LDH: FUNGSI, PENENTUAN, REAKSI, NILAI NORMAL - BIOLOGI

The lactate dehydrogenase , laktik dehidrogenase asid, lactate dehydrogenase NAD yang bergantung kepada atau hanya LDH merupakan enzim yang dipunyai oleh kumpulan oxidoreductases boleh dikatakan dalam semua tisu haiwan, tumbuh-tumbuhan dan banyak mikroorganisma seperti bakteria, yis , dan Arkea .

Enzim jenis ini dilambangkan dengan nombor EC 1.1.1.27 Jawatankuasa Penamaan Enzim dan bertanggungjawab terhadap tindak balas yang menukar laktat menjadi piruvat (dengan pengoksidaan) dan sebaliknya (dengan pengurangan), pengoksidaan atau pengurangan dinikotida nikotinamida adenin ( NAD + dan NADH) dalam proses yang dikenali sebagai penapaian laktik.

Struktur kristal Laktat Dehidrogenase B (Sumber: Bcndoye melalui Wikimedia Commons)

Tidak seperti fermentasi alkohol, yang hanya berlaku pada beberapa mikroorganisma seperti ragi dan menggunakan pirolat glikolitik untuk penghasilan etanol, penapaian laktik berlaku di banyak organisma dan tisu badan makhluk hidup yang berbeza.

Enzim penting untuk metabolisme sel dikristal dari otot rangka tikus pada tahun 1940-an dan, sehingga kini, ciri terbaik adalah otot rangka dan tisu jantung mamalia.

Pada haiwan "lebih tinggi" enzim menggunakan isomer L laktat (L-laktat) untuk pengeluaran piruvat, tetapi beberapa haiwan dan bakteria "lebih rendah" menghasilkan D-laktat dari piruvat yang diperoleh dengan glikolisis.

Lactate dehydrogenase biasanya dinyatakan terutamanya dalam tisu atau sel dalam keadaan anaerob (dengan bekalan darah rendah) yang, pada manusia, misalnya, dapat mencirikan keadaan patologi seperti barah, hati atau keadaan jantung.

Walau bagaimanapun, penukaran piruvat menjadi laktat adalah khas otot semasa bersenam dan kornea mata, yang kurang beroksigen.

ciri-ciri

Lactate dehydrogenase berfungsi pelbagai fungsi dalam banyak jalur metabolik. Ia adalah pusat keseimbangan halus antara laluan karbohidrat katabolik dan anabolik.

Semasa glikolisis aerobik, piruvat (produk terakhir dari laluan itu sendiri) dapat digunakan sebagai substrat untuk kompleks enzim piruvat dehidrogenase, di mana ia di-dekarboksilasi, melepaskan molekul asetil-CoA yang digunakan di hilir, secara metabolik, dalam Kitaran Krebs.

Dalam glikolisis anaerob, sebaliknya, langkah terakhir glikolisis menghasilkan piruvat, tetapi ini digunakan oleh dehidrogenase laktat untuk menghasilkan laktat dan NAD ⁺ , yang mengembalikan NAD ⁺ yang digunakan semasa reaksi yang dikatalisis oleh gliseraldehid 3- fosfat dehidrogenase.

Seperti semasa anaerobiosis, sumber utama pengeluaran tenaga dalam bentuk ATP adalah glikolisis, dehidrogenase laktat memainkan peranan penting dalam reoksidasi NADH yang dihasilkan pada langkah-langkah sebelumnya dari jalur glikolitik, yang penting untuk fungsi enzim lain yang berkaitan.

Laktat dehidrogenase juga terlibat dalam glikogenesis yang berlaku dalam tisu yang menukar laktat menjadi glikogen dan, dalam beberapa tisu aerobik seperti jantung, laktat adalah bahan bakar yang dioksidasi semula untuk menghasilkan tenaga dan mengurangkan daya dalam bentuk ATP dan NAD ⁺ , masing-masing.

Ciri dan struktur

Terdapat pelbagai bentuk molekul dehidrogenase laktat di alam semula jadi. Hanya pada haiwan yang telah ditentukan bahawa terdapat lima aktiviti dehidrogenase laktat, semua tetramerik dan pada dasarnya terdiri daripada dua jenis rantai polipeptida yang dikenali sebagai subunit H dan M (yang boleh menjadi homo- atau heterotetramerik).

Bentuk H biasanya dijumpai di tisu jantung, sementara bentuk M telah dikesan pada otot rangka. Kedua-dua rantai berbeza antara satu sama lain dari segi kelimpahan, komposisi asid amino, sifat kinetik, dan sifat struktur.

Bentuk H dan M adalah produk terjemahan dari gen yang berlainan, mungkin terletak pada kromosom yang berbeza, dan juga berada di bawah kawalan atau peraturan gen yang berlainan. Bentuk H dominan dalam tisu dengan metabolisme aerobik dan bentuk M pada tisu anaerobik.

Jenis tatanama lain menggunakan huruf A, B dan C untuk pelbagai jenis enzim pada mamalia dan burung. Oleh itu, dehidrogenase laktat otot dikenali sebagai A ₄ , jantung sebagai B ₄ dan sepertiga disebut C ₄ , yang khusus untuk testis.

Ekspresi isoenzim ini diatur baik bergantung pada perkembangan dan juga bergantung pada tisu.

Enzim telah diasingkan dari sumber haiwan yang berlainan dan telah ditentukan bahawa struktur tetrameriknya mempunyai berat molekul rata-rata sekitar 140 kDa dan bahawa tapak pengikatan untuk NADH atau NAD ⁺ terdiri dari lembaran yang dilipat β yang terdiri daripada enam rantai dan 4 heliks alfa.

Keazaman

Dengan spektrofotometri

Aktiviti dehidrogenase laktat yang berasal dari haiwan ditentukan secara spektrofotometrik secara in vitro oleh pengukuran perubahan warna berkat proses redoks yang berlaku semasa tindak balas penukaran piruvat menjadi laktat.

Pengukuran dibuat pada jarak 340nm dengan spektrofotometer dan kadar penurunan ketumpatan optik kerana pengoksidaan atau "hilangnya" NADH, yang ditukarkan menjadi NAD ^{+, ditentukan} .

Iaitu reaksi yang ditentukan adalah seperti berikut:

Piruvat + NADH + H ⁺ → Laktat + NAD ⁺

Pengukuran enzimatik mesti dilakukan dalam keadaan optimum pH dan kepekatan substrat untuk enzim, sehingga tidak ada risiko meremehkan jumlah yang ada dalam sampel kerana kekurangan substrat atau kerana keadaan keasidan atau keasaman yang melampau.

Dengan imunohistokimia

Kaedah lain, mungkin sedikit lebih moden, untuk menentukan kehadiran dehidrogenase laktat berkaitan dengan penggunaan alat imunologi, iaitu dengan penggunaan antibodi.

Kaedah ini memanfaatkan pertalian antara pengikatan antigen dengan antibodi yang dihasilkan secara khusus terhadapnya dan sangat berguna untuk penentuan cepat kehadiran atau ketiadaan enzim seperti LDH dalam tisu tertentu.

Bergantung pada tujuannya, antibodi yang digunakan mestilah khusus untuk mengesan mana-mana isoenzim atau protein yang mempunyai aktiviti dehidrogenase laktat.

Mengapa menentukan dehidrogenase laktat?

Penentuan enzim ini dilakukan untuk tujuan yang berbeza, tetapi terutamanya untuk diagnosis klinikal beberapa keadaan, termasuk infark miokard dan barah.

Pada tahap sel, pelepasan dehidrogenase laktat telah dianggap sebagai salah satu parameter untuk menentukan berlakunya proses nekrotik atau apoptosis, kerana membran plasma menjadi telap.

Produk reaksi yang dikatalisnya juga dapat ditentukan dalam tisu untuk menentukan sama ada metabolisme anaerobik berlaku untuk sebab tertentu.

Tindak balas

Seperti yang disebutkan pada mulanya, enzim laktat dehidrogenase, yang namanya sistematik adalah (S) -laktat: NAD ⁺ dehidrogenase, memangkinkan penukaran laktat menjadi piruvat dengan cara yang bergantung pada NAD ⁺ , atau sebaliknya, yang berlaku berkat pemindahan ion hidrida (H ^- ) dari piruvat hingga laktat atau dari NADH hingga piruvat teroksidasi.

Skema dan mekanisme reaksi dehidrogenase laktat (Sumber: Jazzlw melalui Wikimedia Commons)

NAD ⁺ mempunyai unit ADP dan kumpulan nukleotida lain yang berasal dari asid nikotinat, juga disebut niacin atau vitamin B _3, dan koenzim ini mengambil bahagian dalam pelbagai reaksi yang sangat penting biologi.

Penting untuk diketengahkan bahawa keseimbangan dalam tindak balas tersebut beralih ke sisi laktat dan telah ditunjukkan bahawa enzim juga mampu mengoksidasi asid (S) -2-hidroksimonokarboksilat lain dan menggunakan, walaupun kurang efisien, NADP ⁺ sebagai substrat.

Bergantung pada kawasan badan yang dipertimbangkan dan, pada masa yang sama, pada ciri metaboliknya berkaitan dengan kehadiran atau ketiadaan oksigen, tisu menghasilkan jumlah laktat yang berlainan, produk tindak balas yang dikatalisis oleh LDH.

Sekiranya anda mempertimbangkan, sebagai contoh, sel darah merah (eritrosit) yang kekurangan mitokondria yang dapat memetabolisme piruvat yang dihasilkan semasa glikolisis menjadi CO ₂ dan air, maka dapat dikatakan bahawa ini adalah sel penghasil laktat utama dalam tubuh manusia, kerana bahawa semua piruvat ditukar menjadi laktat oleh dehidrogenase laktat.

Sebaliknya, jika sel hati dan sel otot rangka dipertimbangkan, sel-sel ini bertanggungjawab untuk menghasilkan jumlah minimum laktat, kerana metabolisme dengan cepat.

Nilai normal

Kepekatan dehidrogenase laktat dalam serum darah adalah produk dari ekspresi beberapa isoenzim di hati, jantung, otot rangka, eritrosit, dan tumor, antara lain.

Dalam serum darah, julat normal aktiviti dehidrogenase laktat adalah antara 260 dan 850 U / ml (unit per mililiter), dengan nilai purata 470 ± 130 U / ml. Sementara itu, hemolisis darah mempunyai aktiviti LDH yang bervariasi antara 16,000 dan 67,000 U / ml, yang setara dengan rata-rata 34,000 ± 12,000 U / ml.

Apa maksudnya mempunyai LDH yang tinggi?

Pengukuran kepekatan dehidrogenase laktat dalam serum darah mempunyai nilai penting dalam diagnosis beberapa penyakit jantung, hati, darah dan juga barah.

Tahap aktiviti LDH yang tinggi telah dijumpai pada pesakit dengan infark miokard (eksperimental dan klinikal), serta pada pesakit barah, khususnya pada wanita dengan barah endometrium, ovari, payudara dan rahim.

Bergantung pada isozim tertentu yang berada dalam "berlebihan" atau kepekatan tinggi, pengukuran isoenzim laktat dehidrogenase digunakan oleh banyak doktor yang merawat untuk menentukan kerosakan tisu (teruk atau kronik).

Rujukan

Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Dehidrogenase laktik. Kaedah Analisis Enzimatik. Verlag Chemie, GmbH.
Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Organisasi genom gen laktat dehidrogenase-A manusia. Jurnal Biokimia, 231, 537-541.
De Becker, D. (2003). Asidosis laktik. Rawatan Rapi MEd, 29, 699–702.
Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Lactate Dehydrogenases: Struktur dan Fungsi. Dalam Kemajuan Enzimologi dan Bidang Berkaitan Biologi Molekul (hlm. 61–133).
Fox, SI (2006). Fisiologi Manusia (edisi ke-9). New York, Amerika Syarikat: McGraw-Hill Press.
Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Nilai Klinikal Dehidrogenase Laktat dalam Serum: Kajian Kuantitatif. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
Jawatankuasa Tatanama Kesatuan Antarabangsa Biokimia dan Biologi Molekul (NC-IUBMB). (2019). Diperolehi dari www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
Rawn, JD (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, & Warshaw, M. (1979). Penentuan Imunokimia Isoenzim Jantung Laktat Dehidrogenase (LDH1) dalam Serum Manusia. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Aktiviti Lactic Degydrogenase dalam Darah. Biologi dan Perubatan Eksperimen, 90, 210-215.

LDH: FUNGSI, PENENTUAN, REAKSI, NILAI NORMAL - BIOLOGI - 2025