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 Komite Nomenklatur Enzim dan bertanggung jawab atas reaksi yang mengubah laktat menjadi piruvat (melalui oksidasi) dan sebaliknya (melalui reduksi), mengoksidasi atau mereduksi nikotinamida adenin dinukleotida ( NAD + dan NADH) dalam proses yang dikenal sebagai fermentasi laktat.
Struktur kristal Laktat Dehidrogenase B (Sumber: Bcndoye [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] melalui Wikimedia Commons)
Tidak seperti fermentasi alkohol, yang hanya terjadi pada beberapa mikroorganisme seperti ragi dan yang menggunakan piruvat glikolitik untuk produksi etanol, fermentasi laktat terjadi di banyak organisme dan jaringan tubuh makhluk hidup yang berbeda.
Enzim penting untuk metabolisme seluler ini dikristalisasi dari otot rangka tikus pada tahun 1940-an dan hingga saat ini yang paling baik dicirikan adalah otot rangka dan jaringan jantung mamalia.
Pada hewan “lebih tinggi” enzim menggunakan isomer L laktat (L-laktat) untuk produksi piruvat, tetapi beberapa hewan dan bakteri “rendah” menghasilkan D-laktat dari piruvat yang diperoleh melalui glikolisis.
dehidrogenase laktat biasanya dinyatakan terutama dalam jaringan atau sel dalam kondisi anaerob (dengan suplai darah rendah) yang, pada manusia, misalnya, dapat mencirikan kondisi patologis seperti kondisi kanker, liver atau hati.
Namun, konversi piruvat menjadi laktat adalah ciri khas otot selama latihan dan kornea mata, yang kurang teroksigenasi.
Indeks artikel
Fitur
Laktat dehidrogenase melayani beberapa fungsi dalam berbagai jalur metabolisme. Ini adalah pusat keseimbangan antara jalur karbohidrat katabolik dan anabolik.
Selama glikolisis aerobik, piruvat (produk terakhir dari jalur itu sendiri ) dapat digunakan sebagai substrat untuk kompleks enzim piruvat dehidrogenase, yang dengannya piruvat didekarboksilasi, melepaskan molekul asetil-KoA yang digunakan di hilir, secara metabolik, di Krebs siklus.
Dalam glikolisis anaerobik, sebaliknya, langkah terakhir glikolisis menghasilkan piruvat, tetapi ini digunakan oleh laktat dehidrogenase untuk menghasilkan laktat dan NAD + , yang mengembalikan NAD + yang digunakan selama reaksi yang dikatalisis oleh gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase.
Selama anaerobiosis sumber utama produksi energi dalam bentuk ATP adalah glikolisis, laktat dehidrogenase memainkan peran mendasar dalam reoksidasi NADH yang dihasilkan pada langkah sebelumnya dari jalur glikolitik, penting untuk fungsi enzim terkait lainnya.
Laktat dehidrogenase juga terlibat dalam glikogenesis yang terjadi pada jaringan yang convert laktat menjadi glikogen dan, dalam beberapa jaringan aerobik seperti jantung, laktat merupakan bahan bakar yang reoxidized untuk menghasilkan energi dan kekuatan mengurangi 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 tetramerik dan pada dasarnya terdiri dari dua jenis rantai polipeptida yang dikenal sebagai subunit H dan M (yang dapat berupa homo atau heterotetramer).
Bentuk H biasanya ditemukan di jaringan jantung, sedangkan bentuk M telah terdeteksi di otot rangka. Kedua rantai 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, mungkin terletak pada kromosom yang berbeda, dan yang juga di bawah kendali atau regulasi gen yang berbeda. Bentuk H dominan pada jaringan dengan metabolisme aerob dan bentuk M pada jaringan anaerob.
Jenis nomenklatur lainnya menggunakan huruf A, B dan C untuk berbagai jenis enzim baik pada mamalia maupun burung. Dengan demikian, dehidrogenase laktat otot dikenal sebagai A 4 , jantung sebagai B 4 dan sepertiga disebut C 4 , yang khusus untuk testis.
Ekspresi isoenzim ini diatur baik yang bergantung pada perkembangan maupun bergantung pada jaringan.
Enzim telah diisolasi dari sumber hewani 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 lipat- yang terdiri dari enam rantai. 4 alfa heliks.
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 kerapatan optik karena oksidasi atau “hilangnya” NADH, yang diubah menjadi NAD +, ditentukan .
Artinya, reaksi yang ditentukan adalah sebagai berikut:
Piruvat + NADH + H + → Laktat + NAD +
Pengukuran enzimatik harus dilakukan di bawah 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 ekstrem.
Dengan imunohistokimia
Metode lain, mungkin agak lebih cararn, untuk menentukan adanya dehidrogenase laktat berkaitan dengan penggunaan alat-alat imunologi, yaitu dengan penggunaan antibodi.
Metode-metode ini memanfaatkan afinitas antara pengikatan antigen dengan antibodi yang secara khusus dihasilkan melawannya dan sangat berguna untuk penentuan cepat ada tidaknya enzim seperti LDH dalam jaringan tertentu.
Tergantung pada tujuannya, antibodi yang digunakan harus spesifik untuk mendeteksi salah satu isoenzim atau untuk protein apa pun dengan aktivitas dehidrogenase laktat.
Mengapa menentukan laktat dehidrogenase?
Penentuan enzim ini dilakukan untuk tujuan yang berbeda, tetapi terutama untuk diagnosis klinis beberapa kondisi, termasuk infark miokard dan kanker.
Pada tingkat seluler, pelepasan laktat dehidrogenase telah dianggap sebagai salah satu parameter untuk menentukan terjadinya proses nekrotik atau apoptosis, karena membran plasma menjadi permeabel.
Produk reaksi yang dikatalisisnya juga dapat ditentukan dalam jaringan untuk menentukan apakah metabolisme anaerobik mendominasi di dalamnya karena alasan tertentu.
Reaksi
Seperti disebutkan awalnya, enzim laktat dehidrogenase, yang nama sistematisnya adalah ( S ) -laktat: NAD + dehidrogenase, mengkatalisis konversi laktat menjadi piruvat dengan cara yang bergantung pada NAD + , atau sebaliknya, yang terjadi berkat transfer hidrida ion (H – ) dari piruvat menjadi laktat atau dari NADH menjadi piruvat teroksidasi.
Skema dan mekanisme reaksi dehidrogenase laktat (Sumber: Jazzlw [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)] melalui Wikimedia Commons)
NAD + memiliki unit ADP dan kelompok nukleotida lain yang berasal dari asam nikotinat, juga disebut niasin atau vitamin B 3, dan koenzim ini berpartisipasi dalam berbagai reaksi yang sangat penting secara biologis.
Penting untuk digarisbawahi bahwa kesetimbangan dalam reaksi ini digeser ke sisi yang sesuai dengan laktat dan telah ditunjukkan bahwa enzim juga mampu mengoksidasi asam ( S ) -2-hidroksimonokarboksilat lainnya dan menggunakan, meskipun kurang efisien, NADP + sebagai substrat.
Tergantung pada daerah tubuh yang dipertimbangkan dan, pada saat yang sama, pada karakteristik metabolisme dalam kaitannya dengan ada atau tidak adanya oksigen, jaringan menghasilkan jumlah yang berbeda dari laktat, produk dari reaksi dikatalisis oleh LDH.
Jika Anda menganggap, misalnya, sel darah merah (eritrosit) yang tidak memiliki mitokondria yang dapat memetabolisme piruvat yang dihasilkan selama glikolisis untuk CO 2 dan air, maka bisa dikatakan bahwa ini adalah sel-sel laktat penghasil utama dalam tubuh manusia, karena semua piruvat diubah menjadi laktat oleh aksi laktat dehidrogenase.
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 dehidrogenase laktat adalah antara 260 dan 850 U / ml (unit per mililiter), dengan nilai rata-rata 470 ± 130 U / ml. Sementara itu, hemolisat 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?
Kuantifikasi konsentrasi laktat dehidrogenase dalam serum darah memiliki nilai penting dalam diagnosis beberapa penyakit jantung, hati, darah dan bahkan kanker.
Tingkat aktivitas LDH yang tinggi telah ditemukan pada pasien dengan infark miokard (baik eksperimental maupun klinis), serta pada pasien kanker, khususnya pada wanita dengan kanker endometrium, ovarium, payudara dan rahim.
Tergantung pada isoenzim tertentu dalam “kelebihan” atau konsentrasi tinggi, kuantifikasi isoenzim laktat dehidrogenase digunakan oleh banyak dokter yang merawat untuk penentuan kerusakan jaringan (parah atau kronis).
Referensi
- Bergmeyer, H., Bernt, E., & Hess, B. (1961). Laktat Dehidrogenase . Metode Analisis Enzimatik. Verlag Chemie, GmbH.
- Chung, F., Tsujubo, H., Bhattacharyya, U., Sharief, F., & Li, S. (1985). Organisasi genom gen dehidrogenase-A laktat manusia. Jurnal Biokimia , 231 , 537-541.
- De Becker, D. (2003). asidosis laktat. Perawatan Intensif MEd , 29 , 699–702.
- Everse, J., & Kaplan, N. (1973). Laktat Dehidrogenase: Struktur dan Fungsi. Dalam Kemajuan dalam Enzimologi dan Bidang Terkait Biologi Molekuler (hlm. 61–133).
- Fox, SI (2006). Fisiologi Manusia (edisi ke-9). New York, AS: McGraw-Hill Press.
- Huijgen, H., Sanders, GTB, Koster, RW, Vreeken, J., & Bossuyt, PMM (1997). Nilai Klinis Laktat Dehidrogenase 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). Diperoleh 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 Isoenzim Laktat Dehidrogenase (LDH1) Imunokimia Jantung dalam Serum Manusia. Clin Chem , 25 (5), 729-734.
- Wróblewski, F., & Ladue, JS (1955). Aktivitas Degydrogenase Laktat dalam Darah. Biologi Eksperimental dan Kedokteran , 90 , 210–215.
