Quelltext der Seite L-Lactatdehydrogenase

{{SEITENTITEL:<small>L</small>-Lactatdehydrogenase}}
{{Infobox Protein
| Name            = <small>L</small>-Lactatdehydrogenase
| Bild            = Lactate dehydrogenase M4 (muscle) 1I10.png
| Bild_legende    = Bändermodell LDH-5 (Muskel) nach {{PDB|1I10}}
| PDB             = <!-- {{PDB2|1YY1}}, {{PDB2|ABCD}} -->
| Groesse         = 333/331/331 Aminosäuren
| Kofaktor        = 
| Precursor       = 
| Struktur        = 
| Isoformen       = 
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| Symbol          = {{HGNC|6535|LDHA}}
| AltSymbols      = {{HGNC|6541|LDHB}}, {{HGNC|6544|LDHC}}
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| MGIid           = 
| CAS             = {{CASRN|9001-60-9}}
| CASergänzend    = 
| ATC-Code        = <!-- {{ATC|X99|XX99}} -->
| DrugBank        = 
| Wirkstoffklasse = 
| EC-Nummer       = 1.1.1.27
| Kategorie       = Oxidoreduktase
| Reaktionsart    = 
| Substrat        = Pyruvat + NADH + H<sup>+</sup>
| Produkte        = Lactat + NAD<sup>+</sup>
| Homolog_fam     = 
| Taxon           = 
| Taxon_Ausnahme  = 
| Orthologe       = 
}}'''<small>L</small>-Lactatdehydrogenase''' oder kurz '''Lactatdehydrogenase''' ('''LDH''') ist ein [[Enzym]], das die Bildung von [[L-Lactat|<small>L</small>-Lactat]] und [[Nicotinamidadenindinukleotid|NAD<sup>+</sup>]] aus [[Pyruvat]] und [[Nicotinamidadenindinukleotid|NADH]] katalysiert. Die Reaktion ist [[Reversible Reaktion|reversibel]]. LDH kommt in allen [[Zelle (Biologie)|Zellen]] nahezu aller [[Lebewesen]] vor. Sie ist ein Bestandteil der [[Milchsäuregärung]]. Bei höheren Tieren reichert sich von Zellen ausgeschiedene LDH aufgrund großer Stabilität auch in [[Hämolymphe]] und [[Blut]] an. Dort kann sie als ein Laborparameter genutzt werden, der Zellschädigungen anzeigt. Die sehr ähnliche '''<small>D</small>-Lactatdehydrogenase''' kommt nur bei [[Niedere Tiere|niederen Tieren]], [[Mikroorganismus|Mikroorganismen]] und [[Pflanze]]n vor.<ref>[https://www.brenda-enzymes.org/enzyme.php?ecno=1.1.1.28&organism= BRENDA - Information on EC 1.1.1.28 - D-lactate dehydrogenase].</ref>

== Biochemie ==
[[Datei:LDH reaction.svg|300px|mini|links|Die von der LDH katalysierte Reaktion: Pyruvat (links) wird mit dem [[Cofaktor (Biochemie)|Cofaktor]] NADH zu Lactat (rechts) reduziert. Die Reaktion ist [[Reversible Reaktion|reversibel]].]]{{Absatz|links}} Die [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] des [[Pyruvat]]s zu Lactat durch LDH und den [[Cofaktor (Biochemie)|Cofaktor]] [[Nicotinamidadenindinukleotid|NADH]] ist Merkmal der [[Milchsäuregärung]], bei der Energie aus [[Glucose]] ohne Sauerstoffverbrauch gewonnen wird. Die Lactatbildung führt dabei dazu, NAD<sup>+</sup> zu regenerieren, welches in der [[Glykolyse]] von [[Glycerinaldehyd-3-phosphat-Dehydrogenase|GAPDH]] benötigt wird. Lactat selbst ist im Gärungsprozess nicht weiter nutzbar und wird von der Zelle an das Blut oder von Zelle zu Zelle weitergegeben. Bei Menschen und höheren Tieren wird Lactat über den Blutstrom in die [[Leber]] transportiert. Dort läuft in Gegenwart von NAD<sup>+</sup> die umgekehrte Reaktion ab. Lactat wird dabei zu Pyruvat [[Oxidation|oxidiert]] und ist dem Stoffwechsel somit wieder zugänglich. Die Reaktion läuft auch in einigen Muskelgeweben ab, sofern NAD<sup>+</sup> verfügbar ist.

Die Reduktion von Pyruvat zu Lactat ist stark [[exergon]] (ΔG<sup>0</sup>’ = –25 kJ/mol).

[[Datei:Lactate dehydrogenase mechanism.png|500px|mini|links|Reaktionsmechanismus der <small>L</small>-Lactatdehydrogenase]]

{{Absatz}}

== Isoformen ==
Im menschlichen Körper findet man verschiedene [[Isoenzym]]e der LDH. Die LDH besteht immer aus vier Untereinheiten.

Die klassischen sind die fünf Formen LDH-1 bis LDH-5, die sich aus den Untereinheiten LDH-H und/oder LDH-M aufbaut. Je nach Art der Zusammensetzung aus diesen zwei Typen ergeben sich fünf mögliche Kombinationen. Im Folgenden sind die im jeweiligen Organ vorherrschenden Isoenzyme angegeben:

* LDH-1 (4H) – im [[Herz]], Erythrozyten und Niere
* LDH-2 (3H1M) – in Erythrozyten, Niere, Herz und Lunge
* LDH-3 (2H2M) – in den Zellen der [[Lunge]], Thrombozyten und lymphatisches System
* LDH-4 (1H3M) – in verschiedenen Organen
* LDH-5 (4M) – innerhalb der Leber und der [[Quergestreifte Muskulatur|Quergestreiften Muskulatur]]

Zu beachten ist, dass in den genannten Organen auch andere LDH-Isoenzyme vorkommen, so ist im Herz auch LDH-2 (und in Spuren LDH-3) zu finden; LDH-1 ist die vorherrschende Form.

Seit der Identifikation der klassischen LDH-Untereinheiten in den 1950er Jahren wurden weitere LDH-Isoenzyme entdeckt, die ebenfalls als Tetramere vorliegen:
In den 1960er Jahren wurde LDHC entdeckt. Es ist vornehmlich aus LDHC-Untereinheiten aufgebaut und wird nur im Hoden exprimiert.
In den 2010er Jahren wurde LDHBx entdeckt. LDHBx ist eine [[Peroxisom]]-spezifische Untereinheit. LDHBx entsteht während der [[Translation (Biologie)|Translation]] der LDHB-[[mRNA]], aber das [[Stopcodon]] wird als ein [[Aminosäure]]-kodierendes [[Codon]] interpretiert. Daher geht die Translation bis zum nächsten Stopcodon weiter. Das führt dazu, dass die LDHBx sieben Aminosäuren länger als das klassische LDH-H (LDHB)-Protein ist. Die entstandene Verlängerung enthält eine peroxisomale [[Signalsequenz]], so dass LDHBx ins Peroxisom importiert wird.<ref name="pmid25247702">{{Literatur |Autor=F. Schueren, T. Lingner, R. George, J. Hofhuis, J. Gartner, S. Thoms |Titel=Peroxisomal lactate dehydrogenase is generated by translational readthrough in mammals |Sammelwerk=eLife |Band=3 |Datum=2014 |Seiten=e03640 |DOI=10.7554/eLife.03640 |PMID=25247702}}</ref>

== Labordiagnostik ==
Die '''Lactatdehydrogenase''' (LDH) wird als diagnostischer Parameter genutzt, um erhöhte Schädigungen von Zellen nachzuweisen. [[Lyse (Biologie)|Lysierte]] Zellen setzen das Enzym frei, welches aufgrund seiner großen Stabilität im [[Extrazellulär|Extrazellularraum]] verbleibt und sich bei pathologischen Zellschädigungen im Blut anreichert. Unter physiologischen Bedingungen beträgt die Serumaktivität der LDH bis zu 240&nbsp;U/l. Steigt sie über diesen Wert, ist dies auf verstärkten Zerfall von Zellen zurückzuführen. Anhand der Bestimmung der LDH-Isoenzyme ist außerdem nachvollziehbar, welchem Organ die Herkunft der Enzymerhöhung zuzuschreiben ist. Innerhalb des Blutserums lassen sich alle Isoformen der LDH nachweisen, wobei LDH-1 und -2 überwiegen. Eine Erhöhung von LDH-1 und LDH-2 kann einen verstärkten Zelltod von Herzmuskelzellen oder Blutzellen anzeigen, dagegen würde eine Erhöhung der LDH-5 vermuten lassen, dass ein Leberschaden vorliegt. Letztlich kann eine Diagnose nur in Zusammenschau mehrerer Befunde gestellt werden.

Vor allem bei [[Hämatologie|hämatologischen]] Erkrankungen, bei [[Muskel]]erkrankungen und bei [[Leber]]- und [[Galle]]nwegserkrankungen kann ein [[Labordiagnostik|labordiagnostischer]] LDH-Test Aufschluss darüber geben, welche Schäden aufgetreten sind. Früher wurde die LDH-Aktivität auch bei [[Herzmuskel]]erkrankungen bestimmt, was heute dank neuerer Messgrößen ([[Kardiales Troponin]]) zwar nicht mehr unbedingt notwendig ist, z. T. aber dennoch vorgenommen wird, insbesondere wenn es um den Nachweis eines nicht mehr frischen Herzinfarktes geht. Im Vergleich zu anderen [[Herzenzym|herzmuskelspezifischen Nekrosemarkern]] bzw. Enzymkonstellationen bleiben LDH-1 und LDH-2 verhältnismäßig lange nachweisbar. Eingetretene Zellschäden lassen sich noch nach bis zu 20 Tagen nachweisen.

Im Fall von Krebserkrankungen ist der erhöhte LDH-Spiegel kein Anzeichen von erhöhten Zellschäden, sondern eine Besonderheit des Tumorstoffwechsels ([[Warburg-Effekt]]). So sind Krebszellen in der Lage selbst LDH-A zu produzieren. Unklar ist, warum Tumorzellen dies tun.<ref>{{Internetquelle |autor=Philipp Graetzel |url=https://www.doccheck.com/de/detail/articles/37596-med-mythen-warum-steigt-bei-krebs-die-ldh |titel=Med-Mythen: Warum steigt bei Krebs die LDH? |werk=doccheck.com |datum=2022-03-04 |abruf=2024-03-03}}</ref>

=== Referenzbereich ===
Referenzbereich für Messungen bei 37&nbsp;°C nach IFCCC<ref>[https://ifcc.org/ IFCC]</ref>
* Alle: < 245 U/l

=== Interpretation ===
Da die LDH in allen [[Gewebe (Biologie)|Geweben]] vorkommt, kann bei erhöhten Werten zunächst nur die Aussage getroffen werden, dass eine Gewebeschädigung stattgefunden hat.

Am häufigsten treten erhöhte Werte im Zusammenhang mit folgenden Erkrankungen auf:<ref>Philippe Furger: ''’Labor quick’ - Laborwerte und Laborbefunde von A–Z, Differenzialdiagnose, Labormedizin.'' 2. Auflage. Thieme 2014, ISBN 978-3-13-147522-0, S. 87.</ref>
* des Verdauungstraktes (z.&nbsp;B. [[Ikterus#Cholestatischer Ikterus (posthepatisch)|Posthepatischer Ikterus]] aufgrund von Störungen in der [[Gallenblase]] oder im [[Zwölffingerdarm]]),
* der Leber ([[Hepatopathie]]n; z.&nbsp;B. [[Ikterus#Hepatozellulärer Ikterus (intrahepatisch)|Hepatozellulärer Ikterus]]),
* des Herzens ([[Kardiomyopathie]]n),
* der Skelettmuskulatur (z.&nbsp;B. [[Myositis]]),
* der Lunge ([[Vaskulopathie]]n; [[Lungenembolie]]),
* der Niere ([[Nephropathie]]n; z.&nbsp;B. [[Niereninfarkt]]),
* des Blutes ([[Anämie]]n; z.&nbsp;B. [[Hämolyse]]),
* des Hormonsystems ([[Endokrinopathie]]n; z.&nbsp;B. [[Hypothyreose]] oder [[Thyreoiditis]]),
* Systemerkrankungen (z.&nbsp;B.  [[Karzinom]]e, oder [[Sarkoidose]], [[Bindegewebsentzündung|Konnektivitis]] oder [[Pfeiffer-Drüsenfieber|Mononukleose]]).

Erniedrigte Werte findet man im Zusammenhang mit einer vorausgegangenen [[Radiotherapie]].

Aufgrund des ubiquitären Vorkommens von LDH ist dieses Enzym und seine Isoformen nicht organspezifisch, daher dient es nicht als topographisches Leitenzym in der Diagnostik.

=== Fehlerursachen ===
LDH ist in den roten Blutkörperchen ([[Erythrozyten]]) in großer Menge vorhanden. Deshalb weisen [[Hämolyse|hämolytische]] Blutproben unter Umständen [[falsch positiv]]e Testergebnisse auf, da diese Hämolyse auch ''[[in vitro]]'' durch inkorrekte Lagerung, falsche Abnahme oder langen Transport der Proben verursacht werden kann.

== Bedeutung in der Forschung ==
In den [[Biowissenschaften]] und in der [[Pharmakologie]] wird extrazelluläre LDH als Marker für einen aufgetretenen [[Zellviabilität|Zellschaden]] verwendet, etwa bei [[Toxikologie|toxikologischen]] Untersuchungen. Ins Medium freigesetzte LDH kann unter anderem durch deren Reaktion mit [[Tetrazoliumsalz]]en zu [[Formazan]]-Farbstoffen nachgewiesen werden.

== Literatur ==
* B. Neumeister, I. Besenthal, H. Liebich, O. Böhm: ''Klinikleitfaden Labordiagnostik.'' Urban & Fischer, München / Jena 2003, ISBN 3-437-22231-7.
* Lothar Thomas: ''Labor und Diagnose.'' TH-Books, Frankfurt am Main 2005, ISBN 3-9805215-5-9.

== Weblinks ==
{{Wikibooks|Biochemie und Pathobiochemie: L-Lactat-Dehydrogenase|<small>L</small>-Lactat-Dehydrogenase}}
* ExPASy.org: [https://enzyme.expasy.org/EC/1.1.1.27 LDH]
* David Goodsell: ''[https://pdb101.rcsb.org/motm/102 Molecule of the Month: Lactate Dehydrogenase]''

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Oxidoreduktase]]