LDH: FUNKCIJAS, NOTEIKŠANA, REAKCIJA, NORMĀLĀS VĒRTĪBAS - BIOLOĢIJA - 2025

Laktātdehidrogenāzes , pienskābe dehidrogenāzes, laktāta dehidrogenāzes NAD atkarīgo vai vienkārši LDH ir ferments, kas pieder grupai oxidoreductases ir praktiski visās dzīvnieku audos, augiem un daudziem mikroorganismiem, piemēram, baktēriju, rauga , un Arheji .

Šāda veida fermentus apzīmē ar Fermentu nomenklatūras komitejas numuru EC 1.1.1.27, un tie ir atbildīgi par reakciju, kas pārveido laktātu par piruvātu (oksidējoties) un otrādi (ar reducēšanu), oksidējot vai reducējot nikotīnamīda adenīna dinukleotīdus ( NAD + un NADH) procesā, ko sauc par pienskābo fermentāciju.

Laktāta dehidrogenāzes B kristāla struktūra (Avots: Bcndoye caur Wikimedia Commons)

Atšķirībā no alkoholiskās fermentācijas, kas notiek tikai dažos mikroorganismos, piemēram, raugā, un etanola ražošanai izmanto glikolītisko piruātu, pienskāba fermentācija notiek daudzos organismos un dažādu dzīvo būtņu ķermeņa audos.

Šis svarīgais šūnu metabolisma enzīms tika kristalizēts no žurku skeleta muskuļiem 1940. gados, un līdz šim vislabāk raksturoti skeleta muskuļi un zīdītāju sirds audi.

"Augstākajos" dzīvniekos enzīms piruvāta iegūšanai izmanto laktāta L izomēru (L-laktātu), bet daži "zemāki" dzīvnieki un baktērijas no piruvāta D-laktātu ražo glikolīzes rezultātā.

Laktāta dehidrogenāze parasti tiek ekspresēta galvenokārt audos vai šūnās anaerobos apstākļos (ar nelielu asins piegādi), kas, piemēram, cilvēkiem var raksturot patoloģiskus apstākļus, piemēram, vēzi, aknas vai sirdi.

Tomēr piruvāta pārvēršana laktātā ir raksturīga muskuļiem fiziskās slodzes laikā un acs radzenei, kas ir vāji skābekļa saturoša.

Iespējas

Laktāta dehidrogenāze veic vairākas funkcijas daudzos metabolisma ceļos. Tas ir delikāta līdzsvara centrs starp katabolisko un anabolisko ogļhidrātu ceļiem.

Aerobās glikolīzes laikā piruvātu (pēdējais maršruta produkts per se) var izmantot kā piruvāta dehidrogenāzes enzīmu kompleksa substrātu, ar kuru tas tiek dekarboksilēts, atbrīvojot acetil-CoA molekulas, kuras metaboliski runājot tiek izmantotas lejpus. Krebsa cikls.

Anaerobā glikolīzē, gluži pretēji, pēdējā glikolīzes posmā tiek iegūts piruvāts, bet to izmanto laktāta dehidrogenāze, lai iegūtu laktātu un NAD ⁺ , kas atjauno NAD ^+, kas tika izmantots reakcijā, kuru katalizēja glicerraldehīds 3- fosfāta dehidrogenāze.

Tā kā anaerobiozes laikā galvenais enerģijas avots ATP veidā ir glikolīze, laktāta dehidrogenāzei ir būtiska loma NADH reoksidācijā, kas iegūta iepriekšējos glikolītiskā ceļa posmos, kas ir būtiska citu saistītu enzīmu darbībai.

Laktāta dehidrogenāze ir iesaistīta arī glikoģenēzē, kas notiek audos, kas pārveido laktātu par glikogēnu, un dažos aerobos audos, piemēram, sirdī, laktāts ir degviela, kas tiek reoksidēta, lai ražotu enerģiju un samazinātu enerģiju ATP un NAD ⁺ , attiecīgi.

Raksturojums un uzbūve

Dabā ir vairākas molekulāras laktātdehidrogenāzes formas. Tikai dzīvniekiem ir noteikts, ka ir piecas laktātdehidrogenāzes aktivitātes, visas tetrameriskās un būtībā sastāv no divu veidu polipeptīdu virknēm, kas pazīstamas kā H un M apakšvienības (kas var būt homo- vai heterotetrameriskas).

H forma parasti atrodas sirds audos, bet M forma ir atklāta skeleta muskuļos. Abas ķēdes atšķiras viena no otras pārpilnības, aminoskābju sastāva, kinētisko īpašību un strukturālo īpašību ziņā.

H un M formas ir dažādu gēnu translatīvs produkts, kas, iespējams, atrodas dažādās hromosomās un kurus arī kontrolē vai regulē dažādi gēni. H forma ir pārsvarā audos ar aerobo metabolismu, bet M forma - anaerobos audos.

Cita veida nomenklatūrā tiek izmantoti burti A, B un C dažādiem enzīmu veidiem gan zīdītājiem, gan putniem. Tādējādi muskuļu laktāta dehidrogenāzi sauc par A ₄ , sirds kā B ₄ un trešo sauc par C ₄ , kas raksturīga sēkliniekiem.

Šo izoenzīmu ekspresija tiek regulēta gan no attīstības, gan no audiem.

Ferments ir izolēts no dažādiem dzīvnieku avotiem un ir noteikts, ka tā tetrameriskās struktūras vidējā molekulmasa ir aptuveni 140 kDa un ka NADH vai NAD ⁺ saistīšanās vieta sastāv no β-salocītas loksnes, kas sastāv no sešām ķēdēm un 4 alfa spirāles.

Noteikšana

Ar spektrofotometriju

Dzīvnieku izcelsmes laktātadehidrogenāzes aktivitāti nosaka spektrofotometriski in vitro, veicot krāsas izmaiņas, pateicoties redoksa procesam, kas notiek piruvāta un laktāta pārvēršanas reakcijas laikā.

Mērījumus veic ar spektrofotometru pie 340 nm un nosaka optiskā blīvuma samazināšanās ātrumu NADH oksidācijas vai "izzušanas" dēļ, kas tiek pārveidots par NAD ⁺ .

Tas ir, noteiktā reakcija ir šāda:

Piruvāts + NADH + H ⁺ → Laktāts + NAD ⁺

Fermentatīvais mērījums jāveic optimālos fermenta pH un substrātu koncentrācijas apstākļos, lai nepastāvētu risks par zemu novērtēt paraugos esošo daudzumu substrātu deficīta dēļ vai ekstremālos skābuma vai bāziskuma apstākļos.

Ar imūnhistoķīmiju

Cita, varbūt nedaudz modernāka laktātdehidrogenāzes klātbūtnes noteikšanas metode ir saistīta ar imunoloģisko līdzekļu izmantošanu, tas ir, ar antivielu izmantošanu.

Šīs metodes izmanto afinitāti starp antigēna saistīšanos ar antivielu, kas īpaši izveidota pret to, un ir ļoti noderīgas, lai ātri noteiktu enzīmu, piemēram, LDH, klātbūtni vai neesamību noteiktos audos.

Atkarībā no mērķa izmantotajām antivielām jābūt specifiskām jebkura izoenzīma vai jebkura proteīna noteikšanai ar laktātdehidrogenāzes aktivitāti.

Kāpēc noteikt laktāta dehidrogenāzi?

Šī enzīma noteikšana tiek veikta dažādiem mērķiem, bet galvenokārt dažu stāvokļu, ieskaitot miokarda infarktu un vēzi, klīniskai diagnostikai.

Šūnu līmenī laktātdehidrogenāzes izdalīšanās tiek uzskatīta par vienu no parametriem, lai noteiktu nekrotisko vai apoptotisko procesu parādīšanos, jo plazmas membrāna kļūst caurlaidīga.

Reakcijas produktus, ko tā katalizē, var noteikt arī audos, lai noteiktu, vai kāda īpaša iemesla dēļ dominē anaerobā metabolisms.

Reakcija

Kā sākotnēji minēts, enzīms laktāta dehidrogenāze, kura sistemātiskais nosaukums ir (S) -laktāts: NAD ⁺ dehidrogenāze, katalizē laktāta pārvēršanu piruvātā no NAD ⁺ atkarīgā veidā vai otrādi, kas notiek, pateicoties a hidrīda jons (H ^- ) no piruvāta uz laktātu vai no NADH uz oksidētu piruvātu.

Laktāta dehidrogenāzes reakcijas shēma un mehānisms (Avots: Jazzlw caur Wikimedia Commons)

NAD ⁺ ir ADP vienība un cita nukleotīdu grupa, kas iegūta no nikotīnskābes, ko sauc arī par niacīnu vai B ₃ vitamīnu _, un šis koenzīms piedalās vairākās reakcijās, kurām ir liela bioloģiskā nozīme.

Ir svarīgi uzsvērt, ka līdzsvars minētajā reakcijā ir nobīdīts uz laktāta pusi, un ir pierādīts, ka ferments ir arī spējīgs oksidēt citas (S) -2-hidroksimonokarbonskābes un, kaut arī mazāk efektīvi, izmantot NADP ⁺ kā substrātu.

Atkarībā no aplūkojamā ķermeņa reģiona un vienlaikus no tā metabolisma īpašībām attiecībā uz skābekļa klātbūtni vai neesamību audi ražo atšķirīgu daudzumu laktāta - reakcijas produkta, ko katalizē LDH.

Ja jūs uzskatāt, piemēram, sarkanās asins šūnas (eritrocītus), kurām trūkst mitohondriju, kas var metabolizēt glikolīzes laikā iegūto piruātu līdz CO ₂ un ūdenim, tad varētu teikt, ka šīs ir galvenās laktātus ražojošās šūnas cilvēka ķermenī, jo ka visu piruvatu ar laktāta dehidrogenāzi pārvērš laktātā.

No otras puses, ja ņem vērā aknu šūnas un skeleta muskuļu šūnas, tās ir atbildīgas par minimālā laktāta daudzuma ražošanu, jo tas tiek ātri metabolizēts.

Normālās vērtības

Laktāta dehidrogenāzes koncentrācija asins serumā ir vairāku izoenzīmu ekspresijas produkts aknās, sirdī, skeleta muskuļos, eritrocītos un audzējos.

Asins serumā normāli laktāta dehidrogenāzes aktivitātes diapazoni ir no 260 līdz 850 V / ml (vienības uz mililitru) ar vidējo vērtību 470 ± 130 V / ml. Tikmēr asins hemolizātiem ir LDH aktivitāte, kas svārstās no 16 000 līdz 67 000 U / ml, kas ir ekvivalents vidēji 34 000 ± 12 000 U / ml.

Ko nozīmē augsts LDH līmenis?

Laktātdehidrogenāzes koncentrācijas noteikšanai asins serumā ir liela nozīme dažu sirds slimību, aknu, asiņu un pat vēža diagnosticēšanā.

Augsts LDH aktivitātes līmenis ir konstatēts pacientiem ar miokarda infarktiem (gan eksperimentāliem, gan klīniskiem), kā arī pacientiem ar vēzi, īpaši sievietēm ar endometrija, olnīcu, krūts un dzemdes vēzi.

Lai noteiktu audu bojājumus (smagus vai hroniskus), daudzi ārstējošie ārsti izmanto laktātdehidrogenāzes izoenzīmu kvantitatīvo noteikšanu atkarībā no konkrētā izozīma, kam ir “pārmērīga koncentrācija” vai augsta koncentrācija.

Atsauces

1. Bergmeijers, H., Berns, E., un Hess, B. (1961). Pienskābes dehidrogenāze. Fermentatīvās analīzes metodes. Verlag Chemie, GmbH.
2. Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Cilvēka laktātdehidrogenāzes-A gēna genoma organizācija. Biochemical Journal, 231, 537-541.
3. De Bekers, D. (2003). Pienskābes acidoze. Intensīvā aprūpe, MEd, 29, 699–702.
4. Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Laktāta dehidrogenāzes: struktūra un darbība. In Advances in Enzimology and the Molecular Biology Areas (61. – 133. Lpp.).
5. Fokss, SI (2006). Cilvēka fizioloģija (9. izdevums). Ņujorka, ASV: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Laktāta dehidrogenāzes klīniskā vērtība serumā: kvantitatīvs pārskats. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
7. Starptautiskās bioķīmijas un molekulārās bioloģijas savienības (NC-IUBMB) Nomenklatūras komiteja. (2019. gads). Saņemts no vietnes www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
8. Rawn, JD (1998). Bioķīmija. Burlingtons, Masačūsetsa: Neil Patterson Publishers.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, & Warshaw, M. (1979). Laktāta dehidrogenāzes (LDH1) sirds izoenzīma imūnķīmiskā noteikšana cilvēka serumā. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
10. Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Pienskābes dehidrogenāzes aktivitāte asinīs. Eksperimentālā bioloģija un medicīna, 90, 210–215.