Sul sarcolemma è presente anche una proteina importante chiamata distrofina. Le alterazioni della stabilità e del sistema di riparazione della membrana sarcolemmale possono portare a forme di distrofia muscolare. La forma più grave di distrofia muscolare, detta di Duchenne, è causata da una mutazione nel gene che codifica per la distrofina, che si trova sul cromosoma X in posizione p21, e presenta un'ereditarietà di tipo recessivo legato al cromosoma X.