Mitochondrien sind eukaryotische Zellorganellen, von denen bekannt ist, dass sie Energie durch einen Prozess namens oxidative Phosphorylierung erzeugen. Neben ihrer primären Funktion sind Mitochondrien an verschiedenen zellulären Prozessen beteiligt, darunter Zellwachstum, Differenzierung, Signalübertragung, Stoffwechsel und Seneszenz. Altersbedingte Veränderungen führen zu einer Verschlechterung der mitochondrialen Qualität und Integrität aufgrund erhöhter mitochondrialer Mutationen und oxidativer Schäden. Daher kann das Altern die mitochondrialen Funktionen stark beeinträchtigen und zu abnormalen Zellprozessen führen.

Mitochondrien sind für ihre strukturelle Plastizität bekannt und durchlaufen je nach spezifischen zellulären Prozessen eine Spaltung oder Fusion. Zum Beispiel ist die mitochondriale Spaltung mit der Mitophagie verbunden, einem regulatorischen Prozess, der gezielt beschädigte Mitochondrien entfernt und so die Homöostase des Gewebes aufrechterhält. Das Altern kann jedoch zu einem Verlust oder einer Mutation von Proteinen führen, die an der mitochondrialen Spaltung beteiligt sind. Dies beeinträchtigt schließlich die Mitophagie, eine Erkrankung, die oft mit mehreren altersbedingten Krankheiten wie Alzheimer, Parkinson, Kardiomyopathien und Krebs korreliert.

In einer weiteren wichtigen Funktion assoziieren sich die Mitochondrien mit dem Zytoskelett, um ihre eigene Mobilität zu erleichtern. Es ist ein entscheidender Faktor, der die Verteilung von Mitochondrien über Zytoplasmen in Zellen mit einer komplexen Struktur wie Neuronen ermöglicht. In alternden Zellen kann das Zytoskelett jedoch instabil werden, was die mitochondriale Bewegung verringert und zu abnormalen neuronalen Funktionen führt.

Die Energiegewinnung durch die Atmung ist die grundlegende Funktion der Mitochondrien. Die mitochondrialen Atmungsketten erzeugen Superoxidradikale als toxisches Nebenprodukt. Das mitochondriale Antioxidans-System neutralisiert typischerweise diese Radikale. Die alternden Mitochondrien haben jedoch eine verminderte antioxidative Kapazität und können den oxidativen Stress durch die Superoxidradikale nicht bekämpfen. Dies führt zur Ansammlung von reaktiven Sauerstoffspezies in der Zelle, die schließlich zum Zelltod führen.