Glucoza plasmatică este filtrată liber prin bariera glomerulară. La un adult de 70 kg cu o rată de filtrare glomerulară de 120 ml – min-1 pe 1,73 m2 și o concentrație plasmatică medie de glucoză în jurul valorii de 120 mg/dL (6,7 mmol/L), ∼200 g de glucoză sunt transferate zilnic din fluxul sanguin în preurină. Dacă nu s-ar întâmpla nimic altceva, masa întregului corp de glucoză liberă (aproximativ 20 g într-un volum de distribuție de 250 ml/kg) ar fi golită în mai puțin de 3 h. Ceea ce previne această catastrofă este, pe de o parte, reabsorbția practic completă a glucozei la nivelul rinichiului și, pe de altă parte, o modulare precis adaptată a eliberării endogene de glucoză (în principal de către ficat și posibil și de către rinichi însuși).
Rinichiul este bine proiectat pentru a efectua reabsorbția cuplată a glucozei și a sodiului. În segmentul S1/S2 al tubului proximal, un membru al familiei de proteine transmembranare transportoare de sodiu și glucoză (SGLT), SGLT-2 – codificat în gena SLC5 – este exprimat la niveluri ridicate și co-transportă glucoza filtrată și sodiul în citoplasma celulelor tubulare. În aval de segmentul S1/S2, de-a lungul segmentului S3 al tubului proximal, o altă izoformă SGLT – SGLT-1, exprimată din abundență în enterocite – realizează, de asemenea, cotransportul cuplat sodiu-glucoză. La nivelul membranei bazolaterale a celulei tubulare, un transportor de glucoză dintr-o familie diferită, GLUT-2, afectează transferul glucozei intracelulare către interstițiu printr-un proces de transport facilitat (prin intermediul Na+-K+-ATPază).
Studii fiziologice detaliate recente (1) în celule de rinichi embrionar uman (HEK293T) care coexprimă SGLT-2 și SGLT-1 umane au stabilit că, contrar unei credințe susținute de mult timp (2,3), cele două izoforme au afinitate similară pentru glucoză (în intervalul 2-5 mmol/L), afinitate mare pentru sodiu, dar sodiu diferit:stoichiometrie diferită pentru glucoză (1:1 pentru SGLT-2 și 2:1 pentru SGLT-1) și electrogenitate similară. Proporția de reabsorbție renală in vivo a glucozei datorată activității fiecăruia dintre cei doi transportatori este o funcție complexă a aranjamentului lor anatomic în serie, a raportului lor diferențial de cuplare a sodiului, a numărului de copii și a ratei de reînnoire a proteinelor.
Cinetica in vivo a manipulării renale a glucozei este reprezentată schematic în Fig. 1. Pe măsură ce concentrațiile plasmatice de glucoză și ratele de filtrare a glucozei cresc, reabsorbția crește liniar până la maximul său (TmG) la un prag de glucoză plasmatică evazată (în mod tradițional, 180 mg/dL), după care excreția începe să crească liniar. Simularea din Fig. 1 arată efectul scăderii TmG cu 30%: deplasarea spre stânga a curbei de excreție prezice o glicozurie semnificativă – până la 30 g zilnic – într-un interval de concentrație a glucozei de 150-130 mg/dL. Cu o reducere de 50% a TmG, glicozuria ar apărea la un nivel de glucoză plasmatică de 90 mg/dL și ar crește la 80 g pe zi la o glicemie plasmatică de 150 mg/dL, adică în intervalul normoglicemic.