Sarcolema: concepto, características, estructura, función
¿Qué es el sarcolema?
El sarcolema, también llamado miolema, es la membrana plasmática que conforma las células o fibras musculares de los tejidos contráctiles de los animales. Dichas fibras tienen la capacidad de contraerse frente a estímulos eléctricos específicos, es decir, pueden reducir su longitud, generando una fuerza mecánica que permite el desplazamiento de las articulaciones, el movimiento y la deambulación de los animales.
Las células musculares son células de gran longitud (especialmente las estriadas); se trata de células nucleadas que poseen todos los orgánulos internos característicos de los organismos eucariotas: mitocondrias, retículo endoplásmico y complejo de Golgi, lisosomas, peroxisomas, etc.
No obstante, a diferencia de las células pertenecientes a otros tejidos, los componentes de las células de los tejidos musculares reciben nombres específicos, que ayudan a distinguirlos entre los de otras células no contráctiles.
Así, su membrana plasmática se conoce como sarcolema, su citosol como sarcoplasma, su retículo endoplásmico como retículo sarcoplásmico y sus mitocondrias como sarcosomas.
Características y estructura del sarcolema
El sarcolema, como todas las membranas celulares, es una membrana compuesta por una bicapa lipídica en la cual los lípidos se organizan de tal forma que las porciones hidrofílicas “miran” hacia ambas superficies de la misma (intra- y extracelular) y las porciones hidrofóbicas están “enfrentadas” en el centro.
Tiene aproximadamente 100Ǻ de espesor y se trata de una membrana especializada, pues muchas de sus características se relacionan con las funciones de las células musculares.
En la región inmediata a la periferia exterior del sarcolema se encuentra una capa mucho más gruesa (de unos 500Ǻ), que corresponde a una deposición extracelular de materiales medianamente densos.
Estos materiales representan a la membrana basal, cuya densidad disminuye a medida que se aleja del sarcolema, se aproxima al espacio extracelular y se mezcla con la sustancia fundamental del tejido conectivo circundante.
Sistema sarcotubular
El sarcolema es una membrana excitable, que se asemeja en muchos aspectos a la membrana plasmática de las células neuronales, pues funciona en la conducción de impulsos eléctricos y tiene la capacidad de conducir un potencial de acción.
Además de recubrirlas, esta membrana se extiende hacia el interior de las fibras musculares estriadas en forma de unas proyecciones o invaginaciones conocidas como túbulos transversales o túbulos T, constituyendo lo que muchos autores reconocen como un sistema sarcotubular, a través del cual se propagan los impulsos nerviosos hacia el interior de las fibras.
Los túbulos T de este sistema se proyectan transversalmente hacia los sitios de unión de las bandas A e I de los sarcómeros en las células del músculo estriado, donde entran en contacto con el sistema tubular del retículo sarcoplásmico en el citosol (sarcoplasma) de la misma fibra muscular.
En vista de que el contacto entre el retículo sarcoplásmico y un túbulo T ocurre de tal manera que el túbulo queda unido a cada lado con la membrana del retículo, esta “estructura” que se forma se conoce como tríada.
Así, cuando un impulso nervioso estimula el sarcolema en la superficie celular, la despolarización de la membrana “viaja” o se propaga en toda su extensión, incluyendo los túbulos T en contacto con el retículo sarcoplásmico, el cual, a su vez, está en estrecha relación con las miofibrillas contráctiles (fibras de actina y de miosina).
La despolarización de los túbulos T provoca entonces la despolarización del retículo sarcoplásmico, lo que provoca la liberación de iones de calcio hacia los miofilamentos, activando su contracción.
Proteínas sarcolémicas
Como es cierto para todas las membranas celulares, el sarcolema está asociado con diversas proteínas, integrales y periféricas, que le proporcionan muchas de las propiedades funcionales que lo caracterizan.
Estas proteínas se conocen como proteínas sarcolémicas y muchas de ellas contribuyen al mantenimiento de la integridad estructural de las fibras musculares, puesto que actúan en contra de las fuerzas físicas de la contracción que son ejercidas sobre el sarcolema.
Algunas de estas proteínas anclan la estructura interna de los músculos a la membrana basal y a la matriz extracelular. Entre estas están la distrofina, los sarcoglicanos, la utrofina, la disferlina, la caveolina, la merosina y los filamentos intermedios.
Puesto que las células musculares tienen grandes demandas energéticas, el sarcolema también está equipado con una serie de proteínas integrales en forma de canales que facilitan el transporte de distintos tipos de moléculas desde y hacia el exterior celular, entre ellas carbohidratos, iones y otras.
Estas proteínas tipo canal son fundamentales para la contracción muscular, pues gracias a estas una fibra muscular puede volver a su condición de reposo después de la despolarización inducida por el impulso de la fibra nerviosa que la inerva.
Función del sarcolema
El sarcolema funciona en el establecimiento de las células musculares, así como la membrana plasmática de cualquier tipo de célula corporal. Por lo tanto, esta membrana ejerce importantes funciones como barrera semipermeable al paso de distintos tipos de moléculas y como estructura para el mantenimiento de la integridad celular.
La matriz extracelular asociada con el sarcolema posee cientos de polisacáridos que le permiten a las células musculares anclarse a los distintos componentes que conforman y soportan el tejido muscular, incluyendo otras fibras musculares adyacentes, favoreciendo la contracción simultánea del mismo músculo.
Contracción muscular de las fibras estriadas
Cada fibra muscular presente en un músculo determinado está inervada por la ramificación de una motoneurona específica, que es la que estimula su contracción. La liberación de acetilcolina en el sitio de sinapsis nerviosa entre la neurona y el sarcolema de la fibra genera una “corriente” que se propaga y activa los canales de sodio del sarcolema.
La activación de estos canales promueve la iniciación de un potencial de acción que comienza en el lugar de la sinapsis y se distribuye a gran velocidad a lo largo de todo el sarcolema. En las fibras musculares estriadas este potencial de acción, a su vez, excita unos receptores voltaje-sensibles en las tríadas formadas entre los túbulos T y el retículo sarcoplásmico.
Estos receptores activan unos canales de calcio una vez “sienten” la presencia de un potencial de acción, permitiendo la liberación de pequeñas cantidades de calcio divalente hacia el sarcoplasma (desde el retículo sarcoplásmico), aumentando su concentración intracelular.
El calcio se une a unos sitios especiales en la estructura de una proteína llamada troponina-C, eliminando el efecto inhibitorio sobre las miofibrillas que tiene otra proteína asociada a esta conocida como tropomiosina, estimulando la contracción.