I mitocondri sono organelli cellulari eucariotici noti per produrre energia attraverso un processo chiamato fosforilazione ossidativa. Oltre alla loro funzione primaria, i mitocondri sono coinvolti in vari processi cellulari, tra cui la crescita cellulare, la differenziazione, la segnalazione, il metabolismo e la senescenza. I cambiamenti legati all'età causano un declino della qualità e dell'integrità mitocondriale a causa dell'aumento delle mutazioni mitocondriali e del danno ossidativo. Pertanto, l'invecchiamento può avere un grave impatto sulle funzioni mitocondriali, portando a processi cellulari anormali.

I mitocondri sono noti per la loro plasticità strutturale e subiscono fissione o fusione a seconda di specifici processi cellulari. Ad esempio, la fissione mitocondriale è associata alla mitofagia, un processo regolatorio che rimuove specificamente i mitocondri danneggiati, mantenendo così l'omeostasi dei tessuti. Tuttavia, l'invecchiamento può causare la perdita o la mutazione delle proteine coinvolte nella fissione mitocondriale. Questo alla fine compromette la mitofagia, una condizione spesso correlata a diverse malattie legate all'età come il morbo di Alzheimer, il morbo di Parkinson, le cardiomiopatie e il cancro.

In un'altra funzione critica, i mitocondri si associano al citoscheletro per facilitare la loro mobilità. È un fattore cruciale che consente la distribuzione dei mitocondri attraverso i citoplasmi in cellule con una struttura complessa come i neuroni. Tuttavia, nelle cellule che invecchiano, il citoscheletro può diventare instabile, diminuendo il movimento mitocondriale e portando a funzioni neuronali anormali.

La produzione di energia attraverso la respirazione è la funzione fondamentale dei mitocondri. Le catene respiratorie mitocondriali generano radicali superossido come sottoprodotto tossico. Il sistema antiossidante mitocondriale in genere neutralizza questi radicali. Tuttavia, i mitocondri che invecchiano hanno una ridotta capacità antiossidante e non possono combattere lo stress ossidativo dei radicali superossido. Ciò si traduce nell'accumulo di specie reattive dell'ossigeno nella cellula che alla fine causano la morte cellulare.