Kad bubrezi filtriraju krv kako bi uklonili otpadne tvari, u početku prolaze krv kroz membranu koja uklanja velike molekule poput proteina, ali dopušta prolaz otpadnih tvari, soli, molekula vode, aminokiselina i šećera poput glukoze kroz. Kako bi se osiguralo da se vrijedne molekule poput glukoze i aminokiselina ne izlučuju zajedno s otpadnim tvarima, bubreg ih mora ponovno apsorbirati. Reapsorpcija glukoze je proces koji se odvija u proksimalnom tubulu.
Filtriranje krvi u nefronima
Krv teče u bubreg kroz bubrežnu arteriju koja se grana i dijeli na manje posude za opskrbu nefrona krvlju. Nefroni su funkcionalne jedinice bubrega koje provode stvarnu filtraciju i reapsorpciju; ima ih otprilike milijun u svakom odraslom ljudskom bubregu. Svaki se nefron sastoji od mreže kapilara u kojima se odvija filtracija i reapsorpcija.
Filtracija glukoze u glomerulusu
Krv teče kroz kuglu kapilara zvanu glomerulus. Ovdje krvni tlak uzrokuje vodu, otopljene soli i male molekule poput otpadnih tvari, aminokiselina i glukoza procuri kroz zidove kapilara u strukturu zvanu Bowmanova kapsula koja okružuje glomerul. Ovaj početni korak uklanja otpadne proizvode iz krvi, istovremeno sprječavajući gubitak stanica poput crvenih krvnih stanica ili proteina, ali također uklanja vrijedne molekule poput glukoze iz krvotoka. Uklanjanje potrebnih otopljenih tvari potiče sljedeći korak u procesu filtracije: reapsorpcija.
Reapsorpcija glukoze u bubrezima
Cjevasti dio nefrona sastoji se od proksimalnog tubula, Henleove petlje i distalnog tubula. Distalni tubuli i proksimalni tubuli vrše suprotne funkcije. Dok se proksimalni tubul reabsorbira otopljen u opskrbi krvlju, distalni tubul izlučuje otpadne otopljene tvari koje će se izlučiti mokraćom. Reapsorpcija glukoze odvija se u proksimalnom tubulu nefrona, cijevi koja izlazi iz Bowmanove kapsule. Stanice koje postavljaju proksimalni tubul ponovno uzimaju vrijedne molekule, uključujući glukozu. Mehanizam reapsorpcije različit je za različite molekule i otopljene tvari. Za glukozu su uključena dva procesa: postupak kojim se glukoza reabsorbira preko apikalne membrane stanice, što znači membrana stanica koja gleda prema proksimalnom tubulu, a zatim mehanizam kojim se glukoza preusmjerava preko suprotne membrane stanice u krvotok.
Kotransporteri glukoze ovisni o natrijumu
U apikalnu membranu stanica koje oblažu proksimalni tubul ugrađeni su proteini koji djeluju poput malenih molekula pumpe za istjerivanje natrijevih iona iz stanice i kalijevih iona, trošeći pritom uskladištenu staničnu energiju. Ovakvim pumpnim djelovanjem osigurava se da je koncentracija natrijevih iona mnogo veća u proksimalnom tubulu nego u ćeliji, poput pumpanja vode u spremnik na vrhu brda kako bi mogao obavljati posao dok teče natrag dolje.
Otopljene otopljene tvari u vodi prirodno teže difuziji iz područja visoke do niske koncentracije, što uzrokuje povratak natrijevih iona u stanicu. Stanica koristi prednost ovog gradijenta koncentracije koristeći protein nazvan glukoza o natrijumu ovisna kotransporter 2 (SGLT2), koji spaja trans-membranski prijenos natrijevog iona s transportom glukoze molekula. U osnovi, SGLT2 je pomalo poput pumpe za glukozu koju pokreću natrijevi ioni koji se pokušavaju vratiti u stanicu.
Transporter glukoze: GLUT2
Jednom kada je glukoza unutar stanice, vraćanje u krvotok je jednostavan proces. Proteini nazvani transporteri glukoze ili GLUT2 ugrađeni su u staničnu membranu uz krvotok i prebacuju glukozu preko membrane natrag u krv. Obično je glukoza koncentrirana unutar stanice, tako da stanica ne treba trošiti energiju za ovu posljednju fazu. GLUT2 igra uglavnom pasivnu ulogu poput okretnih vrata koja omogućuju provlačenje molekula glukoze u odlasku. Ne može se sva glukoza reapsorbirati kod osoba s hiperglikemijom ili povišenim šećerom u krvi. Višak glukoze mora izlučiti distalni tubul i prenijeti ga urinom.