Sarcómero

¿Cómo está estructurado el sarcómero?

El sarcómero es una sección de la miofibrilla situada entre dos líneas Z (telofragmas) adyacentes. A estos límites se fijan los filamentos delgados. En una sola miofibrilla se disponen de forma sucesiva cientos y miles de estas unidades.

Principales elementos estructurales:

• Miosina: filamentos gruesos. Poseen una cabeza móvil con actividad enzimática (ATPasa).
• Actina: filamentos delgados, unidos a los discos Z. Contienen sitios de unión para la miosina.
• Tropomiosina: filamentos delgados de proteína reguladora en la superficie de la actina.
• Troponina: proteína reguladora situada en la actina; en reposo bloquea la interacción entre la actina y la miosina.
• Túbulos T: sistema de túbulos transversales para la conducción de la excitación hacia el interior de la célula.

La proporción entre filamentos delgados y gruesos es de aproximadamente 4 a 1. En un corte transversal, en la zona de superposición, se observa un empaquetamiento hexagonal estricto: alrededor de un filamento grueso se agrupan 6 delgados, y alrededor de uno delgado, 3 gruesos.

Topografía y zonas (de extremo a extremo):

1. Línea Z: límite del sarcómero.
2. Semidisco I (claro): contiene únicamente miofilamentos delgados.
3. Parte oscura del disco A: zona de superposición, donde están presentes tanto los filamentos gruesos como los delgados.
4. Zona H: banda clara en el centro del disco A, contiene únicamente miofilamentos gruesos. Por el medio pasa la línea M.
5. Parte oscura del disco A.
6. Semidisco I (claro).
7. Línea Z: límite opuesto.

Precisamente esta distribución zonal genera la heterogeneidad óptica. La alternancia de discos I claros y discos A oscuros produce la estriación transversal característica visible al microscopio óptico en una fibra muscular intacta.

Mecanismo de contracción muscular

El mecanismo de trabajo del sarcómero se basa en la teoría del deslizamiento de los filamentos. Bajo la acción de los iones de $Ca^{2+}$, se produce el deslizamiento de los filamentos.

Etapas y dinámica de las zonas:

• La cabeza de miosina realiza un movimiento de golpe activo (remero).
• El filamento de actina es atraído hacia el centro del sarcómero, deslizándose a lo largo del de miosina.
• Los discos Z se aproximan y la longitud total del sarcómero disminuye.
• Los filamentos delgados penetran más profundamente entre los gruesos: las bandas I claras y la zona H se estrechan, mientras que las partes oscuras de la banda A (zonas de superposición) se ensanchan.
• La anchura total del disco A permanece invariable, ya que la longitud de los filamentos gruesos no cambia.

El límite máximo de contracción se alcanza cuando los discos I desaparecen por completo y los filamentos gruesos chocan contra las líneas Z. A partir de sus dimensiones iniciales (disco I: 0,8 µm, disco A: 1,5 µm), el músculo puede acortarse aproximadamente un 35% de su longitud.

Dependencia de la fuerza de contracción respecto a la longitud:

• Con un estiramiento excesivo, el número de puentes cruzados entre la actina y la miosina disminuye, lo que reduce la fuerza de contracción.
• En ausencia de carga (acortamiento), los filamentos de actina se solapan entre sí, el número de puentes eficaces también disminuye y la fuerza de contracción cae.

Significado clínico: miocardiopatía hipertrófica

En la MCH se encuentran variantes patógenas en los genes de las proteínas sarcoméricas. En el 15-20% de los casos, la causa del desarrollo de la MCH son variantes patógenas en genes de proteínas del citoesqueleto, canales iónicos, discos Z y otras estructuras intracelulares.

Patogenia:

1. Se altera la homeostasis del calcio y aumenta la sensibilidad de los miofilamentos al $Ca^{2+}$.
2. Se produce una alteración de la contractilidad: la fuerza de contracción del sarcómero en la sístole aumenta, mientras que el grado de relajación en la diástole disminuye.
3. Se genera un déficit energético debido a la mayor demanda de ATP por parte del cardiomiocito.
4. Se produce un fallo en los procesos intracelulares y una reactivación de los programas embriológicos compensatorios de crecimiento hipertrófico.
5. A nivel celular, aumenta la síntesis de formas embrionarias de proteínas sarcoméricas, se activan cascadas de señalización de quinasas, proliferan los fibroblastos con transformación en miofibroblastos y surge un desequilibrio en el sistema de colagenólisis.

Características genéticas: La mayoría de las variantes patógenas son únicas: se han descrito una sola vez o en pacientes aislados. La frecuencia de cada sustitución concreta entre todas las causas de MCH no supera el 1%. En el 5-7% de los casos se encuentran mutaciones múltiples: presencia de 2, 3 o más variantes patógenas. Lo más frecuente son combinaciones de mutaciones en genes de proteínas sarcoméricas. Se caracterizan por un debut más precoz, a menudo en la infancia, hipertrofia marcada del tabique interventricular y un alto riesgo de muerte súbita cardíaca.

Preguntas de clases y exámenes

Qué más repasar sobre el tema

• Miofibrilla
• Actina y miosina
• Mecanismo de contracción muscular
• Cardiomiopatía hipertrófica

Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.