LDH: FUNCȚII, DETERMINARE, REACȚIE, VALORI NORMALE - BIOLOGIE - 2025

Lactat dehidrogenaza , dehidrogenaza acidului lactic, lactat dehidrogenaza NAD-dependente sau pur și simplu LDH este o enzimă care aparține grupului de oxidoreductaze este practic în toate țesuturile animale, plante și microorganisme , cum ar fi bacterii, drojdii , și Archaea .

Enzimele de acest tip sunt notate cu numărul CE 1.1.1.27 al Comitetului Nomenclaturii Enzimelor și sunt responsabile pentru reacția care transformă lactatul în piruvat (prin oxidare) și invers (prin reducere), oxidând sau reducând dinucleotidele de nicotinamidă adenină ( NAD + și NADH) în procesul cunoscut sub numele de fermentație lactică.

Structura cristalină a Lactatului Dehidrogenazei B (Sursa: Bcndoye prin Wikimedia Commons)

Spre deosebire de fermentația alcoolică, care apare numai în unele microorganisme precum drojdia și folosește piruvatul glicolitic pentru producerea etanolului, fermentația lactică are loc în multe organisme și țesuturi ale corpului diferitelor ființe vii.

Această enzimă importantă pentru metabolismul celular a fost cristalizată din mușchiul scheletului de șobolan în anii 1940 și, până în prezent, cele mai bine caracterizate sunt mușchiul scheletului și țesutul cardiac de mamifer.

La animalele „superioare” enzima folosește izomerul L de lactat (L-lactat) pentru producerea piruvatului, dar unele animale și bacterii „inferioare” produc D-lactat din piruvat obținut prin glicoliză.

Lactatul dehidrogenazei este de obicei exprimat în principal în țesuturi sau celule în condiții anaerobe (cu aport redus de sânge) care, de exemplu, la oameni pot caracteriza afecțiuni patologice precum cancer, ficat sau inima.

Cu toate acestea, conversia piruvatului în lactat este tipică pentru mușchi în timpul exercițiilor fizice și corneei ochiului, care este slab oxigenată.

Caracteristici

Lactatul dehidrogenazei îndeplinește mai multe funcții în numeroase căi metabolice. Este centrul echilibrului delicat dintre căile de carbohidrați catabolici și anabolici.

În timpul glicolizei aerobe, piruvatul (ultimul produs al căii per se) poate fi utilizat ca substrat pentru complexul enzimatic piruvat dehidrogenază, prin care este decarboxilat, eliberând molecule acetil-CoA care sunt utilizate în aval, metabolic vorbind, în Ciclul Krebs.

În glicoliza anaerobă, dimpotrivă, ultima etapă a glicolizei produce piruvat, dar aceasta este utilizată de lactat dehidrogenază pentru a produce lactat și NAD ⁺ , care restabilește NAD ⁺ care a fost utilizat în timpul reacției catalizate de gliceraldehidă 3- fosfat dehidrogenază.

Deoarece în timpul anaerobiozei principala sursă de producție de energie sub formă de ATP este glicoliza, lactat dehidrogenază joacă un rol fundamental în reoxidarea NADH produsă în etapele anterioare ale căii glicolitice, esențială pentru funcționarea altor enzime înrudite.

Lactatul dehidrogenazei este de asemenea implicat în glicogeneza care are loc în țesuturile care transformă lactatul în glicogen și, în unele țesuturi aerobe precum inima, lactatul este un combustibil reoxidat pentru a produce energie și reduce puterea sub formă de ATP și NAD ⁺ , respectiv.

Caracteristici și structură

Există forme moleculare multiple de lactat dehidrogenază în natură. Numai la animale s-a stabilit că există cinci activități lactate dehidrogenază, toate tetramerice și compuse în esență din două tipuri de lanțuri polipeptidice cunoscute subunitățile H și M (care pot fi homo- sau heterotetramerice).

Forma H se găsește de obicei în țesutul cardiac, în timp ce forma M a fost detectată în mușchiul scheletului. Ambele lanțuri diferă între ele în ceea ce privește abundența, compoziția aminoacizilor, proprietățile cinetice și proprietățile structurale.

Formele H și M sunt produsul translațional al diferitelor gene, localizate eventual pe cromozomi diferiți și care sunt, de asemenea, sub controlul sau reglarea diferitelor gene. Forma H este predominantă în țesuturile cu metabolism aerob și forma M în țesuturile anaerobe.

Un alt tip de nomenclatură folosește literele A, B și C pentru diferitele tipuri de enzime atât la mamifere cât și la păsări. Astfel, lactat dehidrogenaza musculare este cunoscut sub numele A ₄ , cardiace ca B ₄ și un al treilea se numește C ₄ , care este specific testiculelor.

Expresia acestor izoenzime este reglementată atât dependent de dezvoltare, cât și de țesut.

Enzima a fost izolată de diferite surse animale și s-a stabilit că structura sa tetramerică are o greutate moleculară medie de aproximativ 140 kDa și că situsul de legare pentru NADH sau NAD ⁺ constă dintr-o foaie pliată β compusă din șase lanțuri și 4 elicele alfa.

Determinare

Prin spectrofotometrie

Activitatea de deshidrogenază lactată de origine animală este determinată spectrofotometric in vitro prin măsurători de schimbare a culorii datorită procesului redox care are loc în timpul reacției de conversie a piruvatului în lactat.

Măsurătorile se fac la 340 nm cu un spectrofotometru și se determină rata de scădere a densității optice datorită oxidării sau „dispariției” NADH, care este transformată în NAD ⁺ .

Adică, reacția determinată este următoarea:

Piruvat + NADH + H ⁺ → Lactat + NAD ⁺

Măsurarea enzimatică trebuie efectuată în condiții optime de pH și concentrație a substraturilor pentru enzimă, astfel încât să nu existe riscul de subestimare a cantității prezente în eșantioane din cauza unui deficit de substraturi sau din cauza condițiilor extreme de aciditate sau de bază.

Prin imunohistochimie

O altă metodă, poate ceva mai modernă, pentru determinarea prezenței lactatului dehidrogenazei are legătură cu utilizarea instrumentelor imunologice, adică cu utilizarea anticorpilor.

Aceste metode profită de afinitatea dintre legarea unui antigen cu un anticorp specific creat împotriva lui și sunt foarte utile pentru determinarea rapidă a prezenței sau absenței enzimelor precum LDH într-un anumit țesut.

În funcție de scop, anticorpii folosiți trebuie să fie specifici pentru detectarea oricăreia dintre izoenzime sau pentru orice proteină cu activitate de lactat dehidrogenază.

De ce să determinați lactat dehidrogenază?

Determinarea acestei enzime se realizează în scopuri diferite, dar în principal pentru diagnosticul clinic al unor afecțiuni, inclusiv infarct miocardic și cancer.

La nivel celular, eliberarea de lactat dehidrogenază a fost considerată unul dintre parametrii pentru a determina apariția proceselor necrotice sau apoptotice, deoarece membrana plasmatică devine permeabilă.

Produsele reacției pe care o catalizează pot fi, de asemenea, determinate într-un țesut pentru a determina dacă predomină un metabolism anaerob dintr-un motiv anume.

Reacţie

Așa cum am menționat inițial, enzima lactat dehidrogenază, al cărui nume sistematic este (S) -lactat: NAD ⁺ dehidrogenază, catalizează transformarea lactatului în piruvat într-o manieră dependentă de NAD ⁺ sau invers, care apare datorită transferului unei ion de hidru (H ^- ) de la piruvat la lactat sau de la NADH la piruvat oxidat.

Schema și mecanismul de reacție la lactat dehidrogenază (Sursa: Jazzlw prin Wikimedia Commons)

NAD ⁺ are o unitate ADP și o altă grupare nucleotidă derivată din acidul nicotinic, numită și niacină sau vitamina B _3, iar această coenzimă participă la reacții multiple de mare importanță biologică.

Este important de subliniat faptul că echilibrul în reacția menționată este deplasat spre partea lactatului și s-a arătat că enzima este capabilă să oxideze și alți (S) -2-hidroximonocarboxilici acizi și să utilizeze, deși mai puțin eficient, NADP ⁺ ca substrat.

În funcție de regiunea corpului analizat și, în același timp, de caracteristicile sale metabolice în raport cu prezența sau absența oxigenului, țesuturile produc cantități diferite de lactat, produsul reacției catalizate de LDH.

Dacă ia în considerare, de exemplu, o celulă de sânge roșu (eritrocitare) , care îi lipsesc mitocondriile care pot metaboliza piruvatul produsă în timpul glicolizei la CO ₂ și apă, apoi se poate spune că acestea sunt principalele celule producătoare de lactat în organismul uman, deoarece că tot piruvatul este transformat în lactat de lactat dehidrogenază.

Pe de altă parte, dacă sunt luate în considerare celulele hepatice și celulele musculare scheletice, acestea sunt responsabile pentru producerea unei cantități minime de lactat, deoarece este metabolizată rapid.

Valori normale

Concentrația de lactat dehidrogenază în serul din sânge este produsul expresiei mai multor izoenzime din ficat, inimă, mușchi scheletici, eritrocite și tumori, printre altele.

În serul de sânge, intervalele normale ale activității lactat dehidrogenazei sunt cuprinse între 260 și 850 U / ml (unități pe mililitru), cu o valoare medie de 470 ± 130 U / ml. Între timp, hemolizații de sânge au o activitate LDH care variază între 16.000 și 67.000 U / ml, ceea ce este echivalent cu o medie de 34.000 ± 12.000 U / ml.

Ce înseamnă să ai un LDH mare?

Cuantificarea concentrației de lactat dehidrogenază în serul sanguin are o valoare importantă în diagnosticul unor boli de inimă, ficat, sânge și chiar cancere.

La pacienții cu infarct miocardic (atât experimental și clinic), cât și la pacienții cu cancer, în special la femeile cu cancer endometrial, ovarian, mamar și uterin, s-au găsit niveluri ridicate de activitate LDH.

În funcție de izozima respectivă care este în „exces” sau concentrație ridicată, cuantificarea izoenzimelor lactat dehidrogenazei este utilizată de mulți medici tratanți pentru determinarea leziunilor tisulare (severe sau cronice).

Referințe

1. Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Dehidrogenază lactică. Metode de analiză enzimatică. Verlag Chemie, GmbH.
2. Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Organizarea genomică a genei lactat dehidrogenazei umane A Jurnalul biochimic, 231, 537-541.
3. De Becker, D. (2003). Acidoză lactică. Terapie intensivă MED, 29, 699–702.
4. Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Lactat Dehidrogenaze: structură și funcție. În Progrese în enzimologie și domenii conexe de biologie moleculară (pp. 61–133).
5. Fox, SI (2006). Fiziologie umană (ediția a IX-a). New York, SUA: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Valoarea clinică a lactatului dehidrogenazei în ser: o revizuire cantitativă. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
7. Comitetul Nomenclaturii Uniunii Internaționale de Biochimie și Biologie Moleculară (NC-IUBMB). (2019). Preluat de pe www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
8. Rawn, JD (1998). Biochimie. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW și Warshaw, M. (1979). Determinarea imunochimică a izoenzimei cardiace a lactatului dehidrogenazei (LDH1) în serul uman. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
10. Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Activitatea lactică a degydrogenazei în sânge. Biologie experimentală și medicină, 90, 210-215.