Plasmaglucose wordt vrij gefilterd door de glomerulaire barrière. Bij een volwassene van 70 kg met een glomerulaire filtratiesnelheid van 120 mL – min-1 per 1,73 m2 en een gemiddelde plasmaglucoseconcentratie van 120 mg/dL (6,7 mmol/L) rond de klok, wordt dagelijks ∼200 g glucose uit de bloedbaan in de voorurine overgedragen. Als er niets anders zou gebeuren, zou de massa vrije glucose van het hele lichaam (ongeveer 20 g in een distributievolume van 250 ml/kg) in minder dan 3 uur worden geledigd. Wat deze catastrofe voorkomt is enerzijds een vrijwel volledige glucose reabsorptie ter hoogte van de nier en anderzijds een nauwkeurig afgestemde modulatie van de endogene glucose afgifte (hoofdzakelijk door de lever en mogelijk ook door de nier zelf).
De nier is goed geconstrueerd om gekoppelde glucose en natrium reabsorptie uit te voeren. In het S1/S2-segment van de proximale tubulus komt een lid van de familie van transmembraaneiwitten, de natriumglucosetransporter (SGLT), SGLT-2, gecodeerd in het SLC5-gen, in hoge mate tot expressie en cotransporteert gefilterde glucose en natrium naar het cytoplasma van de tubulaire cel. Stroomafwaarts van het S1/S2-segment langs het S3-segment van de proximale tubulus voert een andere SGLT-isovorm – SGLT-1, die overvloedig tot expressie komt in de enterocyt – eveneens gekoppeld natrium-glucose cotransport uit. Op het basolaterale membraan van de tubulaire cel zorgt een glucosetransporter van een andere familie, GLUT-2, voor de overdracht van intracellulaire glucose naar het interstitium door een vergemakkelijkt transportproces (via Na+-K+-ATPase).
Nieuwe gedetailleerde fysiologische studies (1) in menselijke embryonale niercellen (HEK293T) waarin menselijke SGLT-2 en SGLT-1 coëxpressief zijn, hebben aangetoond dat, in tegenstelling tot wat lange tijd werd gedacht (2,3), de twee isovormen een vergelijkbare affiniteit voor glucose hebben (in het 2-5 mmol/L bereik), een hoge affiniteit voor natrium, maar een verschillende natrium:glucose stoichiometrie (1:1 voor SGLT-2 en 2:1 bij SGLT-1), en vergelijkbare elektrogeniciteit. Het aandeel van de in vivo renale glucosereabsorptie dat te wijten is aan de activiteit van elk van de twee transporters is een complexe functie van hun anatomische rangschikking in serie, hun differentiële natriumkoppelingsverhouding, hun kopiegetal en hun eiwitomloopsnelheid.
De in vivo kinetiek van de renale glucoseverwerking wordt schematisch weergegeven in Fig. 1. Naarmate de plasmaglucoseconcentratie en de glucosefiltratiesnelheid toenemen, stijgt de reabsorptie lineair tot haar maximum (TmG) bij een gespleten plasmaglucosegrens (traditioneel 180 mg/dL), waarna de excretie lineair begint toe te nemen. De simulatie in Fig. 1 toont het effect van een verlaging van TmG met 30%: de verschuiving naar links in de excretiecurve voorspelt significante glycosurie – tot 30 g per dag – binnen een glucoseconcentratie-interval van 150-130 mg/dL. Met een vermindering van 50% in TmG zou glycosurie optreden bij een plasmaglucosegehalte van 90 mg/dL en stijgen tot 80 g per dag bij een plasmaglucosegehalte van 150 mg/dL, d.w.z. binnen het normoglycemische bereik.