19.1: Mitochondria

Mitochondria to eukariotyczne organelle komórkowe, o których wiadomo, że wytwarzają energię w procesie zwanym fosforylacją oksydacyjną. Oprócz swojej podstawowej funkcji, mitochondria biorą udział w różnych procesach komórkowych, w tym we wzroście komórek, różnicowaniu, sygnalizacji, metabolizmie i starzeniu się. Zmiany związane z wiekiem powodują spadek jakości i integralności mitochondriów z powodu zwiększonych mutacji mitochondrialnych i uszkodzeń oksydacyjnych. W związku z tym starzenie się może poważnie wpłynąć na funkcje mitochondriów, prowadząc do nieprawidłowych procesów komórkowych.

Mitochondria znane są ze swojej plastyczności strukturalnej i ulegają rozszczepieniu lub fuzji w zależności od określonych procesów komórkowych. Na przykład rozszczepienie mitochondriów jest związane z mitofagią, procesem regulacyjnym, który specyficznie usuwa uszkodzone mitochondria, utrzymując w ten sposób homeostazę tkanek. Jednak starzenie się może powodować utratę lub mutację białek biorących udział w rozszczepieniu mitochondriów. To ostatecznie upośledza mitofagię, stan często skorelowany z kilkoma chorobami związanymi z wiekiem, takimi jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona, kardiomiopatie i rak.

W innej krytycznej funkcji mitochondria łączą się z cytoszkieletem, aby ułatwić własną mobilność. Jest to kluczowy czynnik, który umożliwia dystrybucję mitochondriów w cytoplazmach w komórkach o złożonej budowie, takich jak neurony. Jednak w starzejących się komórkach cytoszkielet może stać się niestabilny, zmniejszając ruch mitochondriów i prowadząc do nieprawidłowych funkcji neuronalnych.

Produkcja energii poprzez oddychanie jest podstawową funkcją mitochondriów. Mitochondrialne łańcuchy oddechowe generują rodniki ponadtlenkowe jako toksyczny produkt uboczny. Mitochondrialny system antyoksydacyjny zazwyczaj neutralizuje te rodniki. Jednak starzejące się mitochondria mają zmniejszoną zdolność przeciwutleniającą i nie mogą zwalczać stresu oksydacyjnego powodowanego przez rodniki ponadtlenkowe. Powoduje to akumulację reaktywnych form tlenu w komórce, które ostatecznie powodują śmierć komórki.