Når nyrerne filtrerer blod for at fjerne affaldsprodukter, sender de oprindeligt blodet gennem en membran, der fjerner store molekyler som proteiner, men tillader affaldsprodukter, salte, vandmolekyler, aminosyrer og sukkerarter som glukose at passere igennem. For at sikre, at værdifulde molekyler som glukose og aminosyrer ikke udskilles sammen med affaldsprodukterne, skal nyren absorbere dem igen. Glukosereabsorption er en proces, der finder sted i det proksimale rør.
Filtrering af blod i nefronerne
Blod strømmer ind i nyren gennem nyrearterien, som forgrener sig og opdeles i mindre kar for at tilføre blod til nefronerne. Nephrons er de funktionelle enheder i nyrerne, der udfører den faktiske filtrering og reabsorption; der er cirka en million af dem i hver voksen menneskelig nyre. Hver nefron består af et netværk af kapillærer, hvor filtrering og reabsorption finder sted.
Glukosefiltrering i Glomerulus
Blodet strømmer gennem en kugle med kapillærer kaldet glomerulus. Her forårsager blodtrykket vand, opløste salte og små molekyler som affaldsprodukter, aminosyrer og glukose til at lække gennem kapillærernes vægge ind i en struktur kaldet Bowmans kapsel, som omgiver glomerulus. Dette første trin fjerner affaldsprodukter fra blodet, mens det forhindrer tab af celler som røde blodlegemer eller proteiner, men det fjerner også værdifulde molekyler som glukose fra blodbanen. Fjernelse af nødvendige opløste stoffer beder det næste trin i filtreringsprocessen: reabsorption.
Glukosereabsorption i nyrerne
Den rørformede del af nefronen består af det proksimale rør, sløjfen af Henle og det distale rør. Distale tubuli og proximale tubuli udfører modsatrettede funktioner. Mens den proksimale tubuli reabsorberer opløste stoffer i blodforsyningen, udskiller den distale tubule affald, der udskilles i urinen. Glukosereabsorption finder sted i nefronens proximale rør, et rør, der fører ud af Bowmans kapsel. Cellerne, der linjer det proksimale rør, erobrer værdifulde molekyler, herunder glukose. Mekanismen for reabsorption er forskellig for forskellige molekyler og opløste stoffer. For glukose er der to processer involveret: processen hvor glukose genabsorberes over den apikale membran i cellen, hvilket betyder membranen af celle, der vender ud mod det proksimale rør, og derefter mekanismen, hvorved glukosen shuntes over den modsatte membran af cellen ind i blodbanen.
Natriumafhængige glukosetransportører
Indlejret i den apikale membran i cellerne, der ligger i det proximale rør, er proteiner, der fungerer som små molekyler pumper til at drive natriumioner ud af cellen og kaliumioner ind, hvorved lagret cellulær energi udnyttes i processen. Denne pumpevirkning sikrer, at koncentrationen af natriumioner er meget højere i det proksimale rør end i cellen, som at pumpe vand til en lagertank oven på en bakke, så den kan arbejde, når den strømmer tilbage ned.
Opløste opløst i vand har en naturlig tendens til at diffundere fra områder med høj til lav koncentration, hvilket får natriumionerne til at strømme tilbage i cellen. Cellen udnytter denne koncentrationsgradient ved hjælp af et protein kaldet natriumafhængig glucose cotransporter 2 (SGLT2), som kobler tværmembran-transporten af en natriumion til transporten af en glucose molekyle. I det væsentlige er SGLT2 lidt som en glukospumpe, der drives af natriumioner, der prøver at komme tilbage i cellen.
Glukosetransportør: GLUT2
Når glukosen er inde i cellen, er det en simpel proces at returnere den til blodbanen. Proteiner kaldet glukosetransportører eller GLUT2'er er indlejret i den cellulære membran ved siden af blodbanen og færger glukosen hen over membranen tilbage i blodet. Normalt er glukosen mere koncentreret inde i cellen, så cellen behøver ikke at bruge energi til dette sidste trin. GLUT2 spiller en stort set passiv rolle som en karruseldør, der gør det muligt for de udgående glukosemolekyler at glide igennem. Ikke al glukose kan genabsorberes hos mennesker med hyperglykæmi eller højt blodsukker. Det overskydende glukose skal udskilles af det distale rør og føres i urinen.