Lactato deshidrogenasa

Reacción bioquímica

La función principal de la lactato deshidrogenasa consiste en catalizar la reacción de oxidación reversible del lactato (ácido láctico) a piruvato (ácido pirúvico).

Para que este proceso bioquímico se lleve a cabo con éxito, se requiere la participación obligatoria de un coenzima. Dicho cofactor estructural es la forma oxidada del dinucleótido de nicotinamida y adenina: el coenzima $NAD^+$. Durante la reacción de oxidación de la molécula de ácido láctico, este coenzima capta electrones y protones, reduciéndose a los estados $NADH$ y $H^+$.

• Ecuación de la reacción catalizada: Lactato + $NAD^+$ ↔ Piruvato + $NADH$ + $H^+$

Dado que la reacción descrita es completamente reversible, la enzima es capaz de funcionar en ambas direcciones. La dirección del proceso en cada momento está determinada por la concentración actual de los sustratos y las necesidades metabólicas específicas de un tejido determinado del organismo.

Estructura molecular de la enzima

La lactato deshidrogenasa es una proteína oligomérica grande, cuya masa molecular es de 134 000.

Por su estructura cuaternaria, la enzima es un tetrámero; su molécula funcionalmente activa siempre consta exactamente de cuatro subunidades polipeptídicas. En el organismo se sintetizan subunidades de dos tipos principales. Sus nombres provienen de las palabras en inglés que designan los tejidos donde se descubrieron por primera vez o donde se expresan de forma más activa:

• H (Heart) — tipo de subunidad «cardíaca»;
• M (Muscle) — tipo de subunidad «muscular».

Precisamente las diversas combinaciones de estos dos tipos básicos de cadenas polipeptídicas dentro de un mismo tetrámero proporcionan la diversidad estructural de las moléculas de la enzima en distintos órganos.

Isoenzimas de la LDH y su distribución

La combinación aleatoria o genéticamente determinada de cuatro subunidades de los tipos H y M en una sola molécula proteica da lugar a la formación de cinco variantes diferentes de lactato deshidrogenasa. Estas variantes se denominan isoformas (o isoenzimas). Todas ellas catalizan la misma reacción química, pero difieren sustancialmente en sus características físico-químicas.

Clasificación de las isoformas según su composición de subunidades:

1. LDH₁ — consta exclusivamente de cuatro subunidades cardíacas (HHHH).
2. LDH₂ — incluye tres subunidades cardíacas y una muscular (HHHM).
3. LDH₃ — presenta una proporción igual de subunidades (HHMM).
4. LDH₄ — contiene una subunidad cardíaca y tres musculares (HMMM).
5. LDH₅ — consta únicamente de cuatro subunidades musculares (MMMM).

Distribución tisular: La distribución de las isoenzimas tiene un carácter estrictamente tisular específico, lo cual tiene una importancia colosal para la medicina:

• En el músculo cardíaco (miocardio) y en los tejidos de los riñones predominan de forma absoluta las isoformas LDH₁ y LDH₂.
• En el tejido del hígado y en los músculos esqueléticos dominan las isoformas LDH₄ y LDH₅.
• En el resto de los tejidos del cuerpo humano están presentes otras combinaciones y proporciones de estas variantes.

Significado clínico y diagnóstico

La diferencia físico-química clave entre las isoformas de la LDH radica en su diferente movilidad electroforética: la velocidad y la dirección del movimiento en un campo eléctrico durante el análisis de laboratorio.

• Las isoformas LDH₁ y LDH₂ poseen una movilidad electroforética rápida. Al realizar la electroforesis, migran activamente hacia el electrodo positivo (ánodo, «+»).
• Las isoformas LDH₄ y LDH₅ se caracterizan por una movilidad lenta y, en un campo eléctrico, permanecen más cerca de la línea de salida, es decir, del electrodo negativo (cátodo, «-»).

En una persona sana, el plasma sanguíneo mantiene una distribución normal y fisiológica de todas las fracciones de la enzima. Sin embargo, cuando se destruyen las células (por necrosis o citolisis), las isoformas intracelulares se liberan masivamente al torrente sanguíneo sistémico.

Para el diagnóstico diferencial de las enfermedades se realiza un procedimiento de electroforesis del plasma sanguíneo, que permite identificar la procedencia tisular de la fracción elevada:

• Infarto de miocardio: se acompaña de la destrucción de los cardiomiocitos. En la sangre se detecta un aumento brusco de las isoformas cardíacas específicas LDH₁ y LDH₂. En el electroferograma esto se visualiza como un desplazamiento del espectro hacia la izquierda (en dirección al ánodo).
• Hepatitis: la muerte de los hepatocitos provoca la liberación de la fracción hepática. Se observa un aumento significativo del nivel de LDH₅, lo cual en el electroferograma se ve como un desplazamiento del espectro hacia la derecha (en dirección al cátodo).

En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Mecanismo de reducción del coenzima NAD+ durante las reacciones de oxidación-reducción
• Principios de separación de las proteínas plasmáticas mediante el método de electroforesis
• Característica comparativa de los electroferogramas de una persona sana y un paciente con infarto de miocardio
• Particularidades del metabolismo del lactato y el piruvato en el músculo esquelético y el hígado
• Estructura espacial de las proteínas oligoméricas y significado de las interacciones intersubunidades

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