutá smerom k laktátovej strane a ukázalo sa, že enzým je tiež schopný oxidovať iné (S) -2-hydroxymonokarboxylové kyseliny a ako substrát použiť, aj keď menej efektívne, NADP ⁺ .

V závislosti od uvažovanej oblasti tela a súčasne od jeho metabolických charakteristík vo vzťahu k prítomnosti alebo neprítomnosti kyslíka, tkanivá produkujú rôzne množstvá laktátu, produkt reakcie katalyzovaný LDH.

Ak sa do úvahy, napríklad, červených krviniek (erytrocytov), ktorý postráda mitochondrie, ktoré môžu metabolizovať pyruvát vznikajúce pri glykolýze na CO ₂ a vodu, potom možno povedať, že sa jedná o hlavné laktátu produkujúce bunky v ľudskom tele, pretože že všetok pyruvát sa konvertuje na laktát laktátdehydrogenázou.

Na druhej strane, ak sa berú do úvahy pečeňové bunky a bunky kostrového svalstva, sú zodpovedné za produkciu minimálneho množstva laktátu, pretože sa rýchlo metabolizuje.

Normálne hodnoty

Koncentrácia laktátdehydrogenázy v krvnom sére je okrem iného výsledkom expresie niekoľkých izoenzýmov v pečeni, srdci, kostrovom svale, erytrocytoch a nádoroch.

V krvnom sére sú normálne rozsahy aktivity laktátdehydrogenázy medzi 260 a 850 U / ml (jednotky na mililiter), s priemernou hodnotou 470 ± 130 U / ml. Medzitým majú hemolyzáty v krvi aktivitu LDH, ktorá sa pohybuje medzi 16 000 a 67 000 U / ml, čo zodpovedá priemernej hodnote 34 000 ± 12 000 U / ml.

Čo to znamená mať vysokú hladinu LDH?

Kvantifikácia koncentrácie laktát dehydrogenázy v krvnom sére má dôležitú hodnotu pri diagnostike niektorých srdcových chorôb, pečene, krvi a dokonca aj rakoviny.

Vysoké hladiny aktivity LDH sa našli u pacientov s infarktom myokardu (experimentálnych aj klinických), ako aj u pacientov s rakovinou, konkrétne u žien s rakovinou endometria, vaječníkov, prsníka a maternice.

Kvantifikácia izoenzýmov laktátdehydrogenázy sa používa v závislosti od konkrétneho izozýmu, ktorý je v „nadbytku“ alebo vysokej koncentrácii, mnohými ošetrujúcimi lekármi na stanovenie poškodenia tkaniva (závažné alebo chronické).

Referencie

Bergmeyer, H., Bernt, E. a Hess, B. (1961). Laktát dehydrogenáza. Metódy enzymatickej analýzy. Verlag Chemie, GmbH.
Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Genomická organizácia génu ľudskej laktát dehydrogenázy-A. Biochemical Journal, 231, 537-541.
De Becker, D. (2003). Laktátová acidóza. Intensive Care MEd, 29, 699 - 702.
Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Laktát dehydrogenázy: štruktúra a funkcia. In Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology (s. 61–133).
Fox, SI (2006). Human Physiology (9. vydanie). New York, USA: McGraw-Hill Press.
Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J. & Bossuyt, PMM (1997). Klinická hodnota laktátdehydrogenázy v sére: Kvantitatívny prehľad. Eur J Clin. Chem. Clin. Biochem., 35 (8), 569 - 579.
Výbor pre nomenklatúru Medzinárodnej únie biochémie a molekulárnej biológie (NC-IUBMB). (2019). Zdroj: www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
Rawn, JD (1998). Biochémie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, a Warshaw, M. (1979). Imunochemické stanovenie srdcového izoenzýmu laktátdehydrogenázy (LDH1) v ľudskom sére. Clin Chem, 25 (5), 729 - 734.
Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Laktátová degydrogenáza v krvi. Experimental Biology and Medicine, 90, 210 - 215.

LDH: FUNKCIE, STANOVENIE, REAKCIA, NORMÁLNE HODNOTY - BIOLÓGIE - 2026