Fibras musculares: revelada una inesperada organización en pez del Mediterráneo

doncella roja (Parophidion vassali)

La doncella roja utiliza músculos especializados para producir sonidos

Los investigadores de la Universidad de Lieja, Eric Parmentier y Marc Thiry, acaban de hacer el inesperado descubrimiento de una nueva organización de fibras musculares en la doncella roja (Parophidion vassali), un pez que vive en el mar Mediterráneo y, como muchos peces, utiliza músculos especializados para producir sonidos. Este es un importante descubrimiento que bien podría cambiar nuestra comprensión de la contracción muscular.

La historia de la descripción de los músculos esqueléticos tiene su origen en las observaciones realizadas por el biólogo holandés Antoni van Leeuwenhoek, precursor de la biología celular y la microbiología quien, en un artículo publicado en 1712 en Philosophical Transactions of the Royal Society, reportó, gracias al uso de un microscopio portátil de lente única, la primera descripción de fibras musculares de ballena.

En 1840, el anatomista William Bowman proporcionó una descripción más precisa del músculo, señalando "la existencia y disposición de líneas alternativamente claras y oscuras [...] que son de una delicadeza y un acabado exquisitos". Estudios posteriores han dado lugar a descripciones cada vez más claras, incluida la identificación de las diferentes moléculas que componen el músculo y la explicación de su funcionamiento, en particular el modelo de contracción muscular propuesto por el biofísico Andrew Huxley en 1957.

Durante los últimos 300 años, numerosos estudios han extendido la representación de la organización de las fibras musculares a diferentes taxones. Esto ha demostrado que la organización general de las fibras musculares estriadas se ha mantenido perfectamente conservada en todos los grupos de animales vertebrados estudiados hasta la fecha.

Sin embargo, la proporción de cada uno de estos componentes celulares puede variar de una fibra a otra, dando a estas fibras propiedades de contracción particulares. Por ejemplo, una fibra rica en miofibrillas con un retículo sarcoplásmico poco desarrollado se encuentra en los músculos que desarrollan fuerza durante la contracción. Por el contrario, las fibras bajas en miofibrillas con abundancia de retículo sarcoplásmico y numerosas mitocondrias están presentes en los músculos que desarrollan una mayor velocidad de contracción. Los músculos más rápidos se encuentran en los músculos sónicos de los peces, donde ciertas especies producen sonidos utilizando músculos que se contraen a una frecuencia de entre 100 y 300 Hz, es decir, de 100 a 300 ciclos de contracción/relajación por segundo.

Un reciente estudio realizado en colaboración entre el Laboratorio de Morfología Funcional y Evolutiva y el Laboratorio de Biología Celular y Tisular ha revelado una nueva disposición de miofibrillas dentro de las fibras de un músculo sónico en el pez Parophidion vassali.

En lugar de estar dispuestas en paralelo, las miofibrillas forman una enorme red dentro de la fibra muscular, explica el profesor Eric Parmentier, director del Laboratorio de Morfología Funcional y Evolutiva de la Universidad de Lieja.

músculo esquelético en Parophidion vassaliImagen derecha: Comparación de la organización del músculo esquelético "clásico" con miofibrillas paralelas y el músculo sónico con miofibrillas reticulares en Parophidion vassali. Crédito: E.Parmentier/M.Thiry/Université de Liège

Cada miofibrilla se subdivide en dos ramas en cada sarcómero, una que se conecta a la miofibrilla de arriba y la otra a la miofibrilla de abajo (ver figura B). Este nuevo diseño de fibra muscular podría resultar en un músculo que se contrae rápidamente mientras conserva la fuerza. La escasez de miofibrillas y el gran volumen que ocupa el retículo sarcoplásmico favorecen que las fibras se contraigan rápidamente.

"La estructura de red de las miofibrillas permitiría que más cabezas de miosina formaran puentes cruzados con los miofilamentos de actina, lo que aumentaría la fuerza en este músculo rápido", explica el profesor Marc Thiry, director del Laboratorio de Biología Celular y Tisular. "Además, numerosas mitocondrias inusualmente dispuestas dentro de las estrías Z (muy largas en estas fibras: 700 nm en comparación con 70 a 150 nm en un músculo convencional) parecen proporcionar la energía necesaria para producir sonidos duraderos".

Este nuevo tipo de organización de las fibras musculares estriadas, nunca antes descrita en la literatura científica, y que permitiría por tanto combinar fuerza y velocidad muscular, requiere de más estudios para comprender su funcionamiento y determinar si existen adaptaciones a nivel de las diferentes moléculas involucradas en estos músculos.

Sobre las fibras musculares

Las fibras o células del músculo esquelético estriado representan las unidades elementales de los músculos voluntarios (músculos que permiten movimientos como la locomoción o el mantenimiento de la postura) en los animales. Cada fibra se caracteriza por numerosos elementos contráctiles, miofilamentos de actina y miosina, organizados en haces paralelos al eje longitudinal de la fibra muscular, denominados miofibrillas.

músculo sónico en Parophidion vassali

Imagen: Sección longitudinal que ilustra la configuración en forma de celosía dentro del músculo sónico en Parophidion vassali. Crédito: Marc Thiry/Universidad de Lieja

En el corte longitudinal bajo el microscopio óptico, estas fibras aparecen como una sucesión de bandas claras y oscuras ubicadas al mismo nivel para cada miofibrilla, dando la apariencia de una estría transversal a la fibra muscular. Una línea más oscura divide la banda clara en el medio, conocida como la estría Z. La porción de la miofibrilla entre dos estrías en Z se denomina sarcómero y representa la unidad contráctil de la miofibrilla. Por lo tanto, cada miofibrilla está formada por muchos sarcómeros colocados uno al lado del otro.

Las miofibrillas ocupan un gran volumen celular y están rodeadas por cisternas del retículo endoplásmico liso (o retículo sarcoplásmico), que almacena el calcio esencial para la contracción muscular. Además, las mitocondrias se ubican cerca de las miofibrillas; son la principal fuente de ATP que proporciona energía para la contracción muscular.

El artículo se publica en la revista Cell and Tissue Research: A new organisational design in skeletal muscle fibres

Etiquetas: Fibra musculaPezSonido

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