젖산탈수소효소 (LDH) (Lactate dehydrogenase (LDH))
쉽게 풀면
젖산탈수소효소는 산소가 부족한 상황에서 해당과정을 계속 진행시키기 위해 피루브산을 젖산으로 바꾸는 반응을 촉매하는 효소입니다. 이 과정에서 NADH를 NAD+로 산화시켜, 해당과정의 앞 단계에서 다시 사용할 수 있는 NAD+를 재생시켜 줍니다.
격렬한 운동을 할 때 근육에 젖산이 쌓이는 현상도 바로 이 효소의 작용 때문입니다. 또한 세포가 손상되면 세포막 밖으로 새어 나오기 때문에, 혈액 속 이 효소의 수치는 조직 손상 정도를 가늠하는 임상 지표로도 널리 활용됩니다.
왜 중요한가
LDH는 세포막이 손상되면 세포 밖으로 유출되는 대표적인 효소여서, 세포독성 실험에서 세포 사멸이나 손상 정도를 간접적으로 측정하는 표준 지표로 널리 쓰입니다. 임상의학에서는 심근경색·용혈·암 등 다양한 질환에서 조직 손상을 반영하는 혈청 지표로 활용되며, 대사 연구에서는 해당과정과 산소 이용 여부를 판단하는 효소로도 중요하게 다뤄집니다. 이 때문에 기초 생화학 논문부터 임상 검사 논문까지 폭넓게 인용됩니다.
무엇이고 어디서 작용하나
- 정체: 피루브산 + NADH + H⁺ ⇌ 젖산 + NAD⁺ 반응을 촉매하는 산화환원효소입니다. 반응은 양방향이며 어느 쪽으로 가는지는 기질과 보조인자 농도에 달려 있습니다.
- 구조: 네 개의 소단위로 이루어진 사량체입니다. 소단위는 두 종류(H형은 LDHB 유전자, M형은 LDHA 유전자)이고 조합에 따라 LDH-1(HHHH)부터 LDH-5(MMMM)까지 다섯 가지 동형효소가 생깁니다(Markert, 1963).
- 분포: 심장은 H형이 많은 동형효소가, 골격근과 간은 M형이 많은 동형효소가 많다고 알려져 있습니다. 세포질에 있으므로 세포막이 손상되면 밖으로 새어 나옵니다.
주요 기능과 기전
- NAD⁺ 재생: 산소가 부족하거나 해당과정이 빠르게 돌 때 NADH를 NAD⁺로 되돌려 해당과정이 멈추지 않게 합니다. 이때 생긴 젖산은 혈액으로 나가 간에서 포도당으로 재합성되는 등(젖산 셔틀 포함) 다시 쓰입니다.
- 동형효소 역할: M형은 피루브산을 젖산으로 바꾸는 방향에 유리하고, H형은 반대 방향에 유리한 경향이 있다고 알려져 있어 조직의 대사 성향과 맞물립니다.
- 암 대사: 많은 종양에서 LDHA 발현이 높고 바르부르크 효과와 연결해 논의됩니다. LDHA 억제가 항암 전략으로 연구되고 있으나 임상 검증은 제한적입니다.
- 임상 지표: 혈청 LDH 상승은 심근, 간, 근육, 혈액 질환, 암 등 다양한 상황에서 나타나는 비특이적 신호입니다.
연구에서 다루는 방식
- 활성 측정: 피루브산을 넣고 NADH의 340 nm 흡광도 감소 속도를 재는 방법이 고전적입니다. 가상의 예로 효소액 0.05 mL를 포함한 반응액 총 3.0 mL에서 분당 흡광도가 0.12 감소했다면, 활성은 (0.12 × 3.0) / (6.22 × 0.05) ≈ 1.16 U/mL입니다(1 U는 1분에 1 µmol의 NADH를 소모하는 양, NADH의 ε340 = 6.22 mM⁻¹cm⁻¹, 광경로 1 cm).
- 세포 독성 시험: 세포를 처리한 뒤 배지로 새어 나온 LDH를 정량해 막 손상 정도를 봅니다. 완전히 용해한 세포의 값을 100%로 놓고 상대값으로 표시합니다. 혈청 자체에도 LDH가 있으므로 무세포 배지 대조가 필요합니다.
- 임상 시료 주의: 적혈구에 LDH가 많아 용혈된 혈청에서는 값이 가짜로 높게 나옵니다. 채혈과 보관 조건을 확인해야 합니다.
- 동형효소 분석: 전기영동으로 LDH-1~5 띠를 나누어 어느 조직 유래인지 추정하지만, 현재는 다른 특이 지표(심근 트로포닌 등)가 널리 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
임상 검사에서 이 효소의 혈중 수치를 세포 손상의 간접 지표로 활용한 문장입니다.
독성학·약리학 실험에서 세포 밖으로 새어 나온 LDH의 양으로 약물이 세포에 미친 손상 정도를 정량했다는 뜻이다.
암생물학 연구에서 산소가 부족한 환경의 암세포가 특정 LDH 동형효소의 발현을 늘려 대사를 바꾼다는 점을 다룬 문장이다.
조금 더 깊게 보면
LDH는 여러 조직에서 조성이 다른 동형효소(아이소자임) 형태로 존재하며, 이 동형효소들의 상대적 비율을 나누어 분석하면 손상된 조직의 종류를 추정하는 데 도움이 됩니다. 세포독성 평가에서는 흔히 상업화된 비색 효소 활성 측정법 키트를 이용해 흡광도 변화를 측정하는 방식으로 LDH 방출량을 정량합니다. 또한 암세포가 산소가 충분해도 해당과정을 우선적으로 활용하는 대사 재편 현상과 관련해 LDH-A 아형의 발현 조절이 자주 함께 논의됩니다.
주의할 점
젖산탈수소효소 수치 상승은 여러 다양한 질환에서 공통적으로 나타날 수 있는 비특이적 지표이므로, 단독으로는 특정 질환을 진단하는 근거로 사용하기 어렵습니다.
헷갈리기 쉬운 용어
| 용어 | 한 줄 설명 |
|---|---|
| 젖산탈수소효소(LDH) | 피루브산과 젖산을 서로 바꾸는 효소 |
| 젖산(lactate) | LDH 반응의 산물인 대사물질 |
| 헥소키나아제 | 해당과정 첫 단계(포도당 인산화) 효소 |
| 피루브산 키나아제 | 해당과정 마지막 단계(피루브산 생성) 효소 |
참고 문헌
- Markert, C. L. (1963). Lactate dehydrogenase isozymes: dissociation and recombination of subunits. Science, 140, 1329–1330.
- Vander Heiden, M. G., Cantley, L. C., & Thompson, C. B. (2009). Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation. Science, 324, 1029–1033.
- Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2021). Lehninger Principles of Biochemistry (8th ed.). W. H. Freeman.
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