LDH: FUNKCIJOS, NUSTATYMAS, REAKCIJA, NORMALIOSIOS VERTĖS - BIOLOGIJA

Laktato dehidrogenazės , pieno rūgštis dehidrogenazės, laktato dehidrogenazės NAD-priklauso arba tiesiog LDH yra fermentas, priklausantį oksidoreduktazių grupės yra praktiškai visų gyvūnų audiniuose, augalų ir daugelio mikroorganizmų, pavyzdžiui, bakterijos, mielių , ir Archaea .

Šio tipo fermentai žymimi Fermentų nomenklatūros komiteto numeriu EC 1.1.1.27 ir yra atsakingi už reakciją, kuri laktatą paverčia piruvatu (oksidacijos būdu) ir atvirkščiai (redukuojant), oksiduodama ar redukuodama nikotinamido adenino dinukleotidus ( NAD + ir NADH), žinomu kaip pieno rūgimas.

Laktato dehidrogenazės B kristalinė struktūra (Šaltinis: „Bcndoye“ per „Wikimedia Commons“)

Skirtingai nuo alkoholinės fermentacijos, vykstančios tik kai kuriuose mikroorganizmuose, tokiuose kaip mielės, ir etanolio gamybai naudojamas glikolitinis piruatas, pieno rūgimas vyksta daugelyje skirtingų gyvų būtybių organizmų ir kūno audinių.

Šis svarbus ląstelių metabolizmo fermentas 1940 m. Buvo išsikristalizavęs iš žiurkės skeleto raumenų. Iki šiol geriausiai apibūdinami skeleto raumenys ir žinduolių širdies audiniai.

„Aukštesniems“ gyvūnams fermentas piruvato gamybai naudoja L laktato izomerą (L-laktatą), tačiau kai kurie „žemesni“ gyvūnai ir bakterijos gamina D-laktatą iš piruvato, gauto glikolizės būdu.

Laktato dehidrogenazė paprastai ekspresuojama daugiausia audiniuose arba ląstelėse anaerobinėmis sąlygomis (esant mažai aprūpinimo krauju), kurios, pavyzdžiui, žmonėms gali apibūdinti patologines būkles, tokias kaip vėžys, kepenų ar širdies ligos.

Tačiau piruvato pavertimas laktatu būdingas raumenims mankštos metu ir akies ragenai, kurios yra mažai deguonies.

funkcijos

Laktato dehidrogenazė atlieka įvairias funkcijas daugybėje medžiagų apykaitos būdų. Tai yra subtilaus pusiausvyros tarp katabolinių ir anabolinių angliavandenių kelių pusiausvyros centras.

Aerobinės glikolizės metu piruvatas (paskutinis maršruto produktas per se) gali būti naudojamas kaip piruvatų dehidrogenazės fermento komplekso substratas, kuriuo jis dekarboksilinamas, išskirdamas acetil-CoA molekules, kurios naudojamos pasroviui, metaboliškai kalbant. Krebso ciklas.

Atliekant anaerobinę glikolizę, priešingai, paskutiniame glikolizės etape gaunamas piruvatas, tačiau jį laktato dehidrogenazė naudoja laktatui gaminti ir NAD ⁺ , kuris atkuria NAD ^+, kuris buvo naudojamas reakcijos metu, katalizuojamo glicerraldehido 3-. fosfato dehidrogenazė.

Kadangi anaerobiozės metu pagrindinis energijos šaltinis, gaunamas ATP forma, yra glikolizė, laktato dehidrogenazė vaidina pagrindinį vaidmenį reoksiduojant NADH, gautą ankstesniuose glikolitinio kelio etapuose, būtiną kitų susijusių fermentų veikimui.

Laktato dehidrogenazė taip pat dalyvauja glikogenezėje, vykstančioje audiniuose, kurie laktatą paverčia glikogenu, o kai kuriuose aerobiniuose audiniuose, pavyzdžiui, širdyje, laktatas yra kuras, kuris yra reoksiduotas, kad gamintų energiją ir mažintų galią ATP forma. NAD ⁺ , atitinkamai.

Charakteristikos ir struktūra

Gamtoje yra kelios molekulinės laktato dehidrogenazės formos. Tik gyvūnams nustatyta, kad yra penki laktato dehidrogenazės aktyvumai, visi tetrameriniai ir iš esmės sudaryti iš dviejų tipų polipeptidinių grandinių, žinomų kaip H ir M subvienetai (kurie gali būti homo- arba heterotetrameriniai).

H forma paprastai randama širdies audinyje, o M forma nustatyta griaučių raumenyse. Abi grandinės viena nuo kitos skiriasi gausumu, aminorūgščių sudėtimi, kinetinėmis savybėmis ir struktūrinėmis savybėmis.

H ir M formos yra skirtingų genų, galimai esančių skirtingose chromosomose, transliacinis produktas, kuriuos taip pat kontroliuoja arba reguliuoja skirtingi genai. H forma vyrauja audiniuose, kurių metabolizmas yra aerobinis, o M forma - anaerobiniuose audiniuose.

Kitas nomenklatūros tipas naudoja A, B ir C raides skirtingiems fermentų tipams žinduoliams ir paukščiams. Taigi raumenų laktato dehidrogenazė vadinama A ₄ , širdies - B _4, o trečioji vadinama C ₄ , būdinga sėklidėms.

Šių izofermentų ekspresija yra reguliuojama tiek nuo vystymosi, tiek nuo audinių.

Fermentas buvo išskirtas iš skirtingų gyvūnų šaltinių ir nustatyta, kad jo tetramerinės struktūros vidutinė molekulinė masė yra apie 140 kDa, o NADH arba NAD ⁺ surišimo vietą sudaro β sulankstytas lapas, sudarytas iš šešių grandinių. ir 4 alfa spiralės.

Nustatymas

Atliekant spektrofotometriją

Gyvūninės kilmės laktato dehidrogenazės aktyvumas nustatomas spektrofotometriškai in vitro, keičiant spalvą, atsižvelgiant į redokso procesą, vykstantį piruvato į laktato virsmo reakcijos metu.

Matavimai atliekami spektrofotometru esant 340 nm ir nustatomas optinio tankio mažėjimo greitis, atsirandantis dėl NADH oksidacijos ar „išnykimo“, paverčiamo NAD ⁺ .

Tai yra, nustatyta reakcija yra tokia:

Piruvatas + NADH + H ⁺ → laktatas + NAD ⁺

Fermentinis matavimas turi būti atliekamas optimaliomis fermento substrato pH ir substratų koncentracijos sąlygomis, kad nekiltų pavojus nuvertinti mėginiuose esantį kiekį dėl substrato trūkumo arba dėl ypatingų rūgštingumo ar šarmingumo sąlygų.

Imunohistochemija

Kitas, galbūt šiek tiek modernesnis, laktato dehidrogenazės buvimo nustatymo metodas yra susijęs su imunologinių priemonių, ty antikūnų, naudojimu.

Šie metodai pasinaudoja afinitetu tarp antigeno jungimosi su antikūnu, specialiai sukurtu prieš jį, ir yra labai naudingi norint greitai nustatyti fermentų, tokių kaip LDH, buvimą ar nebuvimą tam tikrame audinyje.

Priklausomai nuo tikslo, naudojami antikūnai turi būti specifiški bet kuriam iš izofermentų ar baltymų, turinčių laktato dehidrogenazės aktyvumą, aptikti.

Kodėl reikia nustatyti laktato dehidrogenazę?

Šis fermentas nustatomas skirtingais tikslais, tačiau daugiausia klinikinei kai kurių ligų, įskaitant miokardo infarktą ir vėžį, diagnozei nustatyti.

Ląstelių lygyje laktato dehidrogenazės išsiskyrimas buvo laikomas vienu iš parametrų, siekiant nustatyti nekrotinių ar apoptozinių procesų pasireiškimą, nes plazmos membrana tampa pralaidi.

Reakcijos produktai, kuriuos ji katalizuoja, taip pat gali būti nustatyti audinyje, siekiant nustatyti, ar vyrauja anaerobinis metabolizmas dėl kokios nors konkrečios priežasties.

Reakcija

Kaip iš pradžių minėta, fermentas laktato dehidrogenazė, kurio sisteminis pavadinimas yra (S) -laktatas: NAD ⁺ dehidrogenazė, katalizuoja laktato virsmą piruvatu NAD ⁺ priklausomu būdu arba atvirkščiai, kuris įvyksta pernešus a hidrido jonai (H ^- ) iš piruvato į laktatą arba iš NADH į oksiduotą piruvatą.

Laktato dehidrogenazės reakcijos schema ir mechanizmas (Šaltinis: Jazzlw per Wikimedia Commons)

NAD ⁺ turi ADP vienetą ir kitą nukleotidų grupę, gautą iš nikotino rūgšties, dar vadinamą niacinu arba vitaminu B _3, ir šis kofermentas dalyvauja keliose didelę biologinę reikšmę turinčiose reakcijose.

Svarbu pabrėžti, kad pusiausvyra minėtoje reakcijoje pasislenka į laktato pusę, ir buvo įrodyta, kad fermentas taip pat sugeba oksiduoti kitas (S) -2-hidroksimonokarboksirūgštis ir, nors ir ne taip efektyviai, kaip substratą naudoti NADP ⁺ .

Atsižvelgiant į nagrinėjamą kūno vietą ir tuo pačiu metu į jo metabolines savybes, susijusias su deguonies buvimu ar nebuvimu, audiniai gamina skirtingą kiekį laktato - reakcijos produkto, kurį katalizuoja LDH.

Jei atsižvelgtume, pavyzdžiui, į raudonųjų kraujo kūnelių (eritrocitų), kuriems trūksta mitochondrijų, kurie gali metabolizuoti piruvatą, susidariusį glikolizės metu, į CO ₂ ir vandenį, tuomet galima būtų pasakyti, kad tai yra pagrindinės laktatus gaminančios ląstelės žmogaus kūne, nes kad visas piruvatas paverčiamas laktatu laktato dehidrogenazės būdu.

Kita vertus, jei atsižvelgiama į kepenų ir griaučių raumenų ląsteles, jos yra atsakingos už minimalaus laktato kiekio susidarymą, nes jis greitai metabolizuojamas.

Normalios vertės

Laktato dehidrogenazės koncentracija kraujo serume yra kelių izoenzimų ekspresijos kepenyse, širdyje, skeleto raumenyse, eritrocituose ir navikuose produktas.

Kraujo serume normalūs laktato dehidrogenazės aktyvumo intervalai yra nuo 260 iki 850 V / ml (vienetai mililitre), o vidutinė vertė yra 470 ± 130 V / ml. Tuo tarpu kraujo hemolizatų LDH aktyvumas svyruoja nuo 16 000 iki 67 000 U / ml, o tai prilygsta vidutiniškai 34 000 ± 12 000 U / ml.

Ką reiškia turėti aukštą LDH?

Laktato dehidrogenazės koncentracijos kraujo serume kiekybinis įvertinimas turi didelę reikšmę diagnozuojant kai kurias širdies ligas, kepenis, kraują ir net vėžį.

Aukštas LDH aktyvumo lygis nustatytas pacientams, patyrusiems miokardo infarktus (tiek eksperimentinius, tiek klinikinius), taip pat vėžiu sergantiems pacientams, ypač moterims, sergantiems endometriumo, kiaušidžių, krūties ir gimdos vėžiu.

Atsižvelgiant į tai, koks izozimas yra „perteklinis“ arba jo koncentracija yra aukšta, laktato dehidrogenazės izofermentų kiekybinį nustatymą daugelis gydytojų naudoja audinių pažeidimams (sunkiems ar lėtiniams) nustatyti.

Nuorodos

Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Pieno dehidrogenazė. Fermentinės analizės metodai. „Verlag Chemie“, GmbH.
Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., ir Li, S. (1985). Žmogaus laktato dehidrogenazės-A geno genomo organizacija. Biocheminis žurnalas, 231, 537-541.
De Becker, D. (2003). Pieno rūgšties acidozė. Intensyviosios terapijos gydymas, 29, 699–702.
Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Laktato dehidrogenazės: struktūra ir funkcijos. „Enzimologijos ir susijusių molekulinės biologijos sričių pažanga“ (61–133 psl.).
Fox, SI (2006). Žmogaus fiziologija (9-asis leidimas). Niujorkas, JAV: „McGraw-Hill Press“.
Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Laktato dehidrogenazės serume klinikinė vertė: kiekybinė apžvalga. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
Tarptautinės biochemijos ir molekulinės biologijos sąjungos (NC-IUBMB) Nomenklatūros komitetas. (2019 m.). Gauta iš www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
Rawn, JD (1998). Biochemija. Burlingtonas, Masačusetsas: Neilo Pattersono leidykla.
Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, ir Warshaw, M. (1979). Imunocheminis laktato dehidrogenazės (LDH1) širdies izofermento nustatymas žmogaus serume. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
Wróblewski, F., ir Ladue, JS (1955). Pieno degedrogenazės aktyvumas kraujyje. Eksperimentinė biologija ir medicina, 90, 210–215.

LDH: FUNKCIJOS, NUSTATYMAS, REAKCIJA, NORMALIOSIOS VERTĖS - BIOLOGIJA - 2025