2022/05/08 Last update

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乳酸デヒドロゲナーゼ LDH (EC 1.1.1.27) は，ピルビン酸 pyruvate と乳酸 lactate の転換を触媒する酵素である。補酵素 coenzyme として NADH を必要とする。

低酸素 hypoxia などの嫌気的条件下でこの反応が活性化する。解糖の結果生じたピルビン酸は，酸素が豊富な条件では TCA 回路へ入ってさらに酸化されるが，低酸素のときはこの反応によって乳酸になる。結果として NAD⁺ が再生され，TCA 回路が回りやすくなる。

この反応は典型的な sequential ordered reaction であり，以下の順に結合が起こる（1）。

1. LDH と NADH が結合
2. その複合体とピルビン酸が結合
3. ピルビン酸が乳酸へ，NADH が NAD⁺ へ変わる
4. 乳酸が複合体から解離
5. NAD⁺ が酵素から解離

これに対して，順番が適当でよい反応は sequential random reaction といい，クレアチンキナーゼがホスホクレアチンと ADP から ATP を合成する反応などが sequential random reaction にあたる（1）。

上記の sequential reactions では，全ての基質が結合してから，反応生成物 P が解離する。これに対して，全ての基質が結合する前に P の解離が起こる反応を double-displacement reaction (or ping-pong reaction) という。

この反応では，アミノ基の転移反応のように酵素自身が一時的に modify されるのが特徴である。タンパク質，酵素，酵素反応の基礎について勉強したい人は，以下のリンクも参照のこと。

哺乳類では H type および M type の2種の 35 kDa サブユニット 4 分子から成る（1）。

したがって，完成型の LDH には，H₄, H₃M₁, H₂M₂, H₁M₃, M₄ という 5 通りのパターンがあることになる。

• その他のアイソザイムは，H と M の比率によって中間型の特徴をもつ。
• H₄ は，乳酸からピルビン酸への反応を触媒する。
• M₄ は，反対にピルビン酸から乳酸への反応を触媒する。

これらの isozyme は，H タイプは好気型，M タイプは嫌気型であると考えることができる。実際に，発生段階では嫌気代謝から好気代謝へ切り替わるので，ラット心臓では発生初期では M タイプが多いが，次第に H タイプへ切り替わることが報告されている（1）。

> LDH と，D-乳酸 D-lactate の脱水素酵素である DDH の活性を比較したデータ（2R）。

: ミトコンドリアを抽出し，dichloroindophenol (DCIP) の還元量を比較している。

: DDH 活性は，酵素溶液にD-乳酸を加え，DCIP 還元物の低下量から算出している。

: 肝臓で約 60 µmol DCIP/min/mg protein と高く，脳 brain と心臓 heart では20程度と低い。

: このため，脳と心臓ではD-乳酸をうまく使えないが，肝臓では有効なエネルギー源にできる。

LDH は細胞内タンパク質であるが，細胞が障害を受けると血液中に放出される。このため，血中 LDH 量が細胞障害の指標として用いられることがある。

たとえば，心臓に特異的な H₄ isozyme が血液中に検出された場合，心臓発作などによって心筋がダメージを受けていることが示唆される（1）。

1. Ling et al. 2012a. D-Lactate altered mitochondrial energy production in rat brain and heart but not liver. Nutr Metab 9, 6.