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癌细胞和神经元中表达的乳酸脱氢酶主要是哪一种形式的同工酶呢?

发表时间:2021-08-21   浏览次数:

学过生化的人都应该知道,乳酸发酵(lactate fermentation)对于人体代谢的重要性。

与乙醇发酵不同,乳酸发酵只有一步反应,它由乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)催化。该酶在厌氧条件下催化丙酮酸向乳酸的可逆转化,同时将 NADH 氧化为 NAD+。 人体内能进行乳酸发酵的细胞有骨骼肌细胞、红细胞和神经胶质细胞。但并不是只有能进行乳酸发酵的细胞才有LDH。

实际上,体内能够利用乳酸的细胞也有LDH,不过是不同形式。人体组织中有五种LDH 同工酶,每一种都是四聚体,由两个亚基 M 和/或H(正式名称为 A 和 B)组成,分别由 Ldh-A 和 Ldh-B 基因编码。当A亚基多于B亚基时,LDH同工酶(LDH5或LDHA)催化丙酮酸转化为乳酸的效率更高; 相反,过量的 B 亚基(LDH1或LDHB)有利于催化乳酸转变成丙酮酸,随后丙酮酸转化为乙酰辅酶 A 以进入三羧酸循环。 因此,A亚基在骨骼肌中占主导地位,而B亚基在心肌中占主导地位。不过,一直在进行乳酸发酵的红细胞却主要表达LDHB,你认为这是为什么呢?

免疫组织化学研究表明,正常细胞和癌细胞的 LDHB 水平相似,而LDHA主要在癌细胞中表达。 LDHA 通过催化无氧糖酵解的最后一步,在调节糖酵解中起关键作用,它的上调促进了肿瘤细胞中无氧糖酵解的效率,并减少了它们对氧气的依赖。 因此,它充当了糖酵解和 Warburg 效应之间的纽带。

LDHA在癌细胞中的高表达受多种因素影响,如原癌基因编码的受体酪氨酸激酶ErbB2、原癌基因编码的转录因子Myc 和缺氧诱导的转录因子-1(hypoxia inducible factor 1,HIF-1 )都可以单独或相互协作在转录和翻译水平上上调细胞 LDHA 的表达水平,而HIF-1 还可以激活大多数编码糖酵解酶的基因的转录,包括己糖激酶。 这导致糖酵解和葡萄糖消耗增加以转化为乳酸。同时,它通过诱导丙酮酸脱氢酶激酶 1 表达,促使丙酮酸激酶磷酸化而失活,从而减弱线粒体有氧代谢。

记得以前有人问过我,神经元里表达的LDH是哪一种。我认为大脑神经胶质细胞中的LDH应该是LDHA,神经元里应该是LDHB,因为神经胶质细胞需要LDHA为神经元产生乳酸,而神经元需要LDHB利用神经胶质细胞为它提供的乳酸!