4.10. Лактатдегідрогеназа

Лактатдегідрогеназа (L-лактат: НАД-оксидоредуктаза, ЛДГ; КФ 1.1.1.27) каталізує оборотне відновлення пірувату до лактату, як кофермент використовується НАДН.

ЛДГ має молекулярну масу приблизно 134 кДа – це тетрамер, що складається з двох субодиниць – М (muscle – м’язова) і Н (heart – серцева). Субодиниця М виявляється головним чином у тканинах із анаеробним метаболізмом, у той час як субодиниця Н наявна в тканинах, де переважають аеробні процеси. У сироватцікрові наявні 5 ізоферментів, щовідрізняються складом субодиниць. У порядку зниження їх електорофоретичноїрухливості (рух у напрямку до анода) їх позначають як ЛДГ1 (Н4), ЛДГ2 (Н3М), ЛДГ3 (Н2М2), ЛДГ4 (Н1М3), ЛДГ5 (М4). Надлишок як пірувату, так і лактату,що використовуєтьсяяк субстрат, пригнічує активність ферменту, при цьому ефект піруватувищий.

ЛДГ – гліколітичний цитозольний цинковмісний фермент. Слід зазначити, що оскільки ЛДГ міститься практично в усіх клітинах організму, то вона має низькі диференціально-діагностичні можливості і тому самостійного значення визначення загальної активності ЛДГ не має. У печінці, серці, нирках, скелетному м’язі й еритроцитах активність ЛДГ більше ніж у 500 разів вища, ніж у сироватці крові, тому збільшення загальної активності ЛДГ у сироватці може бути наслідком пошкодження будь-якого з цих органів.

Підвищення показника має місце при широкому спектрі патологічних станів: некрозі тканин, особливо при гострому ураженні серця, ураженні еритроцитів, нирок, скелетних м’язів, печінки, легенів і шкіри. Значним підвищенням активності ЛДГ супроводжуються гемолітичні анемії, пов’язані з дефіцитом вітаміну В₁₂ і фолієвої кислоти. Повільне підвищення впродовж 3–4 днів із подальшим зниженням упродовж 5–7 днів може свідчити про інфаркт міокарда (необхідно, проте, виключити інфаркт легені, пухлину, мегабластну анемію). Підвищення рівня ЛДГ характерне для гострої фази інфекційного гепатиту,однакпри хронічних захворюваннях печінки активність ферменту рідко виявляється підвищеною. Цирози, обтураційні жовтяниці, різні захворювання нирок і скелетних м’язів, застійна серцева недостатність дають середні цифри активності. Незначне підвищення активності ферментувідмічаєтьсяпри будь-якихушкодженнях клітин, що супроводжуються збільшенням проникності мембран (інфаркт міокардайлегені), при лейкозі, лімфомах, хронічних гепатитах. ЛДГусечі може підвищуватися в 3–6 разів при хронічному гломерулонефриті, системному червоному вовчаку з ураженням нирок, діабетичному нефросклерозі, пухлинах нирок і сечового міхура. Проте визначення ЛДГусечі не практикується черезінгібувальну дію на фермент кислого середовища, сечовинийдеяких коротколанцюгових пептидів сечі.

Таким чином, загальна активність ЛДГ усироватці крові не є специфічним тестом для певної патології і тому окреме вимірювання цього показника практично не проводиться у медичній практиці. Тому для диференціальної діагностики захворювань більш доцільно досліджувати зміни спектраізоферментівЛДГ і потім оцінювати внесок кожногоз них узагальну активність, оскільки вониє більш органоспецифічними.

Нормальне співвідношення ізоферментів ЛДГусироватці кровістановить: ЛДГ1 – 14–26%; ЛДГ2 – 29–39%; ЛДГ3 –20–26%; ЛДГ4 –8–16%; ЛДГ5 –6–16%.Отримані й дещо інші варіанти розподілу ізоферментів ЛДГ у сироватці крові здорових осіб, проте в усіх спостереженнях відсотковий вміст ЛДГ2 у сироватці крові був вищим, ніж ЛДГ1.

У різних тканинах та органах ізоферменти ЛДГ подані в різних співвідношеннях (табл. 3).

Таблиця 3 – Співвідношення (%) ізоферментів ЛДГ

Ізофер-мент	Серцевий м’яз	Нирки	Еритро-цити	Скелет-ні м’язи	Печінка
ЛДГ1	60	28	40	3	0,2
ЛДГ2	30	34	30	4	0,8
ЛДГ3	5	21	15	8	1
ЛДГ4	3	11	10	9	4
ЛДГ5	2	6	5	76	94

Шостий ізофермент ЛДГ (ЛДГ-Х) виявляється в яєчках дорослих осіб разом із п’ятьма ізоферментами, які містяться в інших тканинах. ЛДГ-Х є тетрамером, що складається із 4 ідентичних Х-субодиниць, які відрізняються за амінокислотним складом від Н- і М-субодиниць. ЛДГ-Х має рухливість, проміжну відносно рухливості ЛДГ3 і ЛДГ4. Цей ізофермент, імовірно, пов’язаний із сперматогенезом. 80 % активності ЛДГ сперматозоїдів зумовлено цим ізоферментом.

Кількість ізоферментів можна визначити за допомогою електрофоретичних, імунологічних, кінетичних методів або шляхом хроматографії.

Найбільш поширений метод електрофорезу на гелі агарози або на плівках із ацетату целюлози. Найбільшу роздільну здатність і чутливість має метод іонообмінної хроматографії, він використовується як референтний відносно електрофорезу. Запропонований також метод імунопреципітаціїз використанням антитіл проти всіх ізоферментів, що містять М-субодиницю(ЛДГ2–ЛДГ5).Уцьому випадку активність цих ізоферментів не виявляється, залишається активною тільки ЛДГ1. Результати визначення ЛДГ1 цим методом тісно корелюютьіз результатами електрофорезуйхроматографії, а діагностична специфічність методу для інфаркту міокардастановить94 %. Іншим,порівняно новим методом виявлення активності ЛДГ1 є використання суміші, що пригнічує активністьусіх ізоферментів,якімістять М-субодиницю. Такою сумішшю є: 1,6-гексанедіол (700 мМ), перхлорат натрію (825 мМ) і хінідинтіоціанат (190 мМ). Результати також тісно корелюютьіз даними електрофорезутаімуноінгібування.

ЛДГ1 найшвидше просувається до анода при електрофорезі, є термостабільною, інгібується високими концентраціями пірувату та меншою мірою сечовиною й оксалоацетатом. Реакція перетворення лактатунапіруват, що каталізуєтьсяЛДГ1,відбуваєтьсяв органахіз переважно аеробним метаболізмом, де лактат є субстратом окиснення.Ізнього утворюється піруват, який потім через ацетил-СоА окиснюється до СО₂і Н₂О, при цьому енергія акумулюється у вигляді молекул АТФупроцесі окиснювального фосфорилювання. ЛДГ1 наявний у високих концентраціяхусерці, нирках, мозку, багато ЛДГ1 в еритроцитах. Тому гемоліз недопустимий при визначенні активності ЛДГ1.

Оскільки ЛДГ може окиснювати також α-гідроксибутират до α-оксибутирату (в цьому випадку говорять про α-гідроксибутиратдегідрогеназну активність (α-ГБДГ)), то як аналог ЛДГ1 часто рекомендується визначення α-ГБДГ, хоча активність α-ГБДГ дещо вища, ніж ЛДГ1, це пов’язано з тим, що α-ГБДГ-активність мають усі без винятку ізоферменти ЛДГ.

Показник співвідношення α-ГБДГ/ЛДГ у сироватці крові в нормі становить 0,62–0,82. У випадку інфаркту міокарда навіть через 14 діб від початку захворювання, незважаючи на нормальну загальну активність ЛДГ, коефіцієнт відношення α-ГБДГ/ЛДГ залишається підвищеним.

Співвідношення α-ГБДГ/ЛДГ використовується для диференціальної діагностики інфаркту міокарда і нападу стенокардії, легеневої емболії, панкреатиту, перфорації язви, при яких виявляються нормальні або знижені його значення.

При діагностиці інфаркту міокардазбільшення активності ЛДГ є достовірним тестому періодвід 12 до 32 годин після больового нападу.Активність ферментузалишається підвищеноювпродовж8–14 днів.У хворих на стенокардію активність ЛДГ у сироватці крові не збільшується. Одноразове дослідження ЛДГ1 має клінічну специфічність стосовно інфаркту міокарда у 66 % випадків, а визначення її в динаміці (через кожні 4–6 годин упродовж доби) – у 86 % випадків. Усі 5 ізоферментів ЛДГ наявні в кардіоміоцитах, вміст ЛДГ1 в ізоферментному спектрі міокарда становить 55–65%. Викид міокардіальних ізоферментів ЛДГ у сироватку крові приводить до збільшення активності ЛДГ1 і ЛДГ2, при цьому активність ЛДГ1 буде вищою. Якщо в термін від 8 до 24 годин після нападу ангіозних болів немає наростання активності ЛДГ (а також КК-МВ і АсАТ), то немаєйінфаркту. У частини хворих спостерігається кореляція між рівнем ЛДГ і обширністю інфаркту.Удеяких випадках додаткову інформацію дає коефіцієнт ЛДГ1/ЛДГ2, якийунормі становить0,6–0,7. При гострому інфаркті міокардавін стає вище 1,0 і повертається до норми через 2–3 тижні. α-ГБДГ при інфаркті міокардапідвищується в тісамічасові інтервали,що й ЛДГ,досягає максимуму на 2–3-йдень і відновлюється до норми на 10–20-йдень.

Підвищення ЛДГ1 відмічається також при пухлинах репродуктивних органів: тератомі, семіномі яєчка, дисгерміномі яєчника.

Активність ЛДГ зазнаєгормональноговпливу.Так, великі дози тироксинузнижували синтез ферменту, при цьомуздебільшоговідмічено інгібуваннясинтезу субодиниціМ. Норадреналін і адреналін викликають збільшення загальної активності ЛДГіз переважанням активності ЛДГ1і ЛДГ2. Активність ферменту в крові зростає при дії анаболічних стероїдів і етанолу, а також ряду медикаментозних препаратів – клофібрату, кофеїну, сульфаніламідів та ін.

ЛДГ2, ЛДГ3 і ЛДГ4 мають проміжнівластивості. Активність цих ізоферментів підвищується при масивному руйнуванні тромбоцитів (емболія легеневої артерії, масивні гемотрансфузії) і залученнідопатологічногопроцесулімфатичної системи. При нелімфоцитарних лейкозахзбільшується активність ЛДГ3 і ЛДГ4, причому ступінь збільшення залежить від кількості незрілих клітин.Тромбоз легеневої артерії характеризується переважним збільшенням активності ЛДГ3 і менш значним – ЛДГ4.Активність ЛДГ3 підвищується при захворюваннях нирок, ураженнях серцево-судинної системи з переважанням недостатності в малому колі кровообігу, що викликають порушення метаболічних процесів у легеневій тканині. Зростання активності ЛДГ3 іноді спостерігається при гострому панкреатиті. Активність ЛДГ4 зростає при ураженні печінки вірусного, токсичного або травматичного характеру та загостренні хронічних гепатитів, в активну фазу ревматизму, при кардіосклерозі з порушенням гемодинаміки, гострому нефриті, при ураженнях нирок, пухлинах печінки, передміхурової залози, шийки матки, молочної залози, кишечника, при тяжких формах діабету.

ЛДГ5 при електрофорезі просувається до анода повільніше за інші ізоферменти, є термолабільним, більш чутливим до інгібуючого впливу сечовини й оксалоацетату та має найменшу спорідненість до α-кетобутирату (порівняно з іншими ізоферментами ЛДГ). Найбільшийуміст цього ізоферментухарактерний для скелетних м’язів, печінки, шкіри, слизових оболонок, а також клітиндеяких злоякісних пухлин. Значне збільшеннявмісту ЛДГ5відмічається при травмах, запальних і дегенеративних захворюваннях м’язів і багатьох хворобах печінки (гепатити, цирозитаін.). Онкологічні захворювання (наприклад,лімфолейкози) можуть також супроводжуватися збільшенням ЛДГ5. Активність ЛДГ5 підвищується в активну фазу ревматизму,при значному ураженнінирок, що супроводжується їх гіпоксією, пухлинах нирок і відторгненні пересадженої нирки, а також притяжких формах діабету.

Останнім часом описано багато випадків низької активності ЛДГ у сироватці крові. Існують дві групи причин, що зумовлюють зниження активності ферменту в крові та тканинах. Одна з них пов’язана з наявністю інгібітора в сироватці крові, інша – з генетичними порушеннями. Дійсно, в сироватці крові навіть практично здорових дорослих людей існує термозалежний інгібітор, наявність якого знижує активність ЛДГ. При дослідженні 20000 зразків сироватки крові виявлено 42 випадки низької активності ЛДГ. Інгібіторами активності ЛДГ крові є IgG, IgA, IgM. Описані випадки утворення антитіл до ЛДГ під час приймання сульфаніламідних препаратів; після відміни препаратів антитіла зникали. Низька активність ЛДГ у сироватці крові може бути пояснена не тільки інгібуванням, але й зменшенням часу перебування в крові, швидкою елімінацією імунних комплексів із циркуляції.

Вторинна причина низької активності ЛДГ усироватці крові і тканинах пов’язана з генетичними порушеннями. Описані особливі варіанти Н-субодиницьу американських індійців, ферментативно неактивні, оскільки у складі тетрамерубула наявнатільки одна активна субодиниця. Повна відсутність Н-або М-субодиницьвідмічена в японській популяції. Поширеність гетерозиготіз дефіцитом субодиницьЛДГ становить0,15–0,2 %. Клінічно гомозиготиіз дефіцитом М-субодиницьмають періодичну міоглобінурію після фізичного навантаження, ураження шкіри; пологи у них проходятьтяжко.

Зменшення активності ЛДГ викликаютьтакож оксалати(що використовуються як антикоагулянти)та сечовина.

Стабільність активності ЛДГ залежить від температури зберігання та складу середовища. Загальна активність ЛДГ знижується на 10 % через 1 добу зберігання при 4 °С. При зберіганні різні зразки сироватки крові значно відрізняються за ступенем зміни загальної активності ЛДГ і співвідношенням її ізоферментів. Є дані, що зберігання проб замороженими призводить до значних змін у розподілі ізоферментів – зменшення частки малорухливих ізоферментів і збільшення швидких фракцій, що може бути причиною помилкового збільшення відношення ЛДГ1/ЛДГ2. ЛДГ1 і ЛДГ2 зберігають активність незмінною впродовж 10 днів при зберіганні як при 4 °С, так і при -20 °С або 20 °С. Активність ЛДГ4 знижується на 50% через 48 год зберігання при 4 °С. У цих самих умовах активність ЛДГ5 виявилася зниженою на 72%. Тому рекомендують визначати активність ЛДГ і співвідношення її фракцій у день взяття крові на аналіз, а якщо такої можливості немає, то зберігати сироватку необхідно впродовж 24 год при кімнатній температурі.