19.1: 미토콘드리아

미토콘드리아는 산화적 인산화(oxidative phosphorylation)라고 하는 과정을 통해 에너지를 생산하는 것으로 알려진 진핵 세포 소기관입니다. 미토콘드리아는 주요 기능 외에도 세포 성장, 분화, 신호 전달, 신진대사 및 노화를 포함한 다양한 세포 과정에 관여합니다. 노화와 관련된 변화는 미토콘드리아 돌연변이 증가와 산화 손상으로 인해 미토콘드리아 품질과 무결성의 저하를 유발합니다. 따라서 노화는 미토콘드리아 기능에 심각한 영향을 미쳐 비정상적인 세포 과정을 유발할 수 있습니다.

미토콘드리아는 구조적 가소성으로 알려져 있으며 특정 세포 과정에 따라 핵분열 또는 융합을 겪습니다. 예를 들어, 미토콘드리아 분열은 손상된 미토콘드리아를 특이적으로 제거하여 조직 항상성을 유지하는 조절 과정인 미토파지(mitophagy)와 관련이 있습니다. 그러나 노화는 미토콘드리아 분열과 관련된 단백질의 손실 또는 돌연변이를 유발할 수 있습니다. 이것은 결국 알츠하이머병, 파킨슨병, 심근병증 및 암과 같은 여러 노화 관련 질병과 종종 상관관계가 있는 상태인 미토파지를 손상시킵니다.

또 다른 중요한 기능으로, 미토콘드리아는 세포골격과 결합하여 자신의 이동성을 촉진합니다. 이는 뉴런과 같은 복잡한 구조를 가진 세포의 세포질 전반에 걸쳐 미토콘드리아의 분포를 가능하게 하는 중요한 요소입니다. 그러나 노화된 세포에서는 세포골격이 불안정해져서 미토콘드리아 운동이 감소하고 비정상적인 신경 기능이 발생할 수 있습니다.

호흡을 통한 에너지 생산은 미토콘드리아의 기본 기능입니다. 미토콘드리아 호흡 사슬은 독성 부산물로 과산화물 라디칼을 생성합니다. 미토콘드리아 항산화 시스템은 일반적으로 이러한 라디칼을 중화합니다. 그러나 노화된 미토콘드리아는 항산화 능력을 감소시켜 과산화물 라디칼로 인한 산화 스트레스와 싸울 수 없습니다. 그 결과 세포에 활성 산소 종이 축적되어 결국 세포가 죽게 됩니다.