3.6. Лактатдегідрогеназа (лдг)
Лактатдегідрогеназа (ЛДГ, L-лактат-НАД-оксидоредуктаз, КФ 1.1.1.27) - цінксодержашій фермент, каталізує оборотну реакцію відновлення піровиноградної кислоти на молочну кислоту за участю НАД-Н 2.
Фермент в кристалічній формі був отриманий з м'яза серця. Подібним же чином були отримані кристалічні ферментні препарати з скелетних м'язів і печінки. При рН 7,0 рівновагу реакції зміщена в бік утворення лактату, в лужному середовищі реакція проходить у зворотному напрямку. ЛДГ може також реагувати з НАДФ як кофермент, але значно повільніше, ніж з НАД.
ЛДГ - тетрамер, два локусу генів кодують синтез двох олігомерів - М-і Н-субодиниць. М-субодиниця синтезується головним чином в тканинах з анаеробним метаболізмом, в той час як Н-субодиниця присутня в тканинах з переважанням аеробних процесів. Молекулярна маса кожної субодиниці складає 35 кДа, кожного тетрамера - 140 кДа. Поліпептидний ланцюг обох субодиниць містить 330 амінокислотних залишків; відмінності в їх послідовності в субодиниця виявлені протягом більш ніж 25% довжини поліпептидного ланцюга. У тетрамерной структурі ЛДГ субодиниці пов'язані силами іонних і водневих взаємодій. На кожній субодиниці розташований каталітичний центр; дисоціація тетрамера на димери або мономери призводить до втрати ферментативної активності.
У цитоплазмі клітин та сироватці крові ЛДГ має 5 ізоферментів, що позначаються відповідно до їх рухливістю до анода в електричному полі: ЛДГ 1 (НННН), ЛДГ 2 (НННМ), ЛДГ 3, (ННММ), ЛДГ 4 (НМММ) і ЛДГ 5 (мммм). ЛДГ, бере участь в окисленні лактату в піруват в тканинах з аеробним типом метаболізму (міокард, мозок, нирки, еритроцити, тромбоцити). ЛДГ 5 оптимізована природою для перетворення пірувату в лактат у тканинах з високим рівнем гліколізу (скелетні м'язи, печінка). Не всі ізоферменти ЛДГ гомогенні: при електрофоретичному поділі ізоферментів ЛДГ сироватки та еритроцитів у поліакриламідному гелі виявлено розщеплення ЛДГ 3 на дві смуги, що дозволяє припустити синтез двох форм ЛДГ 3 в тканинах. Наявність молекулярних структур двох форм, підтверджене в реакції з антисироватки, пояснюють відмінностями просторового (цис і транс) розташування Н-субодиниць і М-субодиниць в тетрамер.
У тканинах людини активність ЛДГ на 1 г сухої маси зменшується в послідовності: нирки - скелетний м'яз - підшлункова залоза - селезінка - печінка - плацента. Ізоферменти ЛДГ, і ЛДГ 2 переважають в еритроцитах, лейкоцитах, міокарді, нирках, ЛДГ 4 і ЛДГ 5 - у печінці, скелетних м'язах, неопластичних тканинах, найбільш високий вміст ЛДГ 3 зазначають у лімфоїдної тканини, тромбоцитах і пухлинах.
Властивості ізоферментів ЛДГ визначені особливостями входять до них субодиниць. Ізоферментів ЛДГ притаманні різні кінетичні характеристики: рН, при якому вони проявляють максимальну активність, спорідненість до субстрату і кофакторів.
Клінічне значення визначення активності ЛДГ
Активність ЛДГ у сироватці крові підвищується при багатьох патологічних станах, тому для диференціальної діагностики захворювань більш доцільно дослідити зміни спектру ізоферментів ЛДГ. В даний час накопичено велику кількість даних про розподіл ізоферментів ЛДГ у тканинах і про зміну спектру ізоферментів ЛДГ у сироватці крові при різних захворюваннях. Ізоферментний спектр скелетної мускулатури показує переважання ЛДГ 5. При м'язової дистрофії відзначені збільшення більш рухливих ізоферментів ЛДГ і зниження активності ЛДГ 5, що характерно і для багатьох нейром'язових захворювань. Причиною зміни спектру ізоферментів може бути швидке видалення малорухомих ізоферментів з циркуляції. Активність ЛДГ 5 в сироватці крові - чутливий індикатор гепатоцелюлярного поразки, збільшення його активності зазвичай спостерігають при гепатиті, гіпоксії печінки (включаючи застій крові в печінці внаслідок серцевої недостатності), лікарської інтоксикації, цирозі, пухлинах і травмі. Активність ЛДГ у сироватці крові не підвищується при хронічних захворюваннях нирок і уремії, але іноді зростає після гемодіалізу або плазмаферезу, що може бути пояснено видаленням з крові інгібіторів (сечовина, оксалати).
Загальна активність ЛДГ при інфаркті міокарда найбільш значно підвищується протягом перших 2 діб після нападу стенокардії і до вихідного рівня знижується повільно, протягом 14-16 днів, епізодичне підвищення ЛДГ можна відзначити і в більш пізні терміни.
Активність ЛДГ схильна гормонального впливу. Великі дози тироксину знижували синтез ферменту, при цьому в більшій мірі зазначено інгібування синтезу субодиниці М. Норадреналін і адреналін викликають збільшення загальної активності ЛДГ з переважанням активності ЛДГ 1, і ЛДГ 2. Активність ферменту в крові зростає при дії анаболічних стероїдів і етанолу, а також ряду медикаментозних препаратів - клофібрату, кофеїну, сульфаніламідів та ін
Спектр ізоферментів ЛДГ може мінятися при неопластичних процесах. У таких випадках його важко інтерпретувати, тому що джерелом ізоферментів ЛДГ служить не тільки неопластичних тканину, але й тканини, руйновані метастазами. Однак ізоферментний спектр транссудату при пухлинному ураженні схожий з таким сироватки крові, тоді як в запальних ексудатах переважає активність ЛДГ 1 і ЛДГ 2. Для ЛДГ, як і для інших ферментів, при пухлинному процесі характерний синтез ізоферментів, властивих ембріональним тканинам. Недиференційовані ембріональні тканини мають спектр ізоферментів ЛДГ, в якому переважають ЛДГ 2 і ЛДГ 3, а також ЛДГ 4. У злоякісних пухлинах виявлено три види розподілу ізоферментів ЛДГ. Збільшення вмісту ЛДГ 4 і ЛДГ 5 виявлено при пухлинах передміхурової залози, матки, молочних залоз, шлунка, товстої кишки, сечового міхура та деяких типах пухлин мозку. У хворих на лейкоз, злоякісної лімфомою, нейробластомою, феохромоцитомою, а також при пухлинах порожнини рота, раку бронхів і деяких типах пухлин мозку збільшена активність ЛДГ 2, ЛДГ 3, ЛДГ 4. Збільшення активності ЛДГ, зазначено у сироватці крові хворих з деякими типами пухлин мозку та різними типами пухлин статевих органів.
Можливість підвищення активності ЛДГ, при пухлинному процесі слід враховувати при діагностиці інфаркту міокарда. Іноді при пухлинах мозку, раку пішевода, нейробластомі відзначають незвичайну додаткову смугу при ЕФ сироватки крові і тканини пухлини. Визначення спектру ізоферментів ЛДГ у сироватці крові при онкологічних захворюваннях корисно не тільки для діагностики, а й для контролю ефективності лікування. Виявлено, що нормалізація спектру ізоферментів ЛДГ корелює з успішністю відповіді хворого на лікування.
Наявність ускладнень при інфаркті міокарда та супутні захворювання можуть змінити спектр ЛДГ та активність ЛДГ. Виявлення спектру ізоферментів, характерного для інфаркту міокарда, можливо при застої крові в печінці та нирках внаслідок серцевої недостатності, при ішемічному ураженні деяких органів із-за різкого зниження серцевого викиду. При емболії легеневої артерії, яку у ряді випадків доводиться диференціювати з інфарктом міокарда, збільшення в крові активності ЛДГ 2 і ЛДГ 3 може бути пояснено виходом ферментів з тромбоцитів, патологією печінки, викликаної венозної гіпертензією, анемією коркового шару наднирників та нирок. Оскільки ці порушення не завжди вдається розрізнити, зміна спектру ізоферментів ЛДГ інтерпретувати непросто.
У сироватці крові тяжкохворих (як правило, в термінальному стані) методом ЕФ на ацетат целюлози виявляється додаткова смуга, ближча до катода, ніж ЛДГ 5, названа ЛДГ 6. У всіх спостереженнях в тканинах печінки, скелетних м'язах, нирці, селезінці і наднирниках а також присутністю ЛДГ 6; в ряді випадків поява цієї фракції носило транзиторний характер, ЛДГ 6 не виявлена в тканинах міокарда. Вважають, що немає нозологічної форми захворювання, для якої характерна ЛДГ 6, але є важкі клінічні стани, що зумовлюють її появу, до яких слід віднести виражений ацидоз, гіпотонію і сепсис.