LDH: פונקציות, נחישות, תגובה, ערכים תקינים - ביולוגיה - 2025

לקטט דהידרוגנאז , דהידרוגנז חומצה לקטית, לקטט דהידרוגנז NAD תלויי או פשוט LDH הוא אנזים השייך לקבוצת oxidoreductases כמעט בכל רקמות בעלי חיים, צמחים רבים מיקרואורגניזמים כגון חיידקים, שמרים , ו קדומים .

אנזימים מסוג זה מסומנים על ידי מספר EC 1.1.1.27 של ועדת השמות האנזימים והם אחראים לתגובה שממירה לקטט לפירובאט (על ידי חמצון) ולהפך (על ידי הפחתה), מחמצנת או מפחיתה ניקוטין-אדנין דינוקלוטידים ( NAD + ו- NADH) בתהליך המכונה תסיסה לקטית.

מבנה גבישי של לקטט דהידרוגנז B (מקור: Bcndoye באמצעות ויקימדיה Commons)

בניגוד לתסיסה אלכוהולית, המופיעה רק בחלק ממיקרואורגניזמים כמו שמרים ומשתמשת בפירובט גליקוליטי לייצור אתנול, תסיסה לקטית מתרחשת באורגניזמים ורקמות גוף רבות של יצורים חיים שונים.

אנזים חשוב זה למטבוליזם התאית התגבש משרירי שלד חולדה בשנות הארבעים של המאה העשרים, ועד כה המאפיינים הטובים ביותר הם שרירי השלד ורקמות לב של יונקים.

בבעלי חיים "גבוהים יותר" האנזים משתמש באיזומר L של לקטט (L-lactate) לייצור פירובט, אולם חלק מהבעלי החיים "התחתונים" והחיידקים מייצרים D-lactate מפירובה המתקבל על ידי גליקוליזה.

לרוב דהידרוגנז מתבטא בדרך כלל ברקמות או בתאים בתנאים אנאירוביים (עם אספקת דם נמוכה), שבבני אדם, למשל, יכולים לאפיין מצבים פתולוגיים כמו סרטן, כבד או לב.

עם זאת, המרה של פירובט ללקט אופיינית לשרירים בזמן האימון ולקרן העין שהיא חמצן בצורה לא טובה.

מאפיינים

לקטט דה-הידרוגנז משמש לריבוי פונקציות במספר דרכים מטבוליות. זהו מרכז האיזון העדין בין מסלולי הפחמימות הקטבוליות והאנבוליות.

במהלך גליקוליזה אירובית, פירובט (התוצר האחרון של המסלול כשלעצמו) יכול לשמש כמצע למתחם האנזים פירובט דהידרוגנז, שבאמצעותו הוא דק-ארגז, ומשחרר מולקולות אצטיל-CoA המשמשות במורד הזרם, מבחינה מטבולית, בתוך מחזור קרבס.

ב גליקוליזה אנאירובית, להיפך, השלב האחרון של גליקוליזה מייצר פירובט, אך זה משמש לקטט דהידרוגנאז לייצור לקטט ו- NAD ⁺ , המשחזר את ה- NAD ⁺ ששימש במהלך התגובה שמונע על ידי גליצראלדהיד 3- פוספט dehydrogenase.

כמו במהלך אנאירוביוזה המקור העיקרי לייצור אנרגיה בצורה של ATP הוא גליקוליזה, לקטט דה-הידרוגנז ממלא תפקיד מהותי בהחמצת המחלה של NADH המיוצר בשלבים קודמים של מסלול הגליקוליטי, חיוני לתפקודם של אנזימים קשורים אחרים.

לקטט דה-הידרוגנז מעורב גם בגליקוגנזה המתרחשת ברקמות שממירות לקטט לגליקוגן, ובכמה רקמות אירוביות כמו הלב, הלקטט הוא דלק שמופעל מחדש כדי לייצר אנרגיה והפחתת כוח בצורה של ATP ו- NAD ⁺ בהתאמה.

מאפיינים ומבנה

ישנן צורות מולקולריות מרובות של דה-הידרוגנז לקטט בטבע. רק אצל בעלי חיים נקבע כי קיימות חמש פעילויות דה-הידרוגנזת לקט, כולן טטרמריות ומורכבות בעיקרן משני סוגים של שרשראות פוליפפטיד המכונות תת יחידות H ו- M (שיכולות להיות הומוטריות או הטרוטטרמיות).

צורת ה- H נמצאת בדרך כלל ברקמת לב, ואילו צורת ה- M התגלתה בשריר השלד. שתי השרשראות שונות זו מזו מבחינת השפע, הרכב חומצות האמינו, התכונות הקינטיות והתכונות המבניות.

צורות ה- H ו- M הן תוצר התרגומי של גנים שונים, הנמצאים אולי על כרומוזומים שונים, ואשר נמצאים גם תחת שליטה או ויסות של גנים שונים. צורת ה- H שולטת ברקמות עם מטבוליזם אירובי וצורת M ברקמות אנאירוביות.

סוג אחר של nomenclature משתמש באותיות A, B ו- C לסוגים שונים של אנזימים אצל יונקים וציפורים כאחד. לפיכך, לקטט דהידרוגנאז שרירים שמכונה ₄ , לב כמו B ₄ ושליש נקרא C ₄ , שהוא ספציפי האשכים.

הביטוי של איזנוזימים אלה מוסדר הן תלויות התפתחות והן תלויות רקמות.

האנזים מבודד ממקורות בעלי חיים שונים ונקבע כי למבנה הטטרי שלו יש משקל מולקולרי ממוצע של כ -140 kDa וכי אתר הכריכה של NADH או NAD ⁺ מורכב מגיליון מקופל P המורכב משש שרשראות. ו -4 מסות אלפא.

נחישות

על ידי ספקטרופוטומטריה

פעילות דה-הידרוגנאז של לקט ממוצא מהחי נקבעת באופן ספקטרופוטומטרי במבחנה על ידי מדידות שינוי צבע הודות לתהליך הרדוקס שמתרחש במהלך תגובת ההמרה לפיראט.

המדידות מתבצעות במהירות של 340 ננומטר בעזרת ספקטרופוטומטר וקובעת קצב הירידה בצפיפות האופטית עקב חמצון או "היעלמות" של NADH, שהומר ל- NAD ⁺ .

כלומר, התגובה הנחושה היא כדלקמן:

פירובטה + NADH + H ⁺ → לקטט + NAD ⁺

המדידה האנזימטית חייבת להתבצע בתנאים אופטימליים של pH וריכוז מצעים לאנזים, כך שאין כל סיכון להמעיט בערך הכמות שנמצאת בדגימות בגלל חסרון מצעים או בגלל תנאים קיצוניים של חומציות או בסיסיות.

על ידי אימונוהיסטוכימיה

שיטה אחרת, אולי קצת יותר מודרנית, לקביעת נוכחות של דה-הידרוגנאז לקט קשורה לשימוש בכלים אימונולוגיים, כלומר לשימוש בנוגדנים.

שיטות אלה מנצלות את הזיקה בין קשירת נוגדן עם נוגדן הנוצר ספציפית כנגדה והן מועילות מאוד לקביעה מהירה של נוכחות או היעדר אנזימים כמו LDH ברקמה מסוימת.

בהתאם למטרה, הנוגדנים המשמשים חייבים להיות ספציפיים לגילוי של כל אחד מהאיזנוזימים או לכל חלבון עם פעילות דה-הידרוגנזית לקטט.

מדוע לקבוע dehydrogenase לקטט?

קביעת אנזים זה מתבצעת למטרות שונות, אך בעיקר לצורך אבחון קליני של מצבים מסוימים, כולל אוטם שריר הלב וסרטן.

ברמה התאית, שחרורו של דה-הידרוגנז לקט נחשב לאחד הפרמטרים לקביעת התרחשותם של תהליכים נמקוטיים או אפופטוטיים, מכיוון שממברנת הפלזמה הופכת לחדירה.

ניתן לקבוע את תוצרי התגובה שהוא מזרז ברקמה על מנת לקבוע אם מטבוליזם אנאירובי שולט בה מסיבה מסוימת.

תְגוּבָה

כפי שהוזכר בתחילה, האנזים לקטט דהידרוגנאז, ששמו השיטתי הוא (S) -לקטט: NAD ⁺ dehydrogenase, מזרז את ההמרה של לקטט לפירובט באופן תלוי NAD ⁺ , או להפך, המתרחש בזכות העברה של יון הידרידי (H ^- ) מפירובאט ללקטט או מ- NADH לפירובאט מחומצן.

תכנית ומנגנון תגובת דה-הידרוגנאז של לקט (מקור: Jazzlw באמצעות ויקימדיה Commons)

ל- NAD ⁺ יש יחידת ADP וקבוצת נוקלאוטידים נוספת שמקורם בחומצה ניקוטינית, המכונה גם ניאצין או ויטמין B _3, וקואנזים זה משתתף בתגובות מרובות בעלות חשיבות ביולוגית רבה.

חשוב להדגיש כי שיווי המשקל בתגובה האמורה מועברים לכיוון הצד של הלקטט והוכח כי האנזים מסוגל גם לחמצן חומצות אחרות (S) -2-הידרוקסימונוקארבוקסיליות ולהשתמש, אם כי פחות יעילות, ב- NADP ⁺ כמצע.

תלוי באזור הגוף הנבדק ובאותה עת, על מאפייניו המטבוליים ביחס לנוכחות או היעדר חמצן, רקמות מייצרות כמויות שונות של לקטט, תוצר התגובה המוזזמת על ידי LDH.

אם אתה מחשיב, למשל, כדור דם אדום (אריתרוציט) חסר חסר מיטוכונדריה שיכולים לחילוף חומרים של הפירובט המיוצר במהלך גליקוליזה ל- CO ₂ ומים, אפשר לומר שאלו הם התאים העיקריים המייצרים לקטט בגוף האדם, שכן שכל הפירובאט מומר ללקטט על ידי לדהט דהידרוגנז.

לעומת זאת, אם נלקחים בחשבון תאי כבד ותאי שרירי שלד, הם אחראים לייצור כמות מינימלית של לקטט, מכיוון שהיא עוברת חילוף חומרים במהירות.

ערכים תקינים

ריכוז הדהידרוגנז לקטט בסרום הדם הוא תוצר של ביטוי של כמה איזנוזימים בכבד, בלב, בשריר השלד, אריתרוציטים וגידולים, בין היתר.

בסרום בדם הטווחים הנורמליים של פעילות dehydrogenase לקטטים הם בין 260 ל 850 U / ml (יחידות למיליליטר), עם הערך הממוצע 470 ± 130 U / ml. בינתיים, למוליסאטים בדם יש פעילות LDH שמשתנה בין 16,000 ל- 67,000 U / ml, וזה שווה ערך לממוצע של 34,000 ± 12,000 U / ml.

מה המשמעות של LDH גבוה?

לכימות ריכוז הלקטט דהידרוגנאז בסרום הדם יש ערך חשוב באבחון של כמה מחלות לב, כבד, דם ואפילו סרטן.

רמות גבוהות של פעילות LDH נמצאו בחולים עם אוטם שריר הלב (הן ניסיוני והן קליני), כמו גם בחולי סרטן, ספציפית בנשים עם סרטן רירית הרחם, השחלות, השד והרחם.

תלוי באיזוזימים המסוימים הנמצאים ב"עודף "או בריכוז גבוה, הכימות של איזואנזימים של לקטט דהידרוגנאז משמשת לרבים הרופאים המטפלים לצורך קביעת נזק לרקמות (קשה או כרוני).

הפניות

1. ברגמאייר, ח., ברנט, א., והס, ב. (1961). Dehydrogenase לקטי. שיטות ניתוח אנזימטי. Verlag Chemie, GmbH.
2. צ'ונג, פ., צוג'ובו, ח., בטטאריה, יו., שריף, פ., ולי, ש. (1985) ארגון גנום של גן לקטט דהידרוגנאז A-. כתב העת הביוכימי, 231, 537-541.
3. דה בקר, ד (2003). חמצת לקטית. טיפול נמרץ MEd, 29, 699–702.
4. Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Dehydrogenases לקט: מבנה ותפקוד. בהתקדמות באנזימולוגיה ובאזורים קשורים לביולוגיה מולקולרית (עמ '61–133).
5. פוקס, SI (2006). פיזיולוגיה אנושית (מהדורה 9). ניו יורק, ארה"ב: McGraw-Hill Press.
6. Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). הערך הקליני של לקטאט דהידרוגנאז בסרום: סקירה כמותית. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
7. ועדת המינוקים של האיחוד הבינלאומי לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית (NC-IUBMB). (2019). נשלח מ- www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
8. ראון, ג'יי.די (1998). בִּיוֹכִימִיָה. ברלינגטון, מסצ'וסטס: הוצאת ניל פטרסון.
9. Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, and Warshaw, M. (1979). קביעה אימונוכימית של איזואנזים הלב של לקטט דהידרוגנז (LDH1) בסרום אנושי. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
10. Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). פעילות Degydrogenase לקטית בדם. ביולוגיה ניסיונית ורפואה, 90, 210–215.