Když ledviny filtrují krev, aby odstranily odpadní produkty, nejprve procházejí krví přes membránu, která odstraňuje velké molekuly jako bílkoviny, ale umožňují průchod odpadních produktů, solí, molekul vody, aminokyselin a cukrů, jako je glukóza přes. Aby se zajistilo, že cenné molekuly, jako je glukóza a aminokyseliny, nebudou vylučovány společně s odpadními produkty, musí je ledviny znovu absorbovat. Reabsorpce glukózy je proces, který probíhá v proximálním tubulu.
Filtrování krve v Nefronech
Krev proudí do ledvin ledvinovou tepnou, která se rozvětvuje a dělí na menší cévy, aby dodala krev nefronům. Nefrony jsou funkční jednotky ledviny, které provádějí vlastní filtraci a reabsorpci; v každé dospělé lidské ledvině je přibližně jeden milion z nich. Každý nefron se skládá ze sítě kapilár, kde probíhá filtrace a reabsorpce.
Filtrace glukózy v glomerulu
Krev protéká koulí kapilár zvaných glomerulus. Zde krevní tlak způsobuje vodu, rozpuštěné soli a malé molekuly, jako jsou odpadní látky, aminokyseliny a glukóza prosakovat skrz stěny kapilár do struktury zvané Bowmanova kapsle, která obklopuje glomerulus. Tento počáteční krok odstraňuje odpadní produkty z krve a zároveň zabraňuje ztrátě buněk, jako jsou červené krvinky nebo bílkoviny, ale také odstraňuje cenné molekuly, jako je glukóza, z krevního řečiště. Odstranění nezbytných rozpuštěných látek vyvolává další krok filtračního procesu: reabsorpci.
Reabsorpce glukózy v ledvinách
Trubková část nefronu se skládá z proximálního tubulu, Henleho kličky a distálního tubulu. Distální tubuly a proximální tubuly plní protichůdné funkce. Zatímco proximální tubul reabsorbuje rozpuštěné látky do krevního zásobení, distální tubul vylučuje odpadní rozpuštěné látky, které budou vylučovány močí. Reabsorpce glukózy probíhá v proximálním tubulu nefronu, tubě vedoucí z Bowmanovy kapsle. Buňky, které lemují proximální tubul, zachycují cenné molekuly, včetně glukózy. Mechanismus reabsorpce je u různých molekul a solutů odlišný. U glukózy jsou zahrnuty dva procesy: proces, při kterém je glukóza reabsorbována přes apikální membránu buňky, což znamená membránu buňka, která směřuje ven do proximálního tubulu, a pak mechanismus, kterým je glukóza posunována přes opačnou membránu buňky do krevní oběh.
Cotransporters na glukózu závislou na sodíku
V apikální membráně buněk lemujících proximální tubul jsou zabudovány proteiny, které fungují jako malá molekula čerpadla k vytlačování iontů sodíku z buňky a iontů draslíku dovnitř, přičemž se v procesu spotřebovává buněčná energie. Tato čerpací akce zajišťuje, že koncentrace iontů sodíku je v proximálním tubulu mnohem vyšší než v cele, jako je čerpání vody do akumulační nádrže na kopci, aby mohla pracovat, jak teče zpět dolů.
Rozpuštěné látky rozpuštěné ve vodě mají přirozeně tendenci difundovat z oblastí s vysokou až nízkou koncentrací, což způsobuje, že ionty sodíku proudí zpět do buňky. Buňka využívá tento koncentrační gradient pomocí proteinu zvaného glukóza závislá na sodíku kotransporter 2 (SGLT2), který spojuje křížový membránový transport sodíkového iontu s transportem glukózy molekula. SGLT2 je v podstatě něco jako glukózová pumpa poháněná sodíkovými ionty, které se snaží dostat zpět do buňky.
Transportér glukózy: GLUT2
Jakmile je glukóza uvnitř buňky, je její návrat do krevního oběhu jednoduchý proces. Proteiny nazývané transportéry glukózy nebo GLUT2 jsou zabudovány do buněčné membrány sousedící s krevním řečištěm a převádějí glukózu přes membránu zpět do krve. Obvykle je glukóza koncentrovanější uvnitř buňky, takže buňka nemusí v této poslední fázi vydávat žádnou energii. GLUT2 hraje do značné míry pasivní roli jako otočné dveře, které umožňují proklouznutí odchozích molekul glukózy. Ne všechna glukóza může být reabsorbována u lidí s hyperglykemií nebo vysokou hladinou cukru v krvi. Přebytek glukózy musí být vylučován distálním tubulem a vylučován močí.