Η μυοσφαιρίνη είναι μια κόκκινη χρωστική ουσία που περιέχει σίδηρο που υπάρχει στα μυϊκά κύτταρα των ζώων. Είναι μια υδατοδιαλυτή, σφαιρική πρωτεΐνη μονής αλυσίδας που σχηματίζεται από 153 αμινοξέα, με μια προσθετική ομάδα που περιέχει σίδηρο στο κέντρο. Αν και έχει δομή παρόμοια με αυτή της αιμοσφαιρίνης, δείχνει υψηλότερο επίπεδο συγγένειας με το οξυγόνο από την αιμοσφαιρίνη. Η φυσιολογική σημασία της μυοσφαιρίνης αποδίδεται κυρίως στην ικανότητά της να δεσμεύει το οξυγόνο.
Η μυοσφαιρίνη γενικά βρίσκεται σε αφθονία στους καρδιακούς μύες και στους σκελετικούς μύες προσαρμοσμένους στις δραστηριότητες αντοχής. Αυτοί οι μύες υψηλής αντοχής ονομάζονται «κόκκινοι μύες». Η μυοσφαιρίνη σε αυτούς τους κόκκινους μύες συνδέεται με μόρια οξυγόνου και σχηματίζει οξυμυοσφαιρίνη, η οποία λειτουργεί ως τοποθεσίες αποθήκευσης οξυγόνου έκτακτης ανάγκης για το σώμα. Το οξυγόνο γενικά απελευθερώνεται όταν το σώμα βρίσκεται σε κατάσταση στέρησης οξυγόνου. Αυτό συμβαίνει κατά τη διάρκεια έντονης άσκησης ή σωματικής άσκησης, όταν το οξυγόνο που παρέχεται από μόνο του το αίμα δεν ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις του σώματος.
Η κατανομή των κόκκινων μυών είναι επίσης υψηλή στα καταδυτικά θηλαστικά, όπως οι φάλαινες και τα δελφίνια. Το υψηλότερο επίπεδο μυοσφαιρίνης που αποθηκεύεται σε αυτούς τους μύες επιτρέπει σε αυτά τα ζώα να αποθηκεύουν περισσότερο οξυγόνο, ώστε να μπορούν να παραμείνουν κάτω από το νερό για μεγάλες περιόδους. Τα επίπεδα μυοσφαιρίνης βρίσκονται επίσης υψηλά στους μύες των υδρόβιων πτηνών και των πιγκουίνων.
Στους ανθρώπους, η μυοσφαιρίνη χρησιμοποιείται ως σημαντικός βιοχημικός δείκτης για τη διάγνωση του εμφράγματος του μυοκαρδίου ή της καρδιακής προσβολής. Βρίσκεται σε αφθονία στους καρδιακούς μύες, επομένως οποιαδήποτε βλάβη στους καρδιακούς μυς απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες μυοσφαιρίνης στην κυκλοφορία του αίματος. Επομένως, οι δοκιμές μυοσφαιρίνης διεξάγονται σε άτομα που εμφανίζουν συμπτώματα καρδιακής προσβολής. Τα επίπεδα στο αίμα αυξάνονται μέσα σε 2 έως 3 ώρες από την καρδιακή προσβολή και φθάνουν στο αποκορύφωμά τους μέσα σε περίπου 8 έως 12 ώρες. Γενικά επανέρχεται στο φυσιολογικό μετά από περίπου 24 ώρες από τον τραυματισμό, ωστόσο, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αξιολόγηση σε ασθενείς στους οποίους τα συμπτώματα επιμένουν για περισσότερο από μία ημέρα.
Σοβαρή βλάβη στους μυϊκούς ιστούς μπορεί να οδηγήσει σε μια κατάσταση που ονομάζεται ραβδομυόλυση και μπορεί να οδηγήσει σε οξεία νεφρική ανεπάρκεια. Σε μεγάλες ποσότητες, η μυοσφαιρίνη μπορεί να είναι τοξική για το σωληναριακό επιθήλιο του νεφρού. Προκαλεί σοβαρή βλάβη στο νεφρικό επιθήλιο όταν το αίμα διηθείται μέσω αυτών. Αυτή η κατάσταση εμφανίζεται γενικά σε θύματα οξείας σωματικής βλάβης, όπως στην περίπτωση σεισμών ή εκρήξεων βομβών.