Diabetes: Bedeutung der Niere für den Glukosehaushalt
Blutzuckerwerte und ihre Bedeutung bei Diabetes
Von enormer Wichtigkeit für ein erfolgreiches Diabetesmanagment ist die richtige Einstellung der Blutzuckerwerte (Glukosewerte). Generell unterscheidet man dabei drei Werte: Den Nüchternblutzucker (NBZ), den postprandialen Blutzucker (PBZ, Blutzuckerwert nach einer Mahlzeit) und den Langzeitblutzucker (HbA-Wert). Mit Hilfe der drei Werte dieser sogenannten Glukosetirade kann beim Typ 2 Diabetiker die Therapie-Wirksamkeit geprüft werden. Je mehr Glukose man im Blut findet, desto höher liegt auch der HbAWert (Hb = Hämoglobin).
Zur zentralen Funktion der Nieren zählt die Kontrolle des Flüssigkeitshaushaltes hinsichtlich Zusammensetzung und Volumen. Dazu filtern die Nieren Wasser, Natrium sowie andere Elektrolyte und resorbieren diese bei Bedarf zurück ins Blut oder scheiden überschüssige Mengen mit dem Urin aus. Weniger bekannt ist, dass die Niere darüber hinaus eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Glukosehomöostase spielt. Sie erfüllt drei Schlüsselfunktionen bei der Aufrechterhaltung des Blutzuckerspiegels:
- Glukoseproduktion: vor allem in der Nierenrinde
- Glukoseverwertung: für den eigenen Stoffwechsel, vor allem im Nierenmark
- Glukosefiltration und -resorption: Filtration der Plasmaglukose im Glomerulum, Resorption in den Tubuli aus der gefilterten Flüssigkeit
Die menschliche Niere produziert im Nüchternzustand etwa 25 Prozent der Glukose, die ins Plasma freigesetzt wird, und verbraucht etwa 20 Prozent der vom Körper aufgenommenen Glukose.
Rückresorption von Glukose in der Niere
Neben der Glukoneogenese ist die Niere auch verantwortlich für die Filtration und die Rückresorption großer Mengen an Glukose aus dem glomerulären Filtrat: Sie filtert üblicherweise 180 Gramm Glukose täglich und resorbiert diese aus dem Primärharn zurück in den Blutkreislauf. Die renale Rückresorption ist der zentrale Mechanismus, über den die filtrierte Glukose aktiv zurück ins Blut geführt und schließlich gespeichert wird. Der Urin ist bei Gesunden daher weitgehend glukosefrei. Erst bei sehr hohen Blutzuckerwerten von 180 bis 200 mg/dl wird die maximale Resorptionskapazität der Tubuli erreicht (= Transportmaximum der Glukose, Tm) und Glukose mit dem Urin ausgeschieden.
Verantwortlich für die tubulären Transportprozesse sind zwei Arten von Transportproteinen:
- Insulinunabhängige Natrium-Glukose-Cotransporter (Sodium-Glucose-Cotransporter, SGLT): SGLT-2 und SGLT-1 sind für den renalen Glukosetransport am wichtigsten.
- Transmembranäre Glukose-Transporter (GLUT)
Bedeutung von SGLT-2
Die Glukose-Rückresorption erfolgt im proximalen Tubulus der Niere über den Natrium-Glukose-Cotransporter SGLT, unterstützt durch den Glukose-Transporter (GLUT). Der wichtigste Natrium-Glukose-Cotransporter in der Niere ist SGLT-2. Das Protein ist in der S1- und S2-Region des proximalen Tubulus der Nieren lokalisiert und zeichnet für rund 90 Prozent der gesamten renalen Glukose-Rückresorption verantwortlich. Die restlichen zehn Prozent werden über das Protein SGLT-1 reabsorbiert, das sich im S3-Segment des proximalen renalen Tubulus befindet.
Fortgesetzte Glukoserückresorption trotz anhaltender Hyperglykämie
Auch bei diabetischer Stoffwechsellage wird weiterhin Glukose von den Nieren filtriert und trotz anhaltender Hyperglykämie rückresorbiert. Bei Menschen mit Typ 2 Diabetes ist dieser Mechanismus kontraproduktiv. Die Nieren von Typ 2 Diabetikern besitzen sogar eine gesteigerte Kapazität der Glukoserückresorption, was die pathophysiologischen Prozesse bei einer anhaltenden Hyperglykämie (= erhöhter Blutzuckerspiegel) sogar noch verstärkt. Die erhöhte Rückresorption ist auf die deutlich hochregulierte Expression von SGLT-2 zurückzuführen. Dies bietet einen Ansatz für neue antidiabetische Therapieoptionen.
Phlorizin – Prototyp der SGLT-InhibitorenPhlorizin ist ein Naturprodukt,
das auch im Apfelmost vorkommt und die Glukoseresorption durch Hemmung von SGLT-1 und SGLT-2 blockiert. Anhand dieses Stoffes konnte gezeigt werden, dass die Hemmung der renalen Glukoseresorption den Plasma-Glukosespiegel im diabetischen Tiermodell senken kann. Phlorizin hat eine geringe orale Verfügbarkeit, gilt aber als Prototyp für die Entwicklung von SGLT-2-Inhibitoren.