Glukoza w osoczu jest swobodnie filtrowana przez barierę kłębuszkową. U 70-kg dorosłego człowieka o współczynniku filtracji kłębuszkowej 120 mL – min-1 na 1,73 m2 i średnim całodobowym stężeniu glukozy w osoczu 120 mg/dL (6,7 mmol/L), ∼200 g glukozy jest codziennie przenoszone z krwiobiegu do przedmoczu. Gdyby nic innego się nie działo, masa wolnej glukozy w całym ciele (około 20 g w objętości dystrybucji 250 mL/kg) zostałaby opróżniona w czasie krótszym niż 3 godziny. Co zapobiega tej katastrofie jest, z jednej strony, praktycznie całkowita reabsorpcja glukozy na poziomie nerek i z drugiej strony, dokładnie dopasowane modulacji endogennego uwalniania glukozy (głównie przez wątrobę i ewentualnie również przez nerki).
Nerki jest dobrze zaprojektowany do wykonywania sprzężonej glukozy i reabsorpcji sodu. W segmencie S1/S2 kanalika proksymalnego, członek rodziny białek transmembranowych transportera glukozy sodu (SGLT), SGLT-2, kodowany w genie SLC5, ulega ekspresji na wysokim poziomie i transportuje przefiltrowaną glukozę i sód do cytoplazmy komórek kanalika. Poniżej segmentu S1/S2, wzdłuż segmentu S3 kanalika proksymalnego, inna izoforma SGLT – SGLT-1, ulegająca obfitej ekspresji w enterocycie, również dokonuje sprzężonego kotransportu sodu i glukozy. Na błonie podstawnej komórki kanalika, transporter glukozy z innej rodziny, GLUT-2, wpływa na przenoszenie wewnątrzkomórkowej glukozy do śródmiąższu poprzez ułatwiony proces transportu (za pośrednictwem Na+-K+-ATPazy).
Ostatnie szczegółowe badania fizjologiczne (1) w komórkach ludzkiej nerki zarodkowej (HEK293T) koekspresjonujących ludzkie SGLT-2 i SGLT-1 ustaliły, że w przeciwieństwie do długo utrzymywanego przekonania (2,3), te dwie izoformy mają podobne powinowactwo do glukozy (w zakresie 2-5 mmol/L), wysokie powinowactwo do sodu, ale różne sodowe:glukoza stechiometria (1:1 dla SGLT-2 i 2:1 z SGLT-1), i podobna elektrogenność. Proporcja reabsorpcji glukozy w nerkach in vivo spowodowana aktywnością każdego z tych dwóch transporterów jest złożoną funkcją ich rozmieszczenia anatomicznego in-series, ich zróżnicowanego stosunku sprzężenia sodu, liczby kopii i szybkości obrotu białek.
Kinetyka in vivo nerkowej obsługi glukozy jest schematycznie przedstawiona na ryc. 1. W miarę wzrostu stężenia glukozy w osoczu i szybkości filtracji glukozy, reabsorpcja wzrasta liniowo do maksimum (TmG) przy rozłożonym progu stężenia glukozy w osoczu (tradycyjnie 180 mg/dl), po którym wydalanie zaczyna liniowo wzrastać. Symulacja na rycinie 1 przedstawia efekt obniżenia TmG o 30%: przesunięcie krzywej wydalania w lewo przewiduje znaczną glikozurię – do 30 g na dobę – w przedziale stężeń glukozy 150-130 mg/dl. Przy zmniejszeniu TmG o 50%, glikozuria pojawiłaby się przy stężeniu glukozy w osoczu 90 mg/dl i wzrosłaby do 80 g na dobę przy stężeniu glukozy w osoczu 150 mg/dl, tj. w zakresie normoglikemii.