Plasmaglukose filtreres frit gennem den glomerulære barriere. Hos en voksen på 70 kg med en glomerulær filtrationshastighed på 120 mL – min-1 pr. 1,73 m2 og en gennemsnitlig, døgnet rundt plasmaglukosekoncentration på 120 mg/dL (6,7 mmol/L), overføres der dagligt ∼200 g glukose fra blodbanen til præurinen. Hvis der ikke skete andet, ville hele kroppens masse af frit glukose (ca. 20 g i et fordelingsvolumen på 250 mL/kg) blive tømt ud på mindre end 3 timer. Det, der forhindrer denne katastrofe, er på den ene side en næsten fuldstændig glukose-reabsorption på nyreniveau og på den anden side en præcist afpasset modulering af den endogene glukosefrigivelse (hovedsagelig af leveren og muligvis også af selve nyren).
Nyren er velkonstrueret til at udføre koblet glukose- og natrium-reabsorption. I S1/S2-segmentet af den proximale tubulus udtrykkes et medlem af natriumglukosetransportørfamilien (SGLT) af transmembranproteiner, SGLT-2 – kodet i SLC5-genet – i høje niveauer og kotransporterer filtreret glukose og natrium ind i det tubulære cellecytoplasma. Nedstrøms S1/S2-segmentet langs S3-segmentet i den proximale tubulus udfører en anden SGLT-isoform – SGLT-1, der er hyppigt udtrykt i enterocytten – også koblet natrium-glukose-kotransport. På den basolaterale membran i den tubulære celle påvirker en glukosetransportør af en anden familie, GLUT-2, overførslen af intracellulær glukose til interstitium ved hjælp af en faciliteret transportproces (via Na+-K+-ATPase).
Den seneste detaljerede fysiologiske undersøgelser (1) i humane embryonale nyreceller (HEK293T), der samudtrykker humane SGLT-2 og SGLT-1, har fastslået, at de to isoformer i modsætning til en gammel opfattelse (2,3) har samme affinitet for glukose (i intervallet 2-5 mmol/L), høj affinitet for natrium, men forskellig natrium:glukose-støkiometri (1:1 for SGLT-2 og 2:1 med SGLT-1) og lignende elektrogenicitet. Andelen af in vivo renal glukosereabsorption, der skyldes aktiviteten af hver af de to transportører, er en kompleks funktion af deres anatomiske placering i serien, deres differentielle natriumkoblingsforhold, kopiantal og proteinomsætningshastighed.
Den in vivo kinetik af renal glukosehåndtering er skematisk afbildet i fig. 1. Efterhånden som plasmaglukosekoncentrationerne og glukosefiltreringshastighederne stiger, stiger reabsorptionen lineært til sit maksimum (TmG) ved en spredt plasmaglukosetærskel (traditionelt 180 mg/dL), hvorefter udskillelsen begynder at stige lineært. Simuleringen i fig. 1 viser virkningen af at sænke TmG med 30 %: det venstreorienterede skift i udskillelseskurven forudsiger en betydelig glykosuri – op til 30 g dagligt – inden for et glukosekoncentrationsinterval på 150-130 mg/dL. Ved en reduktion af TmG på 50 % ville glykosuri opstå ved et plasmaglukoseindhold på 90 mg/dL og stige til 80 g pr. dag ved et plasmaglukoseindhold på 150 mg/dL, dvs. inden for det normoglykæmiske område.