Hvor forekommer reabsorpsjon av glukose?

Når nyrene filtrerer blod for å fjerne avfallsprodukter, fører de innledningsvis blodet gjennom en membran som fjerner store molekyler som proteiner, men tillater avfallsprodukter, salter, vannmolekyler, aminosyrer og sukker som glukose å passere gjennom. For å sikre at verdifulle molekyler som glukose og aminosyrer ikke skilles ut sammen med avfallsproduktene, må nyrene absorbere dem på nytt. Glukoseabsorpsjon er en prosess som finner sted i den proksimale tubuli.

Blod strømmer inn i nyrene gjennom nyrearterien, som forgrener seg og deles inn i mindre kar for å tilføre blod til nefronene. Nefronene er de funksjonelle enhetene i nyrene som utfører den faktiske filtreringen og reabsorpsjonen; det er omtrent en million av dem i hver voksen menneskelig nyre. Hver nefron består av et nettverk av kapillærer hvor filtrering og reabsorpsjon finner sted.

Blodet strømmer gjennom en ball av kapillærer kalt glomerulus. Her forårsaker blodtrykket vann, oppløste salter og små molekyler som avfallsprodukter, aminosyrer og glukose å lekke gjennom kapillærens vegger inn i en struktur som kalles Bowmans kapsel, som omgir glomerulus. Dette første trinnet fjerner avfallsprodukter fra blodet mens det forhindrer tap av celler som røde blodlegemer eller proteiner, men det fjerner også verdifulle molekyler som glukose fra blodet. Fjerning av nødvendige oppløste stoffer ber om neste trinn i filtreringsprosessen: reabsorpsjon.

Den rørformede delen av nefronen består av den proksimale tubulen, sløyfen til Henle og den distale tubuli. Distale tubuli og proksimale tubuli utfører motstridende funksjoner. Mens den proksimale tubulen reabsorberer oppløste stoffer i blodtilførselen, utskiller den distale tubulen avløpsstoffer som vil bli utskilt i urinen. Glukose-reabsorpsjon finner sted i nefronens proksimale rør, et rør som fører ut av Bowmans kapsel. Cellene som strekker det proksimale tubuli gjenerobrer verdifulle molekyler, inkludert glukose. Mekanismen for reabsorpsjon er forskjellig for forskjellige molekyler og oppløste stoffer. For glukose er det to prosesser involvert: prosessen hvor glukose blir absorbert på nytt over cellens apikale membran, som betyr membranen til cellen som vender ut mot den proksimale tubuli, og deretter mekanismen der glukosen skyves over den motsatte membranen av cellen inn i blodstrøm.

Innebygd i den apikale membranen til cellene som ligger i det proksimale tubulatet, er proteiner som virker som små molekyler pumper for å drive natriumioner ut av cellen og kaliumioner inn, og bruke lagret cellulær energi i prosessen. Denne pumpevirkningen sikrer at konsentrasjonen av natriumioner er mye høyere i den proksimale tubuli enn i cellen, som å pumpe vann til en lagringstank på toppen av en høyde, slik at den kan jobbe når den flyter tilbake ned.

Løste stoffer oppløst i vann har en tendens til å diffundere fra områder med høy til lav konsentrasjon, noe som får natriumionene til å strømme tilbake i cellen. Cellen utnytter denne konsentrasjonsgradienten ved hjelp av et protein som kalles natriumavhengig glukose cotransporter 2 (SGLT2), som kobler tverrmembran-transporten av et natriumion til transporten av en glukose molekyl. I hovedsak er SGLT2 litt som en glukosepumpe drevet av natriumionene som prøver å komme tilbake i cellen.

Når glukosen er inne i cellen, er det en enkel prosess å returnere den til blodet. Proteiner kalt glukosetransportører eller GLUT2 er innebygd i cellemembranen ved siden av blodstrømmen og frakter glukosen over membranen tilbake i blodet. Vanligvis er glukosen mer konsentrert inne i cellen, slik at cellen ikke trenger å bruke energi på dette siste trinnet. GLUT2 spiller en stort sett passiv rolle som en svingdør som gjør at de utgående glukosemolekylene kan gli gjennom. Ikke all glukose kan absorberes på nytt hos personer med hyperglykemi eller høyt blodsukker. Overskuddet av glukose må skilles ut av det distale tubuli og føres i urinen.