Unraveling the link between carotid body, insulin and dopamine.

Abstract

Os corpos carotídeos são quimiorreceptores periféricos que respondem à hipóxia com um aumento da sua actividade quimiosensorial no nervo do seio carotídeo (CSN), desencadeando mecanismos de hiperventilação e activando o sistema simpático-adrenal. A actividade do CSN está integrada no núcleo do tracto solitário, induzindo uma variedade de reflexos respiratórios através do aumento da actividade do ramo simpático do sistema nervoso autónomo. As células quimiorreceptoras contêm vários neurotransmissores como as catecolaminas dopamina e norepinefrina, serotonina, acetilcolina, neuropéptidos, adenosina e adenosina trifosfato. Todas estas substâncias conseguem modificar, inibir ou estimular a actividade do CSN. Além disso, actualmente surgiram evidências que as células quimiorreceptoras do corpo carotídeo conseguem identificar baixos niveis de glicose, participando também numa resposta neuroendócrina importante na hiperinsulinemia. A hiperinsulinemia consegue despoletar uma sobre-actividade simpático-adrenal no corpo carotídeo, podendo assim contribuir para o desenvolvimento de insulino-resistência que está presente em doenças como a síndrome metabólica. A insulina actua nos seus receptores nas células quimiorreceptoras do corpo carotídeo, levando a um aumento do cálcio intracelular com consequente libertação de catecolaminas, como a dopamina. Consistente com estes resultados, uma abolição funcional do corpo carotídeo consegue restaurar a sensibilidade à insulina e manter a homeostasia da glicose, afectando de forma positiva as vias de sinalização da insulina no tecido adiposo visceral e no fígado. Assim, o corpo carotídeo pode ser um alvo terapêutico no tratamento de inúmeras doenças mediadas por activação simpática.

The carotid bodies (CB) are peripheral chemoreceptors that respond to hypoxia by increasing chemosensory activity in the carotid sinus nerve (CSN), activating mechanisms of hyperventilation and of the sympathoadrenal system. The CSN activity is integrated in the solitary tract nucleus to induce a myriad of respiratory reflexes via an increase in the activity of the sympathetic branch of the autonomic nervous system (SNS). The chemoreceptor cells, also known as glomus or type I cells, are the main cellular constituent of the CB and contain several classical neurotransmitters including the catecholamines dopamine and norepinephrine, serotonin, acetylcholine, neuropeptides, adenosine and adenosine triphosphate. All these substances are capable of modifying, inhibiting or stimulating CSN activity. Besides this role there is emerging evidence that the carotid body chemoreceptors can sense low blood glucose and play an important role in neuroendocrine responses to hyperinsulinemia. Hyperinsulinemia triggers sympathoadrenal overactivity via the carotid chemoreceptor and perhaps contributes to the development of insulin resistance that is typically associated with the metabolic syndrome. Insulin binds to its receptors present in the carotid body chemoreceptor cells eliciting an increase in intracellular calcium and the release of neurotransmitters, such as dopamine. Consistent with these findings, functional abolition of CB activity was shown to restore insulin sensitivity and glucose homeostasis by positively affecting insulin signaling pathways in visceral adipose tissue and liver. Thus, the carotid body could be a therapeutic target for the treatment of a myriad of sympathetically mediated diseases.