היכן מתרחשת ספיגה חוזרת של גלוקוז?

כאשר הכליות מסננות דם כדי להסיר חומרי פסולת, הן עוברות בתחילה את הדם דרך קרום שמסיר גדול מולקולות כמו חלבונים אך מאפשרות מעבר לפסולת, מלחים, מולקולות מים, חומצות אמינו וסוכרים כמו גלוקוז דרך. על מנת להבטיח שמולקולות יקרות ערך כמו גלוקוז וחומצות אמינו לא מופרשות יחד עם מוצרי הפסולת, הכליה חייבת לספוג אותן מחדש. ספיגה חוזרת של גלוקוז היא תהליך המתרחש בצינור הפרוקסימלי.

דם זורם לכליה דרך עורק הכליה, המסתעף ומתחלק לכלי קטנים יותר בכדי לספק דם לנפרונים. הנפרונים הם היחידות הפונקציונליות של הכליה המבצעות את הסינון והספיגה מחדש בפועל; ישנם כמיליון מהם בכל כליה אנושית בוגרת. כל נפרון מורכב מרשת נימים שבהם מתרחשים סינון וספיגה מחדש.

הדם זורם דרך כדור נימים הנקרא גלומרולוס. כאן לחץ הדם גורם למים, מלחים מומסים ומולקולות קטנות כמו פסולת, חומצות אמינו ו גלוקוז לדלוף דרך קירות הנימים לתוך מבנה שנקרא הקפסולה של באומן, שמקיף את גלומרולוס. שלב ראשוני זה מסלק מוצרי פסולת מהדם תוך מניעת אובדן תאים כמו כדוריות דם אדומות או חלבונים, אך הוא גם מוציא ממולקולות יקרות ערך כמו גלוקוז מזרם הדם. הסרת המומסים הנחוצים מציעה את השלב הבא בתהליך הסינון: ספיגה מחדש.

החלק הצינורי של הנפרון מורכב מהצינורית הפרוקסימאלית, הלולאה של הנלה והצינורית הדיסטלית. צינורות דיסטליות ואבובים פרוקסימליים מבצעים פונקציות מנוגדות. בעוד הצינורית הפרוקסימאלית סופגת מחדש מומסים לאספקת הדם, הצינורית הדיסטלית מפרישה מומסים פסולת שיופרשו בשתן. ספיגה חוזרת של גלוקוז מתרחשת בצינור הפרוקסימלי של הנפרון, צינור שיוצא מהקפסולה של באומן. התאים שמצפים את הצינור הפרוקסימלי חוזרים לתפוס מולקולות יקרות ערך, כולל גלוקוז. מנגנון הספיגה מחדש שונה למולקולות ומומסים שונים. לגבי גלוקוז ישנם שני תהליכים המעורבים: התהליך שבו הגלוקוז נספג מחדש על פני הממברנה הפסגה של התא, כלומר הקרום של התא הפונה אל הצינורית הפרוקסימאלית, ואז המנגנון לפיו הגלוקוז מוסט על פני הממברנה הנגדית של התא אל תוך זרם הדם.

מוטבעים בקרום הפסגה של התאים המצפים את הצינור הפרוקסימלי חלבונים שפועלים כמו מולקולריות זעירות משאבות להוצאת יוני נתרן מהתא ויוני אשלגן פנימה, תוך הוצאת אנרגיה תאית מאוחסנת בתהליך. פעולת שאיבה זו מבטיחה שריכוז יוני הנתרן יהיה גבוה בהרבה בצינור הפרוקסימלי מאשר בתא, כמו לשאוב מים למיכל אחסון על גבעה כדי שהוא יוכל לעשות עבודה בזמן שהוא זורם לאחור מטה.

מומסים המומסים במים נוטים להתפזר באופן טבעי מאזורים בעלי ריכוז גבוה ונמוך, מה שגורם ליוני הנתרן לזרום חזרה לתא. התא מנצל את שיפוע הריכוז הזה באמצעות חלבון הנקרא גלוקוז תלוי נתרן טרנספורטר 2 (SGLT2), שמקשר בין הובלה קרומית של יון נתרן להובלת גלוקוז מולקולה. בעיקרו של דבר, ה- SGLT2 דומה קצת לשאיבת גלוקוז המופעלת על ידי יוני הנתרן המנסים לחזור לתא.

ברגע שהגלוקוז נמצא בתוך התא, החזרתו לזרם הדם היא תהליך פשוט. חלבונים הנקראים טרנספורטר גלוקוז או GLUT2 מוטבעים בקרום התא הסמוך לזרם הדם ומעבירים את הגלוקוז על פני הממברנה בחזרה לדם. בדרך כלל הגלוקוז מרוכז יותר בתוך התא, ולכן התא לא צריך להוציא שום אנרגיה לשלב האחרון הזה. ה- GLUT2 ממלא תפקיד פסיבי במידה רבה כמו דלת מסתובבת המאפשרת למולקולות הגלוקוז החוצה לחמוק. לא ניתן לספוג מחדש את כל הגלוקוז אצל אנשים הסובלים מהיפרגליקמיה או עם סוכר גבוה בדם. את עודף הגלוקוז יש להפריש על ידי הצינור הדיסטלי ולהעבירו בשתן.