PERANAN ISOZIM (LDH) DAN PROENZIM (ENZIM PLASMA NON FUNGSIONAL) SERTA PEMANFAATANNYA DI BIDANG DIAGNOSTIK MEDIS

PENDAHULUAN

Enzim merupakan polimer biologik yang mengkatalisis lebih dari satu proses dinamik yang memungkinkan kehidupan seperti yang kita kenal sekarang ini. Sebagai determinan yang menentukan kecepatan berlangsungnya berbagai peristiwa fisiologik, enzim memainkan peranan sentral dalam masalah kesehatan dan penyakit.

Dengan semakin banyaknya enzim yang ditemukan, ketidakjelasan juga semakin tak terelakkan. Untuk mengatasi permasalahan ini,  International Union of Biochemistry (IUB) telah mengadopsi sebuah sistem yang kompleks tetapi tidak merugikan bagi peristilahan enzim yang didasarkan pada mekanisme reaksi. Meskipun kejelasan dan pengurangan keraguan tersebut membuat nomenklaur IUB dipakai untuk tujuan

riset, nama yang lebih pendek tetapi kurang begitu jelas tetap digunakan dalam buku ajar dan laboratorium klinik. Karena alasan tersebut sistem IUB hanya disampaikan sepintas.

·        Reaksi dan enzim yang mengkatalisis reaksi tersebut membentuk enam kelas, masing-masing mempunyai 4-13 subkelas.

·        Nama enzim terdiri atas dua bagian. Nama pertama menunjukkan substrat, dan nama kedua yang berakhiran dengan  -ase menunjukkan tipe reaksi yang dikatalisis.

·        Informasi tambahan, bila diperlukan untuk menjelaskan reaksi, dapat dituliskan dalam tanda kurung pada bagian akhir misalnya, enzim yang mengkatalisis reaksi L-malat + NAD⁺  piruvat + CO₂ + NADH + NAD⁺ diberikan nama 1.1.1.37 L-malat NAD⁺ oksidoreduktase (dekarboksilasi).

·        Setiap enzim mempunyai nomor kode (EC) yang mencirikan tipe reaksi ke dalam kelas (digit pertama), subkelas (digit kedua), dan subsubkelas  (digit ketiga). Digit keempat adalah untuk enzim spesifik. Jadi, EC 2.7.1.1 menyatakan kelas 2 (transferase), subkelas 7 (transfer fosfat), subsubkelas 1 (alkohol merupakan akseptor  fosfat). Digit terakhir menyatakan heksokinase atau ATP : D-heksosa 6-fosfotransferase, sebuah enzim yang mengkatalisis pemindahan fosfat dari ATP ke gugus hidroksil pada atom karbon keenam molekul glukosa.

Banyak enzim yang mengkatalisis proses pemindahan gugus dan reaksi lain memerlukan, disamping substratnya , sebuah molekul organik yang dikenal sebagai koenzim karena tanpa koenzim, enzim tersebut tidak aktif. Koenzim akan memperbesar kemampuan katalitik dari sebuah enzim sehingga menjadi jauh melebihi kemampuan yang ditawarkan hanya oleh gugus fungsional asam aminonya, yang menyusun massa enzim tersebut. Koenzim yang berikatan secara kuat dengan enzim lewat ikatan kovalen atau gaya nonkovalen kerap kali disebut gugus prostetik. Koenzim yang mampu berdifusi secara bebas umumnya berfungsi sebagai unsur pembawa (yang dudaur ulang secara kontinu) hidrogen (FADH), hidrida (NADH dan NADPH), atau unit-unit kimia seperti gugus asil (koenzim A) atau gugus metil (folat), membawanya bolak-balik antara tempat pembentukannya dan pemakaiannya. Oleh karena itu koenzim biasanya dianggap sebagai substrat sekunder. Jenis-jenis enzim yang membutuhkan koenzim adalah enzim yang mengkatalisis reaksi oksidoreduktase, pemindahan gugus serta isomerasi, dan reaksi yang membentuk ikatan kovalen (kelas IUB 1,2,5,dan 6). Reaksi lisis, termasuk reaksi hidrolisis yang dikatalisis oleh enzim-enzim pencarnaan, tidak memerlukan koenzim.

            Untuk dua alasan penting mengapa koenzim disebut sebagai substrat sekunder yaitu, pertama perubahan kimia di dalam koenzim terjadi tepat mengimbangi yang berlangsung di dalam substrat. Sebagai contoh dalam reaksi oksidoreduksi, jika satu molekul substrat dioksidasi, satu molekul koenzim akan direduksi. Alasan kedua adalah bahwa aspek reaksi ini mungkin mempunyai makna fisiologik mendasar yang lebih besar. Sebagai contoh, peran penting kemampuan otot yang bekerja secara anaerob untuk mengubah piruvat menjadi laktat tidak terletak pada laktat ataupun piruvat. Reaksi tersebut semata mata bertujuan mengoksidasi koenzim NADH yang tereduksi menjadi NAD⁺. Tanpa NAD⁺ glikolisis tidak dapat berlanjut dan sintesis ATP anaerob (dan dengan demikian aktivitas kerjanya) akan berhenti. Di bawah keadaan anaerob, reduksi piruvat menjadi laktat menghasilkan oksidasi ulang NADH dan memungkinkan sintesis ATP. Reaksi lain dapat melakukan fungsi ini sama baiknya. Sebagai contoh pada bakteri atau ragi yang tumbuh secara anaerob, metabolit yang dihasilkan dari piruvat bertindak sebagai oksidan bagi NADH dan mereka sendiri akan berada dalam keadaan tereduksi.

            Beberapa jenis enzim seperti malat dehidrogenase yang berasal dari sumber yang berbeda (misalnya pada hati tikus dan pada E. coli), meskipun sumbernya berbeda tetapi enzim malat dehidrogenase tersebut mengkatalisis reaksi yang sama. Enzim dari hati tikus dan dari E. coli ini memiliki banyak perbedaan jika ditinjau dari sifat fisik maupun kimianya. Bentuk – bentuk fisik berbeda dari aktivitas katalitik yang sama juga dapat ditemukan dalam berbagai jaringan organism yang sama, dalam tipe –tipe sel yang berbeda, dalam kompartemen subseluler atau dalam organisme prokaryotic seperti E coli. Temuan ini diperoleh sebagai hasil prosedur pemisahan elektroforetik pada pemisahan bentuk-bentuk aktivitas enzimatik tertentu yang berbeda secara elektroforetis.

            Hal seperti diatas merupakan salah satu contoh isozim (isoenzim), yang mencakup semua contoh tentang bentuk – bentuk enzim yang berbeda secara fisik tetapi dan memiliki aktivitas katalitik tertentu. Dalam kedokteran klinik, isozim memiliki makna yang lebih terbatas yaitu bentuk – bentuk enzim yang berbeda secara fisik dan dapat dipisahkan, yang terdapat di dalam berbagai tipe sel atau kompartemen subseluler manusia. Isozim lazim ditemukan dalam serum dan jaringan vertebrata, insekta, tumbuhan dan organisme uniseluler. Berbagai jaringan yang berbeda dapat mengandung isozim yang berbeda pula, dan semua isozim ini mempunyai afinitas yang berbeda-beda terhadap substrat.

            Perhatian dunia kedokteran terhadap isozim dipacu oleh penemuan bahwa serum manusia mengandung beberapa isozim laktat dehidrogenase atau LDH dan bahwa proporsi relatifnya akan mengalami perubahan bermakna pada keadaan patologis tertentu. Isozim laktat dehidrogenase dalam serum dapat dilihat dengan melakukan elektroforesis terhadap sample serum pada bahan pengangga pati, agar, atau gel poliakrilamida, yang biasanya dilakukan dengan pH 8,6. Isozim tersebut mempunyai muatan yang berlaianan pada pH ini dan bermigrasi menuju lima daerah yang berlaianan pada elektroferogram. Isozim kemudian dideteksi berdasarkan kemampuan masing – masing isozim mengkatalisis proses reduksi suatu zat pewarna yang tidak berwarna menjadi bentuk berwarna dan tidak larut.

Campuran assay dehidrogenase tipikal mengandung NAD⁺, suatu substrat tereduksi, bentuk teroksidasi zat pewarna redoks seperti nitroblue tetrazolium (NBT), pembawa (carrier) elekron intermediate yang diperlukan bagi pemindahan electron dari NADH ke NBT, serta pendapar dan ion pengaktif yang jika dibutuhkan. Gambar 1 melukiskan penerapan assay semacam itu untuk melihat dam mengukur jumlah isozim laktat dehidrogenase (LDH) di dalam serum di laboratorium klinik. Enzim laktat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan dua electron dan satu ion H⁺ dari laktat ke NAD⁺. Reaksi berlangsung pada kecepatan yang dapat diukur hanya dengan adanya enzim laktat dehidrogenase.  

            Enzim oligomerik dengan protomer yang tidak sama bisa terdapat dalam beberapa bentuk. Yang sering, satu jaringan menghasilkan terutama satu jenis protomer, sementara jaringan lain menghasilkan protomer lain. Bila protomer-protomer ini bergabung melalui berbagai cara untuk membangun sebuah enzim yang aktif (misalnya tetramer), sehingga terbentuklah suatu isozim dengan aktifitas enzimatik tersebut. Fenomena ini tampak pada enzim yng mempunyai makna diagnostic klinik, misalnya enzim laktat dehidrogenase.

Enzim plasma fungsional adalah enzim tertentu, proenzim (yaitu prekusor inaktif enzim yang diaktifkan oleh proses pemecahan proteolitik spesifik) dan substrat proenzim selalu terdapat di dalam sirkulasi darah manusia normal serta melakukan fungsi fisiologik di dalam darah. Contoh enzim-enzim plasma fungsional mencakup lipoprotein lipase, pseudokolinesterase, dan proenzim pembekuan darah serta penghancuran bekuan darah. Enzim tersebut umumnya disintesis di hati, tetapi di darah juga ditemukan dengan konsentrasi yang sama atau lebih tinggi dari di jaringan. Enzim plasma nonfungsional merupakan suatu enzim yang tidak melakukan fungsi fisiologik yang diketahuidi dalam darah.

           

PEMBAHASAN

            Isoenzim atau isozim merupakan enzim yang memiliki bentuk yang berbeda tetapi mengkatalisis reaksi yang sama serta memiliki perbedaan fisik dan kinetik seperti titik isoelektrik, pH optimum, afinitas terhadap substrat dan efek terhadap inhibitor. Bentuk berbeda dari isoenzim dari enzim yang diperlukan biasanya diperoleh dari gen yang berbeda dan juga terjadi pada jaringan yang berbeda dalam tubuh. Contoh enzim yang memiliki perbedaan bentuk yaitu laktat dehidrogenase (LDH) yang mengkatalisis perubahan reversible deri piruvat menjadi laktat dengan adanya koenzim NADH. LDH merupakan tetramer dari dua tipe subunit yang berbeda, disebut H dan M, yang memiliki perbedaan kecil dalam susunan asam aminonya. Kedua unit dapat dikombinasi secara acak dengan yang lain, membentuk lima isoenzim dengan komposisi HHHH, HHHM, HHMM, HMMM,dan MMMM.

            Enzim oligometrik dengan protomer yang tidak sama bisa terdapat dalam beberapa bentuk. Yang sering, satu jaringan menghasilkan terutama satu jenis protomer sementara jaringan lain menghasilkan protomer lain. Bila protomer – protomer ini dapat bergabung melalui berbagai cara untuk membangun sebuah enzim yang aktif (misalnya tetramer), terbentuklah isozim dengan aktifitas enzimatik tersebut. Fenomena ini dilukiskan pada enzim yang mempunyai makna diagnostik klinik, laktat dehidrogenase.

Isozim laktat dehidrogenase memiliki perbedaan pada tingkat struktur kurternernya. Molekul oligomerik laktat dehidrogenase (BM: 130000) terdiri atas empat protomer dengan dua tipe yaitu tipe H dan M (BM sekitar 34000). Hanya molekul tetrameriklah yang mempunyai aktivitas katalitik, jika urutan tidak penting, protomer ini dapat dikombinasikan melalui lima cara yaitu HHHH, HHHM, HHMM, HMMM, dan MMMM. Kelima isoenzim tersebut dapat dipisahkan secara elektroforesis.  Sub unit M ditemukan terutama dalam otot skelet dan hati, sedangkan sub unit H dominant pada jantung. Isoenzim HHHH dan HHHM ditemukan secara dominan pada jantung dan sel darah merah, HHMM ditemukan dominan pada otak dan ginjal, sedangkan HHH­M dan MMMM ditemukan dominan pada hati dan skelet muscle.  Isoenzim ini memiliki pola yang khas dari jaringan khusus, sebuah faktor dimana sangat penting pada diagnosa obat. Infarksi miokardial, infeksi hepatitis dan penyakit otot meliputi kematian sel dari jaringan yang dipengaruhi, dengan pembebasan kandungan sel ke darah. LDH dapat terlarut dan protein sitosol siap dilepaskan pada kondisi ini. Di bawah normal keadaan sekitar adalah sedikit LDH dalam darah. Oleh karena itu pola isozim dari LDH dalam darah mengindikasikan bahwa isoenzim yang dilepaskan jaringan dan bisa digunakan untuk diagnose seperti infarksi miokardial, dam memonitor pengobatan yang sedang berjalan.

Markert telah menemukan sejumlah kondisi yang diketahui dapat membongkar dan membentuk kembali struktur kuarterner untuk menerangkan hubungan antarisozim laktat dehidrogenase. Pemecah dan pembentukan kembali laktat dehidrogenase-I₁ atau laktat dehidrogenase-I₅ homogen tidak menghasilkan isozim yang baru. Oleh karena itu isozim ini hanya mengandung satu tipe protomer saja. Kalaupun campuran laktat dehidrogenase-I₁ dan  laktat dehidrogenase-I₁ menjalani perlakuan yang sama akan menghasilkan laktat dehidrogenase-I₂, -I₃, dan I₄. Proporsi isozim yang akan dihasilkan jika hubungannya sebagai berikut:

           

Isozim Laktat Dehidrogenase	Sub Unit
I1 I2 I3 I4 I5	HHHH HHHM HHMM HMMM MMMM

Sintesis sub unit H dan M dikendalikan oleh lokus genetik yang berlainan yang diekspresikan secara berbeda di dalam berbagai jaringan, misalnya jantung dan otot rangka. Reaksi yang dirangkaikan untuk mendeteksi aktivitas laktat dehidrogenase pada sebuan elektroferogram. (NBT, netroblue tetrazolium, PMS, phenazine methosulfate) adalah sebagai berikut:

 

                                   

Enzim plasma nonfungsional merupakan suatu enzim yang tidak melakukan fungsi fisiologik yang diketahui di dalam darah. Substrat sering tidak ditemukan di dalam plasma dan enzim itu sendiri terdapat di dalam darah manusia normal dengan kadar sampai sejuta kali lipat lebih rendah daripada di jaringan. Keberadaan enzim di dalam plasma dengan kadar yang meningkat diatas nilai normalnya menunjukkan peningkatan laju kerusakan jaringan. Dengan demikian pengukuran kadar enzim ini dapat memberikan informasi diagnostik dan prognostik yang berguna untuk dokter. Enzim plasma nonfungsional meliputi enzim – enzim di dalam hasil sekresi kelenjar eksokrin dan enzim intraseluler sejati. Enzim eksikrin (amylase pancreas, lipase, alkali fosfatase empedu, dan asam fosfatase prostat) berdifusi di dalam plasma. Dalam keadaan normal enzim intraselular sejati tidak ditemukan dalam sirkulasi darah.

Kadar enzim plasma nonfungsional rendah yang biasa ditemukan di dalam plasma tampaknya terjadi akibat penghancuran eritrosit, leukosit, dan sel- sel lain yang berlangsung secara normal dan rutin. Dengan semakin cepatnya kematian sel, enzim bersifat dapat larut dan akan masuk ke dalam sirkulasi darah. Meskipun peningkatan kadar enzim plasma umumnya ditafsirkan sebagai bukti adanya nekrosis seluler, latihan fisik yang berat juga melepaskan enzim-enzim otot dengan jumlah yang bermakna.

Para dokter sejak lama memanfaatkan hasil pemeriksaan kadar berbagai enzim plasma nonfungsional tertentu. Informasi diagnostik dan prognostik yang sangat penting ini, pada sebagian besar kasus diperoleh dengan menggunkan peralatan otomatis. Tabel berikut memuat daftar enzim-enzim penting yang dipakai dalam bidang enzimologi diagnostik. Beberapa enzim penting di dalam serum yang digunakan untuk membuat diagnostik klinis. Banyak diantara enzim tersebut tidak spesifik bagi penyakit yang tercantum.

Enzim serum	Manfaat diagnostik utama
Amino trensferase Aspartat aminotransferase (AST, atau SGOT) Alanin aminotransferase (ALT atau SGPT)	Infark miokard Hepatitis virus
Amilase	Pankreatitis akut
Seruloplasmin	Degenerasi hepatolentikular (penyakit Wilson)
Kreatin kinase	Kelainan otot dan infark miokard
Γ-Glutamin transpeptidase	Berbagai penyakit hati
Laktat dehidrogenase (isozim)	Infark miokard
Lipase	Pankreatitis akut
Asam fosfatase	Karsinoma metastatik prostat
Alkali fosfatase (isozim)	Berbagai kelainan tulang, penyakit obstruktif hepar

PENUTUP

Enzim merupakan protein fungsional yang dakam aktifitasnya memerlukan koenzim. Beberapa enzim yang memiliki bentuk yang berbeda (struktur fisik dan kinetik seperti titik isoelektrik, pH optimum, afinitas terhadap substrat dan efek terhadap inhibitor) tetapi mengkatalisis reaksi yang sama. Salah satu contoh isozim adalah laktat dehidrogenase (LDH). LDH memiliki perbedaan pada tingkat struktur kurternernya. Molekul oligomerik laktat dehidrogenase (BM: 130000) terdiri atas empat protomer dengan dua tipe yaitu tipe H dan M (BM sekitar 34000). Hanya molekul tetrameriklah yang mempunyai aktivitas katalitik, jika urutn tidak penting, protomer ini dapat dilkombinasikan melalui lima cara yaitu HHHH, HHHM, HHMM, HMMM,dan MMMM. Isoenzim memiliki pola yang khas dari jaringan khusus, sebuah faktor dimana sangat penting pada diagnosa obat. Infarksi miokardial, infeksi hepatitis dan penyakit otot meliputi kematian sel dari jaringan yang dipengaruhi, dengan pembebasan kandungan sel ke darah. LDH dapat terlarut dan protein sitosol siap dilepaskan pada kondisi ini. di bawah normal keadaan sekitar adalah sedikit LDH dalam darah. Oleh karena itu pola isozim dari LDH dalam darah mengindikasikan bahwa isoenzim yang dilepaskan jaringan dan bisa digunakan untuk diagnose seperti infarksi miokardial, dam memonitor pengobatan yang sedang berjalan.

Enzim plasma nonfungsional merupakan suatu enzim yang tidak melakukan fungsi fisiologik yang diketahui di dalam darah. Substrat sering tidak ditemukan di dalam plasma dan enzim itu sendiri terdapat di dalam darah manusia normal dengan kadar sampai sejuta kali lipat lebih rendah daripada di jaringan. Keberadaan enzim di dalam plasma dengan kadar yang meningkat diatas nilai normalnya menunjukkan peningkatan laju kerusakan jaringan.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim 1. 2008. Metabolisme Karbohidrat.

                Available at : http//www.heruswn.weebly

                Openned : 10/05/2008

Anonim 2. 2008. General Organic and Biochemistry.

                Available at : http//www.ull.chemistry.uakron,edu/genobc

                Openned : 10/05/2008

Campbell, Neil A. et al. 1999. BIOLOGI Edisi Kelima. Jakarta : Erlangga.

Hammes, B.D., N.M. Hooper and J.D. Houghton. 1997. Instant Note in Biochemistry. Leeds, UK : Blos Scientific Publisher.

Gilbert, H.F. 2001. Basic Concept in Biochemistry, 2^nd Edition. Singapore : McGraw Hill.

Murray, Robert K. et al. 1999. Biokimia Harper. Jakarta : Penerbit Buku Kedokteran.