Filtratie en reabsorptie van glucose in de nier

Glucosetransporters in de nier:

Glucose is de belangrijkste energiebron in eukaryoten en de belangrijkste brandstof die energie levert voor regelmatige metabolische activiteit bij mensen.

• als polair molecuul is glucose niet oplosbaar in het plasmamembraan en moet het via het plasmamembraan worden getransporteerd door transporteiwitten, glucosetransporteurs genaamd
• glucosetransporteurs zijn onderverdeeld in twee families:
• de facilitatieve diffusie glucose transporters (GLUTs)
• (SGLT's)
• zowel GLUT's als SGLT's behoren tot een van de 43 families van genen voor oplosmiddeldragers (SLC1-SLC43)
  
  
• glucosetransporteurs spelen een essentiële rol bij het handhaven van euglykemie, niet alleen door de glucoseopname in alle celtypen te bepalen, maar ook door glucose uit de lever vrij te geven wanneer de circulerende glucosespiegels dalen
  • deze transporters zijn ook verantwoordelijk voor de opname van glucose uit de voeding in de darm en voor de reabsorptie van glucose uit het glomerulaire filtraat in de nieren
    
    
• transepitheliaal glucosetransport in cellen van de dunne darm, de proximale tubuli van de nieren en de speekselklierbuisjes vindt plaats door de gecoördineerde werking van
  • SGLT's die de glucose-instroom door het luminale membraan mogelijk maken,
  • en GLUT's die de glucose-uitstroom via het basolaterale membraan mogelijk maken.
    

Filtratie en de reabsorptie van glucose in de nier

• voor een gezonde volwassene wordt dagelijks ongeveer 180 g glucose door de glomerulus gefilterd
  • onder normale omstandigheden wordt bijna al deze glucose gereabsorbeerd en wordt minder dan 1% uitgescheiden in de urine
    
    
  • De reabsorptie van glucose in de tubuli is een meerstappenproces waarbij verschillende transportmechanismen betrokken zijn.
    • glucose wordt door de tubulus gefilterd en vervolgens via de tubulaire epitheelcellen door het basolaterale membraan naar het peritubulaire capillair getransporteerd. Onder optimale omstandigheden, wanneer de tubulaire glucosebelasting ongeveer 120 mg/min of minder is, is er geen glucoseverlies in de urine.
      • Wanneer de glucosebelasting echter ongeveer 220 mg/min (glucosedrempel) overschrijdt, begint er glucose in de urine te verschijnen.
        
        
    • De bloedglucosespiegel die nodig is voor een dergelijke tubulaire belasting omvat een reeks waarden bij mensen. Een onderzoek naar dit proces meldde dat de bloedglucoseconcentratie die nodig is om de tubulaire glucosedrempel te overschrijden tussen 130 en 300mg/dl lag (1)
      • Bovendien werd in het onderzoek een verband gevonden tussen leeftijd en een hogere drempelwaarde.
      • ongeveer 90% van de gefilterde glucose wordt gereabsorbeerd door de hoge absorptiecapaciteit van 2 natrium-glucose cotransporter (SGLT2) transporter in het geconvolueerde segment van de proximale tubulus.en de ongeveer 10% gefilterde glucose wordt gereabsorbeerd door de SGLT1-transporter in het rechte segment van de afdalende proximale tubulus.
        • als gevolg hiervan verschijnt er geen glucose in de urine
          
          
      • de de maximale renale capaciteit voor tubulaire reabsorptie (Tm) van glucose is groter in diermodellen met type 1- en type 2-diabetes
        • Mogensen et al. toonden bij mensen met type 1-diabetes aan dat de Tm voor glucose verhoogd is. Er zijn tegenstrijdige resultaten gerapporteerd bij patiënten met type 2-diabetes.
        • klinisch gezien is diabetes de meest voorkomende oorzaak van glycosurie
          • patiënten scheiden pas glucose uit in de urine wanneer de bloedglucoseconcentratie hoger is dan 180mg/dl, wat normaal gesproken niet gebeurt bij mensen zonder diabetes (3)
• bij transepitheliaal glucosetransport zijn de twee klassen glucosetransporteurs betrokken, SGLT's en glucosetransporteurs met een faciliterende diffusie (GLUT's)
  • renale glucosereabsorptie vindt voornamelijk plaats in het S1-segment van de proximale tubulus door de gecoördineerde werking van de SGLT2 en GLUT2 die zich respectievelijk in de luminale en basolaterale membranen bevinden
  • slechts een kleine resterende hoeveelheid glucose wordt gereabsorbeerd in het S3-segment, waar SGLT1 aanwezig is in het luminale membraan, samen met GLUT1 in het basolaterale membraan
  • de intestinale glucose-absorptie vindt voornamelijk plaats in het duodenum en in het eerste deel van het jejunum, waarbij SGLT1 en GLUT2 samen tot expressie komen.
    • in al deze processen, De SGLT's in het luminale membraan transporteren glucose van het lumen naar het intracellulaire medium, waar glucose zich ophoopt en een gradiënt genereert die het transport via de GLUT's in het basolaterale membraan van het cytoplasma naar het interstitium bevordert.

Referentie:

• Butterfield WJH, Keen H, Whichelow MJ. Renal glucose threshold variations with age. BMJ 1967;4:505-7.
• Mogensen CE. Maximum tubular reabsorpiton capacity for glucose and renal hemodynamics during rapid hypertonic glucose infusion in normal and diabetic subjects. Scan J Clin Lab Invest 1971;28:101-9.
• Kamran M, Peterson RG, Dominguez JH. Overexpression of GLUT2 gene in renal proximal tubules of diabetic Zucker rats. J Am Soc Nephol 1997;8:943-8.
• Wright EM. Renale Na-glucosetransporters. Am J Physiol Renal Physiol 2001;280:F10-F18.