LDH: CHỨC NĂNG, XÁC ĐỊNH, PHẢN ỨNG, GIÁ TRỊ BÌNH THƯỜNG - SINH HỌC

Các lactate dehydrogenase , dehydrogenase axit lactic, lactate dehydrogenase NAD phụ thuộc hoặc đơn giản là LDH là một loại enzyme thuộc nhóm oxidoreductases là thực tế trong tất cả các mô động vật, thực vật và vi sinh vật nhiều như vi khuẩn, nấm men , và Archaea .

Enzyme loại này được ký hiệu bằng số EC 1.1.1.27 của Ủy ban Danh pháp Enzyme và phụ trách phản ứng chuyển hóa lactate thành pyruvate (bằng cách oxy hóa) và ngược lại (bằng cách khử), oxy hóa hoặc khử nicotinamide adenine dinucleotide ( NAD + và NADH) trong quá trình được gọi là lên men lactic.

Cấu trúc tinh thể của Lactate Dehydrogenase B (Nguồn: Bcndoye qua Wikimedia Commons)

Không giống như lên men rượu, chỉ xảy ra ở một số vi sinh vật như nấm men và sử dụng pyruvate glycolytic để sản xuất etanol, lên men lactic diễn ra ở nhiều sinh vật và mô cơ thể của các sinh vật khác nhau.

Enzyme quan trọng đối với sự trao đổi chất của tế bào này được kết tinh từ cơ xương của chuột vào những năm 1940 và cho đến nay, đặc điểm tốt nhất là cơ xương và mô tim của động vật có vú.

Ở động vật "cao hơn", enzyme sử dụng đồng phân L của lactate (L-lactate) để sản xuất pyruvate, nhưng một số động vật và vi khuẩn "thấp" sản xuất D-lactate từ pyruvate thu được bằng đường phân.

Lactate dehydrogenase thường được biểu hiện chủ yếu trong các mô hoặc tế bào trong điều kiện yếm khí (với nguồn cung cấp máu thấp), ví dụ, ở người, có thể đặc trưng cho các tình trạng bệnh lý như ung thư, bệnh gan hoặc tim.

Tuy nhiên, quá trình chuyển hóa pyruvate thành lactate là đặc trưng của các cơ khi tập thể dục và giác mạc của mắt, nơi được cung cấp oxy kém.

Đặc trưng

Lactate dehydrogenase phục vụ nhiều chức năng trong nhiều con đường trao đổi chất. Nó là trung tâm của sự cân bằng tinh tế giữa con đường catabolic và đồng hóa carbohydrate.

Trong quá trình đường phân hiếu khí, pyruvate (sản phẩm cuối cùng của lộ trình) có thể được sử dụng làm chất nền cho phức hợp enzyme pyruvate dehydrogenase, qua đó nó bị khử carboxyl, giải phóng các phân tử acetyl-CoA được sử dụng ở hạ lưu, nói theo cách chuyển hóa, trong Chu trình Krebs.

Ngược lại, trong quá trình đường phân kỵ khí, bước cuối cùng của quá trình đường phân tạo ra pyruvate, nhưng nó được sử dụng bởi lactate dehydrogenase để tạo ra lactate và NAD ⁺ , phục hồi NAD ⁺ được sử dụng trong phản ứng được xúc tác bởi glyceraldehyde 3- phosphat dehydrogenase.

Như trong quá trình yếm khí, nguồn sản xuất năng lượng chính dưới dạng ATP là quá trình đường phân, lactate dehydrogenase đóng vai trò cơ bản trong quá trình tái oxy hóa NADH được tạo ra trong các bước trước của con đường đường phân, cần thiết cho hoạt động của các enzym liên quan khác.

Lactate dehydrogenase cũng tham gia vào quá trình tạo glycogen diễn ra trong các mô chuyển hóa lactate thành glycogen và ở một số mô hiếu khí như tim, lactate là nhiên liệu được tái oxy hóa để tạo ra năng lượng và giảm năng lượng dưới dạng ATP và NAD ⁺ , tương ứng.

Đặc điểm và cấu trúc

Có nhiều dạng phân tử của lactate dehydrogenase trong tự nhiên. Chỉ ở động vật, người ta mới xác định được rằng có năm hoạt động dehydrogenase lactate, tất cả đều là tetrameric và về cơ bản được cấu tạo từ hai loại chuỗi polypeptide được gọi là tiểu đơn vị H và M (có thể là đồng phân hoặc heterotetrameric).

Dạng H thường được tìm thấy trong mô tim, trong khi dạng M được phát hiện trong cơ xương. Cả hai chuỗi khác nhau về mức độ phong phú, thành phần axit amin, đặc tính động học và đặc tính cấu trúc.

Các dạng H và M là sản phẩm dịch mã của các gen khác nhau, có thể nằm trên các nhiễm sắc thể khác nhau và cũng nằm dưới sự kiểm soát hoặc quy định của các gen khác nhau. Dạng H chiếm ưu thế trong các mô có chuyển hóa hiếu khí và dạng M trong các mô kỵ khí.

Một loại danh pháp khác sử dụng các chữ cái A, B và C cho các loại enzym khác nhau ở cả động vật có vú và chim. Do đó, lactate dehydrogenase trong cơ được gọi là A ₄ , ở tim là B ₄ và một phần ba được gọi là C ₄ , là chất đặc hiệu cho tinh hoàn.

Sự biểu hiện của các isoenzyme này được điều chỉnh cả phụ thuộc vào sự phát triển và phụ thuộc vào mô.

Enzyme đã được phân lập từ các nguồn động vật khác nhau và người ta đã xác định được rằng cấu trúc tứ phân của nó có trọng lượng phân tử trung bình khoảng 140 kDa và vị trí liên kết đối với NADH hoặc NAD ⁺ bao gồm một tấm gấp β gồm sáu chuỗi. và 4 vòng xoắn alpha.

Sự quyết tâm

Bằng phép đo quang phổ

Hoạt tính lactate dehydrogenase có nguồn gốc động vật được xác định bằng phương pháp đo quang phổ in vitro bằng phép đo sự thay đổi màu sắc nhờ quá trình oxy hóa khử diễn ra trong phản ứng chuyển hóa pyruvate thành lactate.

Phép đo được thực hiện ở bước sóng 340nm bằng máy quang phổ và tốc độ giảm mật độ quang do quá trình oxy hóa hoặc "biến mất" của NADH, được chuyển thành NAD ^{+, được xác định} .

Đó là, phản ứng xác định như sau:

Pyruvate + NADH + H ⁺ → Lactate + NAD ⁺

Phép đo enzym phải được thực hiện trong điều kiện pH và nồng độ cơ chất tối ưu cho enzym, để không có nguy cơ đánh giá thấp lượng có trong mẫu do thiếu cơ chất hoặc do điều kiện axit hoặc bazơ khắc nghiệt.

Bằng hóa mô miễn dịch

Một phương pháp khác, có lẽ hơi hiện đại hơn, để xác định sự hiện diện của lactate dehydrogenase liên quan đến việc sử dụng các công cụ miễn dịch học, tức là sử dụng các kháng thể.

Các phương pháp này tận dụng lợi thế của ái lực giữa liên kết của một kháng nguyên với một kháng thể được tạo ra đặc biệt chống lại nó và rất hữu ích để xác định nhanh chóng sự hiện diện hoặc không có của các enzym như LDH trong một mô cụ thể.

Tùy thuộc vào mục đích, các kháng thể được sử dụng phải đặc hiệu để phát hiện bất kỳ isoenzyme nào hoặc đối với bất kỳ protein nào có hoạt tính lactate dehydrogenase.

Tại sao xác định lactate dehydrogenase?

Việc xác định enzym này được thực hiện cho các mục đích khác nhau, nhưng chủ yếu là để chẩn đoán lâm sàng một số bệnh lý, bao gồm nhồi máu cơ tim và ung thư.

Ở cấp độ tế bào, sự giải phóng lactate dehydrogenase được coi là một trong những thông số để xác định sự xuất hiện của các quá trình hoại tử hoặc chết do màng sinh chất trở nên dễ thấm.

Các sản phẩm của phản ứng mà nó xúc tác cũng có thể được xác định trong mô để xác định xem liệu chuyển hóa kỵ khí có chiếm ưu thế vì bất kỳ lý do cụ thể nào hay không.

Phản ứng

Như đã đề cập ban đầu, enzyme lactate dehydrogenase, có tên hệ thống là (S) -lactate: NAD ⁺ dehydrogenase, xúc tác chuyển hóa lactate thành pyruvate theo cách thức phụ thuộc NAD ⁺ , hoặc ngược lại, xảy ra nhờ sự chuyển ion hydrua (H ^- ) từ pyruvate thành lactate hoặc từ NADH thành pyruvate bị oxy hóa.

Cơ chế và sơ đồ phản ứng lactate dehydrogenase (Nguồn: Jazzlw qua Wikimedia Commons)

NAD ⁺ có một đơn vị ADP và một nhóm nucleotide khác có nguồn gốc từ axit nicotinic, còn được gọi là niacin hoặc vitamin B _3, và coenzyme này tham gia vào nhiều phản ứng có tầm quan trọng sinh học lớn.

Điều quan trọng cần làm nổi bật là trạng thái cân bằng trong phản ứng nói trên được chuyển dịch về phía lactat và nó đã được chứng minh rằng enzyme cũng có khả năng oxy hóa các axit (S) -2-hydroxymonocarboxylic khác và sử dụng, mặc dù kém hiệu quả hơn, NADP ⁺ làm chất nền.

Tùy thuộc vào vùng cơ thể đang được xem xét, đồng thời, dựa trên đặc điểm trao đổi chất của nó liên quan đến sự có mặt hoặc không có oxy, các mô tạo ra lượng lactate khác nhau, sản phẩm của phản ứng được xúc tác bởi LDH.

Ví dụ, nếu bạn xem xét một tế bào hồng cầu (hồng cầu) thiếu ti thể có thể chuyển hóa pyruvate được tạo ra trong quá trình đường phân thành CO ₂ và nước, thì có thể nói rằng đây là những tế bào sản xuất lactate chính trong cơ thể con người. rằng tất cả pyruvate được chuyển thành lactate bởi lactate dehydrogenase.

Mặt khác, nếu xét các tế bào gan và tế bào cơ xương, chúng chịu trách nhiệm sản xuất một lượng tối thiểu lactate, vì nó được chuyển hóa nhanh chóng.

Giá trị bình thường

Nồng độ lactate dehydrogenase trong huyết thanh là sản phẩm của sự biểu hiện của một số isoenzyme trong gan, tim, cơ xương, hồng cầu và khối u, trong số những người khác.

Trong huyết thanh, phạm vi hoạt động bình thường của lactate dehydrogenase là từ 260 đến 850 U / ml (đơn vị trên mililit), với giá trị trung bình là 470 ± 130 U / ml. Trong khi đó, huyết tán có hoạt độ LDH dao động trong khoảng 16.000 - 67.000 U / ml, tương đương với mức trung bình là 34.000 ± 12.000 U / ml.

Có nghĩa là gì khi có LDH cao?

Việc định lượng nồng độ lactate dehydrogenase trong huyết thanh có giá trị quan trọng trong chẩn đoán một số bệnh tim, gan, ung thư máu và cả ung thư.

Mức độ hoạt động cao của LDH đã được tìm thấy ở bệnh nhân nhồi máu cơ tim (cả thực nghiệm và lâm sàng), cũng như ở bệnh nhân ung thư, đặc biệt ở phụ nữ bị ung thư nội mạc tử cung, buồng trứng, vú và tử cung.

Tùy thuộc vào isozyme cụ thể được tìm thấy ở nồng độ "dư thừa" hoặc cao, định lượng isoenzyme lactate dehydrogenase được nhiều bác sĩ điều trị sử dụng để xác định tổn thương mô (nặng hoặc mãn tính).

Người giới thiệu

Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Lactic Dehydrogenase. Phương pháp Phân tích Enzym. Verlag Chemie, GmbH.
Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Tổ chức gen của gen lactate dehydrogenase-A ở người. Tạp chí Hóa sinh, 231, 537-541.
De Becker, D. (2003). Nhiễm toan lactic. Chăm sóc Chuyên sâu MEd, 29, 699–702.
Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Lactate Dehydrogenases: Cấu trúc và Chức năng. Trong những Tiến bộ trong Enzymology và Các lĩnh vực Liên quan của Sinh học Phân tử (trang 61–133).
Fox, SI (2006). Sinh lý học con người (xuất bản lần thứ 9). New York, Mỹ: Nhà xuất bản McGraw-Hill.
Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Giá trị lâm sàng của Lactate Dehydrogenase trong huyết thanh: Đánh giá định lượng. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
Ủy ban Danh pháp của Liên minh Quốc tế Hóa sinh và Sinh học phân tử (NC-IUBMB). (2019). Lấy từ www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
Rawn, JD (1998). Hóa sinh. Burlington, Massachusetts: Nhà xuất bản Neil Patterson.
Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, & Warshaw, M. (1979). Xác định chất miễn dịch của Isoenzyme tim của Lactate Dehydrogenase (LDH1) trong huyết thanh người. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Hoạt động của Lactic Degydrogenase trong máu. Sinh học Thực nghiệm và Y học, 90, 210–215.

LDH: CHỨC NĂNG, XÁC ĐỊNH, PHẢN ỨNG, GIÁ TRỊ BÌNH THƯỜNG - SINH HỌC - 2026