Rückresorption aus dem proximalen Tubulus
Die Rückresorption betrifft die gesamte Glukose des Filtrats, bis zu 70 Prozent des Wassers und Natriums (der Rest wird im distalen Tubulus resorbiert), die meisten Kalium- und Chloridionen, einen Teil der Harnsäure, 40 Prozent des Harnstoffs und wenig oder gar kein Sulfat. Von den gesamten Feststoffen werden 75 Prozent im proximalen Tubulus rückresorbiert. Der erste Teil des Tubulus absorbiert Aminosäuren, Glukose, Laktat und Phosphat; die gesamte Faltung absorbiert Natrium, Kalium, Kalzium und Chlorid und säuert durch die Entfernung von Bikarbonat die Flüssigkeit leicht an.
Der Tubulus hat nur eine bestimmte Kapazität zur Rückresorption. Normalerweise wird also die gesamte Glukose, die im Filtrat ankommt, absorbiert; wenn jedoch die Plasmaglukose auf einen ausreichend hohen Wert ansteigt, gelangt die Glukose schneller zu den Tubuluszellen, als sie absorbiert werden kann – ein Zustand, der bei Diabetes auftritt. Mit anderen Worten: Es gibt eine kritische Abgaberate, die durch die Plasmakonzentration und die Filtrationsrate bestimmt wird, sowie eine maximale Rückresorptionskapazität für jede Substanz im Filtrat. Die tubuläre Rückresorptionsrate hat einen oberen Maximalwert, der für jede Substanz konstant ist. Wenn also der Plasmaspiegel ausreichend ansteigt, wird der gesamte Überschuss der Substanz mit dem Urin ausgeschieden; dies gilt sogar für Glukose, die unter normalen Bedingungen vollständig rückresorbiert wird. Bei Phosphat hingegen ist der obere Maximalwert viel niedriger, so dass normalerweise immer etwas Phosphat im Urin vorhanden ist. Die proximale tubuläre Rückresorption von Phosphat hängt auch vom Phosphatgehalt des Filtrats ab und wird durch Parathormon beeinflusst. Phosphat konkurriert mit Glukose um die Rückresorption, und seine Rückresorption wird durch Parathormon und Vitamin D verringert und durch eine hohe Phosphatzufuhr mit der Nahrung zumindest zeitweise erhöht. Auch die Aminosäuren haben ihre eigenen Höchstwerte für die tubuläre Rückresorption, die jedoch hoch genug sind, um sicherzustellen, dass sie unter normalen Bedingungen vollständig rückresorbiert werden; bei bestimmten seltenen Erbkrankheiten wie der Cystinurie, bei der es zu einer übermäßigen Ausscheidung von Cystin kommt, ist ihre Rückresorption reduziert.
Die Rückresorption von etwa 70 Prozent der Natriumionen im Filtrat bedeutet, dass ein ähnlicher Wert an Wasser im Filtrat diese Ionen als Vehikel begleiten muss, um einen steigenden osmotischen Gradienten zu verhindern (d. h., um eine steigende Differenz in der Konzentration der Natriumlösung innerhalb und außerhalb des Tubulus zu verhindern). Die für die Rückresorption von Natrium in das Blut erforderliche Energie verbraucht 80 Prozent des von der Niere verbrauchten Sauerstoffs und macht ein Achtel des Sauerstoffverbrauchs eines Menschen in Ruhe aus. Es gibt keine Hinweise auf einen aktiven Wassertransport, und die große Menge an Wasserrückresorption erfolgt passiv als Reaktion auf die Bewegung von Natrium. Da Natrium quantitativ der wichtigste osmotisch aktive gelöste Stoff ist, besteht der Gesamteffekt darin, dass die im Tubuluslumen verbleibende Flüssigkeit, auch wenn ihr Volumen stark reduziert ist, in etwa isosmotisch mit dem ursprünglichen glomerulären Filtrat bleibt.
Die aktive Rückresorption von Natrium (ein positiv geladenes Ion) in das Blut lässt die im proximalen Tubulus verbleibende Flüssigkeit elektronegativ gegenüber den peritubulären Flüssigkeiten. Dies stellt eine treibende Kraft für den reabsorptiven Transport negativ geladener Ionen wie Chlorid, Bikarbonat und organischer gelöster Stoffe dar. Die Rückresorption neutraler Moleküle wie Harnstoff in das Blut wird ebenfalls durch den aktiven Natriumtransport angetrieben. Da das Tubulusepithel jedoch für Harnstoff und Kreatinin weniger durchlässig ist als für Wasser oder Chlorid, führt die freie passive Bewegung von Wasser aus dem Tubuluslumen zu einem Anstieg der luminalen Harnstoffkonzentration (d. h. über die Konzentration im ursprünglichen Filtrat mit Plasma). Infolgedessen wird ein geringerer Anteil des filtrierten Harnstoffs oder Kreatinins als Natrium oder Wasser in das Blut rückresorbiert, was dazu führt, dass eine beträchtliche Menge mit dem Urin ausgeschieden wird.