Waar vindt glucosereabsorptie plaats?

Wanneer de nieren bloed filteren om afvalstoffen te verwijderen, leiden ze het bloed in eerste instantie door een membraan dat grote moleculen zoals eiwitten, maar laat afvalproducten, zouten, watermoleculen, aminozuren en suikers zoals glucose door door. Om ervoor te zorgen dat waardevolle moleculen zoals glucose en aminozuren niet samen met de afvalstoffen worden uitgescheiden, moeten de nieren ze opnieuw opnemen. Glucose reabsorptie is een proces dat plaatsvindt in de proximale tubulus.

Bloed stroomt de nier binnen via de nierslagader, die zich vertakt en zich opsplitst in kleinere bloedvaten om de nefronen van bloed te voorzien. De nefronen zijn de functionele eenheden van de nier die de eigenlijke filtratie en reabsorptie uitvoeren; er zijn er ongeveer een miljoen in elke volwassen menselijke nier. Elke nefron bestaat uit een netwerk van capillairen waar filtratie en reabsorptie plaatsvinden.

Het bloed stroomt door een bal van haarvaten, de glomerulus genaamd. Hier veroorzaakt de bloeddruk water, opgeloste zouten en kleine moleculen zoals afvalproducten, aminozuren en glucose om door de wanden van de haarvaten te lekken in een structuur genaamd Bowman's capsule, die de omringt glomerulus. Deze eerste stap verwijdert afvalproducten uit het bloed terwijl het verlies van cellen zoals rode bloedcellen of eiwitten wordt voorkomen, maar het verwijdert ook waardevolle moleculen zoals glucose uit de bloedbaan. Verwijdering van noodzakelijke opgeloste stoffen leidt tot de volgende stap in het filtratieproces: reabsorptie.

Het buisvormige deel van de nefron bestaat uit de proximale tubulus, de lus van Henle en de distale tubulus. Distale tubuli en proximale tubuli hebben tegengestelde functies. Terwijl de proximale tubulus opgeloste stoffen opnieuw opneemt in de bloedtoevoer, scheidt de distale tubulus afvalstof uit die in de urine wordt uitgescheiden. Glucose reabsorptie vindt plaats in de proximale tubulus van de nefron, een buis die uit het kapsel van Bowman komt. De cellen die de proximale tubulus bekleden, vangen waardevolle moleculen terug, waaronder glucose. Het mechanisme van reabsorptie is verschillend voor verschillende moleculen en opgeloste stoffen. Bij glucose zijn twee processen betrokken: het proces waarbij glucose opnieuw wordt geabsorbeerd door het apicale membraan van de cel, dat wil zeggen het membraan van de cel die uitkijkt op de proximale tubulus, en vervolgens het mechanisme waardoor de glucose over het tegenoverliggende membraan van de cel in de bloedstroom.

Ingebed in het apicale membraan van de cellen die de proximale tubulus bekleden, zijn eiwitten die werken als kleine moleculaire pompen om natriumionen uit de cel en kaliumionen naar binnen te drijven, waarbij opgeslagen cellulaire energie wordt verbruikt. Deze pompwerking zorgt ervoor dat de concentratie van natriumionen veel hoger is in de proximale tubulus dan in de cel, zoals het pompen van water naar een opslagtank bovenop een heuvel, zodat het zijn werk kan doen terwijl het terugstroomt naar beneden.

Opgeloste stoffen die in water zijn opgelost, hebben van nature de neiging om te diffunderen van gebieden met een hoge naar een lage concentratie, waardoor de natriumionen terug de cel in stromen. De cel profiteert van deze concentratiegradiënt met behulp van een eiwit dat de natriumafhankelijke glucose wordt genoemd cotransporter 2 (SGLT2), die het transmembraantransport van een natriumion koppelt aan het transport van een glucose molecuul. In wezen lijkt de SGLT2 een beetje op een glucosepomp die wordt aangedreven door de natriumionen die proberen terug in de cel te komen.

Zodra de glucose in de cel is, is het een eenvoudig proces om het terug naar de bloedbaan te brengen. Eiwitten die glucosetransporters of GLUT2's worden genoemd, zijn ingebed in het celmembraan naast de bloedbaan en brengen de glucose over het membraan terug in het bloed. Gewoonlijk is de glucose meer geconcentreerd in de cel, zodat de cel geen energie hoeft te verbruiken voor deze laatste fase. De GLUT2 speelt een grotendeels passieve rol als een draaideur die de uitgaande glucosemoleculen doorlaat. Niet alle glucose kan worden geresorbeerd bij mensen met hyperglykemie of een hoge bloedsuikerspiegel. De overtollige glucose moet worden uitgescheiden door de distale tubulus en in de urine worden uitgescheiden.