Badanie LDH to jedna z najbardziej podstawowych analiz biochemicznych krwi. Dostępna jest w praktycznie każdym laboratorium analitycznym. Oznaczenie tego parametru jest względnie tanie i osiągalne dla każdego. Wiedza na temat omawianego badania może być bardzo przydatna. W odpowiednim momencie pozwoli ona na wykorzystanie jego możliwości diagnostycznych. W pierwszej kolejności trzeba wyjaśnić pewne zagadnienia podstawowe.
LDH jest enzymem obecnym w wielu rodzajach ludzkich komórek
Wyraz LDH to skrót. Natomiast pełna nazwa opisywanej przez niego struktury brzmi: dehydrogenaza mleczanowa. LDH jest białkiem, którego cząsteczka odznacza się aktywnością enzymatyczną. Enzymy to naturalne katalizatory. Oznacza to, że potrafią one przeprowadzać określone reakcje chemiczne, które nie mogą zajść w sposób spontaniczny. Do określonego miejsca w cząsteczce enzymu przyłącza się odpowiedni związek chemiczny. Następnie zostaje on przekształcony do właściwego produktu. Z dehydrogenazą mleczanową może związać się cząsteczka kwasu mlekowego, a enzym odrywa od niej dwa atomy wodoru. Na skutek tej reakcji powstaje kwas pirogronowy. Gdy stężenie pirogronianu jest duże, LDH może przeprowadzać reakcję odwrotną, dającą w rezultacie kwas mlekowy.
Reakcja utlenienia kwasu mlekowego do pirogronianu jest bardzo ważna dla komórek. Umożliwia im pozyskiwanie energii z cukru (glukozy). Stąd dehydrogenaza mleczanowa jest obecna w większości tkanek organizmu, szczególnie tych, które odznaczają się wysokim tempem metabolizmu. Występuje ona m.in. w komórkach mięśni (również serca), wątroby, jelit, mózgu, nerek, płuc oraz w krwinkach czerwonych i płytkach krwi. Opisywany enzym znajduje się w tzw. cytozolu komórek. Oznacza to, że nie jest on zlokalizowany w żadnych wyodrębnionych organellach, ale pływa sobie swobodnie w płynie pomiędzy nimi.
Uszkodzenie błony komórkowej powoduje wypływanie LDH poza komórkę
Cytoplazma komórek budujących ciało człowieka jest oddzielona od środowiska cieniutką błoną, noszącą nazwę błony komórkowej. Utrzymanie szczelnej błony komórkowej wymaga od komórek nakładu energii. Dlatego błona ta może skutecznie wypełniać swoją funkcję wyłącznie w komórkach żywych, o niezaburzonym metabolizmie. Obumieranie komórek (np. z powodu działania toksyny) z reguły prowadzi do uszkodzenia błony komórkowej.
Następstwem tego jest wyciekanie zawartości cytoplazmy do płynu tkankowego. Dehydrogenaza mleczanowa, która wydostaje się z uszkodzonych komórek, może przenikać aż do krwi, w której łatwo wykryć jej obecność. Oznacza to, że jeśli we krwi pojawi się większa niż zwykle ilość LDH, to doszło do znacznego uszkodzenia komórek w którymś narządzie. Stężenie dehydrogenazy mleczanowej w cytoplazmie żywych komórek jest bardzo duże, w porównaniu do jej ilości we krwi. Dlatego obumarcie nawet względnie niewielkiej liczby komórek może powodować mierzalne wzrosty aktywności LDH w osoczu.
Badania izoform dehydrogenazy mleczanowej
Choć LDH jest obecna w większości tkanek organizmu, jej cząsteczki w różnych typach komórek mogą nieco się różnić. Różne postacie tego samego enzymu noszą nazwę izoenzymów. W przypadku LDH wyróżnia się pięć izoenzymów, które mogą być rozdzielone techniką, noszącą nazwę elektroforezy. W metodzie tej wykorzystuje się zróżnicowaną szybkość przemieszczania się białek w żelu, umieszczonym w polu elektrycznym.
Izoenzymy LDH ponumerowano od najszybciej (LDH1) do najwolniej wędrującej frakcji (LDH5). LDH1 oraz LDH2 dominują we włóknach mięśnia sercowego. LDH4 i LDH5 występują szczególnie obficie w komórkach wątroby (hepatocytach) oraz w mięśniach szkieletowych. LDH3 może występować w komórkach nowotworów, a także jest go dosyć dużo w płucach. W osoczu ludzi zdrowych dominującą izoformą opisywanego enzymu jest LDH2. Jak nietrudno się domyślić, wiele różnorodnych schorzeń prowadzi do zmiany profilu izoenzymów LDH w osoczu. Z drugiej strony, gdy ilość LDH wzrasta ponad normę, określenie dominującego izoenzymu często pozwala na identyfikację źródła z którego enzym się uwalnia. Innymi słowy, pozwala na identyfikację narządu, w którym toczy się proces chorobowy.
Poszczególne izoenzymy dehydrogenazy mleczanowej różnią się nie tylko szybkością wędrówki przez żel (w trakcie elektroforezy). Różnią się one także zachowaniem w osoczu. Przykładowo LDH1 ma bardzo długi czas pozostawania w krążeniu (okres półtrwania wynosi około 100 godzin). Równocześnie ten sam okres półtrwania dla izoenzymu LDH5 wynosi tylko 10 godzin. LDH1 określany jest w literaturze także jako dehydrogenaza alfa-HBDH. Posiada dodatkową aktywność enzymatyczną. Oprócz utleniania kwasu mlekowego utlenia również alfa-hydroksymaślan.
Na czym polega analiza LDH?
Materiałem do analizy dehydrogenazy mleczanowej jest krew pobierana standardowo z żyły łokciowej. Z krwi tej należy następnie oddzielić osocze lub surowicę, którą poddaje się analizie. Najczęściej poziom enzymu ocenia się przez pomiar jego aktywności. W tym celu testuje się szybkość reakcji przeprowadzanej przez enzym, zawarty w próbce osocza. W uzasadnionych przypadkach wykonuje się elektroforezę, otrzymując profil izoenzymów LDH. Pomaga on zidentyfikować narząd, w którym toczy się proces chorobowy, prowadzący do uszkodzenia komórek.
Oznaczanie LDH – orientacyjne wartości prawidłowe
Zakres wartości prawidłowych można tu podać jedynie w sposób przybliżony. Dokładna norma jest specyficzna dla konkretnego laboratorium. Otrzymując wynik, powinniśmy dostać razem z nim zakres normy i do niego odnosić oznaczone wartości. Przyjmuje się jednak, że prawidłowa aktywność enzymu, u pacjentów dorosłych, mieści się w zakresie 110-210 U/l (jednostek aktywności enzymatycznej na litr).
Zakres wartości prawidłowych u dzieci znacznie odbiega od danych zamieszczonych powyżej. Szczególnie u noworodków aktywność dehydrogenazy mleczanowej w surowicy krwi, może osiągać bardzo wysokie wartości i jest to zjawisko najzupełniej prawidłowe. U noworodków podaje się zakres do 1732 U/l jako normalny. W miarę jak dziecko rośnie, aktywność LDH stopniowo się zmniejsza. Przykładowo dzieci w wieku 4-6 lat mają aktywności enzymu sięgające do wartości 615 U/l.
Przyczyny podwyższonych poziomów LDH
Co oznacza wysoki poziom dehydrogenazy mleczanowej w osoczu lub surowicy? Jak wspomniano powyżej, jest to dowód na to, że komórki w jakimś narządzie obumierają. Sama LDH jest markerem mało specyficznym, ponieważ występuje w większości tkanek organizmu. Dlatego określenie gdzie dokładnie rozwija się choroba, zwykle wymaga dodatkowych wskaźników. Mogą to być objawy kliniczne wykryte przez lekarza lub inne badania krwi. Poniżej zestawiono najważniejsze problemy zdrowotne, w których przebiegu dochodzi do wzrostu poziomu dehydrogenazy mleczanowej.
Zawał mięśnia sercowego
Zawał serca to typowy przykład choroby prowadzącej do wzrostu aktywności dehydrogenazy mleczanowej w surowicy. Do zawału serca dochodzi, gdy w tętnicy zwężonej przez blaszki miażdżycowe powstanie skrzep krwi. Następuje wtedy całkowite zatkanie tętnicy i zatrzymanie przepływu krwi. Serce to mięsień o bardzo dużym zapotrzebowaniu na tlen. Gdy przepływ krwi ulega zablokowaniu, komórki serca zostają odcięte od zaopatrzenia w tlen. Powoduje to marwicę mięśnia. Śmierć kardiomiocytów jest czynnikiem, który w tym przypadku oznacza wysoki poziom LDH. Nekroza komórek w mięśniu sercowym powoduje że ich zawartość, w tym enzymy cytoplazmatyczne, wydostaje się na zewnątrz i przenika do krwi.
Dawniej analiza enzymów osoczowych (LDH, AspAT, kinaza kreatynowa) była typową metodą potwierdzającą martwicę serca. Cechą charakterystyczną wspomnianej jednostki chorobowej jest zmiana profilu izoform LDH, w którym zaczyna dominować LDH1. Mimo wszystko markery te są mało specyficzne. Dodatkowo poziom LDH w surowicy wzrasta stosunkowo późno (w przybliżeniu dobę po zawale). Obecnie w diagnostyce zawału stosuje się bardziej specyficzne wskaźniki, np. troponinę I oraz T, CK-MB, miozynę oraz mioglobinę.
Uszkodzenie wątroby
LDH bywa zaliczana do tzw. prób wątrobowych. Próby wątrobowe to enzymy, które oznacza się w osoczu, i które są wskaźnikami stanu zdrowia wątroby. Wiele szkodliwych czynników może powodować śmierć hepatocytów – głównych komórek budujących wątrobę. Proces ten manifestuje się zwiększonym poziomem szeregu enzymów wskaźnikowych w osoczu – aminotransferazy alaninowej, fosfatazy zasadowej, gamma-glutamylotransferazy, no i oczywiście LDH. Do czynników tych należą toksyny, np. pochodzące z trujących grzybów. Taką toksyną jest także alkohol etylowy, spożywany w znacznych ilościach.
Do innych problemów manifestujących się zwiększoną aktywnością dehydrogenazy mleczanowej należą: ostre zapalenie wątroby (które może być spowodowane infekcjami wirusowymi, takimi jak HBV czy HCV), niedokrwienie wątroby (które może być wynikiem zatoru lub zakrzepu w żyle wrotnej, lub tętnicy wątrobowej). Przyczyną zwiększonego uwalniania się LDH z wątroby może być także nowotwór tego narządu (zarówno pierwotny rak wątroby, jak i przerzuty do tego narządu). W przebiegu chorób wątroby, szczególnie wzrastać może ilość izoenzymu LDH4 i LDH5. Obserwowane wzrosty mogą być naprawdę znaczące, gdyż normy mogą być przekroczone nawet o 10-20 razy.
Choroby mięśni szkieletowych
LDH może wydostawać się z włókien mięśni szkieletowych (poprzecznie prążkowanych), na skutek schorzeń powodujących uszkodzenia ich błony komórkowej. Choroby te obejmują dystrofie, miopatie oraz stany zapalne. Najczęściej pojawiającą się patologią mięśni jest rabdomioliza, która może być spowodowana np. długotrwałym niedokrwieniem narządu. U pacjentów z tego typu problemami, wzrost aktywności dehydrogenazy mleczanowej w surowicy jest spowodowany głównie izoenzymami LDH4 oraz LDH5.
Choroby krwi
W przebiegu anemii hemolitycznej, z cytoplazmy rozpadających się krwinek czerwonych uwalniają się bardzo duże ilości dehydrogenazy mleczanowej. Powoduje to niezwykle duże wzrosty aktywności tego enzymu w osoczu. Mogą one przekraczać zakres wartości prawidłowych nawet 30-50 razy. Anemii hemolitycznej towarzyszyć może żółtaczka (żółty kolor tkanek, spowodowany odkładaniem się w nich bilirubiny – produktu rozpadu hemoglobiny). Oznaczenie poziomu LDH umożliwia odróżnienie żółtaczki hemolitycznej od miąższowej (spowodowanej zaburzeniem funkcji wątroby). W anemii hemolitycznej dochodzi do zwiększenia poziomu głównie izoenzymów LDH1 i LDH2. Ilość enzymu może wzrosnąć również podczas niedokrwistości megaloblastycznej (złośliwej; wywołanej np. niedoborem kwasu foliowego lub witaminy B12).
Aktywność dehydrogenazy mleczanowej, a nowotwory.
Istnieje pogląd, iż dehydrogenaza mleczanowa może stanowić marker nowotworowy (jej podwyższony poziom może być przejawem choroby nowotworowej). Zwiększenie ilości omawianego enzymu we krwi towarzyszy nowotworom o względnie dużej złośliwości. Zalicza się do nich m.in. białaczki, chłoniaki, czerniaki, czy też nowotwory jąder. Wysoka aktywność omawianego enzymu może korelować z gorszym rokowaniem lub być przejawem nawrotu choroby. Wzrost ilości LDH we krwi jest typową cechą dla jednego z rodzajów nowotworu jajnika – rozrodczaka. Wspomniana wcześniej dehydrogenaza alfa-HBDH była wykorzystywana do wykrywania innego rzadkiego nowotworu – nasieniaka najądrza.
Inne chorzenia związane ze wzrostem poziomu LDH
Podniesione wartości dehydrogenazy mleczanowej obserwuje się w wielu różnorodnych schorzeniach, do których zaliczyć można:
- Choroby płuc (np. zapalenie płuc lub zawał płuca),
- zapalenie trzustki – może prowadzić do bardzo wysokich wzrostów aktywności enzymu,
- ziarnica złośliwa (wzrost aktywności dehydrogenazy mleczanowej może świadczyć o postępowaniu schorzenia),
- zawał nerki,
- niedrożność jelit,
- niedokrwistość megaloblastyczna,
- mononukleoza zakaźna,
- stan padaczkowy,
- udar mózgu.
Warto wiedzieć, że do zwiększenia ilości LDH we krwi może prowadzić także rzecz całkowicie normalna – znaczny wysiłek fizyczny. Jednakże w takim przypadku, wzrost aktywności enzymu jest krótkotrwały. Podwyższone poziomy obserwuje się również u kobiet w ciąży.