Wo findet die Glukose-Reabsorption statt?

Wenn die Nieren Blut filtern, um Abfallprodukte zu entfernen, leiten sie das Blut zunächst durch eine Membran, die große Moleküle wie Proteine, lässt aber Abfallprodukte, Salze, Wassermoleküle, Aminosäuren und Zucker wie Glukose passieren durch. Damit wertvolle Moleküle wie Glukose und Aminosäuren nicht mit den Schlacken ausgeschieden werden, muss die Niere sie wieder aufnehmen. Die Glukoseresorption ist ein Prozess, der im proximalen Tubulus stattfindet.

Das Blut fließt durch die Nierenarterie in die Niere, die sich verzweigt und in kleinere Gefäße unterteilt, um die Nephrone mit Blut zu versorgen. Die Nephrone sind die funktionellen Einheiten der Niere, die die eigentliche Filtration und Resorption durchführen; es gibt ungefähr eine Million davon in jeder erwachsenen menschlichen Niere. Jedes Nephron besteht aus einem Netzwerk von Kapillaren, in denen Filtration und Resorption stattfinden.

Das Blut fließt durch eine Kugel aus Kapillaren, die Glomerulus genannt wird. Hier verursacht der Blutdruck Wasser, gelöste Salze und kleine Moleküle wie Abfallprodukte, Aminosäuren und Glukose durch die Wände der Kapillaren in eine Struktur namens Bowman-Kapsel, die die Glomerulus. Dieser erste Schritt entfernt Abfallprodukte aus dem Blut und verhindert gleichzeitig den Verlust von Zellen wie roten Blutkörperchen oder Proteinen, entfernt aber auch wertvolle Moleküle wie Glukose aus dem Blutkreislauf. Die Entfernung notwendiger gelöster Stoffe führt zum nächsten Schritt im Filtrationsprozess: Reabsorption.

Der röhrenförmige Teil des Nephrons besteht aus dem proximalen Tubulus, der Henle-Schleife und dem distalen Tubulus. Distale Tubuli und proximale Tubuli erfüllen gegensätzliche Funktionen. Während der proximale Tubulus gelöste Stoffe in die Blutversorgung reabsorbiert, sondert der distale Tubulus gelöste Abfallstoffe ab, die mit dem Urin ausgeschieden werden. Die Glukoseresorption findet im proximalen Tubulus des Nephrons statt, einer Röhre, die aus der Bowman-Kapsel herausführt. Die Zellen, die den proximalen Tubulus auskleiden, nehmen wertvolle Moleküle wieder auf, einschließlich Glukose. Der Resorptionsmechanismus ist für verschiedene Moleküle und gelöste Stoffe unterschiedlich. Bei Glukose sind zwei Prozesse beteiligt: ​​der Prozess, bei dem Glukose über die apikale Membran der Zelle resorbiert wird, d Zelle, die auf den proximalen Tubulus zeigt, und dann der Mechanismus, bei dem die Glukose über die gegenüberliegende Membran der Zelle in die Blutkreislauf.

Eingebettet in die apikale Membran der Zellen, die den proximalen Tubulus auskleiden, befinden sich Proteine, die wie winzige molekulare Pumpen, um Natriumionen aus der Zelle und Kaliumionen in die Zelle zu treiben, wodurch gespeicherte Zellenergie verbraucht wird. Diese Pumpwirkung sorgt dafür, dass die Konzentration der Natriumionen im proximalen Tubulus viel höher ist als in der Zelle, wie das Pumpen von Wasser in einen Speichertank auf einem Hügel, damit es beim Zurückfließen Arbeit verrichten kann Nieder.

In Wasser gelöste Stoffe neigen von Natur aus dazu, aus Bereichen hoher bis niedriger Konzentration zu diffundieren, wodurch die Natriumionen in die Zelle zurückfließen. Die Zelle macht sich diesen Konzentrationsgradienten zunutze, indem sie ein Protein namens natriumabhängige Glucose verwendet Cotransporter 2 (SGLT2), der den membranübergreifenden Transport eines Natriumions an den Transport einer Glucose koppelt Molekül. Im Wesentlichen ist der SGLT2 ein wenig wie eine Glukosepumpe, die von den Natriumionen angetrieben wird, die versuchen, in die Zelle zurückzukehren.

Sobald sich die Glukose in der Zelle befindet, ist die Rückführung in den Blutkreislauf ein einfacher Vorgang. Proteine, die Glukosetransporter oder GLUT2s genannt werden, sind in der Zellmembran neben dem Blutkreislauf eingebettet und transportieren die Glukose über die Membran zurück ins Blut. Normalerweise ist die Glukose innerhalb der Zelle konzentrierter, sodass die Zelle für diese letzte Phase keine Energie aufwenden muss. Der GLUT2 spielt dabei eine weitgehend passive Rolle wie eine Drehtür, durch die die ausgehenden Glukosemoleküle hindurchschlüpfen können. Bei Menschen mit Hyperglykämie oder hohem Blutzucker kann nicht die gesamte Glukose resorbiert werden. Die überschüssige Glukose muss vom distalen Tubulus sezerniert und mit dem Urin ausgeschieden werden.