Când rinichii filtrează sângele pentru a elimina deșeurile, inițial trec sângele printr-o membrană care îndepărtează dimensiunile mari molecule precum proteinele, dar permite să treacă deșeurile, sărurile, moleculele de apă, aminoacizii și zaharurile precum glucoza prin. Pentru a se asigura că moleculele valoroase, cum ar fi glucoza și aminoacizii, nu sunt excretați împreună cu deșeurile, rinichiul trebuie să le reabsorbă. Reabsorbția glucozei este un proces care are loc în tubul proximal.
Filtrarea sângelui în Nefroni
Sângele curge în rinichi prin artera renală, care se ramifică și se împarte în vase mai mici pentru a furniza sânge nefronilor. Nefronii sunt unitățile funcționale ale rinichiului care efectuează filtrarea și reabsorbția propriu-zise; există aproximativ un milion dintre ei în fiecare rinichi uman adult. Fiecare nefron este alcătuit dintr-o rețea de capilare în care are loc filtrarea și reabsorbția.
Filtrarea glucozei în Glomerulus
Sângele curge printr-o minge de capilare numită glomerul. Aici tensiunea arterială determină apă, săruri dizolvate și molecule mici, cum ar fi deșeuri, aminoacizi și glucoza să se scurgă prin pereții capilarelor într-o structură numită capsula Bowman, care înconjoară glomerulus. Acest pas inițial elimină deșeurile din sânge, prevenind în același timp pierderea de celule cum ar fi celulele roșii din sânge sau proteinele, dar îndepărtează, de asemenea, molecule valoroase precum glucoza din sânge. Îndepărtarea substanțelor dizolvate necesare determină următorul pas în procesul de filtrare: reabsorbție.
Reabsorbția glucozei în rinichi
Porțiunea tubulară a nefronului este formată din tubul proximal, bucla lui Henle și tubul distal. Tubii distali și tubii proximali îndeplinesc funcții opuse. În timp ce tubul proximal reabsorbe substanțe dizolvate în aportul de sânge, tubul distal secretă substanțe reziduale care vor fi excretate în urină. Reabsorbția glucozei are loc în tubul proximal al nefronului, un tub care iese din capsula Bowman. Celulele care căptușesc tubul proximal recuperează molecule valoroase, inclusiv glucoză. Mecanismul reabsorbției este diferit pentru diferite molecule și substanțe dizolvate. Pentru glucoză există două procese implicate: procesul prin care glucoza este reabsorbită prin membrana apicală a celulei, adică membrana celulă care se îndreaptă spre tubul proximal și apoi mecanismul prin care glucoza este manevrată pe membrana opusă a celulei în fluxul sanguin.
Cotransportatori de glucoză dependenți de sodiu
Înglobate în membrana apicală a celulelor care căptușesc tubul proximal sunt proteine care acționează ca niște molecule mici pompe pentru a scoate ionii de sodiu din celulă și ionii de potasiu, cheltuind energia celulară stocată în acest proces. Această acțiune de pompare asigură că concentrația ionilor de sodiu este mult mai mare în tubul proximal decât în celulă, cum ar fi pomparea apei într-un rezervor de stocare în vârful unui deal, astfel încât să poată funcționa în timp ce curge înapoi jos.
Solutele dizolvate în apă tind să se difuzeze în mod natural din zone cu concentrație ridicată până la scăzută, ceea ce face ca ionii de sodiu să curgă înapoi în celulă. Celula profită de acest gradient de concentrație folosind o proteină numită glucoză dependentă de sodiu cotransporter 2 (SGLT2), care cuplează transportul cu membrană transversală a unui ion de sodiu la transportul unei glucoză moleculă. În esență, SGLT2 seamănă puțin cu o pompă de glucoză alimentată de ionii de sodiu care încearcă să intre înapoi în celulă.
Transportor de glucoză: GLUT2
Odată ce glucoza se află în interiorul celulei, returnarea acesteia în sânge este un proces simplu. Proteinele numite transportoare de glucoză sau GLUT2 sunt încorporate în membrana celulară adiacentă fluxului sanguin și transportă glucoza peste membrană înapoi în sânge. De obicei, glucoza este mai concentrată în interiorul celulei, astfel încât celula nu trebuie să cheltuiască energie pentru această ultimă etapă. GLUT2 joacă un rol în mare măsură pasiv, ca o ușă rotativă care permite moleculelor de glucoză de ieșire să alunece. Nu toată glucoza poate fi reabsorbită la persoanele cu hiperglicemie sau glicemie crescută. Excesul de glucoză trebuie secretat de tubul distal și transmis în urină.