La lactate déshydrogénase, L'acide lactique déshydrogénase, lactate déshydrogénase dépendant du NAD ou simplement LDH, est une enzyme appartenant au groupe des oxydoréductases que l'on trouve dans pratiquement tous les tissus animaux et végétaux et dans de nombreux micro-organismes tels que les bactéries, les levures et les archées.
Les enzymes de ce type sont désignées par le numéro EC 1.1.1.27 du Comité de la nomenclature des enzymes et sont responsables de la réaction qui transforme le lactate en pyruvate (par oxydation) et inversement (par réduction), oxydant ou réduisant les nicotinamide adénine dinucléotides (NAD + et NADH) dans le processus connu sous le nom de fermentation lactique.
Contrairement à la fermentation alcoolique, qui ne se produit que dans certains micro-organismes tels que la levure et qui utilise du pyruvate glycolytique pour la production d'éthanol, la fermentation lactique a lieu dans de nombreux organismes et tissus corporels de différents êtres vivants..
Cette enzyme importante pour le métabolisme cellulaire a été cristallisée à partir du muscle squelettique du rat dans les années 1940 et, à ce jour, les mieux caractérisées sont le muscle squelettique et le tissu cardiaque des mammifères..
Chez les animaux «supérieurs», l'enzyme utilise l'isomère L du lactate (L-lactate) pour la production de pyruvate, mais certains animaux et bactéries «inférieurs» produisent du D-lactate à partir du pyruvate obtenu par glycolyse..
La lactate déshydrogénase est généralement exprimée principalement dans les tissus ou les cellules dans des conditions anaérobies (avec un faible apport sanguin) qui, chez l'homme, par exemple, peuvent caractériser des conditions pathologiques telles que le cancer, le foie ou les maladies cardiaques..
Cependant, la conversion du pyruvate en lactate est typique des muscles pendant l'exercice et de la cornée de l'œil, qui est mal oxygénée.
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La lactate déshydrogénase remplit de multiples fonctions dans de nombreuses voies métaboliques. C'est le centre de l'équilibre délicat entre les voies catabolique et anabolique des glucides.
Lors de la glycolyse aérobie, le pyruvate (le dernier produit sur la voie en soi) peut être utilisé comme substrat du complexe enzymatique pyruvate déshydrogénase, par lequel il est décarboxylé, libérant des molécules d'acétyl-CoA qui sont utilisées en aval, métaboliquement parlant, dans le cycle de Krebs.
Dans la glycolyse anaérobie, par contre, la dernière étape de la glycolyse produit du pyruvate, mais celui-ci est utilisé par la lactate déshydrogénase pour produire du lactate et du NAD.+, qui restaure le NAD+ qui a été utilisé pendant la réaction catalysée par la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase.
Comme lors de l'anaérobiose la principale source de production d'énergie sous forme d'ATP est la glycolyse, la lactate déshydrogénase joue un rôle fondamental dans la réoxydation du NADH produit lors des étapes précédentes de la voie glycolytique, essentielle au fonctionnement d'autres enzymes apparentées..
La lactate déshydrogénase est également impliquée dans la glycogenèse qui a lieu dans les tissus qui convertissent le lactate en glycogène et, dans certains tissus aérobies comme le cœur, le lactate est un carburant qui est réoxydé pour produire de l'énergie et une puissance réductrice sous forme d'ATP et de NAD.+, respectivement.
Il existe plusieurs formes moléculaires de lactate déshydrogénase dans la nature. Uniquement chez l'animal, il a été déterminé qu'il existe cinq activités lactate déshydrogénase, toutes tétramères et essentiellement composées de deux types de chaînes polypeptidiques appelées sous-unités H et M (elles peuvent être homo- ou hétérotétramères).
La forme H se trouve généralement dans le tissu cardiaque, tandis que la forme M a été détectée dans le muscle squelettique. Les deux chaînes diffèrent l'une de l'autre en termes d'abondance, de composition en acides aminés, de propriétés cinétiques et de propriétés structurelles..
Les formes H et M sont le produit traductionnel de différents gènes, éventuellement localisés sur différents chromosomes, et qui sont également sous le contrôle ou la régulation de différents gènes. La forme H est prédominante dans les tissus à métabolisme aérobie et la forme M dans les tissus anaérobies..
Un autre type de nomenclature utilise les lettres A, B et C pour les différents types d'enzymes chez les mammifères et les oiseaux. Ainsi, la lactate déshydrogénase musculaire est connue sous le nom de A4, le cardiaque comme B4 et un troisième s'appelle C4, qui est spécifique aux testicules.
L'expression de ces isoenzymes est régulée à la fois dépendante du développement et dépendante des tissus..
L'enzyme a été isolée à partir de différentes sources animales et il a été déterminé que sa structure tétramère a un poids moléculaire moyen d'environ 140 kDa et que le site de liaison pour le NADH ou dans le NAD+ se compose d'une feuille pliée en β composée de six chaînes et de 4 hélices alpha.
L'activité lactate déshydrogénase d'origine animale est déterminée par spectrophotométrie in vitro par des mesures de changement de couleur dues au processus redox qui a lieu pendant la réaction de conversion du pyruvate en lactate.
Les mesures sont effectuées à 340 nm avec un spectrophotomètre et la vitesse de diminution de la densité optique due à l'oxydation ou à la «disparition» du NADH, qui est converti en NAD, est déterminée.+.
Autrement dit, la réaction déterminée est la suivante:
Pyruvate + NADH + H+ → Lactate + NAD+
La mesure enzymatique doit être réalisée dans des conditions optimales de pH et de concentration de substrats pour l'enzyme, afin qu'il n'y ait pas de risque de sous-estimation de la quantité présente dans les échantillons en raison d'un déficit de substrats ou de conditions extrêmes d'acidité ou de basicité.
Une autre méthode, peut-être un peu plus moderne, pour déterminer la présence de lactate déshydrogénase concerne l'utilisation d'outils immunologiques, c'est-à-dire l'utilisation d'anticorps..
Ces méthodes tirent parti de l'affinité entre la liaison d'un antigène avec un anticorps spécifiquement généré contre lui et sont très utiles pour la détermination rapide de la présence ou de l'absence d'enzymes telles que la LDH dans un tissu particulier..
Selon l'objectif, les anticorps utilisés doivent être spécifiques pour la détection de l'une des isoenzymes ou de toute protéine à activité lactate déshydrogénase..
La détermination de cette enzyme est effectuée à des fins différentes, mais principalement pour le diagnostic clinique de certaines conditions, y compris l'infarctus du myocarde et le cancer..
Au niveau cellulaire, la libération de lactate déshydrogénase a été considérée comme l'un des paramètres pour déterminer la survenue de processus nécrotiques ou apoptotiques, puisque la membrane plasmique devient perméable.
Les produits de la réaction qu'il catalyse peuvent également être déterminés dans un tissu afin de déterminer si un métabolisme anaérobie prédomine pour une raison particulière..
Comme mentionné initialement, l'enzyme lactate déshydrogénase, dont le nom systématique est (S) -lactate: NAD+ déshydrogénase, catalyse la conversion du lactate en pyruvate sous forme NAD+ dépendante, ou vice versa, qui se produit grâce au transfert d'un ion hydrure (H-) du pyruvate au lactate ou du NADH au pyruvate oxydé.
Le NAD+ Il a une unité d'ADP et un autre groupe nucléotidique dérivé de l'acide nicotinique, également appelé niacine ou vitamine B3, et cette coenzyme participe à de multiples réactions de grande importance biologique.
Il est important de noter que l'équilibre dans cette réaction est déplacé vers le côté lactate et il a été montré que l'enzyme est également capable d'oxyder d'autres acides (S) -2-hydroxymonocarboxyliques et emploient, bien que moins efficacement, le NADP+ comme substrat.
En fonction de la région corporelle considérée et, en même temps, de ses caractéristiques métaboliques en relation avec la présence ou l'absence d'oxygène, les tissus produisent différentes quantités de lactate, produit de la réaction catalysée par la LDH..
Considérant, par exemple, un globule rouge (érythrocyte) dépourvu de mitochondries capable de métaboliser le pyruvate produit lors de la glycolyse en COdeux et l'eau, alors on pourrait dire que ce sont les principales cellules productrices de lactate dans le corps humain, puisque tout le pyruvate est converti en lactate par l'action de la lactate déshydrogénase.
En revanche, si l'on considère les cellules hépatiques et les cellules musculaires squelettiques, elles sont responsables de la production d'une quantité minimale de lactate, car il est rapidement métabolisé..
La concentration de lactate déshydrogénase dans le sérum sanguin est le produit de l'expression de plusieurs isoenzymes dans le foie, le cœur, les muscles squelettiques, les érythrocytes et les tumeurs, entre autres..
Dans le sérum sanguin, les plages normales d'activité de la lactate déshydrogénase sont comprises entre 260 et 850 U / ml (unités par millilitre), avec une valeur moyenne de 470 ± 130 U / ml. Pendant ce temps, les hémolysats sanguins ont une activité LDH qui varie entre 16 000 et 67 000 U / ml, ce qui équivaut à une moyenne de 34 000 ± 12 000 U / ml..
La quantification de la concentration de lactate déshydrogénase dans le sérum sanguin a une valeur importante dans le diagnostic de certaines maladies cardiaques, hépatiques, sanguines et même cancers.
Des niveaux élevés d'activité LDH ont été observés chez des patients souffrant d'infarctus du myocarde (à la fois expérimental et clinique), ainsi que chez des patients cancéreux, en particulier chez les femmes atteintes d'un cancer de l'endomètre, de l'ovaire, du sein et de l'utérus..
En fonction de l'isoenzyme particulière trouvée en "excès" ou en concentration élevée, la quantification des isoenzymes de lactate déshydrogénase est utilisée par de nombreux médecins traitants pour la détermination des lésions tissulaires (sévères ou chroniques)..
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