Plasman glukoosi suodattuu vapaasti glomerulaarisen esteen läpi. 70-kiloisella aikuisella, jonka glomerulussuodatusnopeus on 120 ml – min-1 / 1,73 m2 ja keskimääräinen, ympäri vuorokauden vallitseva plasman glukoosipitoisuus 120 mg/dl (6,7 mmol/l), verenkierrosta siirtyy päivittäin ∼200 g glukoosia preuriiniin. Jos mitään muuta ei tapahtuisi, koko kehon vapaan glukoosin massa (noin 20 g jakautumistilavuudessa 250 ml/kg) tyhjenisi alle 3 tunnissa. Tämän katastrofin estää yhtäältä lähes täydellinen glukoosin takaisinimeytyminen munuaisten tasolla ja toisaalta endogeenisen glukoosin vapautumisen täsmällisesti sovitettu modulointi (pääasiassa maksan ja mahdollisesti myös munuaisten itsensä toimesta).
Munuaiset on hyvin suunniteltu suorittamaan glukoosin ja natriumin takaisinimeytymistä yhdessä. Proksimaalisen tubuluksen S1/S2-segmentissä transmembraaniproteiinien natriumglukoosikuljettajien (SGLT) perheen jäsen, SLC5-geenissä koodattu SGLT-2-geeni, ekspressoituu korkealla tasolla ja kuljettaa suodatettua glukoosia ja natriumia tubulussolujen sytoplasmaan. S1/S2-segmentin alapuolella proksimaalisen tubuluksen S3-segmenttiä pitkin toinen SGLT-isomuoto – SGLT-1, joka ilmentyy runsaasti enterosyytissä – suorittaa myös natriumin ja glukoosin kytkettyä yhteiskuljetusta. Tubulussolun basolateraalisella kalvolla eri perheeseen kuuluva glukoosikuljettaja GLUT-2 vaikuttaa solunsisäisen glukoosin siirtymiseen interstitiumiin helpotetulla kuljetusprosessilla (Na+-K+-ATPaasin välityksellä).
Viimeaikaiset yksityiskohtaiset fysiologiset tutkimukset (1) ihmisen alkiomunuaisen (HEK293T) soluilla, joissa rinnakkaispressoidaan ihmisen SGLT-2:ta ja SGLT-1:tä, ovat osoittaneet, että vastoin pitkään vallalla ollutta uskomusta (2,3) näillä kahdella isoformilla on samanlainen affiniteetti glukoosiin (alueella 2-5 mmol/L), suuri affiniteetti natriumiin, mutta erilainen natrium:glukoosin stoikiometria (1:1 SGLT-2:lla ja 2:1 SGLT-1:llä) ja samanlainen sähköisyys. Kummankin transportterin aktiivisuudesta johtuva osuus in vivo munuaisten glukoosin takaisinimeytymisestä on monimutkainen funktio, joka riippuu niiden anatomisesta sijoittelusta sarjassa, niiden erilaisesta natriumin kytkeytymissuhteesta, kopioluvusta ja proteiinien vaihtumisnopeudesta.
Munuaisten glukoosinkäsittelyn in vivo kinetiikka on esitetty kaavamaisesti kuvassa 1. Kuva 1. Munuaisten glukoosinkäsittelyn in vivo kinetiikka. Plasman glukoosipitoisuuksien ja glukoosin suodatusnopeuden kasvaessa reabsorptio nousee lineaarisesti maksimiinsa (TmG) plasman glukoosikynnyksen levitessä (perinteisesti 180 mg/dl), minkä jälkeen erittyminen alkaa lineaarisesti kasvaa. Kuvassa 1 esitetyssä simulaatiossa näkyy TmG:n alentamisen vaikutus 30 %:lla: erittymiskäyrän siirtyminen vasemmalle ennustaa merkittävää glykosuriaa – jopa 30 g vuorokaudessa – glukoosipitoisuuden ollessa 150-130 mg/dl. Kun TmG:tä alennetaan 50 %, glykosuria ilmaantuisi plasman glukoosipitoisuuden ollessa 90 mg/dl ja nousisi 80 g:aan vuorokaudessa plasman glukoosipitoisuuden ollessa 150 mg/dl, eli normoglykeemisellä alueella.