Wanneer uw nieren uw bloed filteren om afvalproducten te verwijderen, voeren zij het bloed in eerste instantie door een membraan dat grote moleculen zoals eiwitten verwijdert maar afvalstoffen, zouten, watermoleculen, aminozuren en suikers zoals glucose om door te gaan. Om ervoor te zorgen dat waardevolle moleculen zoals glucose en aminozuren niet samen met de afvalproducten worden uitgescheiden, moet de nier ze opnieuw absorberen, een proces dat plaatsvindt in de proximale tubulus.

Bloedvoorziening

Bloed stroomt de nieren in via de nierslagader, die vertakt en onderverdeeld is in kleinere bloedvaten om bloed aan de nefronen te leveren. De nefronen zijn de functionele eenheden van de nier die de eigenlijke filtratie en reabsorptie uitvoeren; er zijn honderdduizenden van hen in volwassen menselijke nieren.

Filtratie

Het bloed stroomt door een bal haarvaten genaamd de glomerulus; hier zorgt de bloeddruk ervoor dat water, opgeloste zouten en kleine moleculen zoals afvalproducten, aminozuren en glucose door de wanden van de haarvaten lekken naar een structuur die Bowman's capsule wordt genoemd. Deze eerste stap verwijdert afvalproducten uit het bloed en voorkomt het verlies van cellen zoals rode bloedcellen of eiwitten, maar verwijdert ook waardevolle moleculen zoals glucose uit de bloedbaan. Vandaar de volgende stap in het proces: reabsorptie.

Reabsorptie

Reabsorptie vindt plaats in de proximale tubulus van de nephron, een buis die uit de capsule van Bowman komt. De cellen die de proximale tubulus bekleden nemen waardevolle moleculen terug, waaronder natuurlijk glucose. Het mechanisme waardoor ze dat doen is verschillend voor verschillende moleculen en opgeloste stoffen. Voor glucose zijn twee processen betrokken: het proces waarbij glucose wordt geabsorbeerd over het apicale membraan van de cel, dat wil zeggen het membraan van de cel dat naar de proximale tubulus is gericht, en vervolgens het mechanisme waarbij de glucose over het andere membraan van de cel in de bloedbaan.

Natriumafhankelijke glucose-cotransporters

Ingebed in het apicale membraan van de cellen aan de binnenkant van de proximale tubulus zijn eiwitten die werken als minuscule moleculaire pompen om natriumionen uit de cel te drijven. cel- en kaliumionen in, waarbij opgeslagen cellulaire energie in het proces 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 werk kan doen wanneer het terug naar beneden stroomt. Opgeloste opgeloste stoffen in water hebben de neiging om te diffunderen vanuit gebieden met een hoge tot lage concentratie, dus de natriumionen willen terugvloeien in de cel. De cel profiteert van deze concentratiegradiënt met behulp van een eiwit dat de natriumafhankelijke glucose cotransporter 2 (SGLT2) wordt genoemd, en koppelt het cross-membrane transport van een natriumion aan het transport van een glucosemolecuul. In wezen is de SGLT2 een beetje zoals een glucosepomp die wordt aangedreven door de natriumionen die proberen terug in de cel te komen.

Glucose Transporter

Zodra de glucose zich in de cel bevindt, wordt deze teruggebracht naar de bloedbaan is vrij eenvoudig. Eiwitten die glucosetransporters of GLUT2's worden genoemd, zijn ingebed in het celmembraan naast de bloedbaan en voeren de glucose via het membraan terug naar 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 zoals een draaideur waardoor de uitgaande glucosemoleculen er doorheen kunnen glippen.