Plasmaglukos filtreras fritt genom den glomerulära barriären. Hos en vuxen på 70 kg med en glomerulär filtrationshastighet på 120 ml – min-1 per 1,73 m2 och en genomsnittlig plasmaglukoskoncentration dygnet runt på 120 mg/dL (6,7 mmol/L) överförs dagligen ∼200 g glukos från blodomloppet till preurinen. Om inget annat hände skulle hela kroppens massa av fri glukos (cirka 20 g i en distributionsvolym på 250 mL/kg) tömmas på mindre än 3 timmar. Det som förhindrar denna katastrof är å ena sidan en praktiskt taget fullständig glukosreabsorption på njurnivå och å andra sidan en exakt anpassad modulering av den endogena glukosfrisättningen (huvudsakligen av levern och möjligen även av själva njurarna).
Njurarna är väl konstruerade för att utföra en kopplad glukos- och natriumreabsorption. I S1/S2-segmentet av den proximala tubulären uttrycks en medlem av transmembranproteinfamiljen Sodium Glucose Transporter (SGLT), SGLT-2, som kodas i SLC5-genen, i höga nivåer och samtransporterar filtrerad glukos och natrium in i den tubulära cellens cytoplasma. Nedströms S1/S2-segmentet längs S3-segmentet i den proximala tubulären utför en annan SGLT-isoform – SGLT-1, som uttrycks rikligt i enterocyten – också en kopplad kotransport av natrium och glukos. Vid den tubulära cellens basolaterala membran påverkar en glukostransportör av en annan familj, GLUT-2, överföringen av intracellulär glukos till interstitium genom en förenklad transportprocess (via Na+-K+-ATPas).
Nya detaljerade fysiologiska studier (1) i humana embryonala njurceller (HEK293T) som samtidigt uttrycker humana SGLT-2 och SGLT-1 har fastställt att de två isoformerna, i motsats till vad man länge har trott (2,3), har liknande affinitet för glukos (i intervallet 2-5 mmol/L), hög affinitet för natrium men olika natrium:glukosstoikometri (1:1 för SGLT-2 och 2:1 för SGLT-1) och liknande elektrogenitet. Andelen av den renala glukosreabsorptionen in vivo som beror på aktiviteten hos var och en av de två transportörerna är en komplex funktion av deras anatomiska arrangemang i serien, deras differentiella natriumkopplingskvot, kopieringsantal och proteinomsättningshastighet.
Kinetiken in vivo för renal glukoshantering visas schematiskt i fig. 1. När plasmaglukoskoncentrationerna och glukosfiltrationshastigheten ökar, stiger reabsorptionen linjärt till sitt maximum (TmG) vid en utspridd tröskel för plasmaglukos (traditionellt 180 mg/dL), varefter utsöndringen linjärt börjar öka. Simuleringen i fig. 1 visar effekten av att sänka TmG med 30 %: den vänstervridna förskjutningen i utsöndringskurvan förutsäger betydande glykosuri – upp till 30 g dagligen – inom ett glukoskoncentrationsintervall på 150-130 mg/dL. Med en 50-procentig minskning av TmG skulle glykosuri uppstå vid en plasmaglukosnivå på 90 mg/dL och stiga till 80 g per dag vid en plasmaglukosnivå på 150 mg/dL, dvs. inom det normoglykemiska intervallet.