Inhalt
- Filtern des Blutes in den Nephronen
- Glukosefiltration im Glomerulus
- Glukoserückresorption in den Nieren
- Natriumabhängige Glucose-Cotransporter
- Glukosetransporter: GLUT2
Wenn die Nieren Blut filtern, um Abfallprodukte zu entfernen, leiten sie das Blut zunächst durch eine Membran, die große Moleküle wie Proteine entfernt, aber Abfallprodukte, Salze, Wassermoleküle, Aminosäuren und Zucker wie Glucose durchlässt. Damit wertvolle Moleküle wie Glukose und Aminosäuren nicht zusammen mit den Abfallprodukten ausgeschieden werden, muss die Niere sie wieder aufnehmen. Die Glukoserückresorption findet im proximalen Tubulus statt.
Filtern des Blutes in den Nephronen
Das Blut fließt durch die Nierenarterie in die Niere, die sich verzweigt und in kleinere Gefäße unterteilt, um die Nephrone mit Blut zu versorgen. Die Nephrone sind die funktionellen Einheiten der Niere, die die eigentliche Filtration und Reabsorption durchführen. es gibt ungefähr eine Million von ihnen in jeder erwachsenen menschlichen Niere. Jedes Nephron besteht aus einem Netzwerk von Kapillaren, in denen Filtration und Reabsorption stattfinden.
Glukosefiltration im Glomerulus
Das Blut fließt durch eine Kapillarkugel namens Glomerulus. Hier bewirkt der Blutdruck, dass Wasser, gelöste Salze und kleine Moleküle wie Abfallprodukte, Aminosäuren und Glucose durch die Kapillarenwände in eine Struktur namens Bowmans-Kapsel gelangen, die den Glomerulus umgibt. Dieser erste Schritt entfernt Abfallprodukte aus dem Blut und verhindert den Verlust von Zellen wie roten Blutkörperchen oder Proteinen, entfernt aber auch wertvolle Moleküle wie Glukose aus der Blutbahn. Die Entfernung notwendiger gelöster Stoffe führt zum nächsten Schritt im Filtrationsprozess: zur Reabsorption.
Glukoserückresorption in den Nieren
Der röhrenförmige Teil des Nephrons besteht aus dem proximalen Tubulus, der Henle-Schleife und dem distalen Tubulus. Distale Tubuli und proximale Tubuli erfüllen entgegengesetzte Funktionen. Während der proximale Tubulus gelöste Stoffe wieder in die Blutversorgung aufnimmt, scheidet der distale Tubulus gelöste Abfallstoffe aus, die im Urin ausgeschieden werden. Die Glukosereabsorption findet im proximalen Tubulus des Nephrons statt, einem Tubus, der aus der Bowmans-Kapsel herausführt. Die Zellen, die den proximalen Tubulus auskleiden, nehmen wertvolle Moleküle, einschließlich Glukose, wieder auf. Der Mechanismus der Reabsorption ist für verschiedene Moleküle und gelöste Stoffe unterschiedlich. Bei Glukose sind zwei Prozesse beteiligt: Der Prozess, bei dem Glukose über die apikale Membran der Zelle resorbiert wird, dh die Membran der Zelle, die zum proximalen Tubulus zeigt, und der Mechanismus, bei dem die Glukose über die gegenüberliegende Membran von die Zelle in den Blutkreislauf.
Natriumabhängige Glucose-Cotransporter
In die apikale Membran der Zellen, die den proximalen Tubulus auskleiden, sind Proteine eingebettet, die wie winzige Molekularpumpen Natriumionen und Kaliumionen aus der Zelle treiben und dabei gespeicherte Zellenergie verbrauchen. Diese Pumpwirkung stellt sicher, dass die Konzentration von Natriumionen im proximalen Tubulus viel höher ist als in der Zelle, wie das Pumpen von Wasser zu einem Speichertank auf einem Hügel, damit es beim Zurückfließen arbeiten kann.
In Wasser gelöste Stoffe diffundieren von Natur aus aus Bereichen mit hoher bis niedriger Konzentration, wodurch die Natriumionen in die Zelle zurückfließen. Die Zelle nutzt diesen Konzentrationsgradienten unter Verwendung eines Proteins, das als natriumabhängiger Glucose-Cotransporter 2 (SGLT2) bezeichnet wird und den membranübergreifenden Transport eines Natriumions mit dem Transport eines Glucosemoleküls koppelt. Das SGLT2 ähnelt im Wesentlichen einer Glukosepumpe, die von Natriumionen angetrieben wird, die versuchen, in die Zelle zurückzukehren.
Glukosetransporter: GLUT2
Sobald sich die Glukose in der Zelle befindet, ist es ein einfacher Vorgang, sie in den Blutkreislauf zurückzuführen. Proteine, die als Glukosetransporter oder GLUT2 bezeichnet werden, sind in der Zellmembran neben dem Blutstrom eingebettet und befördern die Glukose über die Membran zurück in das Blut. Normalerweise ist die Glukose in der Zelle konzentrierter, sodass die Zelle für dieses letzte Stadium keine Energie aufwenden muss. Das GLUT2 spielt eine weitgehend passive Rolle wie eine Drehtür, durch die die ausgehenden Glukosemoleküle hindurchrutschen. Bei Menschen mit Hyperglykämie oder hohem Blutzucker kann nicht die gesamte Glukose resorbiert werden. Die überschüssige Glucose muss vom distalen Tubulus abgesondert und in den Urin geleitet werden.