Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1
5-Year Impact Factor – 2.2
Scopus CiteScore – 3.4 (CiteScore Tracker 3.7)
Index Copernicus  – 161.11; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2007, vol. 16, nr 2, March-April, p. 205–211

Publication type: original article

Language: English

Lactate Dehydrogenase Isoenzymes in Dupuytren’s Contracture

Izoenzymy dehydrogenazy mleczanowej w patogenezie przykurczu Dupuytrena

Katarzyna Ratajczak1,, Katarzyna Augoff2,, Jerzy Gosk1,, Renata Taboła2,, Roman Rutowski1,

1 Department of Traumatology and Hand Surgery, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

2 Department of Gastrointestinal and General Surgery, Silesian Piasts University of Medicine in Wrocław, Poland

Abstract

Background. Dupuytren’s contracture is a fibroproliferative disorder of the hand characterized by an abnormal myo/fibroblast proliferation and extracellular matrix deposition, leading to retraction and deformation of the palm. Lactate dehydrogenase (LDH, EC 1.1.1.27) is a well−known glycolytic enzyme that reversibly catalyses the conversion of pyruvate to lactate. It has been recently suggested that lactate promotes cell growth and induces an increase in collagen production.
Objectives. The aim of the present study was to examine the participation of LDH in the pathogenesis of Dupuytren’s contracture.
Material and Methods. The relative values of LDH isoenzyme activity, expressed by the LDH−A to LDH−B subunit ratio, were investigated in 39 pathological tissues representing four clinical stages of disease progression and 20 fragments of normal palmar fascia obtained from patients surgically treated for carpal tunnel syndrome, using an original method of native electrophoresis separation. Total LDH activity was evaluated using the COBAS INTEGRA lactate dehydrogenase (P–L) (Roche) cassette.
Results. The study demonstrated a significantly elevated (p < 0.05) A/B ratio in the palmar fasciae with Dupuytren’s contracture (median: 2.38, range: 1.0–3.25) compared with the normal tissues (median: 1.5, range: 0.68–2.08), which is strictly associated with a shifted LDH isoenzyme pattern towards more the anaerobic isoenzymes LDH−4 and LDH−5. Increased A/B ratio characterized pathological tissues with degree I–III of disease progression. In the group with degree IV, the A/B ratio resembled that of the control values and was significantly decreased compared with the other groups of patients with contracture (p < 0.05). Also observed was a statistically significant increase (p < 0.05) in total LDH activity in aponeurosis affected by Dupuytren’s contracture (median: 0.96, range: 0.11–2.4) compared with normal fasciae (median: 0.62, range: 0.13–1.0).
Conclusion. Since significant differences were found in the A/B ratio and total LDH activity in fibrotic palmar aponeurosis, adaptation of the isoenzyme profile to the altered conditions (hypoxia) and participation of LDH in the pathogenesis of Dupuytren’s contracture can be suggested.

Streszczenie

Wprowadzenie. Choroba Dupuytrena (contractura/morbus Dupuytren) jest przykładem włókniakowatości guzkowatej, pojawiającej się w obrębie rozcięgna dłoni. Charakteryzuje się wzmożoną aktywnością proliferacyjną mio/fibroblastów oraz nadmierną ekspresją i akumulacją białek macierzy zewnątrzkomórkowej, co prowadzi do trwałego przykurczu palców, a nawet do deformacji stawów śródręczno−paliczkowych i międzypaliczkowych. Dehydrogenaza mleczanowa (LDH, EC 1.1.1.27) jest enzymem szlaku glikolitycznego, katalizującym odwracalnie redukcję pirogronianu do mleczanu.
Cel pracy. Ocena udziału dehydrogenazy mleczanowej w patogenezie przykurczu Dupuytrena w zależności od klinicznego stopnia zaawansowania choroby.
Materiał i metody. Badania przeprowadzono na materiale tkankowym, uzyskanym śródoperacyjnie od 39 pacjentów (z różnym stopniem zaawansowania choroby), leczonych chirurgicznie z powodu przykurczu Dupuytrena. Do celów porównawczych wykorzystano fragmenty powięzi dłoni uzyskane od 20 pacjentów w czasie operacyjnego leczenia zespołu kanału nadgarstka. Do rozdziału izoform LDH zastosowano natywną elektroforezę w 6% żelu poliakrylamidowym. Udział izoenzymów w aktywności całkowitej LDH wyrażono stosunkiem podjednostki A do podjednostki B. Aktywność całkowitą LDH oznaczono za pomocą biochemicznego analizatora z wykorzystaniem kasetki odczynnikowej COBAS INTEGRA dehydrogenaza mleczanowa (P–L) (Roche).
Wyniki. W tkankach objętych przykurczem Dupuytrena (mediana = 2,38; zakres 1,0–3,25) wykazano istotnie większą wartość A/B (p < 0,05) w porównaniu do grupy kontrolnej (mediana = 1,5; zakres 0,68–2,08), co wskazuje na duży udział w aktywności całkowitej LDH podjednostki A, a więc izoenzymów wolno wędrujących w polu elektrycznym (LD5 i LD4). Istotnie wyższy poziom izoenzymów LD5 i LD4 obserwowano w grupie patologicznych tkanek z I, II oraz III stopniem klinicznym przykurczu. Wykazano również istotny (p < 0,05) wzrost aktywności całkowitej LDH w patologicznych tkankach (mediana = 0,96; zakres 0,11–2,4) w porównaniu z tkankami prawidłowymi (mediana = 0,62; zakres 0,13–1,0).
Wnioski. Reorganizacja aktywności izoenzymatycznej w kierunku dominacji izoform wolno wędrujących w polu elektrycznym, a więc LDH5 i LDH4 oraz podwyższona aktywność całkowita LDH może sugerować dostosowanie profilu izoenzymatycznego LDH do zmienionych warunków (niedotlenienie) oraz udział dehydrogenazy mleczanowej w patogenezie przykurczu Dupuytrena.

Key words

lactate dehydrogenase, LDH, Dupuytren’s contracture, hypoxia

Słowa kluczowe

dehydrogenaza mleczanowa LDH, choroba Dupuytrena, niedotlenienie

References (27)

  1. Shim H, Dolde Ch, Lewis BC, Wu ChS, Dang G, Jungmann RA, Dalla−Favera R, Dang ChV: c−Myc trasactivation of LDH−A: Implications for tumour metabolism and growth. Proc Natl Acad Sci USA 1997, 94, 6658–6663.
  2. Maekawa M, Inomata M, Sasaki MS, Kaneko A, Ushiama M, Sugano K, Takayama J, Kanno T: Electrophoretic variant of lactate dehydrogenase isoenzyme and selective promoter methylation of the LDHA gene in a human retinoblastoma cell line. Clin Chem 2002, 48, 1938–1945.
  3. Koukourakis M, Giatromanolaki A, Sivridis E: Lactate dehydrogenase 1 and 5: Differential Expression by Neoplastic and Stromal Cells in Non−Small Cell Lung Cancer and Other Epithelial Malignant Tumours. Tumour Biol 2003, 24, 199–202.
  4. Koukourakis M, Giatromanolaki A, Sivridis E, Bougioukas G, Didilis V, Gatter KC, Harris AL: Lactate dehydrogenase−5 (LDH−5) overexpression in non−small−cell lung cancer tissues is linked to tumour hypoxia, angiogenic factor production and poor prognosis. Br J Cancer 2003, 89, 877–885.
  5. Ghani P, Wagner S, Hussain MZ: Role of ADP−ribosylation in wound repair. Wound Rep Reg 2003, 11, 439–444.
  6. Kim J, Dang ChV: Multifaceted roles of glycolytic enzymes. Trends Biochem Sci 2005, 30, 142–150.
  7. Melling M, Karimian−Teherani D, Mostler S, Behnan M, Sobal G, Menzel EJ: Changes of Biochemical and Biomechanical Properties in Dupuytren Disease. Arch Pathol Lab Med 2000, 24, 1275–1281.
  8. Tomasek JJ, Vaughan MB, Haaksma CJ: Cellular structure and biology of Dupuytren’s disease. Hand Clinics 1999, 15, 21–34.
  9. Gabbiani G, Majno G: Dupuytren’s contracture: fibroblast contraction? An ultrastructural study. Am J Pathol 1972, 66, 131–146.
  10. Wagner S, Hussain MZ, Hunt TK, Bacic B, Becker HD: Stimulation of fibroblast proliferation by lactate−mediated oxidants. Wound Rep Reg 2004, 12, 368–373.
  11. Trabold O, Wagner S, Wicke C, Scheuenstuhl H, Haussain MZ, Rosen N, Seremetiev A, Becker HD, Hunt TK: Lactate and oxygen constitute a fundamental regulatory mechanism in wound healing. Wound Rep Reg 2003, 11, 504–509.
  12. Gladden LB: Lactate metabolism; a new paradigm for the third millennium. J Physiol 2004, 558, 5–30.
  13. Burge P, Hoy G, Regan G, Milne R: Smoking, alcohol and the risk of Dupuytren’s contracture. J Bone Surg 1997, 79B, 206–210.
  14. Chansky HA, Thomas E, Trumble TE, Conrad EU, Wolff JF, Murray LW, Raskind WH: Evidence for a Polyclonal Etiology of Palmar Fibromatosis. J Hand Surg 1999, 24A, 339–344.
  15. Nagay B: Dupuytren’s contracture: Contemporary views on the etiopathogenesis and clinic of the disease. Mater Med Pol 1985, 4, 251–256.
  16. Dietz A, Lubrano T, Rubinstein HM: Disc electrophoresis of lactate dehydrogenase isoenzymes. Clin Chim Acta 1970, 27, 225–232.
  17. Langvad E: Lactate dehydrogenase isoenzyme patterns in bronchogenic carcinoma. Eur J Cancer 1968, 4, 107–115.
  18. Stagg BH, Whyley GA: Some characteristics of lactate dehydrogenase isoenzymes in tumours of the female genital tract. Clin Chim Acta 1968, 22, 521–533.
  19. Dave SA, Banducci DR, Graham WP, Allison GM, Ehrlich HP: Differences in α smooth muscle actin expression between fibroblasts derived from Dupuytren’s nodules or cords. Exp Mol Pathol 2001, 71, 147–155.
  20. Stenmark KR, Gerasimovskaya E, Nemenoff RA, Das M: Hypoxic Activation of Adventitial Fibroblasts: Role in Vascular Remodelling. Chest 2002, 122, 326–334.
  21. Murrell GAC, Hueston JT: Aetiology of Dupuytren’s contracture. Aust N Z J Surg 1990, 60, 247–252.
  22. Kloen P: New insights in the development of Dupuytren’s contractue: a review. Br J Plast Surg 1999, 52, 629–635.
  23. Rabinowitz JL, Ostermann LJ, Bora FW, Steffen J: Lipid composition and de novo lipid biosynthesis of human palmar fat in Dupuytrens disease. Lipids 1983, 18, 371–374.
  24. Hughes TB, Mechrefe A, Littler JW, Akelman E: Dupuytren’s Disease. J Hand Surg (Am) 2003, 3, 27–40.
  25. Harris AL: Hypoxia – a key regulatory factor in tumour growth. Nat Rev Cancer 2002, 2, 38–46.
  26. Dang ChV, Lewis Brian C, Dolde Ch, Dang G, Shim H: Oncogenes in Tumour Metabolism, Tumorigenesis, and Apoptosis. J Bioenerg Biomembr 1997, 29, 345–354.
  27. Dang ChV, Semenza GL: Oncogenic alterations of metabolism. Trends Biochem Sci 1999, 24, 68–72.