Quando i reni filtrano il sangue per rimuovere i prodotti di scarto, inizialmente passano il sangue attraverso una membrana che rimuove i grandi molecole come le proteine ma lascia passare prodotti di scarto, sali, molecole d'acqua, amminoacidi e zuccheri come il glucosio attraverso. Per garantire che molecole preziose come il glucosio e gli amminoacidi non vengano escrete insieme ai prodotti di scarto, il rene deve riassorbirle. Il riassorbimento del glucosio è un processo che avviene nel tubulo prossimale.
Filtrare il sangue nei nefroni
Il sangue scorre nel rene attraverso l'arteria renale, che si ramifica e si suddivide in vasi più piccoli per fornire sangue ai nefroni. I nefroni sono le unità funzionali del rene che effettuano l'effettiva filtrazione e riassorbimento; ce ne sono circa un milione in ogni rene umano adulto. Ogni nefrone è costituito da una rete di capillari dove avviene la filtrazione e il riassorbimento.
Filtrazione del glucosio nel glomerulo
Il sangue scorre attraverso una sfera di capillari chiamata glomerulo. Qui la pressione sanguigna provoca acqua, sali disciolti e piccole molecole come prodotti di scarto, amminoacidi e glucosio per fuoriuscire attraverso le pareti dei capillari in una struttura chiamata capsula di Bowman, che circonda il glomerulo. Questo passaggio iniziale rimuove i prodotti di scarto dal sangue prevenendo la perdita di cellule come globuli rossi o proteine, ma rimuove anche molecole preziose come il glucosio dal flusso sanguigno. La rimozione dei soluti necessari richiede il passaggio successivo del processo di filtrazione: il riassorbimento.
Riassorbimento del glucosio nei reni
La porzione tubulare del nefrone è costituita dal tubulo prossimale, dall'ansa di Henle e dal tubulo distale. I tubuli distali e i tubuli prossimali svolgono funzioni opposte. Mentre il tubulo prossimale riassorbe i soluti nell'afflusso di sangue, il tubulo distale secerne soluti di scarto che verranno escreti nelle urine. Il riassorbimento del glucosio avviene nel tubulo prossimale del nefrone, un tubo che fuoriesce dalla capsula di Bowman. Le cellule che rivestono il tubulo prossimale catturano molecole preziose, incluso il glucosio. Il meccanismo di riassorbimento è diverso per diverse molecole e soluti. Per il glucosio sono coinvolti due processi: il processo per cui il glucosio viene riassorbito attraverso la membrana apicale della cellula, cioè la membrana del cellula che si affaccia sul tubulo prossimale, e quindi il meccanismo per cui il glucosio viene deviato attraverso la membrana opposta della cellula nel flusso sanguigno.
Cotrasportatori del glucosio dipendenti dal sodio
Incorporate nella membrana apicale delle cellule che rivestono il tubulo prossimale ci sono proteine che agiscono come minuscole molecole pompe per guidare gli ioni sodio fuori dalla cellula e gli ioni potassio dentro, consumando l'energia cellulare immagazzinata nel processo. Questa azione di pompaggio assicura che la concentrazione di ioni sodio sia molto più alta nel tubulo prossimale che nella cella, come pompare acqua in un serbatoio in cima a una collina in modo che possa funzionare mentre rifluisce giù.
I soluti disciolti in acqua tendono naturalmente a diffondersi da aree ad alta concentrazione a bassa concentrazione, il che fa sì che gli ioni sodio rifluiscano nella cellula. La cellula sfrutta questo gradiente di concentrazione utilizzando una proteina chiamata glucosio dipendente dal sodio cotransporter 2 (SGLT2), che accoppia il trasporto cross-membrana di uno ione sodio al trasporto di un glucosio molecola. Essenzialmente, l'SGLT2 è un po' come una pompa per il glucosio alimentata dagli ioni sodio che cercano di tornare nella cellula.
Trasportatore di glucosio: GLUT2
Una volta che il glucosio è all'interno della cellula, restituirlo al flusso sanguigno è un processo semplice. Le proteine chiamate trasportatori del glucosio o GLUT2 sono incorporate nella membrana cellulare adiacente al flusso sanguigno e trasportano il glucosio attraverso la membrana nel sangue. Di solito il glucosio è più concentrato all'interno della cellula, quindi la cellula non ha bisogno di spendere energia per quest'ultima fase. Il GLUT2 svolge un ruolo in gran parte passivo come una porta girevole che consente alle molecole di glucosio in uscita di scivolare attraverso. Non tutto il glucosio può essere riassorbito nelle persone con iperglicemia o glicemia alta. Il glucosio in eccesso deve essere secreto dal tubulo distale e passato nelle urine.
