Коли нирки фільтрують кров для видалення відходів, вони спочатку пропускають кров через мембрану, яка видаляє великі молекули, такі як білки, але дозволяє пропускати відходи, солі, молекули води, амінокислоти та цукри, такі як глюкоза через. Для того, щоб забезпечити, щоб цінні молекули, такі як глюкоза та амінокислоти, не виводились разом з відходами, нирка повинна їх реабсорбувати. Реабсорбція глюкози - це процес, який відбувається в проксимальних канальцях.
Фільтрування крові в нефронах
Кров надходить у нирку через ниркову артерію, яка розгалужується і поділяється на менші судини для кровопостачання нефронів. Нефрони - це функціональні одиниці нирки, які здійснюють фактичну фільтрацію та реабсорбцію; їх є приблизно мільйон у кожній нирці дорослої людини. Кожен нефрон складається з мережі капілярів, де відбувається фільтрація та реабсорбція.
Фільтрація глюкози в клубочку
Кров тече через клубочок капілярів, який називається клубочком. Тут кров'яний тиск спричиняє воду, розчинені солі та дрібні молекули, такі як відходи, амінокислоти та глюкоза просочується крізь стінки капілярів у структуру, яка називається капсулою Боумена, яка оточує клубочок. Цей початковий крок видаляє з крові відходи, одночасно запобігаючи втраті клітин, таких як еритроцити або білки, але також виводить з крові цінні молекули, такі як глюкоза. Видалення необхідних розчинених речовин спонукає до наступного кроку в процесі фільтрації: реабсорбції.
Реабсорбція глюкози в нирках
Канальцева частина нефрона складається з проксимального канальця, петлі Генле та дистального канальця. Дистальні канальці та проксимальні канальці виконують протилежні функції. У той час як проксимальні канальці розсмоктуються в кровоносному середовищі, дистальні канальці виділяють відходи, які будуть виділятися із сечею. Реабсорбція глюкози відбувається в проксимальних канальцях нефрона, трубці, що виходить із капсули Боумена. Клітини, що вистилають проксимальні канальці, відбирають цінні молекули, включаючи глюкозу. Механізм реабсорбції різний для різних молекул і розчинених речовин. Для глюкози беруть участь два процеси: процес, за допомогою якого глюкоза реабсорбується через апікальну мембрану клітини, тобто мембрану клітина, яка виходить на проксимальний канальчик, а потім механізм, за допомогою якого глюкоза шунтується через протилежну мембрану клітини в кровотік.
Натрієзалежні глюкозні котранспортери
В апікальній мембрані клітин, що вистилають проксимальні канальці, вбудовані білки, які діють як крихітні молекулярні насоси для витіснення іонів натрію з клітини та іонів калію, витрачаючи при цьому накопичену клітинну енергію. Ця відкачувальна дія забезпечує, що концентрація іонів натрію набагато вища в проксимальних канальцях ніж у камері, як перекачування води до резервуару на вершині пагорба, щоб вона могла виконувати роботу, коли тече назад вниз.
Розчинені у воді розчинені речовини, як правило, дифундують із областей високої до низької концентрації, що змушує іони натрію знову надходити в клітину. Клітина використовує цей градієнт концентрації, використовуючи білок, який називається натрієзалежною глюкозою котранспортер 2 (SGLT2), який поєднує міжмембранний транспорт іона натрію з транспортом глюкози молекула. По суті, SGLT2 трохи схожий на глюкозний насос, що працює від іонів натрію, намагаючись повернутися в клітину.
Транспортер глюкози: GLUT2
Як тільки глюкоза потрапляє всередину клітини, повернення її в кров є простим процесом. Білки, які називаються транспортерами глюкози або GLUT2, вбудовуються в клітинну мембрану, що прилягає до крові, і направляють глюкозу через мембрану назад у кров. Зазвичай глюкоза більш сконцентрована всередині клітини, тому клітині не потрібно витрачати енергію для цієї останньої стадії. GLUT2 виконує в основному пасивну роль, як обертові двері, що дозволяє вихідним молекулам глюкози проскакувати. Не вся глюкоза може бути реабсорбована у людей з гіперглікемією або високим рівнем цукру в крові. Надлишок глюкози повинен виділятися дистальними канальцями і надходити в сечу.