Esencia bioquímica de la reacción
La enzima lactatodeshidrogenasa es responsable de una reacción redox reversible. Dependiendo de la vía metabólica actual (glucólisis o gluconeogénesis), el proceso puede desarrollarse tanto en sentido directo como inverso.
Como sustrato en esta reacción actúa el piruvato o el lactato. Un participante obligatorio del proceso es el cofactor NAD (en las formas NAD$^+$ o NADH). Para que el organismo pueda sintetizar este cofactor, se requiere la presencia de una vitamina precursora: la vitamina PP (también conocida como vitamina B$_3$, niacina, ácido nicotínico o nicotinamida).
La ecuación general de la reacción es la siguiente: Piruvato + NADH + H$^+$ ↔ Lactato + NAD$^+$
La fuente de la enzima para el diagnóstico de laboratorio es el suero sanguíneo del paciente, al cual la enzima pasa tras la renovación celular natural o por su destrucción.
Condiciones para realizar la prueba de laboratorio
Para determinar correctamente la actividad enzimática in vitro, es necesario crear condiciones en las que la lactatodeshidrogenasa funcione con la máxima eficiencia. Estos parámetros se controlan estrictamente durante el experimento:
- Régimen de temperatura: por lo general, se mantiene la temperatura óptima para las enzimas humanas, equivalente a 37 °C. En algunos casos se emplean valores de laboratorio estándar (25 °C o 30 °C).
- Acidez del medio (pH): la reacción requiere una solución amortiguadora óptima que mantenga el pH en el intervalo de 7.4 a 7.8.
- Duración: el tiempo de incubación se fija con gran precisión. En los ejercicios docentes y de laboratorio estándar, lo más habitual es que sea exactamente de 10 minutos.
Evaluación de la velocidad de reacción y cálculo de la actividad
El principal parámetro a partir del cual podemos juzgar la actividad de la enzima es la velocidad de la reacción. Esta velocidad se evalúa por el cambio en la cantidad de participantes de la reacción por unidad de tiempo: ya sea por la disminución del sustrato o por el aumento del producto.
En la práctica de laboratorio moderna, para estos fines se emplea ampliamente la espectrofotometría. La medición del cambio en la densidad óptica de la solución se realiza a una longitud de onda de 340 nm; este indicador refleja directamente la dinámica del cambio en la concentración del cofactor NADH.
Si la evaluación se realiza en función de la cantidad de sustrato consumido, la actividad enzimática (A) se calcula en unidades internacionales por litro (U/L) mediante la fórmula especial:
$$ A = \frac{\Delta S}{t \cdot V} \cdot 1000 $$
Donde:
- $\Delta S$ es la cantidad de sustrato consumido en micromoles (calculada como la diferencia entre la cantidad inicial $S_{\text{inic}}$ y la restante $S_{\text{rest}}$);
- $t$ es el tiempo de incubación expresado en minutos;
- $V$ es el volumen de suero tomado en mililitros;
- $1000$ es un factor de normalización necesario para convertir el volumen de mililitros a litros.
Ejemplo clínico: interpretación de resultados
Consideremos la aplicación práctica de la fórmula mediante la comparación de dos pacientes. En ambos casos, el tiempo de incubación fue de 10 minutos y el volumen de suero analizado fue de 5 ml. La cantidad inicial de sustrato fue de 40 µmol.
Análisis del paciente 1:
- El residuo de sustrato fue de 31 µmol. Calculamos la disminución ($\Delta S$): 40 - 31 = 9 µmol.
- Realizamos el cálculo de la actividad: $A_1 = \frac{9}{10 \cdot 5} \cdot 1000 = \frac{0.9}{5} \cdot 1000 = 180$ U/L.
Análisis del paciente 2:
- El residuo de sustrato fue de solo 4 µmol. Disminución ($\Delta S$): 40 - 4 = 36 µmol.
- Realizamos el cálculo de la actividad: $A_2 = \frac{36}{10 \cdot 5} \cdot 1000 = \frac{3.6}{5} \cdot 1000 = 720$ U/L.
Conclusión clínica: Los resultados muestran que la actividad de la lactatodeshidrogenasa en el segundo paciente (720 U/L) supera varias veces los valores del primer paciente (180 U/L). Un aumento tan marcado de la actividad de la LDH en el suero puede indicar la presencia de un proceso patológico acompañado de destrucción celular, por ejemplo, hemólisis, daño en el tejido hepático o infarto de miocardio.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué isoenzimas de la lactatodeshidrogenasa existen en el organismo humano?
En el organismo humano existen cinco isoenzimas (isoformas) de la lactatodeshidrogenasa. La molécula de LDH consta de cuatro subunidades de dos tipos: H (cardíaca) y M (muscular), cuyas combinaciones forman estas isoenzimas:
- LDH₁ (HHHH)
- LDH₂ (HHHM)
- LDH₃ (HHMM)
- LDH₄ (HMMM)
- LDH₅ (MMMM)
¿En qué órganos y tejidos se localizan predominantemente las isoenzimas LDH-1 y LDH-2?
Las isoenzimas LDH-1 y LDH-2 son más activas y se localizan predominantemente en tejidos con metabolismo aeróbico, concretamente en el músculo cardíaco (miocardio), el cerebro y la corteza renal.
¿Cómo cambia el espectro isoenzimático de la lactatodeshidrogenasa en la hepatitis vírica aguda?
En la hepatitis se produce un aumento en el nivel de la isoenzima LDH₅, lo que en el electroferograma del plasma sanguíneo se manifiesta como un desplazamiento del espectro hacia la derecha. Esta isoforma predomina en el hígado y su aparición en la sangre indica daño en este órgano.
Para recordar las variables de la fórmula, utilice la regla mnemotécnica: Sustrato dividido por Tiempo y Volumen, y multiplicado por Mil.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué cofactor es necesario para el funcionamiento de la lactatodeshidrogenasa?
En la reacción interviene como cofactor el NAD (nicotinamida adenina dinucleótido), que pasa de forma reversible de su forma oxidada a la reducida.
¿Por qué medir la densidad óptica a 340 nm?
La medición a una longitud de onda de 340 nm mediante espectrofotometría permite rastrear con precisión el cambio en la concentración del cofactor NADH durante la reacción, lo cual es proporcional a la velocidad de trabajo de la enzima.
¿Qué indica una alta actividad de LDH en el suero?
Un aumento múltiple en la actividad de la LDH indica una liberación masiva de la enzima desde las células hacia la sangre, lo cual es característico de patologías como el infarto de miocardio, la hemólisis de eritrocitos o el daño hepático.
Qué más repasar sobre el tema
- Características del método espectrofotométrico para determinar la actividad enzimática
- Principios de los sistemas amortiguadores y su influencia en el pH de las reacciones enzimáticas
- Glucólisis y gluconeogénesis: el papel de la LDH en la regulación de las vías metabólicas
- Vitaminas del grupo B como precursoras de cofactores esenciales
- Mecanismos de liberación de enzimas intracelulares hacia el plasma sanguíneo en la necrosis tisular
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