Когато бъбреците филтрират кръвта, за да отстранят отпадъчните продукти, те първоначално преминават кръвта през мембрана, която премахва големи молекули като протеини, но позволява отпадъчните продукти, соли, молекули вода, аминокиселини и захари като глюкоза да преминат през. За да се гарантира, че ценни молекули като глюкоза и аминокиселини не се отделят заедно с отпадъчните продукти, бъбреците трябва да ги реабсорбират. Реабсорбцията на глюкоза е процес, който протича в проксималния канал.
Филтриране на кръвта в нефроните
Кръвта се влива в бъбрека през бъбречната артерия, която се разклонява и подразделя на по-малки съдове, за да доставя кръв на нефроните. Нефроните са функционалните единици на бъбрека, които осъществяват действителната филтрация и реабсорбция; има приблизително един милион от тях във всеки бъбрек на възрастен човек. Всеки нефрон се състои от мрежа от капиляри, където се извършва филтрация и реабсорбция.
Глюкозна филтрация в гломерула
Кръвта тече през кълбо от капиляри, наречено гломерул. Тук кръвното налягане причинява вода, разтворени соли и малки молекули като отпадъчни продукти, аминокиселини и глюкоза да изтече през стените на капилярите в структура, наречена капсула на Боуман, която заобикаля гломерул. Тази първоначална стъпка премахва отпадните продукти от кръвта, като същевременно предотвратява загубата на клетки като червени кръвни клетки или протеини, но също така премахва ценни молекули като глюкоза от кръвния поток. Отстраняването на необходимите разтворени вещества подтиква следващата стъпка в процеса на филтриране: реабсорбция.
Реабсорбция на глюкоза в бъбреците
Тръбната част на нефрона се състои от проксималния канал, примката на Henle и дисталния канал. Дисталните тубули и проксималните тубули изпълняват противоположни функции. Докато проксималните тубули се реабсорбират в кръвоснабдяването, дисталните тубули отделят отпадъчни разтворени вещества, които ще се отделят с урината. Реабсорбцията на глюкоза се осъществява в проксималния канал на нефрона, тръба, извеждаща от капсулата на Bowman. Клетките, които подреждат проксималните тубули, улавят ценни молекули, включително глюкоза. Механизмът на реабсорбция е различен за различните молекули и разтворени вещества. За глюкозата участват два процеса: процес, при който глюкозата се реабсорбира през апикалната мембрана на клетката, което означава мембраната на клетка, която е обърната към проксималния канал, и след това механизмът, чрез който глюкозата се шунтира през противоположната мембрана на клетката в кръвен поток.
Натриево зависими глюкозни котранспортери
В апикалната мембрана на клетките, облицоващи проксималния канал, са вградени протеини, които действат като миниатюрни молекули помпи, за да изгонят натриевите йони от клетката и калиевите йони, изразходвайки съхранената клетъчна енергия в процеса. Това изпомпващо действие гарантира, че концентрацията на натриеви йони е много по-висока в проксималните тубули отколкото в клетката, като изпомпване на вода до резервоар за съхранение на върха на хълм, за да може да върши работа, докато тече обратно надолу.
Разтворените във вода разтворени вещества естествено се разпространяват от зони с висока до ниска концентрация, което кара натриевите йони да текат обратно в клетката. Клетката се възползва от този градиент на концентрация, използвайки протеин, наречен натриево зависима глюкоза котранспортер 2 (SGLT2), който свързва кръстосания мембранен транспорт на натриев йон с транспорта на глюкоза молекула. По същество SGLT2 е малко като глюкозна помпа, захранвана от натриевите йони, които се опитват да се върнат в клетката.
Транспортер на глюкоза: GLUT2
След като глюкозата е вътре в клетката, връщането й в кръвта е прост процес. Протеините, наречени глюкозни транспортери или GLUT2, са вградени в клетъчната мембрана в съседство с кръвния поток и пренасят глюкозата през мембраната обратно в кръвта. Обикновено глюкозата е по-концентрирана в клетката, така че клетката не трябва да изразходва енергия за този последен етап. GLUT2 играе до голяма степен пасивна роля като въртяща се врата, която позволява на изходящите молекули глюкоза да се промъкнат. Не цялата глюкоза може да бъде реабсорбирана при хора с хипергликемия или висока кръвна захар. Излишъкът от глюкоза трябва да се секретира от дисталния канал и да се отдели с урината.
