El envejecimiento, o senescencia, generalmente se considera un componente necesario de la vida humana. La gerontología abarca el estudio de los procesos de envejecimiento y los efectos del envejecimiento, y una rama intrigante de la gerontología busca comprender los procesos biológicos que facilitan el envejecimiento. Existen muchas teorías sobre el envejecimiento, y más de unas pocas consideran el papel de una pequeña estructura celular de la que muchas personas probablemente ni siquiera son conscientes: la mitocondria. Esta estructura ayuda en muchas funciones celulares, y las alteraciones en cualquiera de las siguientes funciones podrían potencialmente inducir el envejecimiento: división celular, señalización celular y muerte celular. Quizás la teoría mitocondrial del envejecimiento más conocida se refiere al impacto de las moléculas de oxígeno inestables llamadas radicales libres en las estructuras mitocondriales.
Se podría pensar en las mitocondrias como fábricas de energía de las células. Cada célula humana posee entre docenas y miles de estas fábricas. Cada pequeña mitocondria trabaja para producir energía que impulsa varios procesos, desde respirar hasta caminar. Crean esta energía al descomponer las moléculas de los alimentos en electrones que luego se almacenan en haces de energía de trifosfato de adenosina (ATP).
Las estructuras mitocondriales tienen un tipo de ácido desoxirribonucleico (ADN) diferente al de otras partes celulares. El ADN contenido en las mitocondrias se conoce como ADN mitocondrial (ADNm) y no contiene el mismo nivel de protección que el ADN tradicional. Tanto las enzimas como las proteínas llamadas histonas generalmente protegen al ADN de cualquier daño importante, pero el ADNm carece de estas sustancias. Por lo tanto, así como una mitocondria sufre daños, también lo hacen los procesos energéticos que dictan gran parte de la capacidad humana. La degeneración celular es, por tanto, uno de los enfoques más importantes de las teorías mitocondriales del envejecimiento.
Una subdivisión estrechamente asociada de la teoría mitocondrial del envejecimiento de la degeneración celular es la teoría de los radicales libres. La mayoría de las moléculas del cuerpo operan de manera estable y predecible, pero aún puede surgir inestabilidad, particularmente en las moléculas de oxígeno del cuerpo. Una vez que las moléculas de oxígeno pierden su orden, se denominan radicales libres. Estas partículas caóticas pueden causar graves estragos en áreas frágiles y prosperan en las áreas mitocondriales, ya que cada mitocondria realiza la respiración de las células. Debido a su falta de protección, las hebras de ADN mitocondrial se encuentran entre las más vulnerables a un ataque de radicales libres.
Las mitocondrias tienen otras funciones clave además de la producción de energía, y cada una de estas funciones puede servir como lente para las teorías mitocondriales del envejecimiento. Por ejemplo, las sustancias son una piedra angular importante de la división celular, por la cual una célula se divide en múltiples células nuevas. Este proceso ayuda a reemplazar las células viejas y gastadas, por lo que si la división celular se ralentiza o se detiene, los efectos de la proliferación de las células viejas se sentirán tanto dentro como fuera del cuerpo. Las mitocondrias disfuncionales tendrán un gran impacto en las capacidades de división celular.
En una nota relacionada, estas estructuras también pueden dictar en gran medida la muerte celular programada: un proceso en el que las células esencialmente se autodestruyen. Los diferentes procesos que podrían facilitar este suicidio incluyen la fragmentación del ADN, la mutación de las membranas celulares y la descomposición y el encogimiento del núcleo de la célula. Si la muerte celular programada se manifiesta a través del envejecimiento, como creen muchos investigadores, entonces el papel de la mitocondria en facilitar la muerte celular programada agrega otro aspecto a las teorías mitocondriales del envejecimiento.
Las células pueden comunicarse entre sí en gran parte también debido a las mitocondrias. Las mitocondrias ayudan en la señalización celular, donde las células transmiten impulsos de información relacionados con el equilibrio, la reparación de tejidos y otros procesos. El daño mitocondrial sostenido puede provocar errores en este procesamiento de la información. Los investigadores centrados en las teorías del error culpan a este resultado de muchas enfermedades. Los teóricos del envejecimiento también pueden atribuir la señalización celular defectuosa a los procesos de envejecimiento.
Muchos factores pueden influir en la salud y el funcionamiento de una mitocondria. Como se mencionó anteriormente, la teoría de los radicales libres proporciona una explicación para las mitocondrias defectuosas. Las mutaciones celulares pueden causar un daño similar, y estas mutaciones pueden ser el resultado de la dieta, enfermedades hereditarias o simplemente una casualidad. A veces, el daño se produce por el desgaste natural y el paso del tiempo. Dado que la mayoría de las células de la piel solo tienen una mitocondria para sostenerlas durante su vida útil, quizás no sea sorprendente que la piel sea una de las áreas más visibles para los efectos del envejecimiento.
La investigación sobre las teorías mitocondriales del envejecimiento ha llevado a algunas recomendaciones de remedios. Por un lado, se cree que las vitaminas del complejo B alivian y corrigen algunas de las defecciones enzimáticas causadas por el daño mitocondrial. Además, las sustancias ácido lipoico y alcar pueden redirigir las actividades de producción de energía del cerebro hacia las mitocondrias cuando estos procesos se han visto obstaculizados.