Glucose und andere organische Stoffe wie Fructose, Galactose, Bicarbonat (HCO3-) und Aminosäuren werden aufgrund ihrer geringen Größe im Glomerulus frei filtriert. Da der Körper stark auf diese Stoffe angewiesen ist, werden sie fast vollständig rückresorbiert. Größtenteils werden diese Stoffe bereits im proximalen Tubulus resorbiert.
Proximaler Tubulus
Glucose wird zu 100% rückresorbiert. Dies geschieht bereits zu 98% im proximalen Tubulus. Glucose muss gegen einen Konzentrationsgradienten in die Zelle transportiert werden, da in den Tubulusepithelzellen der Nieren Glucose frühproximal in einer 70-fach und spätproximal in einer 4900-fach höheren Konzentration vorliegt. Um die Glucose gegen diesen Konzentrationsgradienten zu transportieren, wird der elektrochemische Natriumgradient genutzt und Glucose im Symport mit Natrium resorbiert.
Im frühproximalen Tubulus wird die Glucose über den SGLT2 („sodium-glucose linked transporter 2“) in die Tubuluszelle resorbiert und basolateral über den GLUT2 („Glucosetransporter 2“) ins Blut aufgenommen. Spätproximal gelangt Glucose im Symport mit 2 Na+-Ionen über SGLT1 in die Tubuluszelle. Basolateral diffundiert die Glucose über den GLUT1 ins Blut.
In den spätproximalen Tubuluszellen liegt eine höhere intrazelluläre Glucosekonzentration vor, daher sind 2 Natrium-Ionen notwendig, um die Glucose in die Zellen zu transportieren. In den frühproximalen Tubuluszellen ist die Glucosekonzentration geringer, daher genügt ein Natrium-Ion für den Transport von Glucose in die Tubuluszellen.
Glucose als Schwellensubstanz:
Glucose wird auch bei steigenden Glucosekonzentrationen zunächst vollständig resorbiert. Bei pathologisch erhöhten Plasmaglucosekonzentrationen wird Glucose jedoch vermehrt mit dem Urin ausgeschieden. Dies liegt daran, dass die tubulären Glucosetransporter ein Transportmaximum bei ca. 1,8-2 g/l haben. Bei zu hohen Blutglucosekonzentrationen, z. B. aufgrund eines Diabetes mellitus, wird ein Teil der Glucose aufgrund des Transportmaximums nicht mehr resorbiert und mit dem Urin ausgeschieden (Glucosurie). Gleichzeitig kommt es zu einer osmotischen Diurese, da hohe Glucosekonzentrationen Wasser binden und somit die Wasserresorption im Sammelrohr vermindern. Die Urinausscheidung ist daher erhöht (Polyurie). Das Transportmaximum ist bei einer Blutglucosekonzentration von ca. 150-200 mg/dl erreicht („Nierenschwelle“), da ab dieser Blutglucosekonzentration mehr Glucose filtriert wird, als über die Nieren resorbiert werden kann.
Bei ca. 20-40% der Diabetiker:innen besteht eine diabetische Nephropathie (diabetische Nierenschädigung):
Aufgrund einer erhöhten Glucose Blutkonzentration kommt es durch den Na+/Glucose Symport zu einer erhöhten Glucose und Na+-Resorption im proximalen Tubulus. Dadurch kommt es zu einer erniedrigten Na+-Konzentration an der Macula densa, wodurch es über den tubuloglomerulären Feedbackmechanismus zu einem erhöhten glomerulären Kapillardruck und damit einer pathologisch erhöhten GFR (Hyperfiltration) kommt. Durch die erhöhte GFR wird vermehrt Albumin filtriert (Mikroalbuminurie). Ein langfristig erhöhter Kapillardruck führt zu einer zunehmenden Schädigung der Basalmembran, wodurch die Permeabilität steigt und vermehrt Albumin filtriert wird (Makroalbuminurie). Dies kann schließlich zum Nierenversagen führen.
