El retículo sarcoplasmático (SR) es un orgánulo de membrana de las células musculares , similar al retículo endoplásmico (EPR) de otras células . La función principal de la RS es el almacenamiento de iones de calcio (Ca 2+ ). El nivel de calcio en la célula se mantiene relativamente constante y la concentración de calcio dentro de las células se mantiene 100.000 veces menor que fuera de las células. Por lo tanto, un ligero aumento en la concentración de calcio en la célula se puede detectar fácilmente y puede reportar cambios importantes dentro de la célula (el calcio se conoce como los llamados mensajeros secundarios ). Un nivel demasiado alto de calcio conduce a la calcificación de algunas estructuras intracelulares (por ejemplo, las mitocondrias ) [1] , lo que conduce a la muerte celular. Por lo tanto, en una célula viva, el nivel de calcio está estrictamente controlado; si es necesario, puede liberarse en la célula y eliminarse de ella.
SR es una red de túbulos que se extiende a través de todas las células musculares, envolviendo, pero no directamente en contacto, alrededor de las miofibrillas (unidades de células contráctiles). Las células musculares del corazón y los músculos esqueléticos contienen estructuras conocidas como túbulos T , que son invaginaciones de la membrana celular que se extienden hacia el centro de la célula. Los túbulos T están estrechamente asociados con elementos SR específicos conocidos como cisternas terminales en el caso del músculo cardíaco y SR de unión en el caso del músculo esquelético ( ing. SR de unión ). Están separados por una distancia de aproximadamente 12 nm . Este es el sitio principal de liberación de calcio [2] . Los elementos longitudinales del SR están representados por secciones delgadas que conectan los tanques terminales (conexión SR). Es en las secciones longitudinales donde son más numerosos los canales de calcio necesarios para su absorción [3] .
La membrana SR contiene canales iónicos (bombas) que bombean Ca 2+ hacia ella . Dado que la concentración de calcio en el RS es más alta que en otras partes de la célula, los iones de calcio no pueden ingresar libremente: esto requiere bombas especiales que bombean calcio al interior con consumo de energía en forma de ATP . Estas bombas se denominan Ca 2+ -ATPasa sarcoplásmica ( ing. Sarcoplasmic reticulum Ca2+ ATPase, SERCA ). Hay varias variedades de SERCA , y SERCA 2a se encuentra principalmente en los músculos cardíaco y esquelético [4] .
SERCA consta de 13 subunidades , denominadas M1-M10, N, P y A. El calcio se une a las subunidades M1-M10, que se encuentran en la membrana, mientras que el ATP se une a las subunidades N, P y A. Cuando 2 calcio iones, así como una molécula de ATP se une al lado citoplasmático del canal (es decir, el lado que mira hacia el citoplasma), el canal se abre, mientras que el ATP se convierte en ADP , liberando energía. El grupo fosfato liberado se une al canal y hace que cambie su forma. Debido a este cambio de forma, el lado citoplásmico del canal se abre y dos iones de calcio entran en el canal. Luego , el lado citosólico de la bomba se cierra, el lado interno se abre, liberando iones de calcio en el RS [5] .
El músculo cardíaco contiene una proteína conocida como fosfolamban (PLB), que bloquea el trabajo de SERCA. Al unirse al canal, el PLB reduce su afinidad por los iones de calcio, impidiendo la entrada de calcio en el RS. Si el calcio no se elimina del citosol en el RS, entonces el músculo no puede relajarse y, por lo tanto, no puede contraerse nuevamente. Sin embargo, la epinefrina y la norepinefrina pueden interferir con la unión de PLB a SERCA. Cuando se unen al receptor β1-adrenérgico ubicado en la membrana celular , desencadenan una serie de reacciones que eventualmente conducen a la activación de la proteína quinasa A (PKA). La PKA puede fosforilar la PLB, evitando que se una a SERCA y provocando la relajación muscular [6] .
Dentro del RS hay una proteína conocida como calsecuestrina . Esta proteína se une a unos 50 iones de calcio, lo que reduce la cantidad de calcio libre dentro del RS. Debido a esto, se puede almacenar más Ca 2+ en el RS [7] . La calsecuestrina se encuentra principalmente dentro de las cisternas terminales /SR de unión , donde está en estrecha asociación con los canales de calcio [8] .
La liberación de calcio del RS se produce en las cisternas conectivas del RS/terminal a través de los receptores de rianodina (RyR) y también se conoce como llamarada de calcio [9] . Hay tres tipos de receptores de rianodina: RyR1 (en el músculo esquelético), RyR2 (en el músculo cardíaco) y RyR3 (en el cerebro ) [10] . En diferentes músculos, la liberación de calcio a través de los receptores de rianodina se desencadena de diferentes maneras. En el corazón y el músculo liso , un impulso eléctrico ( potencial de acción ) desencadena la liberación de calcio en la célula a través de los canales de calcio tipo L ubicados en la membrana celular (músculo liso) o en la membrana del túbulo T (músculo cardíaco). Estos iones de calcio se unen a los receptores de rianodina y los activan, lo que hace que el nivel de calcio en la célula aumente rápidamente [11] . La cafeína que se encuentra en el café puede unirse a los receptores de rianodina y estimular su actividad. La cafeína hace que los receptores de rianodina sean más sensibles a los potenciales de acción (músculo esquelético) o al calcio (corazón y músculo liso), lo que da como resultado ráfagas de calcio más frecuentes [12] .
Triadin y son proteínas ubicadas en la membrana del SR y asociadas con RyR . El papel principal de estas proteínas es anclar la calsecuestrina a los receptores de rianodina. A niveles normales (fisiológicos) de calcio, la calsecuestrina se une a RyR, triadin y junctin, lo que evita que RyR se abra [13] . Si la concentración de calcio en el RS es demasiado baja, menos iones de calcio se unen a la calsecuestrina y, en estas condiciones, la calsecuestrina se une fuertemente a la triadina, la junctina y RyR. Si hay demasiado calcio en SR, entonces se une a la calsecuestrina, y esta última se asocia con menos fuerza a la triadina, la junctina y RyR. Por lo tanto, los RyR pueden abrirse y liberar calcio en la célula [14] .
Además de la acción descrita anteriormente sobre el fosfolambano, que conduce a la relajación del músculo cardíaco, la PKA (así como otra enzima conocida como calmodulina quinasa II ) puede fosforilar los receptores de rianodina. En la forma fosforilada, son más sensibles al calcio, por lo que se abren con más frecuencia y durante más tiempo. Esto conduce a la liberación de calcio del RS, aumentando la tasa de contracción [15] .
El mecanismo para detener la liberación de calcio a través de RyR no se comprende completamente. Algunos científicos creen que esto sucede cuando el RyR se cierra accidentalmente o que los receptores de rianodina se vuelven inactivos después de un pico de calcio. Otros científicos argumentan que una disminución en el nivel de calcio en el RS hace que los receptores se cierren [16] .