LDH: FONKSIYONLAR, BELIRLEME, REAKSIYON, NORMAL DEĞERLER - BIYOLOJI - 2025

Laktat dehidrojenaz , laktik asit dehidrojenaz, NAD-bağımlı veya dehidrojenaz laktat sadece LDH Oksidoredüktazların grubuna ait olan bir enzim, bütün hayvan dokularında, bitki ve bakteri, maya gibi pek çok mikroorganizma pratik olduğu , ve Archaea .

Bu tür enzimler, Enzim İsimlendirme Komitesinin EC 1.1.1.27 numarasıyla gösterilir ve laktatı piruvata (oksidasyon yoluyla) ve tersini (indirgeme yoluyla), oksitleyen veya indirgeyen nikotinamid adenin dinükleotitlerini ( NAD + ve NADH) laktik fermantasyon olarak bilinen süreçte.

Laktat Dehidrojenaz B'nin kristal yapısı (Kaynak: Bcndoye, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Sadece maya gibi bazı mikroorganizmalarda meydana gelen ve etanol üretimi için glikolitik piruvat kullanan alkolik fermantasyondan farklı olarak, laktik fermantasyon, birçok organizmada ve farklı canlıların vücut dokularında gerçekleşir.

Hücresel metabolizma için bu önemli enzim, 1940'larda sıçan iskelet kasından kristalize edildi ve bugüne kadar en iyi karakterize edilenler iskelet kası ve memeli kalp dokusudur.

"Daha yüksek" hayvanlarda enzim, piruvat üretimi için laktatın L izomerini (L-laktat) kullanır, ancak bazı "düşük" hayvanlar ve bakteriler, glikoliz yoluyla elde edilen piruvattan D-laktat üretir.

Laktat dehidrojenaz, genellikle insanlarda örneğin kanser, karaciğer veya kalp rahatsızlıkları gibi patolojik durumları karakterize edebilen anaerobik koşullar altında (düşük kan beslemeli) dokularda veya hücrelerde eksprese edilir.

Bununla birlikte, piruvatın laktata dönüşümü, egzersiz sırasındaki kaslar ve zayıf oksijenli göz korneası için tipiktir.

Özellikleri

Laktat dehidrojenaz, çok sayıda metabolik yolda çok sayıda fonksiyona hizmet eder. Katabolik ve anabolik karbonhidrat yolları arasındaki hassas dengenin merkezidir.

Aerobik glikoliz sırasında, piruvat (kendi başına yolun son ürünü) piruvat dehidrojenaz enzim kompleksi için bir substrat olarak kullanılabilir ve bu sayede dekarboksilatlanır ve metabolik olarak aşağı akışta kullanılan asetil-CoA moleküllerini serbest bırakır. Krebs döngüsü.

Anaerobik glikoliz, aksine, glikoliz son adım piruvat üretir, ancak bu üretim laktat ve NAD laktat dehidrojenaz tarafından kullanılan ⁺ NAD geri, ⁺ gliseraldehidin ile katalize edilen reaksiyon içinde kullanıldı 3- fosfat dehidrojenaz.

Anaerobioz sırasında, ATP formundaki enerji üretiminin ana kaynağı glikoliz olduğu için, laktat dehidrojenaz, diğer ilgili enzimlerin işleyişi için gerekli olan glikolitik yolun önceki adımlarında üretilen NADH'nin yeniden oksidasyonunda temel bir rol oynar.

Laktat dehidrojenaz, laktatı glikojene dönüştüren dokularda meydana gelen glikojenezde de rol oynar ve kalp gibi bazı aerobik dokularda laktat, ATP şeklinde enerji üretmek ve gücü azaltmak için yeniden oksitlenen bir yakıttır ve Sırasıyla NAD ⁺ .

Özellikleri ve yapısı

Doğada laktat dehidrojenazın çok sayıda moleküler formu vardır. Sadece hayvanlarda beş laktat dehidrojenaz aktivitesi olduğu tespit edilmiştir, bunların tümü tetrameriktir ve esasen H ve M alt birimleri (homo- veya heterotetramerik olabilir) olarak bilinen iki tip polipeptit zincirinden oluşur.

H formu tipik olarak kalp dokusunda bulunurken, M formu iskelet kasında tespit edilmiştir. Her iki zincir de bolluk, amino asit bileşimi, kinetik özellikler ve yapısal özellikler açısından birbirinden farklıdır.

H ve M formları, muhtemelen farklı kromozomlarda bulunan ve aynı zamanda farklı genlerin kontrolü veya regülasyonu altında bulunan farklı genlerin çeviri ürünüdür. H formu aerobik metabolizmaya sahip dokularda baskındır ve anaerobik dokularda M formu hakimdir.

Başka bir isimlendirme türü, hem memelilerdeki hem de kuşlardaki farklı enzim türleri için A, B ve C harflerini kullanır. Bu nedenle, kas laktat dehidrojenazı A ₄ , kardiyak B ₄ ve üçüncüsü testislere özgü C ₄ olarak bilinir .

Bu izoenzimlerin ekspresyonu hem gelişimsel olarak bağımlı hem de dokuya bağlı olarak düzenlenir.

Enzim farklı hayvan kaynaklarından izole edilmiş ve tetramerik yapısının yaklaşık 140 kDa ortalama moleküler ağırlığa sahip olduğu ve NADH veya NAD ⁺ için bağlanma bölgesinin altı zincirden oluşan β katlı bir tabakadan oluştuğu tespit edilmiştir. ve 4 alfa helis.

Kararlılık

Spektrofotometri ile

Pirüvattan laktata dönüşüm reaksiyonu sırasında gerçekleşen redoks işlemi sayesinde hayvansal kaynaklı laktat dehidrojenaz aktivitesi in vitro olarak renk değişimi ölçümleri ile spektrofotometrik olarak belirlenir.

Spektrofotometre ile 340 nm'de ölçümler yapılarak, NAD ^{+ 'ya} dönüştürülen NADH'nin oksidasyonu veya "kaybolması" nedeniyle optik yoğunluktaki azalma hızı ^belirlenir .

Yani belirlenen reaksiyon şu şekildedir:

Piruvat + NADH + H ⁺ → Laktat + NAD ⁺

Enzimatik ölçüm, enzim için optimum pH ve substrat konsantrasyonu koşullarında gerçekleştirilmelidir, böylece substratların eksikliğinden veya aşırı asitlik veya bazlık koşullarından dolayı numunelerde bulunan miktarın olduğundan az tahmin edilmesi riski olmaz.

İmmünohistokimya tarafından

Laktat dehidrojenaz varlığının belirlenmesi için belki biraz daha modern olan başka bir yöntem, immünolojik araçların kullanılmasıyla, yani antikorların kullanılmasıyla ilgilidir.

Bu yöntemler, bir antijenin kendisine karşı spesifik olarak oluşturulmuş bir antikor ile bağlanması arasındaki afiniteden yararlanır ve belirli bir dokuda LDH gibi enzimlerin varlığının veya yokluğunun hızlı belirlenmesi için çok faydalıdır.

Amaca bağlı olarak, kullanılan antikorlar, izoenzimlerin herhangi birinin veya laktat dehidrojenaz aktivitesine sahip herhangi bir proteinin saptanması için spesifik olmalıdır.

Laktat dehidrojenaz neden belirlenir?

Bu enzimin belirlenmesi, farklı amaçlar için, ancak esas olarak miyokard enfarktüsü ve kanser dahil olmak üzere bazı durumların klinik teşhisi için gerçekleştirilir.

Hücresel düzeyde, plazma zarı geçirgen hale geldiğinden, laktat dehidrojenazın salınması, nekrotik veya apoptotik süreçlerin oluşumunu belirleyen parametrelerden biri olarak kabul edilmiştir.

Katalize ettiği reaksiyonun ürünleri, belirli bir nedenle anaerobik bir metabolizmanın baskın olup olmadığını belirlemek için bir dokuda da belirlenebilir.

Reaksiyon

Başlangıçta bahsedildiği gibi, sistematik adı (S) -laktat: NAD ⁺ dehidrojenaz olan enzim laktat dehidrojenaz, laktatın piruvata dönüşümünü NAD ^{+ '} ya bağımlı bir şekilde katalize eder veya tam tersi, bir piruvattan laktata veya NADH'den oksitlenmiş piruvata hidrit iyonu (H ^- ).

Laktat dehidrojenaz reaksiyon şeması ve mekanizması (Kaynak: Jazzlw, Wikimedia Commons)

NAD ⁺ , bir ADP birimine ve nikotinik asitten türetilen, niasin veya B ₃ vitamini olarak da adlandırılan başka bir nükleotid grubuna sahiptir ve bu koenzim, büyük biyolojik öneme sahip çoklu reaksiyonlara katılır.

Bahsedilen reaksiyondaki dengenin laktat tarafına kaydırıldığının vurgulanması önemlidir ve enzimin diğer (S) -2-hidroksimonokarboksilik asitleri de oksitleyebildiği ve daha az verimli olmasına rağmen NADP ^{+ '} yı bir substrat olarak kullanabildiği gösterilmiştir.

Söz konusu vücut bölgesine ve aynı zamanda oksijenin varlığı veya yokluğuyla ilişkili metabolik özelliklerine bağlı olarak dokular, LDH tarafından katalize edilen reaksiyonun ürünü olan farklı miktarlarda laktat üretir.

Eğer düşünüyorsanız, örneğin, CO için glikoliz sırasında üretilen piruvat metabolize edebilir mitokondri yoksun bir kırmızı kan hücresi (eritrosit) ₂ ve su, o zaman bu insan vücudunda ana laktat üreten hücreler beri olduğu söylenebilir tüm piruvatın laktat dehidrojenaz tarafından laktata dönüştürüldüğü.

Öte yandan, karaciğer hücreleri ve iskelet kası hücreleri düşünüldüğünde, hızla metabolize olduğu için minimum miktarda laktat üretiminden sorumludurlar.

Normal değerler

Kan serumundaki laktat dehidrojenaz konsantrasyonu, diğerleri arasında karaciğer, kalp, iskelet kası, eritrositler ve tümörlerde çeşitli izoenzimlerin ekspresyonunun ürünüdür.

Kan serumunda, laktat dehidrojenaz aktivitesinin normal aralıkları 260 ile 850 U / ml (mililitre başına birim) arasındadır ve ortalama 470 ± 130 U / ml değerindedir. Bu arada, kan hemolizatlarının LDH aktivitesi 16.000 ile 67.000 U / ml arasında değişir ve bu da ortalama 34.000 ± 12.000 U / ml'ye eşdeğerdir.

Yüksek LDH'ye sahip olmak ne demektir?

Kan serumundaki laktat dehidrojenaz konsantrasyonunun ölçülmesi bazı kalp hastalıkları, karaciğer, kan ve hatta kanserlerin teşhisinde önemli bir değere sahiptir.

Miyokardiyal enfarktüslü hastalarda (hem deneysel hem de klinik) ve ayrıca kanser hastalarında, özellikle endometriyal, yumurtalık, göğüs ve rahim kanseri olan kadınlarda yüksek LDH aktivitesi seviyeleri bulunmuştur.

"Fazla" veya yüksek konsantrasyonda bulunan belirli izozime bağlı olarak, laktat dehidrojenaz izoenzimlerinin kantifikasyonu, doku hasarının (şiddetli veya kronik) belirlenmesi için birçok tedavi eden doktor tarafından kullanılır.

Referanslar

1. Bergmeyer, H., Bernt, E. ve Hess, B. (1961). Laktik Dehidrojenaz. Enzimatik Analiz Yöntemleri. Verlag Chemie, GmbH.
2. Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F. ve Li, S. (1985). İnsan laktat dehidrojenaz-A geninin genomik organizasyonu. Biochemical Journal, 231, 537-541.
3. De Becker, D. (2003). Laktik asit. Yoğun Bakım MEd, 29, 699–702.
4. Everse, J. ve Kaplan, N. (1973). Laktat Dehidrojenazlar: Yapı ve İşlev. Enzimolojideki Gelişmeler ve Moleküler Biyolojinin İlgili Alanları (sayfa 61-133).
5. Fox, SI (2006). İnsan Fizyolojisi (9. baskı). New York, ABD: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J. ve Bossuyt, PMM (1997). Serumda Laktat Dehidrojenazın Klinik Değeri: Kantitatif Bir İnceleme. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
7. Uluslararası Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Birliği (NC-IUBMB) İsimlendirme Komitesi. (2019). Www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html adresinden erişildi.
8. Rawn, JD (1998). Biyokimya. Burlington, Massachusetts: Neil Patterson Publishers.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW ve Warshaw, M. (1979). İnsan Serumunda Laktat Dehidrojenazın (LDH1) Kalp İzoenziminin İmmünokimyasal Tayini. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
10. Wróblewski, F. ve Ladue, JS (1955). Kandaki Laktik Degidrojenaz Aktivitesi. Deneysel Biyoloji ve Tıp, 90, 210–215.