LDH: FUNGSI, DETERMINASI, REAKSI, NILAI NORMAL - BIOLOGI

The laktat dehidrogenase , dehidrogenase asam laktat, laktat dehidrogenase NAD-dependent atau hanya LDH adalah enzim milik kelompok oksidoreduktase praktis di semua jaringan hewan, tanaman dan banyak mikroorganisme seperti bakteri, ragi , dan Archaea .

Enzim jenis ini dilambangkan dengan nomor EC 1.1.1.27 dari Enzyme Nomenclature Committee dan bertanggung jawab atas reaksi yang mengubah laktat menjadi piruvat (dengan oksidasi) dan sebaliknya (dengan reduksi), mengoksidasi atau mengurangi dinukleotida adenin nikotinamida ( NAD + dan NADH) dalam proses yang dikenal sebagai fermentasi laktat.

Struktur kristal Lactate Dehydrogenase B (Sumber: Bcndoye via Wikimedia Commons)

Tidak seperti fermentasi alkohol, yang hanya terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti ragi dan menggunakan piruvat glikolitik untuk produksi etanol, fermentasi laktik terjadi di banyak organisme dan jaringan tubuh makhluk hidup yang berbeda.

Enzim penting untuk metabolisme sel ini dikristalisasi dari otot rangka tikus pada tahun 1940-an dan, hingga saat ini, ciri terbaiknya adalah otot rangka dan jaringan jantung mamalia.

Pada hewan "tingkat tinggi", enzim menggunakan isomer L laktat (L-laktat) untuk produksi piruvat, tetapi beberapa hewan dan bakteri "rendah" menghasilkan D-laktat dari piruvat yang diperoleh dengan glikolisis.

Dehidrogenase laktat biasanya diekspresikan terutama dalam jaringan atau sel di bawah kondisi anaerobik (dengan suplai darah rendah) yang, pada manusia, misalnya, dapat mencirikan kondisi patologis seperti kanker, kondisi hati atau jantung.

Namun, konversi piruvat menjadi laktat adalah tipikal otot selama latihan dan kornea mata, yang kekurangan oksigen.

fitur

Dehidrogenase laktat memiliki banyak fungsi dalam berbagai jalur metabolisme. Ini adalah pusat keseimbangan yang halus antara jalur karbohidrat katabolik dan anabolik.

Selama glikolisis aerobik, piruvat (produk terakhir dari rute per se) dapat digunakan sebagai substrat untuk kompleks enzim dehidrogenase piruvat, yang dengannya dekarboksilasi, melepaskan molekul asetil-KoA yang digunakan di hilir, secara metabolik, di Siklus Krebs.

Sebaliknya, dalam glikolisis anaerobik, langkah terakhir glikolisis menghasilkan piruvat, tetapi ini digunakan oleh dehidrogenase laktat untuk menghasilkan laktat dan NAD ⁺ , yang mengembalikan NAD ⁺ yang digunakan selama reaksi yang dikatalisis oleh gliseraldehida 3- fosfat dehidrogenase.

Seperti selama anaerobiosis, sumber utama produksi energi dalam bentuk ATP adalah glikolisis, dehidrogenase laktat memainkan peran mendasar dalam reoksidasi NADH yang diproduksi pada langkah sebelumnya dari jalur glikolitik, penting untuk fungsi enzim terkait lainnya.

Laktat dehidrogenase juga terlibat dalam glikogenesis yang terjadi di jaringan yang mengubah laktat menjadi glikogen dan, di beberapa jaringan aerobik seperti jantung, laktat adalah bahan bakar yang dioksidasi ulang untuk menghasilkan energi dan mengurangi daya dalam bentuk ATP dan NAD ⁺ , masing-masing.

Karakteristik dan struktur

Ada beberapa bentuk molekul dehidrogenase laktat di alam. Hanya pada hewan telah ditentukan bahwa ada lima aktivitas dehidrogenase laktat, semuanya tetrameric dan pada dasarnya terdiri dari dua jenis rantai polipeptida yang dikenal sebagai subunit H dan M (yang bisa homo- atau heterotetrameric).

Bentuk H biasanya ditemukan di jaringan jantung, sedangkan bentuk M telah terdeteksi di otot rangka. Kedua rantai tersebut berbeda satu sama lain dalam hal kelimpahan, komposisi asam amino, sifat kinetik, dan sifat struktural.

Bentuk H dan M adalah produk translasi dari gen yang berbeda, kemungkinan terletak pada kromosom yang berbeda, dan yang juga berada di bawah kendali atau regulasi gen yang berbeda. Bentuk H dominan di jaringan dengan metabolisme aerobik dan bentuk M di jaringan anaerobik.

Jenis nomenklatur lain menggunakan huruf A, B, dan C untuk berbagai jenis enzim pada mamalia dan burung. Jadi, otot laktat dehidrogenase dikenal sebagai A ₄ , jantung sebagai B ₄ dan sepertiga disebut C ₄ , yang khusus untuk testis.

Ekspresi isoenzim ini diatur baik secara perkembangan maupun tergantung jaringan.

Enzim telah diisolasi dari sumber hewan yang berbeda dan telah ditentukan bahwa struktur tetrameriknya memiliki berat molekul rata-rata sekitar 140 kDa dan bahwa situs pengikatan untuk NADH atau NAD ⁺ terdiri dari lembaran terlipat β yang terdiri dari enam rantai. dan 4 heliks alfa.

Penentuan

Dengan spektrofotometri

Aktivitas dehidrogenase laktat yang berasal dari hewan ditentukan secara spektrofotometri in vitro dengan pengukuran perubahan warna berkat proses redoks yang terjadi selama reaksi konversi piruvat menjadi laktat.

Pengukuran dilakukan pada 340nm dengan spektrofotometer dan laju penurunan densitas optik karena oksidasi atau "hilangnya" NADH, yang diubah menjadi NAD ^{+, ditentukan} .

Artinya, reaksi yang ditentukan adalah sebagai berikut:

Piruvat + NADH + H ⁺ → Laktat + NAD ⁺

Pengukuran enzimatis harus dilakukan dalam kondisi pH dan konsentrasi substrat yang optimal untuk enzim, sehingga tidak ada risiko meremehkan jumlah yang ada dalam sampel karena kekurangan substrat atau karena kondisi keasaman atau kebasaan yang ekstrim.

Dengan imunohistokimia

Metode lain, mungkin agak lebih modern, untuk penentuan keberadaan laktat dehidrogenase berkaitan dengan penggunaan alat imunologi, yaitu dengan penggunaan antibodi.

Metode ini memanfaatkan afinitas antara pengikatan antigen dengan antibodi yang dibuat khusus untuk melawannya dan sangat berguna untuk menentukan dengan cepat ada atau tidaknya enzim seperti LDH dalam jaringan tertentu.

Tergantung pada tujuannya, antibodi yang digunakan harus spesifik untuk mendeteksi salah satu isoenzim atau protein dengan aktivitas laktat dehidrogenase.

Mengapa menentukan dehidrogenase laktat?

Penentuan enzim ini dilakukan untuk tujuan yang berbeda, tetapi terutama untuk diagnosis klinis dari beberapa kondisi, termasuk infark miokard dan kanker.

Pada tingkat sel, pelepasan laktat dehidrogenase telah dianggap sebagai salah satu parameter untuk menentukan terjadinya proses nekrotik atau apoptosis, karena membran plasma menjadi permeabel.

Produk dari reaksi yang dikatalisisnya juga dapat ditentukan dalam jaringan untuk menentukan apakah metabolisme anaerob mendominasi karena alasan tertentu.

Reaksi

Seperti yang disebutkan pada awalnya, enzim laktat dehidrogenase, yang nama sistematisnya adalah (S) -laktat: NAD ⁺ dehidrogenase, mengkatalisis konversi laktat menjadi piruvat dengan cara bergantung NAD ⁺ , atau sebaliknya, yang terjadi berkat transfer a ion hidrida (H ^- ) dari piruvat menjadi laktat atau dari NADH menjadi piruvat teroksidasi.

Skema dan mekanisme reaksi dehidrogenase laktat (Sumber: Jazzlw via Wikimedia Commons)

NAD ⁺ memiliki unit ADP dan gugus nukleotida lain yang berasal dari asam nikotinat, juga disebut niacin atau vitamin B3 _, dan koenzim ini berpartisipasi dalam berbagai reaksi yang sangat penting secara biologis.

Penting untuk digarisbawahi bahwa kesetimbangan dalam reaksi tersebut bergeser ke arah sisi laktat dan telah ditunjukkan bahwa enzim juga mampu mengoksidasi asam (S) -2-hidroksmonokarboksilat lain dan menggunakan, meskipun kurang efisien, NADP ⁺ sebagai substrat.

Tergantung pada wilayah tubuh yang sedang dipertimbangkan dan, pada saat yang sama, pada karakteristik metaboliknya dalam kaitannya dengan ada atau tidaknya oksigen, jaringan menghasilkan jumlah laktat yang berbeda, produk dari reaksi yang dikatalisasi oleh LDH.

Jika Anda mempertimbangkan, misalnya, sel darah merah (eritrosit) yang tidak memiliki mitokondria yang dapat memetabolisme piruvat yang diproduksi selama glikolisis menjadi CO ₂ dan air, maka dapat dikatakan bahwa ini adalah sel penghasil laktat utama dalam tubuh manusia, karena bahwa semua piruvat diubah menjadi laktat oleh dehidrogenase laktat.

Di sisi lain, jika sel hati dan sel otot rangka dipertimbangkan, mereka bertanggung jawab untuk produksi laktat dalam jumlah minimum, karena dimetabolisme dengan cepat.

Nilai normal

Konsentrasi laktat dehidrogenase dalam serum darah adalah produk dari ekspresi beberapa isoenzim di hati, jantung, otot rangka, eritrosit, dan tumor, antara lain.

Dalam serum darah, kisaran normal aktivitas laktat dehidrogenase adalah antara 260 dan 850 U / ml (unit per mililiter), dengan nilai rata-rata 470 ± 130 U / ml. Sedangkan hemolysate darah memiliki aktivitas LDH yang bervariasi antara 16.000 dan 67.000 U / ml, yang setara dengan rata-rata 34.000 ± 12.000 U / ml.

Apa artinya memiliki LDH tinggi?

Penghitungan konsentrasi laktat dehidrogenase dalam serum darah memiliki nilai penting dalam diagnosis beberapa penyakit jantung, hati, darah, dan bahkan kanker.

Tingkat aktivitas LDH yang tinggi ditemukan pada pasien dengan infark miokard (baik eksperimental maupun klinis), serta pada pasien kanker, khususnya pada wanita dengan kanker endometrium, ovarium, payudara, dan uterus.

Bergantung pada isozim tertentu yang dalam "kelebihan" atau konsentrasi tinggi, kuantifikasi isoenzim laktat dehidrogenase digunakan oleh banyak dokter yang merawat untuk menentukan kerusakan jaringan (parah atau kronis).

Referensi

Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Dehidrogenase Laktat. Metode Analisis Enzimatis. Verlag Chemie, GmbH.
Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Organisasi genom dari gen laktat dehidrogenase-A manusia. Jurnal Biokimia, 231, 537-541.
De Becker, D. (2003). Asidosis laktat. Intensive Care MEd, 29, 699–702.
Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Dehidrogenase Laktat: Struktur dan Fungsi. Dalam Kemajuan dalam Enzimologi dan Area Terkait Biologi Molekuler (hlm. 61–133).
Fox, SI (2006). Human Physiology (edisi ke-9th). New York, AS: McGraw-Hill Press.
Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Nilai Klinis Dehidrogenase Laktat dalam Serum: Tinjauan Kuantitatif. Eur J Clin Chem Clin Biochem, 35 (8), 569–579.
Komite Nomenklatur Persatuan Internasional Biokimia dan Biologi Molekuler (NC-IUBMB). (2019). Diambil dari www.qmul.ac.uk/sbcs/iubmb/enzyme/index.html
Rawn, JD (1998). Biokimia. Burlington, Massachusetts: Penerbit Neil Patterson.
Usategui-Gomez, M., Wicks, RW, & Warshaw, M. (1979). Penentuan Imunokimia dari Isoenzim Jantung dari Laktat Dehidrogenase (LDH1) dalam Serum Manusia. Clin Chem, 25 (5), 729-734.
Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Aktivitas Degidrogenase Laktik dalam Darah. Biologi dan Kedokteran Eksperimental, 90, 210–215.

LDH: FUNGSI, DETERMINASI, REAKSI, NILAI NORMAL - BIOLOGI - 2025