乳酸デヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、NAD依存性デヒドロゲナーゼ又は乳酸単にLDH酸化還元酵素の群に属する酵素は、すべての動物組織、植物、細菌、酵母など多くの微生物に実質的であり 、 および古細菌。
このタイプの酵素は、酵素命名委員会の番号EC 1.1.1.27で示され、乳酸をピルベートに（酸化によって）変換し、その逆（還元によって）、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドを酸化または還元する反応（ NAD +およびNADH）は、乳酸発酵と呼ばれるプロセスで行われます。
乳酸脱水素酵素Bの結晶構造（出典：Wikimedia Commons経由のBcndoye）
酵母などの一部の微生物でのみ発生し、エタノールの生産に解糖系ピルビン酸を使用するアルコール発酵とは異なり、乳酸発酵はさまざまな生物の多くの生物や体組織で行われます。
細胞代謝のためのこの重要な酵素は、1940年代にラットの骨格筋から結晶化し、現在までのところ、最も特徴付けられているのは骨格筋と哺乳類の心臓組織です。
「高等」動物では、酵素は乳酸のL異性体（L-乳酸）を使用してピルビン酸を生成しますが、一部の「低等」動物や細菌は解糖によって得られたピルビン酸からD-乳酸を生成します。
乳酸デヒドロゲナーゼは、通常、主に嫌気性条件下（血液供給が少ない）の組織または細胞で発現します。これは、例えば、ヒトでは、癌、肝臓、心臓などの病的状態を特徴付けることができます。
ただし、ピルビン酸から乳酸への変換は、運動中の筋肉と酸素が十分に供給されていない目の角膜に典型的です。
特徴
乳酸脱水素酵素は、多くの代謝経路で複数の機能を果たします。それは異化と同化の炭水化物経路間の微妙なバランスの中心です。
好気性解糖の際、ピルビン酸（経路自体の最後の生成物）はピルビン酸デヒドロゲナーゼ酵素複合体の基質として使用でき、それによって脱炭酸され、代謝的に言えば、クレブスサイクル。
反対に、嫌気性解糖では、解糖の最後のステップでピルビン酸が生成されますが、これは乳酸デヒドロゲナーゼによって乳酸とNAD +を生成するために使用され、グリセルアルデヒド3-によって触媒される反応中に使用されたNAD +を復元しますリン酸デヒドロゲナーゼ。
嫌気症の間のATPの形でのエネルギー生産の主な供給源は解糖であるので、乳酸デヒドロゲナーゼは、他の関連酵素の機能に不可欠な解糖経路の前のステップで生成されたNADHの再酸化に基本的な役割を果たします。
乳酸デヒドロゲナーゼは、乳酸をグリコーゲンに変換する組織で起こる糖生成にも関与しています。心臓などの一部の好気性組織では、乳酸は再酸化されてATPの形でエネルギーと還元力を生み出す燃料です。それぞれNAD +。
特徴と構造
自然界には、乳酸脱水素酵素の分子形態が複数あります。動物のみで、5つの乳酸デヒドロゲナーゼ活性があり、すべてが四量体であり、HおよびMサブユニット（ホモまたはヘテロ四量体である）として知られる2種類のポリペプチド鎖から本質的に構成されることが確認されています。
Ｈ型は典型的には心臓組織で見られるが、Ｍ型は骨格筋で検出されている。両方の鎖は、量、アミノ酸組成、速度論的特性、および構造的特性の点で互いに異なります。
H型とM型は異なる遺伝子の翻訳産物であり、おそらく異なる染色体上にあり、異なる遺伝子の制御または調節下にもあります。H型は好気性代謝を伴う組織で、M型は嫌気性組織で優勢です。
別のタイプの命名法では、哺乳動物と鳥の両方で酵素の異なるタイプにA、B、Cの文字を使用します。したがって、筋肉乳酸デヒドロゲナーゼはA 4として知られ、心臓はB 4として知られ、3分の1は精巣に特有のC 4と呼ばれます。
これらのアイソザイムの発現は、発達依存性と組織依存性の両方に調節されています。
酵素はさまざまな動物源から分離されており、その四量体構造の平均分子量は約140 kDaであり、NADHまたはNAD +の結合部位は、6本の鎖で構成されるβ折りたたみシートで構成されています。そして4つのアルファヘリックス。
決定
分光測光法
動物起源の乳酸デヒドロゲナーゼ活性は、ピルベートから乳酸への変換反応中に行われる酸化還元プロセスのおかげで、色変化測定によってインビトロで分光光度的に決定されます。
測定は分光光度計を用いて340nmで行われ、NAD +に変換されるNADHの酸化または「消失」による光学密度の減少率が決定されます。
つまり、決定された反応は次のとおりです。
ピルビン酸+ NADH + H + →乳酸+ NAD +
酵素測定は、酵素のpHと基質濃度の最適な条件で実行する必要があります。これにより、基質の不足や極端な酸性度や塩基性の条件が原因でサンプルに存在する量を過小評価するリスクがなくなります。
免疫組織化学によって
乳酸脱水素酵素の存在を決定するためのおそらくもう少し現代的な別の方法は、免疫学的ツールの使用、すなわち抗体の使用と関係があります。
これらの方法は、抗原とそれに対して特異的に生成された抗体との結合間の親和性を利用し、特定の組織におけるLDHなどの酵素の有無の迅速な決定に非常に有用です。
目的に応じて、使用する抗体は、アイソザイムのいずれか、または乳酸デヒドロゲナーゼ活性を有するタンパク質に特異的でなければなりません。
なぜ乳酸脱水素酵素を決定するのですか？
この酵素の測定はさまざまな目的で行われますが、主に心筋梗塞や癌などのいくつかの状態の臨床診断のために行われます。
細胞レベルでは、乳酸脱水素酵素の放出は、原形質膜が透過性になるため、壊死またはアポトーシスのプロセスの発生を決定するパラメーターの1つと考えられてきました。
それが触媒する反応の生成物は、嫌気性代謝が何らかの特定の理由で優勢であるかどうかを決定するために、組織で決定することもできます。
反応
最初に述べたように、酵素乳酸デヒドロゲナーゼは、その体系的な名前が（S）-乳酸：NAD +デヒドロゲナーゼであり、NAD +依存的に乳酸のピルベートへの変換、またはその逆を触媒します。水素化物イオン（H - ）、ピルビン酸から乳酸へまたは酸化ピルビン酸へのNADHから。
乳酸脱水素酵素の反応スキームとメカニズム（出典：Jazzlw via Wikimedia Commons）
NAD +には、ADPユニットと、ニコチン酸（ナイアシンまたはビタミンB 3とも呼ばれる）に由来する別のヌクレオチドグループがあり、この補酵素は生物学的に非常に重要な複数の反応に関与しています。
前記反応の平衡が乳酸側にシフトしていることを強調することが重要です。また、酵素は他の（S）-2-ヒドロキシモノカルボン酸を酸化し、効率はよくありませんが、基質としてNADP +を使用できることも示されています。
検討中の身体領域に応じて、同時に、酸素の有無に関連するその代謝特性に応じて、組織は、LDHによって触媒される反応の産物である乳酸の異なる量を生成します。
たとえば、解糖中に生成されたピルビン酸をCO 2と水に代謝できるミトコンドリアを欠く赤血球（赤血球）を考えると、これらは人体の主要な乳酸産生細胞であると言えます。すべてのピルビン酸は乳酸脱水素酵素によって乳酸に変換されること。
一方、肝臓細胞と骨格筋細胞を考えた場合、それらは急速に代謝されるため、乳酸の最小量の生産に関与しています。
通常値
血清中の乳酸デヒドロゲナーゼ濃度は、とりわけ肝臓、心臓、骨格筋、赤血球、および腫瘍におけるいくつかのアイソザイムの発現の産物です。
血清では、乳酸デヒドロゲナーゼ活性の正常範囲は260〜850 U / ml（ミリリットルあたりの単位）で、平均値は470±130 U / mlです。一方、血液溶血液のLDH活性は16,000〜67,000 U / mlの間で変動し、これは平均34,000±12,000 U / mlに相当します。
LDHが高いとはどういう意味ですか？
血清中の乳酸デヒドロゲナーゼ濃度の定量は、一部の心臓病、肝臓、血液、さらには癌の診断において重要な価値があります。
高レベルのLDH活性は、心筋梗塞の患者（実験的および臨床的の両方）だけでなく、癌患者、特に子宮内膜癌、卵巣癌、乳癌、および子宮癌の女性にも見られます。
「過剰」または高濃度の特定のアイソザイムに応じて、乳酸脱水素酵素アイソザイムの定量化は、組織の損傷（重度または慢性）の判定のために多くの治療医によって使用されます。
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