As mitocôndrias são organelas celulares eucarióticas conhecidas por produzir energia por meio de um processo chamado fosforilação oxidativa. Além de sua função primária, as mitocôndrias estão envolvidas em vários processos celulares, incluindo crescimento celular, diferenciação, sinalização, metabolismo e senescência. As alterações relacionadas à idade causam um declínio na qualidade e integridade mitocondrial devido ao aumento das mutações mitocondriais e danos oxidativos. Assim, o envelhecimento pode afetar gravemente as funções mitocondriais, levando a processos celulares anormais.

As mitocôndrias são conhecidas por sua plasticidade estrutural e sofrem fissão ou fusão dependendo de processos celulares específicos. Por exemplo, a fissão mitocondrial está associada à mitofagia, um processo regulatório que remove especificamente as mitocôndrias danificadas, mantendo assim a homeostase do tecido. No entanto, o envelhecimento pode causar perda ou mutação em proteínas envolvidas na fissão mitocondrial. Isso eventualmente prejudica a mitofagia, uma condição frequentemente correlacionada com várias doenças relacionadas à idade, como doença de Alzheimer, doença de Parkinson, cardiomiopatias e câncer.

Em outra função crítica, as mitocôndrias se associam ao citoesqueleto para facilitar sua própria mobilidade. É um fator crucial que permite a distribuição das mitocôndrias através dos citoplasmas em células com uma estrutura complexa, como os neurônios. No entanto, em células envelhecidas, o citoesqueleto pode se tornar instável, diminuindo o movimento mitocondrial e levando a funções neuronais anormais.

A produção de energia através da respiração é a função fundamental das mitocôndrias. As cadeias respiratórias mitocondriais geram radicais superóxido como subproduto tóxico. O sistema antioxidante mitocondrial normalmente neutraliza esses radicais. No entanto, as mitocôndrias envelhecidas diminuíram a capacidade antioxidante e não podem combater o estresse oxidativo dos radicais superóxido. Isso resulta no acúmulo de espécies reativas de oxigênio na célula que eventualmente causam a morte celular.